비철금속

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요
2. 정의
3. 분류
4. 역사
- 4.1. 고대
5. 활용
- 5.1. 합금
6. 재활용 및 환경 문제
참조

1. 개요

비철금속은 철을 제외한 모든 금속을 통칭하며, 구리, 납, 아연, 주석 등이 대표적이다. 산업적, 경제적 편의에 따라 분류되며, 물리학이나 화학 등 과학 분야에서는 거의 사용되지 않는다. 경금속, 일반 금속, 희유금속, 희토류 원소, 귀금속, 방사성 금속 등으로 분류되며, 알루미늄, 구리, 금, 은 등이 포함된다. 인류가 야금술에 처음 사용한 금속으로, 고대 시대부터 다양한 용도로 활용되었으며, 주택, 상업, 산업 등 다양한 분야에서 사용된다. 비철금속은 재활용이 활발하게 이루어지며, 스크랩을 통해 이차 원료로 사용된다.

더 읽어볼만한 페이지

금속 - 중금속
중금속은 과학적 정의가 불분명한 용어로, IUPAC는 모호성과 오해의 소지를 지적하며 독성 및 환경 오염을 유발하고 미나마타병, 이타이이타이병과 같은 중독 사례가 있는 물질이다.
금속 - 부식
부식은 재료가 외부 환경과 반응하여 화학적 또는 전기화학적으로 변질되는 현상으로, 금속, 세라믹, 고분자 등 다양한 재료에서 발생하며 사회기반시설 손상 및 경제적 손실을 야기하므로, 도금, 도장, 음극방식 등의 방법으로 억제하는 것이 중요하다.

비철금속
지도 정보
개요
정의	철을 상당량 함유하지 않은 금속 또는 합금
분류	구리 납 아연 주석 알루미늄 마그네슘 티타늄 니켈 코발트 텅스텐 몰리브덴 귀금속 기타
역사
초기 사용	구리 (기원전 5000년경) 청동 (기원전 3500년경) 납 (기원전 3000년경) 주석 (기원전 1750년경)
특징
장점	높은 강도 대 중량비 내식성 전기 전도성 가공성 재활용성
단점	높은 비용 일부 금속의 낮은 강도
산업
주요 산업	광업 야금 재활용 제조업
재활용
재활용률	높음 (에너지 효율적)
재활용 방법	용융 정련 제련
참고 자료
참고 서적	https://books.google.com/books?id=zKcd0IJDWTsC&pg=PA204 https://books.google.com/books?id=NplDxN_10DEC&pg=PA6 https://books.google.com/books?id=1etfSdk55SYC&pg=PA416
참고 웹사이트	http://www.engineershandbook.com/Materials/nonferrous.htm https://www.osha.gov/Publications/OSHA3348-metal-scrap-recycling.pdf http://ilocis.org/documents/chpt82e.htm

2. 정의

광의의 비철금속은 철 이외의 모든 금속을 말하며 그 종류가 대단히 많다. 대표적인 것으로는 구리, 납, 아연, 주석 등을 들 수 있다.^[13] 철을 제외한 금속의 생산량이 철강 생산량에 비해 압도적으로 적기 때문에, 편의상 "비철금속"이라는 명칭을 사용하여 하나의 그룹으로 묶은 것이다. 하지만 "비철"이라는 표현 때문에 철강 중에서도 철보다 강이 더 많다는 논란이 발생하기 쉬워 혼란스러우므로 사용 범위는 제한적이다. 또한, 단순히 철(Fe) 원소를 제외한 금속 원소를 가리키는 총칭이기 때문에, 일반적으로는 산업적 및 경제적 분야에 한정하여 이 명칭이 사용된다.

따라서 이 분류는 산업적 또는 경제적 이유에 따른 분류일 뿐, 그 이상의 특별한 의미는 없다. 물리학이나 화학과 같은 과학적 특성에 따른 분류가 아니므로, 과학 분야에서는 거의 사용되지 않는 용어이다. 생산량이 아니라 종류로 보면, 철을 주성분으로 하는 합금의 종류보다 다른 금속 원소를 주성분으로 하는 합금의 종류가 비슷한 수준이며, 항공기용 소재 등에 사용되는 듀랄루민(알루미늄을 주성분으로 함)과 같이 산업적·경제적으로 중요한 의미를 지닌 비철금속도 적지 않다.

