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최근 수정 시각 : 2022-06-29 23:37:12

알루미늄

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Bi
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Ts
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Og
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Tb
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Lu
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Cm
247.07
Bk
247.07
Cf
251.08
Es
252.09
Fm
257.1
Md
258.1
No
259.1
Lr
266.12
범례
||<-5><tablewidth=100%> 원소 분류(배경색) ||
알칼리 금속 알칼리 토금속 란타넘족 악티늄족 전이 금속
전이후 금속 준금속 다원자 비금속 이원자 비금속 비활성 기체
밑줄: 자연계에 없는 인공 원소 혹은 극미량으로만 존재하는 원소로, 정확한 원자량을 측정하기 어려움.
표준 상태(298 K(25 °C), 1기압)에서의 원소 상태(글자색) ● 고체 ● 액체 ● 기체
}}}}}}}}} ||



'''13 Al
알루미늄

|
Aluminum(미) / Aluminium(영)'''
분류 전이후 금속 상태 고체
원자량 26.981538 밀도 2.7 g/㎤
녹는점 660.32 °C 끓는점 2519 °C
용융열 10.7 kJ/mol 증발열 293 kJ/mol
원자가 3 이온화에너지 577.5, 1816.7, 2744.8 kJ/mol
전기음성도 1.61 전자친화도 42.5 kJ/mol
발견 H. C. Ørsted (1825)
CAS 등록번호 7429-90-5
이전 원소 다음 원소
마그네슘(Mg) 규소(Si)
파일:aluminium.jpg
1. 개요2. 정련3. 특징4. 유해성5. 재료공학적 외관6. 기타7. 같이 보기

1. 개요

원소기호 Al, 원자번호 13번. 격자 구조는 면심입방결정, 공간군은 Fm3m.

은백색으로 가벼운 금속이다. 지각 구성 원소 가운데 보다도 많기 때문에 금속 원소 중에서는 가장 흔한 원소이며[1], 규소와 함께 많은 광물의 골격을 이루고 있다. 알루미늄 자체는 금속 중에서도 상당히 무른 편이며, 재료공학에서 알루미늄의 가장 큰 가치는 가벼움이고, 소비자 가전 등의 분야에서는 가벼움만큼 외관도 높게 평가된다.

이름은 백반(白礬)을 뜻하는 라틴어 alumen에서 유래하였다. Aluminium은 영국식, Aluminum은 미국식 표기로 특이하게 두 이름이 모두 통용된다. 험프리 데이비가 맨 처음 작명할 땐 Aluminum이었으나 후에 -ium( 원소를 뜻하는 라틴어미)로 통일[2]되었기 때문에 벌어진 일이라고 한다.

한국에서는 과거 일본어식 번역의 잔재로 '알미늄'으로 표기되는 일이 많다.[3] 대표적으로 법정 표기에 해당하는 분리배출표시에도 알미늄으로 알루미늄을 표기한다.

2. 정련

분명 알루미늄 원소는 철보다 흔하고 주변에 흔해빠진 장석, 백운모, 점토 광물[4] 등에 많이 들어있으나, 알루미늄을 광석에서 분리하는 비용이 비싸서 가격은 철보다 몇 배나 더 비싸다. 즉, 훨씬 희귀한 구리와 가격이 비슷할 정도다.[5] 보통 알루미늄은 수산화알루미늄이 풍부하게 들어있는 보크사이트라는 암석[6]에서 산화된 알루미늄을 제련해서 만드는데, 이때 산화된 알루미늄은 녹이기도 어렵다.(빙정 섭씨 2050도 이상의 고온이 필요하다.) 불에 녹이는 정도로는 산소가 떨어지지 않고, 산화서열이 높아 알루미늄을 환원시킬 만한 물질도 거의 없거나 있어도 알루미늄보다 비싸기 때문에[7] 원석에서 순수한 알루미늄을 얻기가 쉽지 않았다.
파일:external/cf.collectorsweekly.com/xJZrzjouP4yv6lMAOPfmLQ.jpg
19세기 알루미늄 브로치
이 때문에 과거의 기술로는 정련하는 데만 엄청난 비용이 소모되었으며 찰흙 속의 이라는 이명까지 있을 정도로 매우 귀한 몸 취급을 받았다. 색상이 비슷해서 그렇게 불렸을 뿐, 사실 따위와는 비교도 안 되었고 보다도 더 비쌌다. 고대 로마 시대 때 한 번 만들어진 적이 있었는데, 당대의 황제인 티베리우스가 화폐에 사용되는 금의 가치가 폭락할 것을 우려해 그 알루미늄을 만든 장인을 처형했다는 야사까지 전해질 정도다. 미 국회의사당 건물에 박을 씌우는 대신 알루미늄박을 씌워 미국의 국력을 과시하려 했다는 야사도 들려오는데, 미국의 경우는 야사에 불과하지만 실제로 영국과 프랑스는 국제박람회마다 동상들의 창끝 등에 알루미늄박을 씌워 국력을 과시했다. 특히 프랑스의 나폴레옹 3세는 알루미늄 사랑으로 유명했는데, 왕관과 식기 그리고 심지어 아기용 딸랑이까지를 금이나 은 대신 알루미늄으로 썼을 정도라고 한다. 손님들이 오면 손님들에게는 은으로 된 식기세트를 사용하게 했고 자신은 알루미늄 식기세트를 사용했다. 현대의 시점에서 보면 검소함도 이런 검소함이 없지만[8], 알루미늄이 금보다도 비쌌던 시대였기 때문에 알루미늄제 물품 사용은 재력이나 국력을 과시하는 사치의 절정이었던 것이다.

