텅스텐(Tungsten) 특성, 용도, 역사, 생산, 관련주

 

텅스텐 특성

원자번호: 74

원소기호: W

녹는점: 3422도

끓는점: 5930도

비중: 19.25

형상: 굳고 단단한 백색 또는 회백색의 금속원소

텅스텐(출처: 위키피디아)

 

텅스텐은 주기율표의 산소족에 속하며 금속원소 중 녹는점이 가장 높고, 내열성이 우수하며 고온에서 열팽창이 거의 없고 증기압이 낮습니다.

밀도, 탄성계수, 고온 강도가 크고 열팽창계수가 금속 중에서 가장 낮으며 인장강도(물질이 견딜 수 있는 최대하중)가 원소 중 가장 높아 단단한 물질이 필요한 다양한 분야에서 사용됩니다.

우리나라에서는 무거운 돌이라 하여 ‘중석’이라고도 불리는 이 텅스텐은 상온에서는 물과 반응하지 않고 고온에서는 산화물이 됩니다.

텅스텐 원소기호

 

텅스텐 어원, 역사, 발견

텅스텐은 스웨덴어로 ‘무거운(tung)돌(sten)’이라는 뜻입니다. 다른 뜻으로 Wolfram(볼프람)'이라고 부르기도 하였습니다.

1750년대 중반 스웨덴의 화학자이며 광물학자인 크론슈테트(Axel Fredrik Cronstedt)가 비정상적으로 무거운 돌을 발견합니다. 그는 이 돌(회중석)을 텅스텐이라고 명명하였습니다.

크론슈테트는 이 광물이 아직 발견되지 않은 새로운 원소를 포함하고 있다고 확신했습니다.

1761년 독일의 레만(Johann Gottlob Lehmann)이 철망가니즈중석((Fe,Mn)WO4)을 분석하던 중 새로운 원소의 존재를 확인하였습니다. 망가니즈와 텅스텐의 화합물을 얻었지만 분리하지는 못하였습니다.

1779년 아일랜드의 화학자 피터 울프(Peter Woulfe)도 스웨덴과 독일에서 발견된 텅스텐 광석에서 새로운 원소가 포함되어 있다고 주장합니다. 그 또한 텅스텐을 분리하여 보여주지는 못하였습니다.

1781년 스웨덴 크론슈테트의 동료 화학자 카를 빌헬름 셸레(Carl Wilhelm Scheele)는 흰색의 산성산화물 텅스텐산을 분리하였습니다. 그는 이것이 새로운 금속원소 산화물이며 이를 환원시키면 새로운 금속이 발견될 것이라고 제안

1783년 스페인 출신 호세 엘야아르(Juan José Elhuyar)와 파우스토 엘야아르(Fausto Elhuyar) 형제제가 철망가니즈중석에서 산성의 산화물을 얻고, 이것이 텅스텐산과 동일한 것임이 밝혀 졌습니다.

엘야아르형제는 이 텅스텐산을 탄소로 환원시켜 원소분리에 성공하고 이렇게 얻어진 새로운 원소를 ‘텅스텐’이라고 명명하였습니다.

 

텅스텐 용도

텅스텐은 1600년대 중국에서 텅스텐이 들어있는 안료를 사용하여 도자기에 복숭아 빛의 색상을 내기도 하였는데 오늘날에도 밝은 노란색의 밝은 흰색의 텅스텐산 아연, 삼산화텅스텐, 그리고 텅스텐산 바륨이 도자기 유약의 안료로 사용되고 있다고 합니다.

낚시용품(봉돌)에서도 인기입니다. 납이나 황동대비 높은 비중이지만 부피가 작기 때문에 낚시를 할 때 상대적으로 멀리 던질 수 있으며 착수음도 적고 물속에 담그게 되었을 때 빠르게 침강하고, 조류의 영향 또한 가장 덜 받습니다.

전기저항이 높아 백열전구의 필라멘트로 오랜 기간 사용되고 있습니다. 진공관, 할로겐 램프의 필라멘트로 많이 사용되고 있습니다.

