광물 이야기: 광물과 문명의 진화 2

석기에서 금속으로

문명은 인간의 욕구가 동기가 되어 이루어 낸 기술의 산물이다.구석기,신석기 시대를 거쳐 인간은 더 효과적인 도구를 갈망했고 그 결과로 돌을 위주로 한 자연물을 이용하는 단계에서 구리라는 획기적인 재료인 금속을 찾아 내고 또 이를 추출해 내는 기술을 개발함으로서 이전에 비해 월등한 도구를 만들 수 있게 되었다.이를 토대로 구리와 또 다른 금속인 주석 또는 아연을 합금하는 기술 까지 개발하여 더 우수한 특성을 가진 재료도 만들어 낼 수 있게 되었다.무기로,생활용품으로 ,공예품,조각등 예술품으로,건축 재료로 소위 청동기[Bronze Age]시대를 열어가게 되었다.

왜 구리였을까?

사실 지각을 구성하는 금속 원소중 알미늄8.13%, 철이 5% 인 데 비해 구리는 75ppm[part per million.1/10,000%]밖에 안되는아주 미미한 양이다.그럼에도 불구하고

가장 먼저 사용된 금속의 하나가 된 것은 몇가지 훌륭한 특성을 갖고 있기 때문이다.첫째,

금과 마찬가지로,자연 형태로 발견된다.[native element].야금 기술이 없으니 있는 그 데로
사용할 수 있는 재료이어야 하기 때문이다.상대적으로 양이 많은 알미늄은 자연원소 상태로 존재하지 않고 철도 자연원소 상태로는 희귀하고 , 우주에서 날아온 운석에서 발견되기 때문이다.

석영맥에서 성장한 자연금

자연은

자연동.파란 부분은 탄화동막

.둘째 ,일반적인 금속이 대개 회색인 반면 노란색의 금 이외에 색상을 가진[붉은 색] 아름다운 금속이다.세째 ,다루기가 쉽다.연성으로 상온에서도 다듬질등 가공에 의해 강도와 경도를 올릴 수 있다.네째,공기와 물에 의해 쉽게 부식되지 않는 내식성을 갖고 있다.[공기중에 노출되면 푸른색의 탄화구리막이 형성되어 더 이상 부식 진행을 방지한다.]그래서 몇 천년이 지난 문화재를 오늘날 우리가 생생히 볼 수 있는 이유다.

백제 향로.출처 ;위키피디아

다섯째,전기전도성이 탁월하고 열 전도성도 높다. 오늘날 까지 전자,전기,심지어 반도체 산업에서 필수적인 재료로 사용되는 이유다.아마 당시의 인간들이 더 좋은 재료를 찾으려고 노력하는 과정에서 상대적으로 많이 발견되고 특성이 우수한 자연구리[native copper]라는 훌륭한 소재를 이용하게 되었을 것이다.

야금기술과 합금기술,재료 교역의 확대

엄격히 말해 청동기 시대[BC3,500- BC1,200]라 크게 구분하지만 석기시대 이후 그 이전 시대를 동기시대[Copper Age.BC5,000-BC3,000]라 세분 하기도 한다.이때는 아마 야금기술이 없기 때문에 자연동 상태로서만 재료로 활용할 수 있었으나 이후 수요가 증가함에 따라 자연동만으로 수요를 충족시킬 수 없어 구리를 함유한 광석에서 구리를 추출해 내는 야금 기술을 개발하게 되었을 것이다.자연 상태의 구리가 아닌 화합물 형태의 구리광석으로 부터 구리를 추출해 내기 위해선 최소 섭씨 1,000도 이상의 온도로 올려야 하는 등 야금 기술이 필요하다. 또 한 기술자들은 강도와 주조성등 재료의 특성을 향상시키기 위해 이런 저런 실험과 시행 착오를 통해 청동[Bronze.Cu: Sn=90:10]과 황동[Brass.구리와 아연의 함금]이라는 첨단 신소재를 찾아내게 되어 인간은 한층 더 발달된 문명과 세련된 문화를 이루게 되었다.지구 지각에 똑 같은 비율로 구리가 퍼져 있다면,현실적으로 경제성 측면에서 추출해 내는 것은 불가능하다. 그러나 지구라는 연금술사는 어느 특정 지역의 지각에 집중화 시켰기 때문에 특정 광물이 집중된 광상의 광산[Mine]에서 효과적으로 구리를 뽑아 쓸 수 있는 것이다.

구리광석 노천 광산.출처;위키피디아

미국 아리조나와 멕시코에 걸쳐있는 구리 광상 협곡

Copper Belt Canyon의 멋진 풍광.EBS방송의 여행지로도 소개 된적이 있다.

일찌기 유럽에서 키프러스등, 특정 지역에서 구리 광산이 발견되고 합금에 필요한 주석광산이 동일 지역에 있는 것은 드물어 재료의 교역이 상호간 필연적으로 이루어지게 되어 자연적으로 기술 ,문화의 교류가 이루어 질 수 있게 되었다.

금속재료의 확산과 교역의 확장.출처;위키피디아

현재 세계 주요 구리 광산은 화산 지질 활동이 활발한 환 태평양 지역, 칠레등에 집중되어 있다.

구리를 함유한 광물들의 다양한 모습

금을 제외한 금속중 구리는 그 자체가 아름다운 금속이다.옛 선사 이전의 예술가들이 그 아름다움을 이용하여 오늘 날 우리가 보기에도 완성도가 높은 장식품,공예품과 조각등 많은 예술품을 탄생시켰다.뿐 만 아니라 구리가 내포된 다양한 광물 그 자체도 정말 아름 다운 것이 많다.황화,산화,탄산염,인산염,황산염,규산염등을 필자의 수집품을 통해 그 아름다움을 잠깐옅보자.

황화[Sulfide]동

황동석[chalcopyrite].금색으로 보이는 부분이 황동석 ,회색 부분은 방연석

탄산[Carbonates]동

남동석.Azurite Sun이라는 호주산

일찍 부터 색상의 아름다움으로 고급 안료로 사용되어 왔고, 공기 중에 장기간 노출 되면
초록 색 공작석으로 변하는 특성이 있어 이 안료를 사용한 옛 명화의 경우 당초 색상인 남색이 초록색으로 변해 후세에 새로이 복원 작업이 필요하기도 했다.이태리 국가 대표팀의 유니폼 색상이 이 남색으로 흔히 우리가 "아주리 군단"이라는 별칭으로 부르기도 한다.