19세기 말에서야 빙정석(Na3AlF6, 육플루오린화알루미늄산나트륨)을 이용한 전기분해법이 개발되었으나[9] 그래도 철보다는 정련이 어려워서 철보다 고가의 원자재이다. 게다가 쉽게 추측할 수 있겠지만 알루미늄 생산 원가에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 전력비용이며, 알루미늄 공급단가는 인근에서 얼마나 값싼 전력을 얻을 수 있는지의 여부에 달려있다고 봐도 좋다.[10] 미국은 과거 수력전력이 비교적 풍부했으므로 알루미늄을 값싸게 얻을 수 있었다. 아이슬란드는 특유의 화산지형을 이용한 지열발전소를 잔뜩 세우고 알루미늄을 정제하고 있다. 분리수거된 알루미늄캔을 단순하게 열로 녹여서 알루미늄을 얻는 것이, 알루미늄광석을 전기분해하는 것보다 1/20 가까이 적은 에너지를 소모한다.

알루미늄의 가격을 획기적으로 낮춰준 전기분해 제련법은 1886년 미국의 화학자 찰스 마틴 홀(Charles Martin Hall, 1863.12.6 - 1914.12.27)과 프랑스의 화학자 폴 루이투생 에루(Paul Louis-Toussaint Héroult, 1863.4.10 - 1914.5.9)가 각각 발견했다. 대륙 단위로 떨어져 있어 만나기는 커녕 그때까지는 서로가 존재하는지도 몰랐던 두 사람이 우연히 거의 동시에 따로따로 발견하게 된 것인데, 이들의 발견으로 정립된 이 공법에는 홀-에루 공법(Hall–Héroult process)이라는 이름이 붙었으며 현재도 알루미늄 제련에 사용되는 공법이다.

홀이 오블린 대학교에 다닐 때 광물학 관련 교수인 프랭프 패닝 주이트(1844~1926,1877년에 도쿄대학 화학과 교수로 재직하기도 했다가 1884년 오블린 대학교수로 미국으로 돌아왔다.)에게 알루미늄 이야기와 이걸 대량생산으로 만들도록 발명하면 엄청난 부와 명예를 누릴 것이라는 말을 듣고 이것에 대하여 공부해 젊은 23살 나이로 해낸 거였다. 자기 집 창고에서 연구시설을 대충 만들어 온갖 실험하면서 결국 성공한 그는 1886년 2월 23일에 주이트 교수에게 냉큼 달려가서 이걸 해냈다고 홀이 밝히자 교수는 대단하다고 칭찬하며 이걸 곧 전 미국 세계에 알리면서 공개했다. 같은 해, 7월 9일에 특허를 내고 엄청난 투자를 받아낸 홀은 1888년에 알코아(Alcoa)라는 알루미늄 제조 업체를 세웠는데 130여년이 지난 지금까지도 이 업체는 미국 1위를 굳세게 지켜내고 있고 세계 5위 알루미늄 제조 회사다.

그런데 홀이 기뻐하며 세계로 알릴 때, 유럽에서 똑같은 방법으로 이미 성공한 사람이 있다는 걸 뒤늦게 알게 된다. 게다가 에루는 홀보다 먼저 1월에 이걸 발견하여 주변에 알렸고 당연히 프랑스에서도 난리가 나서 이걸 공개한 다음이었다.미국은 홀이 주장한 대로 형에게 보낸 우편에 쓰인 날짜를 증거로 더 빠르다고 그에게 특허를 내줬지만 프랑스에서 반발하여 유럽 각지에서 소송을 제기했다. 하지만, 결국 법적 분쟁을 중재한 끝에 서로가 발견했으며 서로 베낀 것도 어떠한 정보도 없이 서로가 독자적으로 성공시킨 걸 인정받아 홀은 미국에서 특허를 인정받고, 에루는 유럽에서 특허를 인정받았다. 헌데, 이번에는 그러면 아프리카, 아시아나 중남미, 오세아니아에서 특허권은? 논쟁이 벌어졌다. 당연히 홀과 에루 측이 으르렁거렸으나 결국 이것도 중재받아 중남미는 홀이, 나머지는 에루가 특허권을 가지기로 합의한다.[11]

이렇게 정련법이 개발된 지 24년 후인 1910년 무렵에는 알루미늄은 주석 호일을 알루미늄 호일로 대체할 정도까지 전락하고 만다.1880년만 해도 알루미늄은 킬로그램당 100달러(지금으로 치자면 2500달러가 넘는 값어치로 훨씬 비쌌다.)가 넘었으나 이 둘의 발견으로 1888년에는 2달러 선으로 팍 떨어졌고 1914년 이 둘이 죽었을때는 킬로그램당 17센트 정도로 그야말로 엄청나게 헐값이 되어버렸다.

