텅스텐
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전구의 필라멘트다.
1. 개요
주기율표 6족에 속하며 굳고 단단한 백색 또는 회백색의 금속원소이다. 텅스텐이라는 이름은 1755년 A.크론슈테트가 이 원소로 이루어진 광석인 회중석(灰重石)을 'tungsten'이라고 명명한 데에서 기원한다. 여기서 'tungsten'은 스웨덴어로 '무거운 돌'이라는 뜻이다.[1]
한편 이 원소의 광석이 주석 광석에 섞이면 다량의 주석이 슬래그화(化)되어 사용할 수 없게 된다. 그래서 역사가 오래된 주석광산 주변의 폐석을 뒤지다보면 텅스텐 광석이 나오는 경우가 많다. 이런 현상 때문에 이 광석을 탐욕스러운 늑대(Wolf)에 빗대어 'Wolframite'라 불렀고, 거기서 유래하여 구성원소인 텅스텐을 'Wolfram(볼프람)'이라고 부르기도 한다. 원소기호 W는 Wolfram에서 나온 것으로 중국어에서 텅스텐을 의미하는 글자 역시 이쪽을 따라 鎢(Wu)라고 부른다.
녹는점이 3422 °C(금속 원소 중에 가장 높다.)나 되어서[2] 주로 텅스텐강, 고속도강 등의 합금을 제조하는 데에 사용되며, 순수한 텅스텐은 백열전구나 진공관의 필라멘트, 용접용 전극, 전기 접점 등과 같은 전기 분야에서 사용된다. 또 고온에 견뎌야 하는 X레이 발생관의 타겟으로도 쓰인다.
순수 텅스텐은 녹는점은 매우 높지만 사실 금속을 잘라내는 용도의 실톱으로 다룰 수 있을만큼 무른 편이다.[3] 하지만 다른 금속이나 탄소와 합금이 되면 무척 단단하고 가공하기가 어려운 재료가 된다.
탄화텅스텐(텅스텐 카바이드)은 대단히 단단하다. 다만 통짜로 만드는 것이 곤란하고 분말 형태로 나오기 때문에 일반적으로 녹은 코발트와 섞어 소결시켜 만든다. 이를 초경합금(Widia)이라고 하는데 모스 경도 9에 이르는 강옥에 필적하는 경도가 나오지만[4] 연성이 거의 없고 취성이 강해 깨지기 쉬우므로 강철을 대체하기는 어렵고 기계 공구, 험지용 바퀴 스파이크, 소구경 철갑탄의 탄자, 볼펜촉 등에 사용된다. 특히 채굴용 드릴의 재료로서 광업에서는 없어선 안될 합금이기도 하다. 일상 생활에서 부식되거나 긁힐 일이 거의 없기 때문에 변하지 않는다는 상징성을 살려서 드물게 결혼 반지의 재료로 쓰기도 한다.[5]
또한 무기, 특히 탄약의 재료로도 널리 쓰인다. 텅스텐 90% 이상에 니켈과 철이 포함된 텅스텐 중합금은 높은 비중과 강성을 갖기 때문에, 장갑차량의 두터운 장갑이나 강화진지의 외벽 등을 관통하기 위한 철갑탄, 즉 운동 에너지탄의 관통자(penetrator) 전체 혹은 탄두의 피모를 이루는 재질로 활용된다. 전차나 장갑차 주포에서 쏘는 날개안정분리철갑탄(APFSDS), 벙커버스터와 같은 벙커 파괴용 관통폭탄 등이 대표적인 사용예이다. 또한 예로부터 고속철갑탄의 주재료이기도 하여서 2차 대전 때 전차를 잡는 용도로 많이 쓰였다.
같은 이유로 낚시용 봉돌로도 쓴다.
이와 같은 용도로, 텅스텐 중합금보다 싸고 물리적 특성이 우월한 열화우라늄도 있으나 이런저런 문제가 많다. 자세한 내용은 항목 참조. 텅스텐 탄자는 목표에 맞으면 열로 인해 끝이 버섯처럼 뭉툭해져 관통력이 떨어지지만 열화우라늄탄은 목표에 맞으면 표면만 연해져 끝이 더 예리해지는 자가 단조 (self-forging)가 된다.
