주석(朱錫)

산돌 함창석 장로

탄소족 원소의 하나이다. 은백색의 고체 금속으로, 연성과 전성이 크며 녹슬지 않는다. 비슷한 말은 석(錫)이다. 朱는 나무 가운데에 표(ㆍ)를 붙여 어떤 樹木(수목)의 中心部(중심부)를 나타내고 중심부가 붉은 것을 나타내었다. 錫은 뜻을 나타내는 쇠금(金 광물ㆍ금속ㆍ날붙이)部와 음(音)을 나타내는 동시에 희다의 뜻을 나타내기 위한 易(역→석)을 더하여 이루어지고 은백색의 금속, 곧 「주석」의 뜻으로 쓰였다.

주석은 고대로 부터 사용되어진 주석은 B.C.3500~3200년에 사용한 증거가 있고, 성경에도 여러 번 언급되어 있고, 힌두 경전에 언급되어 있으며, 중국에서도 기원전 1000년경에 주석을 뜻하는 석(錫)자를 사용하였고, 주석 야금과 청동 제조법을 언급하고 있다. 구리가 주성분인 청동과는 대조적으로, 주석이 주성분(85~95%)인 백랍(白鑞)이라고도 불리는 퓨터(Pewter)도 초기 청동기 시대부터 사용되었다.

주석의 영어 이름 ‘tin’은 앵글로-색슨어 이름인데, 이는 독일어 ‘Zinn’, 스웨덴어 ‘tenn’ 등과 같은 뿌리를 갖는 것으로 여겨지며, 정확한 어원은 알려지지 않았으나, 에트루리아(Etruscan, 고대 이탈리아 문명) 신화에 나오는 신 ‘Tinia’에서 유래되었다는 설이 있다. 원소 기호 Sn은 주석의 라틴어 이름 ‘stannum’에서 따왔는데, ‘stannum’은 처음에는 은과 납의 합금을 의미하였고 주석으로 쓰였다.

고대부터 청동과 땜납 등의 합금에 사용된 금속으로 인류가 광석에서 분리해 낸 금속 중에서는 납 다음으로 오래된 금속이다. 인류는 기원전 3,000년경에 구리와 주석의 합금인 청동을 만드는 방법을 터득함으로써, 석기 시대를 뛰어넘어 청동기 시대로 도약하게 되었다. 청동 생산에 필요한 주석 광석을 확보하기 위한 해양 무역은 고대 문명을 발전시키는데 또 다른 측면에서 기여를 하였다.

청동 이외에도 주석을 사용한 제품을 우리 주변에서 쉽게 찾아 볼 수 있다. 유럽 여행시 기념품 가게에서 쉽게 볼 수 있는 주석 식기와 장식품은 주로 주석 합금의 일종인 백랍(‘퓨터’라고도 부름)으로 만들어진 것들인데, 중세 유럽에서 은(silver)의 대용품으로 널리 사용되었다. 금속관과 전자 회로를 연결하는데 사용되는 땜납도 주로 납과 주석의 합금이며, 종과 파이프 오르간의 파이프도 주로 주석 합금으로 만든다.

자기공명영상(MRI) 장치의 초전도자석에도 주석 합금이 전선으로 주로 사용된다. 주석은 판유리 제조에도 사용되며, 주석 화합물들이 도자기의 유백제와 유리의 착색제로 널리 사용된다. 강철에 주석을 도금한 양철은 지붕재료, 난로의 연통, 각종 생활 용구, 식품 보존용 통을 만드는데 사용된다. 평판 TV나 컴퓨터 모니터에 사용되는 액정표시기(LCD)의 투명 전극도 주석 산화물과 인듐 산화물을 유리 위에 입혀 만든다.

주석(朱錫, Tin)1)은 원자번호 50번의 원소로, 원소기호는 Sn이다. 원소기호 Sn은 주석의 라틴어 이름 ‘stannum’에서 나왔다. 주기율표에서는 탄소(C), 규소(Si), 저마늄(Ge), 납(Pb)과 함께 14족(4A 족)에 속하는 탄소족 원소의 하나이다. 주석에는 금속성 β-주석(백색 주석)과 비금속성 α-주석(회색 주석)의 두 가지 동소체가 있는데, 실온 이상에서는 β-주석이 안정하며 보통 말하는 주석은 β-주석이다.

주석은 은백색의 결정성 금속으로, 전성과 연성이 좋으며 녹는점은 231.93oC로 비교적 낮다. 대부분의 화합물에서는 +2나 +4의 산화 상태를 갖는다. 공기 중에서 쉽게 산화되지 않으며, 물과도 반응하지 않는다. 그러나 고온에서는 산소와 반응하여 이산화주석(SnO2)이 되며, 수증기와도 반응하여 SnO2가 되고 수소(H2) 기체를 내어 놓는다. 아연(Zn), 구리(Cu), 납(Pb)보다는 존재량이 월등히 적다.

묽은 염산이나 황산과는 거의 반응하지 않으나, 묽은 질산, 뜨거운 진한 염산이나 황산에는 녹아 +2 상태의 주석염이 된다. 뜨거운 알칼리와 반응하여 주석산 염([Sn(OH)6]2-의 염)이 된다. 할로겐(X2)과 쉽게 반응하여 SnX4가 되며, 칼코겐(황, 셀레늄, 텔루늄)과도 화합물을 생성한다. 주석의 지각에서의 존재비는 약 2 ppm(2x10-4%)로, 존재량이 대략 49번째인 비교적 희귀한 원소이다.

천연에서 원소 상태로는 존재하지 않으며, 주석석이 가장 흔하고 중요한 광석이다. 황석석 등의 기타 주석 광석들이 있으나 이들은 매장량이 적고 야금 과정이 보다 복잡하다. 주석 광물은 화강암에 산화주석 형태로 1% 정도 들어있는데, 주석 광상은 화강암이 풍화작용으로 분해된 후 빗물이나 강물 등에 의해 운반되고 퇴적되어 사광상(沙鑛床, placer deposit)으로 주로 형성되어 있다.

주석석을 탄소와 함께 가열하면 주석이 원소상태로 쉽게 분리되는데, 이와 같은 야금 방법은 예부터 사용되어 왔다. 유럽에서는 최근까지 영국이 주석 광석의 주된 공급처였으며, 1400~1550년에는 체코 서부 지역인 보헤미아(Bohemia)에서도 주석 광석을 채굴하였으나 지금은 이들 지역에서의 생산량은 미미하며 주로 중국과 인도네시아에서 생산된다. 한반도에도 주석광산이 영월 제천을 비롯하여 4개정도가 있다.