홀은 이 특허로 큰 부자가 되었으나 검소하게 살아갔고 결혼도 하지 않고 독신으로 살다가 죽었다. 이후에도 꾸준히 여러 광물 연구를 해서 22개나 되는 특허를 얻었으며 많은 재산도 사회 재단에 가족에게 남긴 일부를 빼고 많은 돈을 기부했다. 홀이 재산을 물려준 가족에 누나가 있었는데 홀은 알루미늄 제조 실험을 할 때, 누나가 도움을 줬다고 밝혔기에 이 재산 일부라도 누나가 정당하게 보상으로 받는 게 당연하다고 유언장을 썼다. 홀은 살아 생전에 엄청난 존경을 받았으며 그가 다닌 오블린 대학교에 동상까지 세워지고 온갖 훈장을 받았다. 기부한 재산은 하버드 대학교 아시아 연구센터 설립에 쓰였다.

에루도 큰 부자가 되었고 이후에도 똑같이 여러 연구에 참여했다. 미국 철강업체인 Halcomb사 기술 고문으로 미국으로 가서 살기도 했고 홀과 달리 결혼해 아들도 얻었다.

한국도 한때 알루미늄을 보크사이트 단계에서부터 제련하는 공장이 울산에 있었지만 현재는 철수. 산업체 전기가 싸다지만 이걸 감당할 정도로 전기가 남아돌지는 않았던 모양이며[12] 알루미늄 제련 공장의 하루 전기 사용량이 울산 시내 한 달 전기 사용량과 맞먹는다는 설이 있을 정도로 사용량이 막대했다고 한다. 현재 한국에서 운영되는 알루미늄 재료 생산 공정은 스크랩을 재활용하는 방법뿐이다. 실제로 아이슬란드 노르웨이처럼 전기를 싸게 생산할 수 있는 나라는 알루미늄 제련의 경제 비중이 크다.

보통 알루미늄의 원광은 보크사이트를 사용하며, 여기서 산화알루미늄을 추출한 뒤에 다시 빙정석과 섞은 후 전기분해로 알루미늄을 추출한다. 빙정석은 자연에서 산출되는 것을 사용하였으나, 최대 생산지였던 그린란드의 이빅투트(Ivittuut) 광산이 1987년에 완전히 고갈되어 천연 빙정석이 너무 귀해져서 제련에는 쓸 수 없게 되었다. 따라서 형석 (CaF2, 이플루오린화칼슘)을 이용하여 플루오린화수소를 만든 다음 이를 이용하여 인공적으로 플루오린화알루미늄산나트륨을 합성하여 알루미늄 제련에 쓴다.

3. 특징

금속업계의 필수요소이다. 금형공장이든 부품공장이든 알루미늄 가공을 전제하지 않은 기계를 찾는 것은 거의 불가능할만큼 널리 쓰이며 오래 쓰여왔다. 매우 물러 힘을 받는 부품으로는 전혀 사용할 수 없으나, 가벼운 제품(알약, 과자 등)이 흘러가는 레일이나 건축용 섀시, 싼맛에 제작해 단발성으로 찍어내고 폐기할 저가형 금형 등에는 알루미늄 또는 알루미늄이 주가 되는 합금이 필수적으로 사용된다.

알루미늄은 녹이 슬지 않는다는 통념을 가진 사람이 많으나, 이는 정확하지 않은 것이다. 알루미늄 자체는 염기 모두에 쉽게 반응하며 철보다 산화가 쉽게 일어난다.[13] 그러나 철의 산화물인 산화철[14]이 검붉은 분말로 들고 일어나는 것과 달리 산화알루미늄은 표면에 안정된 피막을 만들어 속의 알루미늄을 뒤덮기 때문에 더 이상 산화가 진전되지 않도록 할 수 있다. 스테인리스 스틸이 표면에 크롬의 산화막을 형성해서 녹이 슬지 않는 것과 같은 원리이다. 이러한 치밀한 피막 때문에 쉽게 반응이 안 된다는 성질 덕에 재활용 효율이 좋다. 일단 금속상태로 제련된 것은 다루기가 쉽고 부식으로 손실되는 양이 얼마 되지 않기 때문. 제련하는 데 막대한 비용이 드는 금속이긴 하지만 이 특징 덕에 전 세계적으로 제련 누적량을 많이 축적할 수 있었고, 이 덕분에 알루미늄 가격이 많이 떨어진 것이다. 재활용 잘 하자.

