수은—‘스페인’의 “액체 은” 노다지

「깨어라!」 ‘스페인’ 통신원 기

당신은 최근에 체온을 재어 보았는가? 그렇다면, 아마 당신은 수은 온도계를 사용하였을 것이다. 아마 당신은 수은이 어디에서 나왔는가를 궁금하게 생각해 보았을 것이다. 그 수은은 세계에서 가장 많은 수은이 매장되어 있는 ‘스페인’의 ‘알마덴’ 광산에서 왔을 가능성이 많다. 세계의 수은 생산량 4분의 1 이상이 이 곳에서 생산된다.

수은이라는 명칭이 영어로 “퀵실버”(quicksilver), 독일어로 ‘퀙실베르’, 불어로 ‘비아르잠’, ‘스페인’어로 ‘아조그’, 희랍어로 ‘하이드라르기로스’라고 하는데, 이 모든 말들은 잘 빠지고, 미끄럽고, 은빛으로 된 “활성” 혹은 “빠른” 액체 금속을 묘사한 말들이다. 현대 세계에서 수은은 3,000여 가지 용도가 있다. 그것은 어떻게 얻어지는가?

지질학자들은 여덟 가지 원소가 지각의 98.5‘퍼센트’를 차지하고 있으며, 수은을 포함하여 나머지 95가지 이상의 원소는 전체의 단지 1.5‘퍼센트’를 차지하고 있다고 말한다. 따라서, 수은은 발견하기가 쉽지 않다.

천연 상태에서의 수은

지구가 형성될 때 수은은 위로 올라와 지각의 갈라진 틈을 채운 뜨거운 액체 중 하나였다. 어떤 경우에는 그것이 액체 수은 광맥류(鑛脈瘤)로 남았지만, 대개의 경우 그것이 유황과 결합하여 황화 제 2수은 즉 진사(辰砂)가 되었다. 이 광물질을 함유하고 있는 암석은 붉으레한 색조를 띠고 있다. 좀 더 면밀히 관찰해 보면, 얼룩이 보인다. 그 붉은 얼룩 속에 귀중한 수은이 들어 있는데, 그것은 속도가 더딘 채광 과정을 거쳐 광석에서 분리된다. 즉 광석을 부수고, 열을 가하고 증류하고 그 결과 생기는 수증기를 여과 혹은 요동시켜 응축시키고, 응축물에서 수은 즉 “액체 은”을 분리시킨다. 오늘날 우리는 그것을 “수은”이라고 부르는데, 영어에서 ‘머어큐리’(mercury)라는 말은 기원 6세기에 연금술사들이 사용한 명칭이다.

인간이 처음 수은을 발견한 것은 언제였는가? 일찌기 기원전 1500년에 만들어진 ‘애굽’의 무덤에서 발견되었다고 말하는 사람이 있다. ‘데오프라스투스’(‘아리스토텔레스’의 제자)의 기록에서 수은에 대한 명백한 언급을 발견할 수 있는데, 그는 기원전 300년경에 “액체 은”이 진사석(石)과 식초를 구리 그릇에 넣고 부수는 간단한 과정을 통해 얻어진다고 설명하였다. 실제로, 짓밟는 일은 모여 있는 소량의 수은을 분리시키는 역할은 했지만 혼합된 형태로 된 수은을 유리시키지는 못하였다.

대 ‘플리니’의 보고를 보면 기원 50년경에 매년 진사 약 5,000‘킬로그램’이 ‘스페인’의 ‘시사포’(오늘날 ‘알마덴’으로 알려진 지역 같음)에서 채굴되었으며 ‘로마’로 수송되어 진사는 주색 염료로 사용되었다고 한다. 수은은 “귀”금속인 금을 추출하는 데 사용되었고 또한 금과 함께 도금 과정에도 이용되었다.

기원 8세기 초에 ‘이베리아’ 반도에 대한 ‘아랍’의 침공이 시작되었다. 이 회교 ‘아랍’인들의 점령은 8세기 동안 계속되었다. 이 기간 중에 ‘아랍’인들은 ‘알마덴’ 수은 광산 채굴을 장려하였다. 그 결과 수은 채굴과 관련된 오늘날의 ‘스페인’어의 어휘 중 다수는 ‘아라비아’어에서 나왔다. 예를 들면, 그 도시의 온전한 명칭인 ‘알마덴 델 아조그’는 ‘아라비아’어 ‘알마딘’(광산)과 ‘아자욱’(수은)이라는 말 즉 수은의 광산이라는 말에서 유래하였다. 수은을 얻는 데 사용되는 응축실에 해당하는 ‘스페인’어 ‘알루텔’은 수은 증기를 액체로 응축하는 데 사용된 용기를 지칭하는 ‘아라비아’어 ‘알루탈’에서 나온 말이다. ‘알마덴’에서 사용된 낡은 용광로는 ‘아라비아’어 ‘사비카’ 즉 주괴(鑄塊)에서 나온 ‘자베카스’라고 불리웠다. 이와 동일하게, 가마를 만드는 데 고용된 사람들을 ‘알바닐레스’라고 하는데 이 말은 벽돌공 혹은 건축자를 의미하는 ‘알바나’에서 유래하였다. 혹은 선생 혹은 숙련공을 의미하는 ‘알아리프’에서 유래한 ‘알라리페스’라고 하였다.

