1. 알루미늄은 지각에서 가장 풍부한 금속 원소입니다.
알루미늄은 지각에서 산소와 규소 다음으로 세 번째로 풍부한 원소이며, 지각 전체 질량의 8.23%를 차지하는 지각에서 가장 풍부한 금속 원소입니다. 알루미늄은 일반적으로 보크사이트에서 화합물 형태(알루미노규산염 및 산화알루미늄)로 발견됩니다. 보크사이트는 전 세계적으로 연간 약 5,700만 톤이 생산되는 알루미늄 생산의 주요 원료입니다.
2. 보크사이트 매장량이 가장 풍부한 국가
보크사이트 매장량이 가장 풍부한 나라는 아프리카 기니로, 매장량은 74억톤에 달해 전 세계 매장량의 약 4분의 1을 차지한다. 그 뒤를 이어 베트남, 호주, 브라질이 각각 58억 톤, 35억 톤, 27억 톤의 매장량을 보유하고 있습니다. 기니는 보크사이트 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 보크사이트 생산량도 세계 최고 수준으로 2023년에는 9,700만 톤에 달합니다.
3. 알루미늄은 금보다 비쌌습니다.
19세기에는 알루미늄이 금보다 더 비쌌습니다. 1852년에는 알루미늄 1kg의 가격이 미화 1,200달러에 달했던 반면, 금 1kg의 가격은 미화 600달러에 불과했습니다. 알루미늄을 추출하는 과정은 매우 복잡하고 비용이 많이 들었기 때문에 당시에는 알루미늄을 일종의 귀금속으로 여겼습니다. 예를 들어, 당시 프랑스 왕이었던 나폴레옹 3세는 연회에서 귀빈들을 위해 알루미늄 식기를 준비한 반면, 일반 손님들은 금 식기를 사용했습니다.
4. 전기분해 방식은 알루미늄의 제조원가를 급락시킨다.
알루미늄은 금보다 비싸지만 1886년에는 상황이 급격하게 바뀌었습니다. 이후 미국과 프랑스의 발명가인 찰스 마틴 홀(Charles Martin Hall)과 프랑스 폴 에어(Paul Eyre)가 독립적으로 알루미늄 전기분해 방법을 개발하여 알루미늄 생산 비용을 크게 절감했습니다. 20세기 초에 알루미늄 가격이 급격하게 떨어지면서 알루미늄은 흔하고 저렴한 금속이 되었습니다.
전해알루미늄 생산은 빙정석(Na₃AlF₆)에 용해된 알루미나를 전류를 이용해 고온(950도~980도)에서 전기분해해 순수한 알루미늄과 이산화탄소를 생산하는 방식이다. 알루미늄 1톤을 생산하려면 약 13000~15000kWh의 전기가 필요합니다.
5. 알루미늄은 결코 녹슬지 않습니다.
알루미늄은 공기에 노출되면 산소와 빠르게 반응하여 얇은 산화알루미늄(Al2O₃) 층을 형성합니다. 이 알루미늄 산화막은 두께가 수 나노미터에 불과하지만 경도가 다이아몬드에 가깝기 때문에 밑에 있는 금속을 추가 부식으로부터 효과적으로 보호합니다. 즉, 알루미늄의 산화 과정은 실제로 더 이상의 반응을 방지합니다. 이 특성으로 인해 알루미늄은 열악한 환경에서도 안정성을 유지할 수 있기 때문에 건설, 항공우주 및 해양 공학에 널리 사용됩니다.
6. 알루미늄은 반사율이 높은 금속입니다.
NIST(National Institute of Standards and Technology)에 따르면 알루미늄 표면은 가시광선, 적외선 및 전자기파를 반사하는 데 효과적입니다. 알루미늄의 반사율은 다양한 조건에서 80%에서 95%까지 다양하며, 고도로 연마된 상태의 순수 알루미늄은 87%의 반사율을 가질 수 있습니다. 알루미늄은 높은 반사율로 인해 망원경 및 현미경용 거울과 같은 광학 시스템에 일반적으로 사용되는 재료입니다.
7. 알루미늄은 주로 합금 형태로 사용됩니다.
순수 알루미늄은 전기 전도성과 열 전도성이 우수하지만 기계적 강도가 낮습니다. 그리고 알루미늄 합금은 구리, 마그네슘, 실리콘, 아연과 같은 다른 금속과 혼합하여 강도와 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 4.5%의 구리를 함유한 2024 알루미늄 합금은 순수 알루미늄보다 50% 이상 더 강합니다. 미국알루미늄협회(Aluminium Association of America)에 따르면, 알루미늄 합금은 전 세계 알루미늄 소비량의 85% 이상을 차지합니다.
8. 알루미늄 합금은 비행기 제조에 사용되는 주요 재료입니다.
알루미늄 합금은 경량, 고강도 및 내식성으로 인해 항공우주 산업에서 널리 사용됩니다. MDPI의 연구에 따르면 알루미늄 합금은 현대 상용 항공기 구조 중량의 80% 이상을 차지합니다. 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 유형은 2024 알루미늄 합금과 7075 알루미늄 합금입니다. 2024 알루미늄 합금은 구리가 4.5% 함유되어 피로강도, 내균열성이 우수하여 항공기 날개 및 동체 구조에 널리 사용됩니다. 7075 알루미늄 합금에는 아연 5.6%와 마그네슘 2.5%가 포함되어 있지만 강도와 내식성이 높아 항공기 프레임과 랜딩 기어에 이상적인 소재입니다.
9. 알루미늄 분말은 폭발물 및 불꽃 놀이에 널리 사용됩니다.
알루미늄 분말이 폭발 및 연소 효과를 크게 향상시킬 수 있기 때문입니다. 폭죽에서 알루미늄 분말은 염소산칼륨과 같은 산화제와 혼합되어 플래시 분말을 형성합니다. 이 혼합물은 2밀리초 내에 강렬한 빛과 소리를 생성합니다. 그리고 폭발물에 알루미늄 분말을 첨가하면 폭발 온도와 충격파의 위력이 높아질 수 있습니다. 연구에 따르면 알루미늄 분말을 첨가하면 폭발물의 폭발 속도를 20% 이상 높일 수 있다고 합니다.
10. 인간이 생산한 모든 알루미늄의 거의 75%가 아직도 사용되고 있습니다.
1888년 알루미늄이 처음 생산된 이후 전 세계적으로 1억 6천만 톤 이상의 1차 알루미늄이 생산되었습니다. 국제알루미늄협회(International Aluminium Association)에 따르면 이 가운데 약 1억2천만톤(74.5%)이 아직도 사용되고 있다. 자동차, 건설 등 많은 산업 시장에서 알루미늄 재활용률은 90%를 초과합니다. 매년 전 세계적으로 3천만 톤 이상의 알루미늄 스크랩이 재활용되어 알루미늄은 지구상에서 가장 재활용 가능한 재료 중 하나입니다.