그러나 자연적으로 생기는 피막은 혹독한 환경을 견디기엔 너무 얇게 생기므로 아노다이징을 통해 더 두꺼운 피막을 덮어씌워 버리기도 하며, 용접시에도 철보다 더 신경써서 표면을 청소하고 작업에 들어가야 한다. 알루미늄은 기계적 강도를 확보하기 위해 합금으로 사용하는데, 합금 조성에 따라서 산화가 쉽게 발생할 수도 있다. 실제 알루미늄 합금이 녹이 슨 사례는 iPhone 6s가 산화된 사건이 있다.[15]

갈륨의 경우 이 알루미늄을 용해시켜 부스러지게 만드는 특성이 있다. #, # TechRax는 이걸 이용해서 알루미늄인 아이폰 6에 흠집을 내고 갈륨을 부었다. 역시 우리의 예상대로 푸사삭 부셔진다. 이처럼 순수한 알루미늄은 이러한 특성 덕에 쉽게 부식되고 강도도 크게 떨어지기 때문에 실제로 활용되는 알루미늄은 대개 합금이다. 대표적으로 두랄루민이 있으며, 또 구리 마그네슘을 소량 첨가 시 강도가 획기적으로 향상되기 때문에 각종 차량이나 여행가방, 항공기 제작에 널리 쓰이고 있다. 현재는 철도차량에도 이용 중이다. 코레일의 경우 KTX-산천[16]을 비롯한 2010년대에 생산되는 간선/고속형 열차 및 코레일 331000호대 전동차(1차분)와 코레일 361000호대 전동차, 서울교통공사의 경우에는 서울교통공사 2000호대 전동차 서울교통공사 7000호대 전동차[17]가 좋은 예.

매우 가벼운 금속인 관계로 무게가 중요한 ACSR(강심 알루미늄 전선) 등의 장거리 송전선, 비행기 및 기차의 동체 등에 주로 쓰이며, 각종 합금도 여러 분야에 많이 활용된다. 송전탑의 나전선뿐아니라 가정용 전선, 전기차 배선 등으로도 사용이 확대되고 있다. 무게 대비 전도성은 오히려 구리보다 알루미늄이 더 높다.[18] 집적회로의 내부 배선 용도로도 아주 자주 쓰였으며, 2010년대 현재도 MHz 단위의 저속으로 동작하는 IC는 내부 배선을 알루미늄으로 만든다. 그러나 멀티탭 등 구리선이 사용되어야 할 장소에 원가 절감을 위해 알루미늄 전선을 사용하여 문제가 되는 경우도 있다. 동일 단면적일 경우 구리보다 알루미늄의 전기 저항이 높으므로 발열과 화재의 위험이 있다. 또한 구리선으로 속이기 위해 알루미늄 전선 표면을 구리로 도금하는 일도 있다. 알루미늄 전선의 단점으로는 납땜이 어려우며(특수한 땜납이 필요하다), 다른 도체(특히 구리 등 다른 금속)와의 접점을 제대로 체결하지 않으면 전기 저항이 높아져 화재 위험이 발생한다는 점이 있다.

강도 자체는 철에 비해 떨어지지만 가벼운 금속이라 같은 중량으로 두꺼운 장갑을 만들 수 있기에 일반적으로 중량 대비 포탄에 대한 방어력은 더 높다. 때문에 장갑차의 장갑재나[19] 고속정의 상부 구조물 등에 자주 쓰인다. 한때 대형함의 상부구조물에도 잘만 쓰이던 재료였으나, 영국 프리깃 아마존이나 미국 순양함 벨크냅[20] 등에서 화재에 큰 피해를 당한 사례 때문에 고속정처럼 경량화가 최우선 과제인 경우 등을 제외하면 전투함의 상부 구조물은 강철로 건조하는 경우가 많아졌다. 알루미늄은 고열에서의 연소속도가 빠르고 일단 불이 붙으면 추가적인 고열이 급격하게 발생하기 때문이다. 물론 화재로 인한 피해를 줄일 목적이지, 없애겠다는 것은 아니다. 영국 구축함 셰필드는 상기한 아마존급 프리깃의 교훈을 받아들여서 전강철제로 상부 구조물을 올렸지만 화재로 상당한 피해를 입었다. 상부 구조물에 알루미늄을 써서 화재가 발생했다는 이야기는 사실이 아니다. 또 애초에 알루미늄은 경량화 목적으로 사용하는 소재기 때문에 같은 중량을 쓰지 않으므로 강철 장갑에 비하면 방어력은 떨어질 수밖에 없다. 게다가 경화처리가 거의 안 되기 때문에 탄자형상에 따라서는 더 쉽게 관통되고, 시간이 갈수록 값이 더 비싸지고 있으며, 피격된 후에는 용접이 어려워서 수리도 힘들기 때문에 중량 제한이 넉넉한 장갑 차량은 여전히 RHA를 사용한다. 알루미늄 합금 장갑 항목 참조.