이 때문에 산업, 군사 활용도가 아주 높아 손꼽히는 전략 광물이기도 하다. 실제 2차대전 당시 유럽내 주요 텅스텐의 산지였던 포르투갈의 파나스케이라 지방과 스페인은 연합국과 추축국 양쪽에게 텅스텐을 공급하고 이득을 취했다. 현재도 중요한 전략물자인건 매한가지인지라 다수의 국가들이 전략예비로서 적어도 60일에서 180일분의 국내소비량을 확보해두는 광물이기도 하다.
비중이 금과 비슷하기 때문에 가짜 금괴를 제조하는데에 악용되기도 하며 이 가짜 금괴의 주산지는 당연히 메이드 인 차이나.
1994년 9월, 프랑스 군인이 대포로 와인을 마셨다가(...) 급성 텅스텐 중독에 걸렸다. 인류 역사상 최초의 텅스텐 중독 사례라고. 일종의 신병 신고식 형태로, 포탄을 쏜 화포 포신에 와인을 붓고 포신을 따라 흘러내린 술을 마신 것인데, 이 술에 텅스텐이 섞인 것이다. 그는 병원에서 투석을 무려 22일간 받아야 했다(...). 이 사고 이후 프랑스군에서 이러한 악습이 금지되었다고.
몇몇 세균들은 텅스텐 효소를 사용한다고 한다. 생물이 사용하는 원소 중 가장 무거운 원소라고.
김용의 사조영웅전에 보면 강남칠괴의 넷째 남희인의 무기에 이 텅스텐이 섞였다는 얘기가 나온다. 한자로 오사(烏沙)로 표기.
이론적으로는 텅스텐의 동위원소는 모두 방사성이며 알파 붕괴를 할 것으로 예측되고 있으나, 텅스텐-180에서만 알파 붕괴가 관측되었다. 아직 방사성 붕괴가 관측되지 않은 나머지 4개의 동위원소는 예측된 반감기가 수십 해(1021)년 정도로 매우 길다.
2. 한반도와 텅스텐
한국의 텅스텐 산출 역시 일제강점기와 떼어놓을 수 없다. 한반도에서 텅스텐이 채굴된 때는 1900년대 초이며, 철망간중석과 회중석 둘다 풍부했다. 제1차 세계 대전을 겪으며 텅스텐 수요량이 급증하자, 일본은 한반도에 780개소에 달하는 광산을 세워 텅스텐을 채굴했었다. 이후 1920년대엔 상황이 반전되어, 산출량이 0을 향해 곤두박칠치는데 전쟁이 끝나 수요도 없거니와 중국대륙에서 텅스텐이 대량으로 채굴되어 굳이 한반도에서 채굴할 가치가 없었고, 일본 역시 중국산 텅스텐을 사용하고 있었다. 그래서 일제는 한반도에서 텅스텐 채굴을 중지하는듯 했으나, 중일전쟁의 발발로 인하여 일본은 중국에서 텅스텐을 수입해올 수 없자 한반도로 눈을 돌려 다시금 텅스텐을 채굴하기 시작하였으며 1943년엔 7,000t에 달하는 텅스텐을 확보할 수 있었다. 강원도 영월군 상동광산에선 일본 전체의 점유율을 놓고 보면 1943년엔 19%, 44년엔 31%, 45년 패전까지 71%에 달하는 점유율을 자랑했다.
