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Science

바다 속의 금 덩어리, 망간단괴 (Manganese nodule)


  바다 속의 금 덩어리, 망간단괴

  망간단괴 (Manganese nodule) 는 무엇인가?

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망간 단괴


  다 금속단괴 (Polymetallic nodules) 또는 망간단괴 (manganese nodules) 라 불리는 이 것은 바다 바닥에 철과 망간 수산화물이 침전되어서 중심부(Core) 로 부터 층을 이루는 것이다. 중심부는 때때로 망간 결정으로 결정화 되며, 보통 중심부는 미화석(Microfossil)의 껍질 일 수 있고, 또는 인산염으로 처리된(phosphatized) 상어의 이빨이거나, 심지어는 다른 망간단괴의 부서진 부스러기 일 수 도 있다.
  단괴들의 크기는 다양한데 현미경으로 겨우 볼 수 있는 수준으로 부터, 탄알 모양의 지름이 20cm 정도의 크기를 자랑하는 것 들도 있다. 보통은 지름이 5~10cm 정도 된다. 표면은 대체로 맨들맨들 하지만 거친 것들도 있다. 또한 보통 혹 같은 모양으로 생겼으며 때로는 불규칙적인 모양인 것들 도 볼 수 있다. 침전물에 토사된 밑 부분은 보통 위의 부분보다 더 거칠다.  

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망간단괴의 단면


  단괴의 발달은 지질학상에서 가장 느린 현상이다. 보통 1cm 가 더 커지는데 백만년의 시간이 필요하다. 망간단괴의 발달에는 몇 가지 단계를 포함하고 있는데, 일단 첫번째로는 바다 바닥으로의 금속 침전이다. 두번째로는 그 침전물의 암석화 되는 과정이고 , 세번째로는 화산활동에 의한 온천으로 부터 금속들을 유도해 내는 것이다. 네번째로는 바닷물을 통해 현무암 조각들의 분해이며 마지막으로는 유기물들의 작용을 통한 금속 수산화물들의 침전이다.
  망간단괴의 성분은 보통 망간단괴의 크기에 따라 달라지는데, 보통 경제적으로의 가치가 있다고 생각되는 것들은 망간(27-30 %), 니켈 (1.25-1.5 %), 구리 (1-1.4 %), 코발트 (0.2-0.25 %) 등을 포함하거나 아니면 철 (6 %), 실리콘 (5%) , 알루미늄 (3%), 그리고 소량의 나트륨, 망간, 칼륨, 티타늄, 바륨, 그리고 수소 와 산소 를 포함한 것들이다.

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  단괴들은 보통 해저의 침전물에 보통 부분적으로 아니면 전체가 뭍혀있다. 단괴의 수는 엄청나게 많은데 때로는 해저 바닥의 70%가 모두 단괴들로 이루어진 적도 있다. 1981년에 A.A. Archer 가 바다 속에 뭍혀있는 다 금속단괴의 숫자를 어림한 결과 대략 5000억 톤의 달하는 단괴가 뭍혀있다고 추정했다. 단괴들은 바다는 물론 호수에도 있을 수 있으며, 가장 높은 함유량을 가진 단괴들은 해저 4000~6000m 에서 발견된다.
  다 금속단괴는 1868년에 시베리아 쪽의 북극해에 있는 카라해(Kara Sea) 에서 최초로 발견되었으며 , H.M.S. Challenger 의 1872-76 동안의 4년 간의 과학적인 조사 끝에 그 단괴들은 전세계의 어느 바다에서나 찾을 수 있다고 결론내렸다. 경제적인 가치를 지니고 있는 단괴들은 다음 3곳에서 주로 분포하고 있다 : 북태평양 중간, 태평양 남동쪽의 페루분지, 그리고 북 인도양 중간이다. 가장 높은 함유량과 수량을 가진 단괴들은 주로 적도 부근의 단열대로 하와이 부터 중앙아메리카 까지 이다.
  단괴들의 높은 상업성에 의해 단괴들을 캐낼 수 있는 장비를 개발하기 위해 1960~1970년 사이에 5억 달러에 달하는 엄청난 투자 붐을 일으켰는데, 미국, 캐나다, 영국, 독일, 벨기에, 네덜란드, 이탈리아, 일본, 그리고 프랑스와 일본의 기업들이 주로 투자했다. 결국 1970년대 중반에 적도 부근의 동쪽 태평야의 심해 평야에서 수력을 이용, 수 톤에 달하는 단괴들을 캐냈는데, 놀랄만한 양의 니켈(원래  캐려고 했던 것), 뿐만아니라 많은 양의 구리와 코발트도 캘 수 있었다.

  그러나 위 기술은 전세계적으로 늘어난 니켈 생산에 의해서 필요가 낮아짐에 따라 20세기 후반까지 상업성을 띄지는 못했다.

  우리나라와 망간단괴는?

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우리나라가 개발한 망간 채광기

  우리나라의 경우, 하와이서 남동쪽 2500km 떨어진 곳에 우리나라가 독점적 개발권을 가지고 있는 광구가 있는데, 이 곳 수심 5000m 부근에는 75000㎢ 에 달하는 곳에 망간단괴가 매우 많이 분포해 있다. 최소 5억 1000만톤의 망간단괴가 있으며, 경제적 가치는 대략 1500억 달러에 달한다. 이는 300만톤씩 100년간 생산 할 수 있는 양이다. 만약 300만톤의 망간단괴를 공급한다면, 코발트와, 망간은 국내 수요로는 충분하고, 니켈은 17%, 구리는 1% 정도를 충당 할 수 있다. 이는 광물가격이 하루 다르게 올라가는 데 있어 대단한 희소식이 아닐 수 없다.
   오늘 본 신문에 따르면, 우리나라에서 망간단괴를 캐낼 수 있는 집광기를 시험적으로 개발했다고 한다. 길이 5m, 폭 4m, 높이 3m , 무게 8.5t 정도가 되며, 상용제품에 20분의 1에 불과하다. 바퀴는 무한궤도이며, 엔진 등의 주요부품에 물이 들어가지 않도록 완벽한 방수가 되어있다고 한다. 보통 바다 밑 바닥으로 들어가면 폭 10m 로 바다 밑을 쓸어 한번에 망간을 대량으로 담는다.
  우리나라 금속 자급율은 1% 미만으로 수입액만 해도 50억 달러에 이른다. 해양연구원서 위 시스템이 얼른 개발되어, 중국, 인도 등의 신흥 국가의 높은 광물 수요로 인한 가속화 되가는 광물 대란을 막기 위해 망간단괴를 캘 수 있는 장비를 개발하는 것이 무엇보다도 중요하다고 생각한다.

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