또한 위의 성질을 이용하여 비군사적으로 사용하는데가 자동차의 바퀴다. 작게는 경차에서 크게는 대형 버스에 이르게 사용하는데, 같은 인치의 철로 만든 휠보다 무게가 가벼워 연비향상에 도움을 주고, 철보다 열 전도성이 우수해 제동시 발생한 열을 효과적으로 배출한다.[21] 철보다 가공하기가 쉬워 여러 디자인이 나온다. 대신 단가가 스틸휠보다 비싸고 강도가 약한게 단점이라 화물차에서는 잘 쓰이지 않는다.[22]

가시광선 영역에서 매우 높은 반사율을 보이기 때문에, 천체망원경 반사경의 코팅 재료로 쓰인다. 다만 근적외선 영역에서는 은보다 반사율이 떨어져서 적외선 관측을 고려하는 경우에는 은을 코팅 재료로 쓴다.

산화성이 높기 때문에 매우 높은 온도를 가하거나, 미세한 분말로 만들면 폭발적으로 연소한다. 이런 성질을 이용해 초기의 분진폭탄의 폭약으로 사용되기도 했고 알루미늄 분말이 비산하여 대형 폭발사고를 일으키기도 한다. Torpex 라고[23] TNT RDX, 알루미늄 분말을 섞어서 만드는 강력한 폭발물도 있다. 미세 분말에서 폭발성이 있으므로 분말을 다루거나 부산물로 생기는 곳에서 사고가 있곤 한다. 케이스 제작을 위해 알루미늄을 깎아내던 공장이나, 알루미늄 분말을 다루는 실험실에서 폭발 사고가 자주 있었다.

특히 고체로켓 추진체의 성분으로 들어가는데 주 연료는 아니지만 합성고무등 고체로켓 추진체에 알루미늄 분말을 혼합하면 추진력이 크게 늘어나서 고체연료 로켓의 첨가제로 많이 쓰인다. 짧은 시간동안 엄청난 추진력을 내는 고체 부스터의 추진체의 연료로 많이 사용되고 있다. 특히 미사일 부스터류. 게다가 알루미늄의 산화반응은 엄청난 연소열을 자랑하기 때문에, 흔히 섬광탄등에 사용하곤 한다. 산화철과도 반응하여 철의 산소를 뺏어가서 강력하게 발열하여 용융된 철을 발생시키는 테르밋 반응을 한다. 이는 테르밋 용접이나 테르밋 수류탄 등에 활용된다. 테르밋의 위력을 알고 싶으면 직접 보자. #

덕분에 군용 미사일에도 종종 쓰이긴 하는데 알루미늄 분말이 들어간 로켓은 흰 연기를 굉장히 많이 낸다. 알루미늄의 산화생성물인 산화알루미늄은 기체가 아닌 고체이기 때문에, 고체 미립자가 발생하여 연기로 되는 것이다. 이 연기 때문에 적이 도리어 자신에게 접근하는 미사일 및 그 발사지점의 위치를 미리 알고 대응할 수 있기 때문에 아무 군용 로켓/미사일에나 무조건 쓸 수도 없다는 점이 설계자들의 딜레마.

그 외에도 제강 공정에서는 철보다 산소와 강하게 반응하기 때문에 산화정련중에 강 속에 용해된 산소를 제거(탈산)하기 위한 원료로 쓰인다. 알루미늄으로 탈산한 강은 Al-Killed 라고 부른다. 2차정련중 진공탈가스 공정에서도 강한 반응열로 냉각되는 용강의 온도를 다시 높이고 산소 용해량을 조절하기 위해 알루미늄을 투입하기도 한다. 그러나 용강에 남아있는 용존 알루미늄은 외부 공기와 접촉하면 급격히 산화하여 알루미나를 형성하며, 이는 슬래그에 흡착되지 않을 경우 고체상태로 용강 속을 떠돌다가 주조 노즐을 막아버리거나 그대로 주괴 속에 남아 강괴의 품질을 해치는 비금속 개재물이 되기도 한다.

테르밋 또한 알루미늄의 강한 산화성을 이용해 고온을 얻는 원리다. 다만 알루미늄만 쓰는 것은 아니고 마그네슘을 쓰기도 한다.

4. 유해성

파일:GHS 보건재해 표지.svg
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2-B군: 발암 가능성이 잠재적으로 의심되는 물질 313개
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3군: 발암여부가 정해지지 않은 물질 499개
4군: 암과 무관한 것으로 추정되는 물질 1개[4]
[1] 암의 종류에 따라 1군/2A군으로 나뉜다.
[2] GMO, 항생제 등등 고기 잔류 물질이 문제가 아니다. IARC에서는 확실히 밝히지는 않았지만 고기의 성분 자체가 조리되면서 발암 물질을 필연적으로 함유하기 때문이라고 논평하였다. 청정우 같은 프리미엄육을 사 먹어도 발암성이 있다는 뜻이다. 이에 전세계의 육류업자들이 고기를 발암물질로 만들 셈이냐며 정식으로 항의하기도 하는 등 논란이 있었다.
[3] 단, 올바른 조리 과정을 거치면 먹어도 문제는 없다. 문서 참조.
[4] 카프로락탐. 2019년 1월 18일 IARC 서문 개정에 따라 불필요하다고 판단되어 삭제되었다. #
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알루미늄은 체내에 거의 흡수되지 않고 배출되며, 그나마 흡수된 양도 신장(콩팥)에서 대부분 걸러져 소변으로 배출된다. 그 결과, 다른 중금속에 비하면 상대적으로 인체에 미치는 영향은 적은 편이다. 그래서 섭취 허용량도 많고[24] 수많은 음식물과 약품들에 첨가제로 사용된다. 알루미늄이 든 백반은 밀가루의 반죽을 쫄깃하게 하기에 국수 등 면류에 들어가고 반죽을 부풀리는 베이킹 파우더 등 식품첨가물로 널리 쓰이고 등산용 코펠 이나 양은 냄비 같은 식기에도 널리 쓰이고 있다. 위산과다를 완화시키는 제산제에도 황산알루미늄 등 알루미늄염이 쓰이기도 한다.[25]

