광물과 문명의 진화3 ;청동과 황동

인간의 역사는 도구 발명의 역사이자 재료 발명 역사라 하였다.석기 시대를 거쳐 어떻게 인간은 청동기 시대를 열어 갈 수 있었을까?조가비,동물의 뼈,특히 흑요석을 비롯한 돌등
자연물을 쓰임새에 맞게 끔 적당히 가공하는 차원과는 달리 금속을 이용하기 시작한 것은
기술적 차원에서 엄청난 비약이 필요하다.잠시 타임머신을 이용해서 선사시대 조상들이 어떻게 그 어려운 과제를 풀어냈는지 여행을 가보자

자연 상태 금속의 발견

구석기를 거쳐 보다 진화된 신석기 시대를 열어간 인간들이 더 좋은 도구를 개발하기 위해 새로운 소재를  찾는 노력을 하는 과정에 자연 상태의 금속을 발견하게 되었을 것이다.

그 중에서도 아마 자연금이 먼저 발견되고 이용되었을 것이다.

석영맥에서 성장한 자연금.미국 캘리포니아.민 자연사 

자연금,호주,민 자연사

금은 대개 자연금[노다지] 상태로 산출되고 금속 중에서도 빛깔이 단연 돋 보여 아름답기도 하지만 굳기도 물러 가공도 쉽고 또 변치 않는 장점을 갖고 있기 때문이다.이러한 금에 대한 인간의 사랑은 세계 어느 곳,어느 시대를 막론하고 오늘 날 까지 변함이 없다.이렇게 금 이라는 금속을 찾아내고 활용한 인간들은 금과 유사한 아름다움을 지닌 자연구리를 또 찾아내게 되었고 가공하기도 좋고 굳기도 금 보다 더 단단해서 도구로서는 더 적합한 재료였다.

자연 구리,미국 아리조나,민자연사

또 희귀한 금 보다는 양적으로 훨씬 풍부한 금속이어서 사냥도구로,무기로,장식품으로 다방면으로 활용하게 되었을 것이다.선사시대를 대별할 때 석기,청동기,철기 시대로 구분하지만, 엄격히 청동기 이전에 동기 시대가 먼저 있었다.

청동기 시대는 어떻게 시작 되었을까?

금과 구리라는 금속의 좋은 점을 알게되어 그런 자연 금속재료가 발견된 지역은 물론  인근 지역을 거쳐 사용하는 지역이 점진적으로 확산되어감에 따라 자연에서 산출되는 구리로는 수요를 감당할 수 없게 되었을 것이다.그래서 당시 장인을 중심으로 이의 대체재를 찾는 데 온갖 힘을 쏟아 구리 성분이 많이 함유된 광석을 찾아 냈을 것이다.광석을 찾아내는 그 자체도 쉬운 것이 아니다.오늘날에도 함량이 충분한 상업적 가치를 지닌 광석,광상을 찾기 위해 첨단 기술과 장비를 사용해도 어려운 데 ,그 당시에는 자연금이나 자연구리가 가진 금속 광택과 특징이 유사한 광석들을 찾아내기 위해서는 엄청난 관찰력과 끈기를 가져야만 했을 것이다.그리고 불을 이용해 이 광석들을 녹여보는 과정에서 새로운 금속재료를 발견 했을 것이고 그것이 구리보다도 훨씬 단단하고 유용한 재료라는 것을 알게 되었을 것이다.

이 새로운 금속재료는 청동[Bronze ; 구리와 주석의 합금]으로 절대 굳기는 구리에 비해 2배가 넘고 주조성도 훌륭해 다양한 형태로 청동기 시대라는 한 차원 높은 새로운 문명을 열어가는 주인공이 되었다.[BC 3,500년 경]

돌에서 금속으로  ;   청동과 황동

지각을 구성하는 바위나 돌은 금속이나 비금속 원소등이 화학적[산화,황화,탄산염,규산염,황산염등]으로 결합한 광물들의 집합체이다.주위에 지천으로 널린 것이 돌 ,바위이지만 원하는 금속 원소를 뽑아 내기 위해서는 그 함량이 특별히 높은 돌[광석]을 찾아 내는 것이 필요하다.이런 광석이 집중된 곳을 광상이라 하고 채굴하는 곳이 광산[Mine]이다.이 광산에서 채굴한 돌[광석]에서 금속을 뽑아 내기 위해서는 최소 섭씨 1,000도 이상으로 온도를 올려서 돌을 용융시키는 기술이 필요하다.다른 동물과 달리 인간은 일찌기 불을 발견하고 이용할 줄 아는 원천기술이 있었기 때문에 이것이 가능했다.오늘날 제련기술도 돌에서 금속을 추출해내는 기술인데 용광로를 이용 돌을 녹이고 고온 환경에서 환원,산화 원리를 이용하는 것이다.그 당시 대장쟁이 장인들도 원시 용광로 형태의 가마를 이용했을 것이다.

그러나 광물의 종류에 따라 화학 결합의 정도가 달라 제련 자체가 상당히 어려울 수 있다.