한반도 내에서 제일 유명한 텅스텐 광산은 위에서 언급한 영월 상동광산이 바로 그 곳으로[6] 단일 텅스텐 광산으로는 세계 최대이며, 세계 생산량의 약 8％를 차지했으며 '''한국 수출액의 60%'''를 혼자 감당한 적도 있다. 1917년에 발견되어 그 동안 계속 파내고 있다가, 중국산 텅스텐 때문에 텅스텐 가격이 떨어지면서 채산성이 맞지 않아 1992년 문을 닫았다. 그러다가 최근에 다시 텅스텐 가격이 치솟으면서 다시 가동을 시작하려고 준비하고 있으며, 곧 채굴에 들어간다고 한다. 1950년대 당시엔 거의 유일한 한국의 외화획득 수단이어서 이를 둘러싼 중석불사건이라는 사건도 있었다. 1952년 이승만 정부가 중석 수출로 벌어들인 달러 외화를 일부 민간업자들에게 특혜로 내주어서 비료와 밀가루 등을 수입하는데 외화를 쓸 수 있게 했는데, 환률차 등으로 최소 10배의 엄청난 폭리를 안긴 비리 사건이다.
원래 1952년 국영기업 '대한중석'[7]으로 설립되어 상동광산과 달성광산을 운영하다가 1994년 문민정부의 국영기업 민영화 정책[8]에 의해 부동산과 건설업으로 재벌그룹이 된 거평그룹에 매각되었다. 당시 대한중석은 상기한 대로 알짜기업이었는데 특히 명동의 금싸라기 땅과 1백만주의 포항제철 주식, 500만 평의 상동광산과 15만 평의 대구 공장부지를 가지고 있어 거평그룹이 회장의 동향출신 대한중석 임원을 지냈던 염동석을 영입하고 입찰가를 예상보다 100억원 더 쓰는 등 인수에 노력을 기해 인수에 성공했지만 1997년 외환 위기 이후 1998년 거평그룹의 부도로 결국 현재는 워렌 버핏이 소유하고 있는 이스라엘계 IMC그룹에 전량 인수되어 대구텍으로 개명되어 운영하고 있다. 한편 광업권은 대구텍에 가지 않고, 캐나다 회사에 재부여한 상태이나, # 기한이 있어서 개발하지 못한 채로 기한이 지나면 정부에 회수될 예정이다. 여담으로 대한중석 시절에는 산하에 실업축구팀을 운영한 적이 있는데, 이 팀이 업무시간 외에만 축구를 하라는 회사 측의 결정에 선수들이 반발하는 바람에 해체된 후 역시 대한중석에서 포항제철로 옮겨간 박태준 회장이 해체된 대한중석 축구단에 소속됐던 선수들을 받아들여 포항제철 축구단을 창단했고, 이 팀이 오늘날 K리그를 대표하는 명문구단 중 하나인 포항 스틸러스의 모태가 된다.
현재는 폐광된 상동광산에는 아직도 5800만 톤의 텅스텐이 매장되어 있다.#
[1] 영문 위키피디아와 발견 연도, 발견자 등이 다름. 확인 필요함.[2] 금속 원소 중에서 가장 높은 것이다.현재까지 밝혀진 가장 녹는점이 높은 원소는 탄소[3] 애초에 홑원소 상태의 금속 원소들은 대체로 주기율표의 아래로 갈수록 물러지는 경향이 있다. 원자의 크기가 커져서 구조가 약해지기 때문.[4] 창과 방패에서 내로라 하는 드릴 회사들이 이걸 뚫어보려 했다가 고배를 마신 바 있다. 7번째에 들어서야 뚫어내는 데에 성공.[5] 사고 등으로 손가락이 부어오르면 빼지 못해서 위험할 수도 있다. 이럴 때는 렌치 등으로 양 옆을 눌러 전단 응력을 가해서 깨뜨리는 것 외에는 방법이 없다.[6] 조석(만화가)작가의 웹툰 마음의소리의 등장인물 조철왕이 일하던 곳이다.[7] 5.16 쿠데타 이후 한동안은 군 출신인 박태준이 사장으로 경영하였다.[8] 이때 대한중석, 한국비료 등 수십여개의 국영기업, 공기업을 국내외 사기업에 매각하였다. 경제규모가 커지면서 금융과 철도, 전력, 통신 등의 사회인프라를 제외하면 정부가 직접 운영할 필요가 없어졌기 때문이다.