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[잠깐과학] 금보다 비쌌다고? 알루미늄 제련법 개발!

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[잠깐과학] 금보다 비쌌다고? 알루미늄 제련법 개발!

2020.04.04 07:00
양은 주방용품의 소재로 쓰인 알루미늄. 위키피디아 제공
알루미늄. 위키피디아 제공

알루미늄(Al)은 지구의 지각에서 가장 풍부한 금속 원소다. 지각 무게의 약 8.2%를 차지하는데 이는 철(약 5.6%)보다 많은 양이다. 흔한 물질을 싸게 마련이지만 알루미늄은 한때 왠만한 귀금속보다 비쌌다. 금속으로 제련하기 쉽지 않기 때문이다. 

 

알루미늄은 상대적으로 반응성이 큰 금속이라 자연 상태에서는 주로 화합물로 존재한다. 19세기 중반만 하더라도 이를 순수한 금속으로 만들기 어려워 알루미늄은 귀금속으로 취급받았다. 프랑스의 나폴레옹 3세는 신분이 높은 손님은 알루미늄 식기로, 신분이 낮은 사람은 금이나 은으로 만든 질이 떨어지는 식기로 대접했다고 전해진다.

 

1860년대 영국에서 만들어진 알루미늄 장신구. 알루미늄의 광택은 많은 사람들을 사로잡았다.  Shirley Bury 제공
1860년대 영국에서 만들어진 알루미늄 장신구. 알루미늄의 광택은 많은 사람들을 사로잡았다. Shirley Bury 제공

결국 알루미늄의 활용 가능성은 얼마나 저렴한 제련법을 찾느냐에 달려 있었다. 미국의 화학자 찰스 마틴 홀은 대학생 시절 ‘알루미늄 제련법을 발견하면 엄청난 부자가 될 것’이라는 교수의 말을 듣고 연구를 시작한다. 1886년 그는 ‘빙정석’을 이용해 알루미늄을 녹인 후 전압을 걸어 순수한 알루미늄을 추출하는 ‘전기분해법’을 개발하는 데 성공했다.


그런데 이 방법을 발견한 사람은 찰스 마틴 홀 뿐만이 아니었다. 거의 비슷한 시기 프랑스의 화학자 폴 루이 투생 에루도 독자적으로 알루미늄 전기분해법을 발견했다. 누가 먼저 전기분해법을 발견했느냐를 두고 다툼이 있었지만 홀은 미국에서, 에루는 유럽에서 특허를 인정받기로 했다. 그 결과 홀은 1889년 4월 2일, 미국에서 전기분해법의 특허를 취득했다. 지금은 이 방법을 ‘홀-에루 공정’이라고 부른다. 


홀-에루 공정의 영향으로 알루미늄의 가격은 폭락하기 시작했다. 19세기 중반 kg당 1000달러가 넘던 알루미늄 가격은 50년이 지나자 1달러 이하로 떨어졌다. 은박 포일부터 자동차 엔진까지, 알루미늄이 우리 생활 모든 곳에 널리 쓰이는 것은 홀-에루 공정 덕분이다.

 

미국의 수도 워싱턴 D.C.에 있는 첨탑인 ‘워싱턴 기념비’. 1884년 완공된 높이 170m의 이 탑 꼭대기에는 2.6kg 짜리 알루미늄 피라미드가 씌워졌다. 그로부터 2년 후 찰스 마틴 홀이 ‘홀-에루 공정’을 만들면서 알루미늄의 가격이 폭락한다. Alvesgaspar/위키피디아 제공
미국의 수도 워싱턴 D.C.에 있는 첨탑인 ‘워싱턴 기념비’. 1884년 완공된 높이 170m의 이 탑 꼭대기에는 2.6kg 짜리 알루미늄 피라미드가 씌워졌다. 그로부터 2년 후 찰스 마틴 홀이 ‘홀-에루 공정’을 만들면서 알루미늄의 가격이 폭락한다. Alvesgaspar/위키피디아 제공

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어린이과학동아 7호 (4.1발행). [이달의 과학사] 금보다 비쌌다고? 알루미늄 제련법 개발 

 

 

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