지각에서 가장 흔한 금속 원소인 알미늄의 경우 근세인 나폴레온 시대 만 해도 제련 비용이 비싸 손님 접대시 그 중요도에 따라,은 접시,금 접시.가장 귀한 손님의 경우에 알미늄 접시를 사용했다는 일화가 있을 정도이다.이 정도로 제련 기술이 단순하지 않다는 것을 의미한다. ,더군다나 합금 기술은 오늘날에도 어려운 기술인 데,선사 시대에 제련은 물론 합금기술을 어떻게 터득했는지 수수께끼일 수 밖에 없다.구리의 주요광석인 황동석[Chalcopyrite;CuFeS2]이나 주석광인 석석[Cassiterite;SnO2]같은 광물은 납,베릴,리튬,금,은등이 함께 포함된 광물등과 함께  산출되는 경우가 많고 때로는 운좋게 한 돌덩이에 함께 포함된 경우도 있을 수 있다.

황동석,포르투갈,민 자연사

석석,중국,민 자연사

이런 광석을 녹여 제련하는 과정에 절로  원시 청동이 얻어지게 되고 ,이 것을 재현하고 탐구하는 과정에서 경험적으로 구리광과 주석광을 적절히 혼합하여 원시적인 청동을 얻게 되었고 기술의 발전에 따라 구리와 주석을 따로 따로 추출해서 적절히 혼합 비율을 조정하여 특성이 우수한 청동을 얻을 수 있는 기술을 터득하게 되었을 것이다.

섬아연석 과 석영,중국,민 자연사

이후 아연광인 섬아연석[Sphalerite;ZnS]등을 이용

아연광의 일종인 스미스손 나이트[ZnCO3],나미비아,민 자연사

황동[Brass; 구리와 아연의 합금]도 만들어 내어[BC 500년 경] 청동기 시대의 문명은 더욱 발전하게 되었다.이 과정에서 지역간 광석 무역도 활발해져 문명의 전파 속도가 가속화 되었다고 본다.

청동기 시대를 연 기술혁신의 요체는?

정리하면 첫째 ,인간이 불을 이용할 줄 알았다는 것,둘째 청동기 문명의 발상지는 구리 관련 광석이 풍부한 곳,미케네 문명으로 알려진 곳도 현재 Cyprus 인근 지역인 데 이름 어원 자체가 구리가 나는 곳이이라는 뜻이다.세째 뭐니 뭐니해도 바로 자연을 깊게 관찰하고 끈기있게 시행 착오를 통해 새로운 기술을 찾아내는 원동력인  인간의 호기심과 탐구심이 아닐까 한다.

마이다스[Midas]의 손은 그저 신화속 이야기만은 아니다.

각 나라마다,또 각 지방마다 특이한 신화도 많고 구전되어 오고 있는 설화도 많다.냉정히

과학적으로나,이성적으로는 납득이 되지 않는 비 현실적인 이야기들이다. 그러나 많은 경우

완전히 허무맹랑한 이야기가 아니라 어느 정도 사실에 근거를 두고 좀 뻥튀기하여 재미있는 이야기거리로 만들어진 경우가 많다고 본다[필자 생각].신화속의 마이다스왕의 손이 닿으면 모든 것이 황금으로 변한다는 이야기도 어느 정도의 실체가 있는 것이라고 보고 있다.

마이다스왕은 BC3,000년 경 터키에 있었던 프리기아 왕국의 두번째 왕으로 실존 인물이라고 한다.과학적 분석 기술이 없었던 고대에는 누렇게 보이는 금속은 금으로 오인할 수도 있었다.금 보다 더 금 같은 광물로는 번쩍이는 노란색 황철석이 대표적인 데 그래서 별칭으로 Fool's Gold라 불리기도 한다.

황철석과 수정,중국,민 자연사

또 황철석 못지 않게 더 금 같은 금속으로는 황동석[

Chalcopyrite ;CuFeS2]인데 구리의 주요 광석이다.

황동석 과 방연석,포르투갈,민 자연사

이 황동석은 섬아연석[Sphalerite ;ZnS]같은 광물과 함께 산출되는 데 이것을 함께 제련하면 황동[Bronze; 구리와 아연의 합금]이라는 합금이 될 수 잇는 데 이것은 금 만큼 광택을 가진 멋진 금속이어서 도구 장식품등 다방면에 활용될 수 있는 금속이다. 바로 이런 광물이 이 마이다스의 왕국에서 많이 산출되어 

금이 온 사방에 널린 곳으로 전해져 만들어진 이야기가 아닌가 한다.우리 나라에서는 안성맞춤으로 유명한 유기 그릇이 바로 놋쇠라 불리는 황동으로 만들어진 것이다.신화 때로는 구약 성서 ,설화등을 토대로 유익한 사실들을 밝혀 낸 경우가 많으니 그저 아야기로만 흘릴 것이 아니라 중요한 정보의 원천으로 삼아 대박을 터트릴 수 도 있다.- 금회 끝-