알루미늄 알미늄

[알루미늄]

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정의 : 주기율표 제3족에 속하며 가볍고 부드러운 은백색의 금속원소

원소기호 Al, 원자번호 13, 원자량 26.9815, 녹는점 660.2℃, 비중 2.7

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[알루미늄 원재료]

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지구에는 대략 270종류가 넘는 알루미늄 광물들이 있는데, 알루미늄 역시 철과 마찬가지로 지각에서 순수한 상태로 발견되는게 아니라 다른 물질과 결합된 상태로 발견되는데 가장 흔히 볼 수 있는 것이 '알루미나'(산화알루미늄)이며 알루미늄 제련에 활용되는  광석이 '보크사이트'입니다.

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알루미늄 재련에 사용되는 보크사이트는 알루미나를 52~57% 함유하고 잇습니다

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[보크사이트 생산국]

<2021년 세계 보크사이트 생산량>

(단위: 백만 톤, %)

순위	국가명	생산량	비중
1	호주	110	28.2
2	중국	86	22.1
3	기니	85	21.8
4	브라질	32	8.2
5	인도	22	5.6
6	인도네시아	18	4.6
전체		390	100

[자료: Mineral Commodity Summaries 2022]

 

 

<세계 보크사이트 매장량>

(단위: 백만 톤, %)

순위	국가명	매장량	비중
1	기니	7,400	23.1
2	베트남	5,800	18.1
3	호주	5,300	16.6
4	브라질	2,700	8.4
5	자메이카	2,000	6.2
6	인도네시아	1,989	6.2
전체		32,020	100

[자료: Mineral Commodity Summaries 2022, NERACA SUMBER DAYA DAN CADANGAN MINERAL, BATUBARA, DAN PANAS BUMI INDONESIA TAHUN 2021]

 

세계 알루미늄 소재업체 순위 -2021년기준

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알루미늄 제련업체들의 생산능력을 기준으로 세계 알루미늄 지금(地金-원소재) 세계시장의 순위는 아래와 같습니다.

· 1위 CHALCO 중국 알루미늄 9.6%

· 2위 China Hongqiao Group중국홍차오中国宏橋 8.9%

· 3위 UC Rusal 러시아 6.0%

· 4위 山東信発鋁電集団公司(신발집단) Shandong Xinfa Aluminum Electricity Group 5.5%

· 5위 Rio Tinto Alcan 리오틴토 5.0%

· 6위 Emirates Global Aluminum 에미리츠 글로벌 4.1

· 7위 China Power Investment Corporation中国電力投資 3.9%

· 8位 Alcoa 3.3%

· 9位 Norsk Hydro 3.1%

알루미늄 제령회사의 생산량 기준의 세계 점유율 1위는, 중국알루미늄입니다. 동사는 알루미나 정제에 있어서도 상위에 랭크되어 있는데, 중국 국내수요의 급중을 배경으로 급성장하고 있습니다.

 

2위인 홍차오그룹도 이와 같은 배경으로 이해할 수 있습니다. 3위는 세계적 광산업체인 Glencore와 러시아업체인 Rusal이 합병하여 탄생한 UC RUSAL입니다. 동사는 시베리아의 값싼 수령발전소를 이용하여 제련사업에서의 경쟁력을 확보하고 있습니다. 4위는 중국의 신발집단이며, 5위는 Rio Tino Alcan, 6위는 에미리츠 글로벌, 7위는 중국전력투자, 8위는 알코아의 순입니다. 8위의 알코아는 한때 중국업체들이 급성장하기 전까지 세계 최대의 알루미늄 회사였습니다만, 알루미늄 압연 이후의 공정을 알코닉Arconic으로 분사화하였습니다.

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세계 알루미늄 제품매출 순위 -2021년 기준

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알루미늄 제품(중간재 포함) 기준으로 세계시장의 순위는 아래와 같습니다.

 

· 1위 CHALCO 중국 알루미늄 18%

· 2위 Norsk Hydro 노르웨이 10%

· 3위 Hindalco Industries 인도 9%

· 4위 China Hongqiao Group중국홍차오中国宏橋 8%

· 5위 Alcoa 미국 7%

· 6위 Rio Tinto Alcan 리오틴토 7%

· 7위 UC Rusal 러시아 6%

· 8위 Arconic 미국 5%

· 9위 Constellium 네덜란드 4%

· 10위 UACJ 일본 4%

알루미늄 업체의 매출순위상 세계 1위는 알루미늄 소재 생산량과 더불어 중국알루미늄입니다. 2위는 노르웨이의 노르스크 하이드로입니다. 보크사이트에서 압연까지 일관생산이 강점입니다. 3위는 인도의 힌달코입니다. 인도 국내의 높은 점유율을 배경으로 미국의 Novelis와 Aleris을 합병하여 압연사업의 세계적으로 전개하고 있습니다. 4위는 중국의 홍차오그룹입니다. 5위는 미국의 알코아인데, 보크사이트에서부터 제련공정까지의 상공정에 주력하고 있습니다. 압연공정이후의 후공정은 알코닉으로 분사화했으며 알코닉은 매출 기준 8위입니다. 9위는 네덜란드의 콘스텔리움, 10위는 일본의 후루카와 스카이와 스미토모 경금속이 경영통합해서 탄생한 UACJ입니다.

보크사이트 생산량 기준으로는 알코아와 리오틴토가 세계 1위를 다투고 있으며, 기니아 국영기업인 CBG, 중국알루미늄이 그 뒤를 잇는 강자입니다.

보크사이트 생산국으로서는 호주, 중국, 브라질, 기니아, 인도 등이 있습니다.