알루미늄의 유해성이 문제가 되는 경우는 다음과 같다.
그러나 이상을 제외한 일반인에 대한 분명한 위험성은 확인되지 않았다. 지구상에 워낙 흔하고 노출이 많은 원소여서 이에 대한 연구도 많았으나, 일상적인 알루미늄 섭취 수준에서 유해하다고 밝혀진 것은 없다. 따라서 각국 정부의 섭취 허용량도 많거나 아예 무제한인 것.[27] 알츠하이머병, 즉 치매 환자들의 뇌에 알루미늄이 다량 축적되어 있다는 사실 때문에 알루미늄의 위험성에 대한 논란이 있지만, 아직 "알루미늄 섭취가 인체에서 알츠하이머병을 유발하는가?"에 대한 인과관계가 명확히 밝혀진 것은 아니기 때문에 크게 문제제기가 되고 있지는 않고 있다. 상관관계만 확인되었기 때문에 '알루미늄 때문에 알츠하이머병에 걸리는게 아니라, 알츠하이머병에 걸려서 뇌에 알루미늄이 축적되는 증세가 나타나는 거 아닌가?'라는 반론도 있기 때문이다. #

그럼에도 불구하고 알루미늄의 유해성에 대해서는 논란이 지속되고 있으며, 일단 독일연방위해평가원에서는 섭취허용량을 기준으로 일반적인 경구섭취 및 피부흡수를 통해 섭취허용량을 거의 초과하지 않으나 알루미늄 음식용기 보관이나 알루미늄 성분의 화장품 사용을 통해 섭취량이 증가할 수 있으므로 이를 줄일 것을 권고하기도 했다. #

신경 쓰인다면 신 김치나 과일주 청량음료 등 산성 음식을 코팅되지 않은 알루미늄 용기(대표적으로 알루미늄 호일)에 장기보관하지 말자. 그러면 알루미늄 그릇도 피막이 상하고 체내에 흡수되는 알루미늄의 비율도 높아진다. 참고로, 후술할 알루미늄 조리기구를 사용해 음식을 조리하는 것은 짧은 시간 이루어지므로 문제가 없다고 여겨지고 있다.[28]

알루미늄 조리기구는 표면 코팅이 있는 종류( 테플론 코팅된 알루미늄 후라이팬, 양은냄비 등)와 코팅이 없는 종류( 모카포트, 길리케틀, 순수 알루미늄 팬, 알루미늄 호일 등)가 있다. 일반 가정의 한식에서는 순수 알루미늄 팬을 쓰는 일이 없지만[29], 일본이나 이탈리아에서는 자주 볼 수 있다. 일식당에서 옆면에 함마톤 엠보싱이 들어간 나무손잡이 냄비가 보이면 십중팔구 순수 알루미늄 팬이다. 이탈리아에서는 파스타를 소스와 섞을 때 코팅 없는 알루미늄 팬을 쓰면 유화(emulsion)가 잘 일어나 맛이 좋기 때문에 식당이나 애호가의 주방에서 사용된다.

또한 음료수 팩으로 사용되는 종이팩인 테트라팩도 알루미늄 코팅이 들어가 있는데, 팩에 빨대를 꽂아 넣을 시 입구 부분에서 알루미늄이 음료수 속으로 떨어질 수 있다.

5. 재료공학적 외관

앞서 말했듯이 알루미늄은 재료공학적으로 외관도 높은 평가를 받는다. 산화피막공정(anodizing)으로 고급스러운 표면을 구현할 수 있고 그 공정에서 원하는 색상을 입히는 것도 다른 금속에 비해 수월하다. 뱅 앤 올룹슨 등의 회사들이 이런 특성을 적극적으로 활용한다. 니켈, 크롬, 구리, 규소 등을 추가하여 만든 알루미늄 합금은 냉간 단조 및 열처리, 주조시 뛰어난 미세부분 표현[30] 등의 장점을 갖는다.

