희유금속과 바나듐

희유금속과 바나듐

희유금속은 많은 나라에서 전략 비축 금속으로 분류
지난 7월 말, 중국 단둥의 세관원들이 북한행 화물 트럭에서 바나듐 70kg을 압수한 소식이 보도되었다. 중국 세관의 이번 조치는 유엔 안보리의 대북 제재에 의한 것으로 바나듐이 세관의 압수 단속 대상이 된 것은 바로 희유금속(稀有金屬, Rare Metal)이기 때문이다.

희유금속이란 말 그대로 지구상에 극소량이 존재하거나, 혹은 지각 속에는 많이 있지만 정련이 어려워 쉽게 사용하지 못하는 금속을 말한다. 또한 희유금속은 매장 지역이 일부 국가에 한정되어 있거나 유사 시에 원활한 공급이 어려워 많은 나라에서 전략 비축 금속으로 분류하고 있다. 타이타늄, 베륨, 바나듐, 우라늄 등이 대표적인 희유금속이다.

                         <그림1 > 바나듐

자원의 편재성이 매우 높아
철은 지각에 5% 함유되어 있고 원소 중에서는 산소, 규소, 알루미늄 다음으로 풍부한 금속으로 인류가 옛날부터 사용해 왔지만, 바나듐은 매장량도 적을 뿐만 아니라 정련법도 어려워 그 존재가 1832년에야 발견되었다.

미국 지질조사국에 의하면 2007년 세계 바나듐 생산량은 총 5만8,600t으로 같은 해 세계 조강생산량의 0.4% 밖에 되지 않으며, 생산 국가도 남아프리카공화국(2만3,000t), 중국(1만8,500t), 러시아(1만6,000t) 3개 국가의 생산 비중이 98%를 차지해 자원의 편재성이 매우 높다.

                      <그림2> 스웨덴 여신 바나디스[Freyja (a.k.a. Vanadis)" by N. J .O. Blommer, 1852]

 
바나듐을 처음 발견한 사람은 스웨덴 화학자인 닐스 가브리엘 세프스트룀으로 그는 철광석을 연구하던 중 특정 광산에서 나온 철광석을 녹여 만든 금속 제품이 유독 잘 부서지지 않는다는 사실을 알게 되었다. 그리고 이것에 뭔가 특별한 원소가 있을 것이라는 생각을 하였다. 결국 그는 새로운 금속이 존재함을 밝혀냈고, 모든 이에게 사랑 받을 금속이라는 의미에서 스칸디나비아의 사랑과 미의 여신인 바나디스(Vanadis)의 이름을 따라 바나듐이라 명명하였다.

군수용품의 핵심 소재로 사용
하지만 바나듐의 실제 사용은 1900년대 중반이 되어서야 가능했는데, 포드자동차가 자동차 축을 비롯한 부품 소재에 바나듐 합금을 사용한 것이 처음이라 할 수 있다. 이후 제1차 세계대전 때 프랑스가 자국 비행기에 기관총 대신 바나듐을 함유한 강철로 야포를 주조하여 사용하였고, 군인의 철모나 포병의 방어 소재 등을 바나듐으로 만들었다.

바나듐은 강철에 1% 만 첨가해도, 기존 강철 대비 표면이 매끄러워지고 탄성도가 증가하여 외부 충격을 흡수하는 한편, 쉽게 마모되지 않는 특성을 갖게 한다. 이런 성질 때문에 바나듐은 주로 제트 엔진을 만들거나 열과 마모를 견뎌야 하는 미사일, 로켓 같은 고속비행 물체의 합금 원료 등으로 사용되어 방위산업 분야에서는 매우 중요한 금속으로 분류되고 있다. 또한 일반 산업현장에서는 고속절삭공구 등의 고속도강 소재로 사용되는 등 자동차, 항공산업에서부터 전기전자산업 에 이르기까지 다양한 분야에서 활용되고 있다