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[IT뉴스]다시 주목받는 푸른 빛 광산의 최강 금속 '텅스텐'

온카뱅크관리자

2026-03-07 08:07:33

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 <img alt="알몬티대한중석 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080146762egpk.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="KRd3dQkLRV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080146762egpk.jpg" width="658">
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 알몬티대한중석 제공
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 ○ 텅스텐 찾아 다시 돌아오다!
 ● 상동광산, 30년 만에 다시 문 연다
 텅스텐은 반도체 등 첨단 산업에 널리 쓰이는 금속입니다. 주로 ‘회중석’이라는 광물에 섞여 있습니다. 회중석은 자외선 램프를 비추면 파란색 형광을 띠는 특징이 있습니다. 그래서 텅스텐 광산에서는 파란빛을 볼 수 있습니다.
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 알몬티대한중석 제공
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 텅스텐 광산은 지하 깊은 곳에서 올라오던 마그마가 천천히 식으면서 만들어집니다. 이 과정에서 마그마 속 텅스텐 성분이 점점 많아집니다. 이후 텅스텐이 많이 포함된 마그마가 석회암과 만나면 텅스텐 광산이 형성됩니다.
 우리나라의 대표적인 텅스텐 광산인 상동광산은 1910년 처음 문을 열었습니다. 이후 1950~1970년대에 텅스텐이 우리나라의 주요 수출 품목이 되면서 상동광산의 중요성도 커졌습니다. 하지만 1985년 중국이 텅스텐을 낮은 가격에 대량 수출하면서 상황이 달라졌습니다.
 미국지질조사국에 따르면 텅스텐 가격은 1980년 1MTU(텅스텐 함량을 나타내는 단위로 1MTU는 텅스텐 10kg)당 약 185달러였지만 1985년에는 93달러까지 떨어졌습니다. 불과 5년 만에 가격이 반 토막 난 셈입니다. 결국 광산을 유지하기 어려워졌고 1994년 상동광산은 문을 닫았습니다.
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 <img alt="상동광산은 1910년 문을 열었고 1950~1970년대 텅스텐 산업의 중심지 역할을 했다. 국가기록원 공보처 홍보국 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080149320esdo.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="W10G89LxR0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080149320esdo.jpg" width="658">
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 상동광산은 1910년 문을 열었고 1950~1970년대 텅스텐 산업의 중심지 역할을 했다. 국가기록원 공보처 홍보국 제공
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 그런데 최근 다시 텅스텐 가격이 오르고 있습니다. 한국광해광업공단에 따르면 지난 1월 기준 텅스텐 가격은 1MTU당 약 1100달러입니다. 텅스텐이 묻혀 있는 곳은 제한적인데 필요한 산업 분야는 점점 늘고 있기 때문입니다. 특히 중국과 미국의 정치적 갈등으로 중국의 텅스텐 수출 규제가 강화되면서 텅스텐을 공급할 수 있는 상동광산이 다시 주목받고 있습니다.
 상동광산에는 많은 양의 텅스텐이 묻혀 있습니다. 광석 매장량이 약 5000만 t에 이르기 때문입니다. 단일 광산 규모로 보면 세계 1~2위 수준입니다. 박창윤 경북대 지구시스템과학부 교수는 “마그마의 성분이 바뀌거나 마그마가 석회암과 반응하는 과정은 특정 지역에서만 일어난다”며 “상동광산처럼 규모가 큰 텅스텐 광산은 드물다”고 설명했습니다.
 상동광산은 현재 우리나라가 아니라 미국 업체 소유입니다. 2015년 텅스텐 생산 기업 알몬티 인더스트리즈가 상동광산을 인수했습니다. 그래도 광산이 다시 문을 열면 우리나라가 일정량의 텅스텐을 확보해 해외 의존도를 낮출 수 있다는 장점이 있습니다. 
 일자리가 늘어나 지역 경제에도 도움이 될 수 있습니다. 알몬티대한중석은 “장비가 잘 작동하는지 점검하고 있다”며 “1분기 안에 문을 열 것”이라고 밝혔습니다.