Apple이 바로 이런 알루미늄의 외관을 적극적으로 사용하는 것으로 유명한 기업이다. 다른 기업들이 플라스틱으로 외장을 만드는 반면 Apple은 꽤 이전부터 폴리카보네이트의 환경 유해성으로 인한 큰 논란을 겪은 이후로 알루미늄을 외장 소재로 채택했다. 여기에서 그치지 않고 Apple은 2010년 초반대 CNC 평균 단가를 크게 높일 정도로 엄청난 양의 CNC를 매입하여 유니바디 MacBook Pro를 제작했다. 이 또한 소재를 플라스틱 대신 알루미늄을 채택했기에 가능했던 부분이다. 덕분에 MacBook Pro는 다른건 몰라도 출고 단계에서 극소수의 경첩 불량 이외에는 이격이라 할만한 부분 자체가 존재하지 않고 사용 중에도 이격이 쉽게 발생하지 않는다. 자세한 내용은 CNC 항목 참조. 그러나 2014년 iPhone 6 발매 당시 취약한 내구성 일명 벤드게이트로 논란이 되기도 했다. iPhone 6s iPhone SE에서는 강도는 강하나 부식에 취약한 알루미늄 합금을 써서 다른 논란을 발생시켰다.[31]

Apple이 알루미늄 기술에 투자한 만큼, 하청기업의 입장에서 이런 기술의 이전을 받았던 폭스콘 역시 알루미늄에 대해서는 상당한 노하우를 보유하게 되었다. 물론 핵심 기술과 장비는 Apple의 특허나 재산권으로 보호되나, 양산 노하우는 폭스콘의 것이므로 타 업체의 수주에서도 적극 장점을 살리는 중이고 그 결과 알루미늄 소재를 채용하는 업체가 상당히 많아졌다. 원래 신기술은 채용 초기에 수율이 떨어지더라도 양산 경험이 쌓이면 수율이 올라 기존의 기술과 큰 차이가 없어지게 되는데, 타 업체는 수율이 오를 때까지 버틸 체력이 없으나 Apple은 ASP[32]가 상당히 높은 단일 모델을 억 단위로 팔아치우는 규모의 경제를 달성하여 버틸 체력이 있기 때문에 결과적으로 Apple이 스마트폰 분야에서 가장 앞선 기술을 먼저 채용하는 기업이 되고 있는 상황이다. CNC를 수천만대 단위로 생산하는 소비재에 최초로 도입한 기업도 Apple.

알루미늄 합금의 장점은 극대화하고 단점은 최소화하는, 즉 상위호환 격의 소재로는 마그네슘 합금이 존재하나, 아쉽게도 스마트폰에 이를 채택하여 대량생산한 사례는 아직 없다. 디지털 카메라 중에서도 일부 고가 제품군, 그리고 Microsoft Surface 시리즈 중 일부 고가 제품군에만 채택되는 중. 다만 마그네슘은 알루미늄과 비교하여 형태의 변형이 어렵고 열처리가 불가능하며, 부식에 약하다.