 

 

[주요특징과 용도 & 사용처]

 

1) 가볍다

비중이 2.7로써 구리의 8.9와 철의 7.9에 비교하면 약1/3이고 , 제품이라든가 구조물 자중이 가벼워져 운반비, 가공비등에서 절약이 가능하다

용도 : 항공기,철도차량,자동차,선박,고층건축

 

2) 강하다

기계적 성질은 철에 비교하면 떨어지지만 미강도가 높고, 합금 첨가원소로서 CU, ZN, MG,MN,CR등을 가하거나 열처리를 행함으로써 강력한 알루미늄합금을 얻는 것이 가능하고 보통강보다 강하여 특수강에 필적하는 강도도 얻어진다

용도 : 교량, 항공기, 압력용기,건축구조재, 손잡이

 

3) 가공하기 쉽다

전성, 연성이 뛰어나고 중공재의 압출이 쉬우며 DEEP DRAWING가공도 용이하다

용도 : 샤시 , 일반용기물 및 각종용기. 광학기기

 

4) 미려하다

알루미늄 및 그 합금의 표면은 은백색을 나타내며 산화피막으로 보호되어 미관을 유지한다

게다가 ALUMITE처리에 의해 산화피막으로 한층 강고하게 된다

염색이나 도장에 의해 여러가지 색조를 나타내는 것이 가능하다

용도 : 샤시 , 일반용기물 및 각종용기. 광학기기

 

5) 내식, 내후성이 좋다

알루미늄 합금은 표면이 강하고, 치밀한 산화피막이 생성되기 때문에 모든 물질에 침범되기가 좀처럼 어렵고 합금의 선택에 따라서는 공업지대, 해안지대에서도 매우 뛰어난 내식성을 갖는다.

용도 : 도어 , 판넬, 차량, 선박외장재, 주방기구, 일반용기물 및 각종용기. 광학기기

 

6) 화학약품에 강하다

초산, 빙초산, 과산화수소등의 화학약품에 매우 강하다

용도 : 화학용장치

 

7) 열전기의 양도체

열 전기의 전도율이 구리 다음으로 좋고 철강의 약 3~4배이다

용도 : 전선, 부스바,내비, 전기밭솥, 열교환기

 

 

8) 빛 열 전파의 반사성이 좋다

빛의 반사율은 기계연마로 70%, 고순도 알루미늄을 전해 연마하면 94%의 고반사율이 얻어지며 은의 92%보다 높다, 열 및 전파도 잘 반사한다

용도 : 조명기구, 반사경, 지붕재, 안테나

 

9) 자기를 띠지 않는다

알루미늄은 비자성체이다

용도 : 콤파스용기, 안테나, 조타실의 기구류

 

10) 독성이 없다

알루미늄 자체는 독성이 없고, 많은 식품류에 접촉한 경우에 용출량이 매우 적은데다가 표면이 미끄러워 세척력이 좋아 균이 번식하지 않는다

용도 : 식기, 식료품 포장용, 의료기기, 식료품용기

 

11) 흡음성이 있다

음향적으로는 비전파체로서 음파를 흡수하는 성질이 있다

용도 : 실내의 천정판, 방음벽

 

12) 저온에 강하다

저온도로 됨에 따라 강도가 높아지기 때문에 저온 구조물로써 이상적이다

용도 : 업무용 냉장고, 냉동차, 남극설상차, 산소질소 발생장치

 

13) 재활용이 용이하다

재생제품을 만드는데 필요한 에너지는 신제품을 만드는 경우의 3%로 재활용에 이상적이다

용도 : 음료CAN, 식료품포장재, 자동차부품

 

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[압출]

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압출이란 금속블럭을 고압하에서 작은 다이 공(hole)을 통하여 밀어냄으로서 단면을 수축시키는 공정이다.

사전적 정의로는 [금속에 대한 소성 가공법의 하나로, 금속 덩어리(알루미늄 빌렛)를 컨테이너(container)에 넣고 램(ram)으로 가압해서 다이스 구멍으로 압출해서 다이 구멍의 단면형상을 갖는 제품을 만드는 가공법. 봉(俸) ·관(管) 등과 같이 길고 단면이 일정한 제품을 만든다] 라고 정의하고 있습니다.

​간단하게 설명하면, 알루미늄 원재료를 고온으로 가열하여 랩(ram)으로 가압하여 금형이 통과될 때 금형의 형상대로 제품을 뽑아내는 것을 의미합니다.

 

이 공정은 주로 재료의 변형 저항이 작은 온도 조건, 즉 열간에서 행하여 지고,봉이나 관의 생산에 주로 이용되지만, 연한 재료에 대해서는 불규칙적인 단면을 가진 긴 제품의 생산에도 이용된다.

 

직접 압출(direct or forward extrusion)

가장 일반적인 압출 공정으로, 용기 내의 빌렛이 유압으로 작동되 는 램에 의하여 다이를 통과하게 됨

 

간접 압출(indirect, reverse, inverted or backward extrusion)

다이가 압출되지 않은 빌렛 쪽으로 움직이는 공정

 

열간 압출(hot extrusion)

상온에서 충분한 연성을 가지지 않는 금속이나 합금의 성 형을 위하여, 높은 온도에서 압출 공정을 수행 – 다른 열간 성형 공정들과 마찬가지로, 높은 작업 온도에 적합한 조건들이 요구됨 • 높은 온도의 빌렛은 불활성 기체 환경에서 가열되지 않을 경우, 표면에서 산화막이 생성: 마찰 특성의 변화와 이에 따른 유동 양 상의 변화, 불량한 표면

 

냉간 압출(cold extrusion)

직접 압출, 간접 압출, 단조 등의 조합을 일컫는 일반적인 용어 • 냉간 압출의 예 (이 공정으로 제조되는 제품을 단조품이라고도 함)

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