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 <img alt="광물에 텅스텐이 녹아 있는 모습. 알몬티대한중석 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080150576kjxq.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="YngMCrZvi3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080150576kjxq.jpg" width="658">
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 광물에 텅스텐이 녹아 있는 모습. 알몬티대한중석 제공
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 ○ 텅스텐, 왜 중요할까?
 ● 뜨거운 열에도 끄떡없다
 텅스텐은 원자가 매우 촘촘하게 결합한 ‘체심입방구조’를 이루고 있습니다. 정육면체의 모서리 8곳과 한가운데에 원자가 하나씩 들어 있는 구조입니다. 이렇게 원자들이 단단히 결합해 있기 때문에 쉽게 떨어지지 않습니다. 그래서 텅스텐을 녹이거나 분리하려면 매우 큰 에너지가 필요합니다.
 이 때문에 텅스텐의 녹는점은 약 3400℃로 매우 높습니다. 아주 뜨거운 환경에서도 잘 버틴다는 뜻입니다.
 이러한 성질 덕분에 텅스텐은 핵융합 장치에 사용됩니다. 핵융합 장치 안에는 1억℃에 이르는 플라스마가 있는데 이와 맞닿는 ‘플라스마 대면재’에는 극한의 열을 견디는 소재가 필요합니다. 장윤석 경희대 원자력공학과 교수는 “플라스마 대면재에서 텅스텐보다 뛰어난 소재는 찾기 어렵다”고 밝혔습니다.
 또 로켓이 발사될 때도 텅스텐은 중요한 역할을 합니다. 로켓 내부는 약 3000℃ 이상으로 매우 뜨거워지는데 이 열을 견디면서도 강한 추진력을 내야 하는 엔진 노즐에 텅스텐을 사용할 수 있습니다.
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 <img alt="한국형 초전도 핵융합연구장치 플라스마 대면재에도 텅스텐이 사용된다. 한국핵융합에너지연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080151833bwwb.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="GwDoYSUZeF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080151833bwwb.jpg" width="658">
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 한국형 초전도 핵융합연구장치 플라스마 대면재에도 텅스텐이 사용된다. 한국핵융합에너지연구원 제공
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 ● 쉽게 변하지 않는다
 텅스텐은 환경이 바뀌어도 쉽게 성질이 변하지 않는 금속입니다. 원자끼리 매우 단단하게 결합돼 있어 산성이나 염기성 환경, 염도가 높은 환경에서도 쉽게 녹슬지 않습니다. 즉 화학적으로 안정된 상태를 오래 유지할 수 있습니다.
 이런 특징 때문에 텅스텐은 반도체에서도 중요하게 사용됩니다. 반도체는 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 잘 통하지 않는 절연체의 중간 성질을 가진 물질입니다. 반도체 내부에서는 전자가 움직이며 전기가 흐르는데 온도가 올라가거나 주변 환경이 조금만 바뀌어도 전자의 움직임이 달라질 수 있습니다.
 전자 움직임이 바뀌면 전기가 흐르는 정도도 변해 반도체가 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. 그래서 환경 변화에 비교적 영향을 덜 받는 텅스텐이 반도체 소재로 활용됩니다. 덕분에 반도체는 휴대전화 같은 다양한 전자기기에서 안정적으로 사용됩니다.
 ● 단단하고 무겁다
 텅스텐의 또 다른 특징은 매우 단단하다는 점입니다. 광물의 단단함을 재는 ‘모스 경도’로 측정하면 텅스텐은 약 7.5이고 금을 조금 섞은 텅스텐 합금은 약 9에 달합니다. 최고 등급인 10에 가까울 정도로 단단한 수준입니다.
 그래서 텅스텐은 큰 충격을 받아도 모양이 쉽게 변하지 않아 단단한 암반을 뚫는 드릴이나 군사 장비에 활용됩니다.
 또 텅스텐은 밀도가 19.25g/㎤로 매우 무거운 금속입니다. 철보다도 밀도가 높아 같은 부피에 더 큰 무게를 담을 수 있습니다. 이러한 성질은 항공기의 무게를 맞추는 평형추에 활용됩니다. 좁은 공간에서도 필요한 무게를 정확하게 맞출 수 있기 때문입니다. 또한 금속의 밀도가 높을수록 방사선을 잘 막기 때문에 텅스텐은 방사선 차폐재로도 사용됩니다.