6. 기타

7. 같이 보기



[1] 지각의 원소 함유량 순서는 O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti. 산규알철칼나칼마티혹은 오시알페카나크마티 로 외운다 카더라. [2] 사실 i없이 -um인 원소들은 꽤 된다. 몰리브데넘(molybdenum), 탄탈럼(Tantalum), 란타넘(Lanthanum), 플래티넘(Platinum). [3] アルミニウム이라고 표기한 것을 한국어로 옮기면 알루미늄인지 알미늄인지아루미늄인지분분해진다. [4] 고령석(kaolinite), 일라이트(illite), 스멕타이트(smectite), 특히 그중에서도 고령석이 주로 알루미늄을 많이 갖고 있다. [5] 이건 티타늄도 마찬가지다. [6] 깁사이트(gibbsite), 뵈마이트(boehmite), 다이아스포어(diaspore) 광물이 많이 들어있는 암석이며, 이들은 모두 수산화알루미늄 광물의 일종이다. [7] 알루미늄보다 산화 서열이 높은 물질은 일명 ' 칼카나마'로 불리는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 뿐이다. [8] 게다가 은은 매우 강력한 소독 효과를 가지고 있지만 알루미늄은 그렇지 않다. [9] 일단 알루미늄과 빙정석을 섞어서 가열한다. 그러면 빙정석이 먼저 녹아 알루미늄을 녹이는데, 이렇게 만들어진 알루미늄 용액에 전기를 흘린다. 의 제련은 철광석과 석회석, 코크스를 섞어서 가열만 해주면 알아서 되는 걸 생각해보자. 이런 과정을 거쳐서 만들어지는 게 알루미늄이기 때문에 제련 비용이 높다. [10] 참고로 중앙아시아의 타지키스탄은 알루미늄 원석은 전혀 안 나지만 소련 시절 세워진 크고 아름다운 알루미늄 공장이 있는데, 이 때문에 알루미늄 생산량에서는 세계 20위권에 들어간다. 문제는 타지키스탄이 세계 최빈국 중 하나라는 것. 이 공장이 타지키스탄 전력 생산의 40% 이상을 잡아먹기 때문에 타지키스탄은 전기를 수입해서 쓰고 있다. [11] 놀랍게도 이들은 서로 모르는 사이었지만 기묘하게도 똑같은 점이 여럿 있었다. 둘 다 같은 해(1863년)에 태어났고 같은 해인 1886년에 같은 방법의 제련법을 발견했고 같은 해( 1914년)에 죽었다. 하지만 둘은 일생 동안 한 번도 만난 적이 없었다고 한다. [12] 이건 21세기에도 유효하다... 기본적으로 대한민국이 전기 에너지를 싸게 얻을 수 있는 환경이 아니다. [13] 고등학교 화학에서 외우는 이온화 경향 순서가 칼카나마니...인 것을 기억한다면 이해하기 쉽다. 칼륨(포타슘), 칼슘, 나트륨(소듐), 마그네슘 다음이 알루미늄, 그 다음이 아연, 철, 니켈 순이다. [14] 정확히는 삼산화이철. 검은 녹으로 알려진 사산화삼철의 경우, 오히려 표면에 안정된 피막을 형성한다. [15] iPhone 6 Plus의 휨 이슈 문제로 새 알루미늄 합금을 썼는데 거기에 문제가 있었던 것. [16] 압출기술의 미비로 강철인 KTX-1보다 객차 무게가 량당 2톤 늘어 경량화는 달성하지 못 했다. [17] 다원시스에서 제작한 3차분 한정. 1/2차분의 경우에는 스테인레스다. 참, 2호선과 7호선 둘다 해당되는 사항이다. [18] 물론 이론적으로는 리튬, 베릴륨, 나트륨, 마그네슘이 알루미늄보다 무게당 전도성이 더 높지만, 반응성이 크므로 전선으로 쓰기에는 무리가 있다. [19] 장갑차도 장갑차 나름이고, K-21 등 상당한 방호력을 요하는 IFV는 알루미늄을 쓰지 않는다. [20] 상부 구조물이 완전히 불타 무너져내리는 꼴을 당한 것은 유명. [21] 자동차의 제동은 회전체를 회전체의 수직방항으로 누를 때 나오는 마찰의 원리인데, 이때 엄청난 마찰열이 발생한다. [22] 1톤 트럭의 경우에는 전륜만 알루미늄 휠을 사제로 달고다니는 경우가 있다. 후륜은 물론 스틸휠. [23] 초기에 이 폭발물이 어뢰(torpedo)의 탄두 재료로 쓰여서 붙은 이름이다. [24] 한국의 경우, 식품안전기준은 아예 알루미늄의 허용량을 따로 규정하지도 않는다. [25] 겔포스M 20g 한 포에 인산알루미늄이 2.5g 들어있다. 한 번 섭취에 무려 알루미늄 500mg 이상을 먹는 것이다. [26] Agents classified by the IARC Monographs, Volumes 1–124 [27] 2000년대 들어 유럽연합(EU)등 선진국들은 특정 식품 내 알루미늄 함량 조사 등을 토대로 알루미늄 관련 법규 및 기준을 제·개정하는 등 안전 관리를 강화한 바 있다. [28] 이에 대해 한국식품연구원에서 내놓은 연구결과가 있다. [29] 그러나 식당에서는 가열이 빨라 알루미늄 팬이 자주 쓰인다. [30] 규소성분이 추가되면 주조과정에서 정밀한 부분까지 구현 가능하다. 예시로 BMW Audi는 자사의 엔진블럭 제조공정에서 Si성분이 추가된 알루미늄-규소합금을 사용한다. [31] iPhone 6의 알루미늄은 A6061로 내식성이 좋아 가장 보편적으로 쓰이지만 밴드게이트에서 드러났듯 강도가 약하다. iPhone 6s에 쓰인 알루미늄은 A7075로 속칭 '두랄루민'이라 불리는 알루미늄 합금인데, A6061보다는 확실히 강하지만 부식에 취약하다는 치명적인 단점이 있다. 그래서 A7075 사용시에는 클린룸 등 온습도가 부식이 일어나지 않는 수준내에서 관리되는 곳이 아닌 이상 부식 방지를 위한 별도의 처리를 거쳐야 한다. 특히나 스마트폰이라면 무의식 중에 더운 곳, 물기 많은 곳에 노출되기 쉬운데 긁힘으로 아노다이징 피막이 벗겨지면 부식에 무방비로 노출되어 버린다. [32] 대당판매단가. [33] 사실 MacBook만 알루미늄로 만드는 것은 아니다. Apple III는 냉각펜 없이 본체가 방열판 역할을 하도록 설계했고 케이스는 비싼 알루미늄 합금 주조로 만들었다. 물론 그럼에도 열을 제대로 잡지 않아서 망했다. [34] 가사 중 "빛나는 크리스탈이 되지 못한 나의 차가운 알루미늄만이" 라는 구절이 있는데, 이를 인용하여 반을 추모할 때 "차가운 알루미늄이 빛나는 크리스탈이 되었기를" 이라는 표현을 쓰기도 한다.