3. 분류

철 이외의 모든 금속을 통틀어 비철금속이라고 하며, 그 종류는 매우 다양하다. 대표적인 비철금속으로는 구리, 아연, 황동, 청동, 금, 은, 알루미늄, 타이타늄, 텅스텐, 니켈, 몰리브덴, 코발트, 마그네슘, 하이드로날륨, 두랄루민 등이 있으며, 비철금속이 혼합된 합금(알루미늄 합금, 타이타늄 합금 등)도 포함된다.^[13]

철을 제외한 금속의 생산량은 철강 생산량에 비해 매우 적기 때문에, 편의상 "비철금속"이라는 명칭을 사용하여 하나의 그룹으로 묶는다. 그러나 "비철"이라는 표현은 철강 중에서도 철보다 강이 더 많다는 논란을 일으킬 수 있어 사용 범위가 제한적이며, 일반적으로 산업 및 경제 분야에 한정하여 사용된다.

이 분류는 산업적 또는 경제적 이유에 따른 것일 뿐, 물리학이나 화학과 같은 과학적 특성에 따른 분류가 아니므로 과학 분야에서는 거의 사용되지 않는다. 생산량이 아니라 종류로 보면, 철을 주성분으로 하는 합금의 종류보다 다른 금속 원소를 주성분으로 하는 합금의 종류가 비슷한 수준이며, 항공기용 소재 등에 사용되는 두랄루민(알루미늄을 주성분으로 함)과 같이 산업적으로 중요한 비철금속도 많다.

3. 1. 경금속

3. 2. 일반 금속 (베이스 메탈)

구리, 아연, 주석, 납 등을 포함한다. 구리광은 미국, 칠레, 러시아, 잠비아, 캐나다, 콩고 등지에 편재해 있다. 미국은 세계 총생산량의 1/5을 생산하면서도 부족한 상태이다.^[13] 납과 아연은 일반적으로 함께 산출된다. 납은 축전지, 전선의 피복재로 사용되고, 아연은 아연철판, 도금용으로 사용된다.^[13] 세계의 납은 주로 미국, 러시아, 오스트레일리아 등지에서, 아연은 미국, 러시아, 캐나다 등지에서 생산된다.^[13] 한국에서도 구리, 납, 아연의 생산량이 증가하고 있다.^[13] 주석은 통조림 공업의 발달과 양철용으로 수요가 증가한 금속이다.^[13] 주석 자원은 말레이시아, 볼리비아, 인도네시아에 편재해 있는데 국제 카르텔의 영향으로 국제 가격 변동이 심하고 개발이 어려워 세계적으로 부족한 상태가 계속되고 있다.^[13]

3. 3. 희소금속 (희유금속)

니켈, 크로뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 비스무트, 카드뮴, 코발트 등이 희유금속에 포함된다.

3. 4. 희토류 원소

3. 5. 귀금속

금, 은, 백금이 있다.

3. 6. 방사성 금속

4. 역사

비철 금속은 인류가 야금술에 처음 사용한 금속이었다. 금, 은, 구리는 천연의 결정질 금속 형태로 존재했다. 이러한 금속들은 드물지만 인간의 관심을 끌기에 충분한 양으로 발견될 수 있었다. 다른 대부분의 금속보다 산소에 덜 민감하여 풍화된 노두에서도 발견될 수 있었다. 구리는 최초로 단조된 금속이었는데, 냉간 단조로 다양한 물체를 만들기에 충분할 만큼 부드러웠고 도가니에서 녹일 수 있었다. 금, 은, 구리는 다른 자원의 기능을 일부 대체했다.^[10] 희귀성 때문에 이러한 금, 은, 구리 유물은 사치품으로 취급되어 매우 조심스럽게 다루어졌다.^[11] 구리의 사용은 석기 시대에서 구리 시대로의 전환을 알리는 신호이기도 했다. 구리 시대에 이어 청동기 시대가 도래했는데, 이는 구리와 비철 금속인 주석의 합금인 청동의 발명으로 시작되었다.^[10]