 ○ 텅스텐엔 아직 풀 숙제가 있다
 ● 물도 아끼고, 환경 오염도 줄이자
 텅스텐은 회중석, 흑중석 등 여러 광물에 들어 있어 바로 사용할 수 없습니다. 그래서 가공 과정을 거쳐 순수한 텅스텐을 얻어야 합니다. 보통은 ‘습식 제련’이라는 방법을 사용합니다.
 습식 제련은 광석에 물이나 수용액을 반응시켜 금속을 얻는 방식입니다. 용액에 금속을 녹인 뒤 전기분해 등을 통해 순수한 금속을 분리합니다.
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 <img alt="상동광산은 수처리 시설을 이용해 물을 재활용하고 있다. 알몬티대한중석 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080153115sqsr.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="HehJvIFYMt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080153115sqsr.jpg" width="658">
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 상동광산은 수처리 시설을 이용해 물을 재활용하고 있다. 알몬티대한중석 제공
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 하지만 이 과정에는 물이 많이 필요합니다. 텅스텐 광석 1t을 처리할 때 불순물을 씻어내기 위해 평균 4~7t의 물이 사용됩니다. 이는 성인 1명이 한 달 동안 사용하는 물의 양과 비슷한 수준입니다.
 그래서 많은 나라에서는 텅스텐 생산 과정에서 물을 재활용하는 기술을 연구하고 있습니다. 상동광산도 공정에 사용된 물을 순환 시스템으로 처리해 대부분을 다시 사용하고 있습니다.
 텅스텐은 재활용률이 높은 금속이기도 합니다. 금속 절삭 기계에 사용되는 텅스텐은 80% 이상 재활용할 수 있습니다. 다만 텅스텐은 화학적으로 안정적이어서 그대로 녹여 재사용하기는 어렵습니다. 그래서 암모니아를 이용해 텅스텐을 물에 녹는 화합물로 바꾼 뒤 불순물을 제거하고 다시 순수한 텅스텐으로 만듭니다.
 그러나 이 과정에 사용되는 암모니아가 환경 문제를 일으킬 수 있습니다. 광산에서 사용된 암모니아가 제대로 처리되지 않은 채 강으로 흘러가면 플랑크톤이 급격히 증가해 수질 오염이 발생할 수 있습니다.
 또 플랑크톤이 물속 산소를 많이 사용하면 물고기 수가 줄어 생태계 균형이 무너질 수 있습니다. 그래서 과학자들은 암모니아를 대체할 친환경적인 방법을 연구하고 있습니다.
 <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8f8edfe135a0ee3aacfbcf404bbc4c897c9f96f6ae0bd22a1cd6b5df9f638124" dmcf-pid="URdUnRwaLP" dmcf-ptype="figure">
 <img alt="미국 데이비스 광산에서 흘러나온 폐수로 강이 오염된 모습. Microbialmatt(W) 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080154413xgij.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Xp7hBUx2e1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/07/dongascience/20260307080154413xgij.jpg" width="658">
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 미국 데이비스 광산에서 흘러나온 폐수로 강이 오염된 모습. Microbialmatt(W) 제공
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 이와 관련해 포스텍 화학공학과 등 공동 연구팀은 2024년 7월 국제학술지 ACS 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링에 새로운 방법을 발표했습니다. 반도체 폐기물에서 곰팡이를 이용해 텅스텐을 얻는 기술입니다.
 연구팀은 곰팡이 ‘페니실리움 심플리시움’이 성장하면서 내뿜는 산에 주목했습니다. 이 산을 이용해 반도체 폐기물 속 텅스텐을 이온 상태로 녹인 뒤 다시 텅스텐을 분리해 얻는 방식입니다. 한지훈 포스텍 화학공학과 교수는 “환경 오염을 줄이면서 자원도 재활용할 수 있는 방법”이라고 설명했습니다.
 ※관련기사 어린이과학동아 2월 1일, 광산 안의 최강 금속 텅스텐
 [박연정 기자 yjyj0829@donga.com]
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