순수 텅스텐 분말은 부드럽지만, 다른 금속과 결합하면 강도가 강철보다 더 센 강도를 자랑합니다. 탄화텅스텐과 텅스텐 합금은 잘 마모되지 않는 장점이 있어서 장신구에도 쓰이며, 소량의 금속을 텅스텐 탄화물에 첨가하여 얻을 수 있는 텅스텐 초경합금은 강철보다 3배나 높은 강도로 내마모성 연마제, 드릴, 각종 공작기계, 절단기 등에도 활용되고 있습니다.

초고온 초고압 환경에서 필요로 하는 로켓과 미사일의 엔진노즐, 방사선 차폐체 등 쓰임은 다양 합니다.

특히 탄화텅스텐은 단단하고 밀도가 높은 특성으로 탱크나 대포, 미사일등 군사용으로도 사용되기 때문에 각국은 텅스텐을 군사적 전략 원소로도 관리됩니다.

텅스텐 용도

 

텅스텐 생산

회중석(CaWO4)을 염산으로 처리하여 얻은 산화텅스텐수화물을 수소기류 속에서 가열하거나, 철망가니즈중석을 알칼리융해하여 만듭니다.

또한 철중석(ferberite, MnWO₄), 망가니즈중석(hubnerite, MnWO₄)등의 광석에서 추출합니다.

텅스텐은 광석에서 추출하가도 하지만 지금은 리사이클링 기술로 재활용하여 생산하기도 합니다.

광물에서 텅스텐을 얻는 방법 보다 폐기물에서 텅스텐을 얻을 경우 광물의 양보다 더 적은 폐기물에서 많은 양의 텅스텐을 생산할 수 있습니다.

텅스텐 재활용공정에서 암모니아를 사용하여 텅스텐을 추출하면 대기오염물질과 많은 설비, 비용이 발생합니다.

리사이클링시 산, 알칼리 사용으로 환경적인 문제가 생겨서 최근에는 비수용매법으로 유기용매를 사용하여 텅스텐 분말을 바로 얻는 방법을 사용하기도 합니다.

환경오염을 줄이기 위한 친환경적인 리사이클기술의 지속적인 연구, 개발이 필요 합니다.

 

대한민국에 많이 매장되어 있는 광물 텅스텐

텅스텐 생산국은 중국이 주 생산국이자 매장국이며, 캐나다, 볼리비아, 러시아, 베트남, 오스트리아, 태국 등에도 상당한 양이 매장되어 있습니다.

우리나라에서는 1908년 경상북도 칠곡군 약목면에서 철망간중석이 채집된 것이 텅스텐광의 시초입니다.

1900년대초 제1차 세계대전을 겪으며 텅스텐의 수요량이 급증하자 일제강점기에 많은 양의 텅스텐을 채굴하기 시작했습니다.

텅스텐은 1950년대 중요한 외화 벌이의 수단으로 대한민국 수출액 60%를 차지할 정도로 많은 양이 매장되고 개발되어 우리나라의 경제발전에 크게 기여한 소중한 광물 자원입니다.

강원도 영월에 있는 상동광산이 국내에서 가장 큰 텅스텐 광산이라고 할 수 있습니다.

단일광산으로는 세계최대의 규모일 뿐 아니라 현재 남은 매장량도 무려 5800만톤 정도라고 하네요. 이것은 앞으로 60년이상 채굴할 수 있는 규모이고 세계 광산대비 2.5배에 달하는 고품질의 광석으로 이루어져 있어서 더욱 가치가 크다고 합니다.

30년간 경제성이 없어서 폐광돼 있다가 외국자본에 의해 다시 생산하고 있습니다.

상동광산의 광업권을 캐나다 알몬티사(알몬티대한중석)가 소유하고 있어서 자원주권을 잃은 점은 아쉬운 부분입니다.

 

 

텅스텐 관련주

동국산업(005160) – 니켈도금강판, 텅스텐사업 진출 기대, 볼텍코리아 인수

한미글로벌(053690) – 상동광산 개발