4. 1. 고대

비철 금속은 인류가 야금술에 처음 사용한 금속이었다. 금, 은, 구리는 천연의 결정질 금속 형태로 존재했다. 이러한 금속들은 드물지만 인간의 관심을 끌기에 충분한 양으로 발견될 수 있었다. 다른 대부분의 금속보다 산소에 덜 민감하여 풍화된 노두에서도 발견될 수 있었다. 구리는 최초로 단조된 금속이었는데, 냉간 단조로 다양한 물체를 만들기에 충분할 만큼 부드러웠고 도가니에서 녹일 수 있었다. 금, 은, 구리는 다양한 형태로 만들어져 다른 용도로 사용될 수 있다는 점 때문에 나무나 돌과 같은 다른 자원의 기능을 일부 대체했다.^[10] 희귀성 때문에 이러한 금, 은, 구리 유물은 사치품으로 취급되어 매우 조심스럽게 다루어졌다.^[11] 구리의 사용은 석기 시대에서 구리 시대로의 전환을 알리는 신호이기도 했다. 구리 시대에 이어 청동기 시대가 도래했는데, 이는 구리와 비철 금속인 주석의 합금인 청동의 발명으로 시작되었다.^[10]

5. 활용

비철금속은 주택, 상업, 산업 분야에서 사용된다. 기계적 또는 구조적 용도로 재료를 선택할 때는 재료를 완제품으로 만들기 쉬운지, 공정 과정에서 의도치 않게 특성이 변할 수 있는지 등 여러 요소를 고려해야 한다. 최종 용도에 따라 금속을 바로 완제품으로 주조하거나, 잉곳처럼 중간 형태로 만든 후 압연, 단조, 압출 등 변형 공정을 거쳐 가공할 수 있다. 철금속과 비철금속, 합금 모두 비슷한 공정을 거치지만, 비철금속은 이러한 성형 공정에 더 민감하게 반응하는 경향이 있다. 따라서 같은 금속이나 합금이라도 주조 형태와 가공 형태에 따라 특성이 크게 달라질 수 있다.^[12]

5. 1. 합금

구리, 아연, 황동, 청동, 금, 은, 알루미늄, 타이타늄, 텅스텐, 니켈, 몰리브덴, 코발트, 마그네슘, 하이드로날륨, 두랄루민 등이 있다. 또한 비철금속이 혼합된 합금(알루미늄 합금, 타이타늄 합금 등)도 있다.^[12]

6. 재활용 및 환경 문제

비철금속은 광범위하게 사용되기 때문에 일반적으로 재활용된다. 스크랩의 이차 원료는 야금 산업에 매우 중요한데, 새로운 금속을 생산할 때 자주 필요하기 때문이다.^[7] 일부 재활용 시설에서는 비철금속을 다시 녹여 재주조한다. 이때 슬래그는 현장에서 수집 및 보관되고 금속 증기는 여과되어 수집된다.^[8] 비철금속 스크랩은 산업 폐기물, 미립자 배출 및 노후 기술(예: 동케이블) 스크랩에서 얻는다.^[9]

참조

_[1] 서적 Materials chemistry https://books.google[...] Springer 2011-03-18
_[2] 웹사이트 Non-Ferrous Metals https://web.archive.[...] 2011-10-25
_[3] 서적 Theory and laboratory experiments in ferrous metallurgy https://books.google[...] PHI Learning Private Ltd.
_[4] 웹사이트 Commonly Recycled Metals and Their Sources https://www.osha.gov[...] Occupational Safety and Health Administration 2011-10-27
_[5] 서적 Hydrometallurgy 2008 : proceedings of the sixth international symposium https://books.google[...] Society for Mining, Metallurgy, and Exploration
_[6] 백과사전 Chapter 82 – Metal Processing and Metal Working Industry http://ilocis.org/do[...] 2011-10-26
_[7] 웹사이트 Non-Ferrous Metals https://web.archive.[...] Bureau of International Recycling 2011-10-26
_[8] 웹사이트 Department of the Environment Industry Profile: Waste recycling, treatment and disposal sites https://web.archive.[...] Environment Agency 2011-10-27
_[9] 서적 Pollution Prevention Technology Handbook https://books.google[...] Noyes Publications 1993
_[10] 서적 Encyclopedia of the History of Technology https://books.google[...] Routledge
_[11] 서적 Studies in Ancient Technology, Volume 3; Volume 1965 https://books.google[...] BRILL
_[12] 웹사이트 Non-ferrous Metal Applications https://web.archive.[...] All Metals & Forge Group 2013-10-01
_[13] 웹사이트 비철금속 https://ko.wikisourc[...]