텅스텐은 다양한 분야에 사용되는 아주 중요한 금속이야. 하지만 텅스텐을 캐내는 과정에서 발생하는 여러 문제도 극복해야 해. 다행인 건 이런 문제를 해결할 수 있는 다양한 방법이 연구되고 있다는 거야. 

 

물도 아끼고, 환경 오염도 줄이자

텅스텐은 회중석, 흑중석 등 다양한 광물에 녹아 있기 때문에 가공하는 과정을 거쳐야 순수한 텅스텐을 얻을 수 있어요. 텅스텐은 주로 ‘습식 제련’ 방법을 통해 얻을 수 있습니다. 습식 제련은 광석에 물이나 수용액을 반응시켜 금속을 얻는 방법이에요. 용액에 금속을 녹이고 전기분해 등을 이용해 순수한 금속을 얻을 수 있지요. 

그런데 이러한 습식 제련 과정에서는 물이 많이 사용된다는 문제점이 있습니다. 텅스텐 광석 1t을 처리할 때 불순물을 씻어내기 위해 평균적으로 물 4~7t이 이용됩니다. 이 양은 성인 1명이 한 달 동안 사용하는 물의 양과 맞먹어요. 그렇기 때문에 많은 나라에서는 텅스텐을 얻을 때 물을 재활용하는 방법을 연구하고 있어요. 예를 들어, 상동광산에서는 공정에 사용된 물을 순환 시스템으로 처리해 대부분을 다시 공정에 쓰고 있지요.  

 

 

알몬티대한중석

상동광산은 수처리 시설을 이용해 물을 재활용하고 있다. 

 

GIB

또, 텅스텐은 재활용률이 높은 금속 중 하나입니다. 금속을 자르는 기계에 사용되는 텅스텐은 80% 이상을 재활용할 수 있습니다. 그러나 텅스텐은 안정적인 금속이라 그대로 녹여 사용하기는 어려워요. 그래서 암모니아를 이용해 텅스텐을 물에 녹는 화합물로 바꾼 뒤, 불순물을 없애고 다시 순수한 텅스텐으로 만듭니다. 

그런데 이 과정에서 사용되는 암모니아가 문제가 될 수 있어요. 광산에서 사용된 뒤 제대로 처리되지 않은 암모니아가 강으로 흐르면 플랑크톤이 갑자기 많아져 수질오염이 발생할 수 있어요. 또, 플랑크톤이 물 안의 산소를 많이 사용하면서 강에 사는 물고기 수가 줄고 결국 생태계 균형이 망가질 수 있지요. 그래서 과학자들은 암모니아를 대체할 수 있는 방안을 연구하고 있습니다. 

포항공과대학교 화학공학과 등 공동 연구팀은 반도체 폐기물에서 곰팡이를 이용해 텅스텐을 얻는 방법을 국제 학술지 ‘ACS 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링’에 2024년 7월 밝혔습니다. 연구팀은 곰팡이 ‘페니실리움 심플리시움’이 성장하면서 내뿜는 산에 주목했어요. 산으로 반도체 폐기물 안의 텅스텐을 이온으로 녹이고, 이온을 산과 결합시키자 텅스텐을 얻을 수 있었지요. 포항공과대학교 화학공학과 한지훈 교수는 “환경 오염도 막고 자원도 재활용할 수 있는 방법”이라고 설명했습니다. 

 

Rui Xu et al.   

페니실리움 심플리시움.

 

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미국 데이비스 광산에서 흘러나온 폐수로 강이 오염된 모습. 

 

알몬티대한중석