‘스페인’의 왕 ‘알폰소’ 7세는 기원 1151년에 ‘알마덴’을 재점령했고, 다음 여러 세기 동안 광산 채굴권은 왕조로부터 민간인들에게 양도되었다. 20세기의 광산 관리권이 관리 협의회에 넘겨졌으며, 광산을 점차적으로 현대화하여 오늘날까지 계속되고 있다.

여러 세기 동안 사용된 증류 방법

수은을 얻는 원시적인 방법은 전혀 능률적이 아니었다. 그것은 17세기에 인부들이 ‘아랍’의 ‘자베카스’ 즉 가마를 사용했는데 그 가마에서 사용된 후 버려진 불탄 돌을 새로운 ‘버스타만티’ 용광로에 넣어 아직도 상당한 양의 수은을 얻을 수 있었던 사실에 나타나 있다. 첫 ‘버스타만티’ 용광로는 1646년에 설치되었다. 2년 후에, 이러한 용광로 아홉개가 더 만들어졌고, 마침내 16개가 가동하게 되었다. 이로써 1646년에는 수은 생산량이 2,527‘킨틀’ 즉 ‘헌드렛웨이트’에서 1776년에는 연간 7,000‘헌드렛웨이트’로 증가하였다.

수은의 용도

여러 세기가 지나면서, 수은의 용도가 많아졌다. 16세기에, ‘스위스’ 태생의 연금술사이며 의사인 ‘파라셀서스’는 매독을 치료하는 데 수은을 사용하였다. 1558년에 ‘바톨로메이드 메디나’는 수은 사용을 포함하는 과정을 통해 은을 추출하는 방법을 개선하였다. 기압계는 이태리의 물리학자 ‘토리첼리’가 1643년에 발명했는데, 그는 기압을 측정하기 위해 수은주를 사용하였다. 의사나 간호원이 사용하는 체온계는 독일 과학자 ‘가브리엘 파렌하이트’가 1720년에 발명했는데, 그는 팽창하는 수은주가 든 ‘튜우브’에 눈금을 그어 물의 빙점과 비등점 사이를 180 구분하였다.

수은의 또 다른, 덜 평화적인 용도는 ‘E. C. 하워드’가 수은 뇌산염을 발견한 후에 개발되었는데, 이것은 1960년대까지 폭발물을 폭발하는 데 사용되었다. 20세기에 와서 수은의 용도는 아주 많아졌으며, 몇가지 예를 들면, 농업 및 공업용 살균제에, 전기 ‘스위치’에 그리고 수은 전지에 사용된다. 증기 형태의 수은은 자외선등에, 그리고 고속도로를 밝히는 수은등에 사용된다. 어떤 경우에는, 수은 증기가 발전용 ‘스티임’ 대신에 사용된다. 이 용도 다양한 금속은 또한 은과 주석 합금과 함께 ‘아말감’으로서 치아의 충전제로 쓰이고 있다. 수은이 그렇게 사용될 때에는 독이 없는 것같다.

수은—친구인가, 적인가?

이것은 합당한 질문이다. 왜냐 하면 지난 20년간 인간은 수은이 유익하면서도 엄격히 통제되어야 한다는 것을 고통스런 경험을 통해 깨달았기 때문이다. 일본, ‘스웨덴’, 미국 및 ‘캐나다’를 포함한 여러 나라에서, 어떤 형태의 수은이 인간과 동물의 생명을 위태롭게 하는 독성 물질이라는 사실을 입증하는 증거가 축적되어 왔다.

조사 결과, 어떤 물고기와 사냥감 새에 수은의 화합물이 비정상적으로 많이 들어있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 수은 화합물의 과다 현상은 거슬러 올라가 살펴보건데 수은을 비롯한 노폐물을 방출하는 공장과 ‘메틸’수은을 사용하는 살균제 때문이라는 것이 판명되었다. 연쇄점의 식품 속에 들어가는 이러한 화합물은 커다란 재난을 불러 일으킨다.

‘메틸’수은은 임신부에게 특히 위험하다. 왜냐 하면, ‘메틸’수은은 태아 속에 축적되어 아직 태어나지 않은 아기의 뇌에 손상을 일으키는 경향이 있기 때문이다. 미국 ‘뉴우멕시코’ 주에서 1969년에 한 가족이 ‘메틸’수은으로 처리된 사료를 먹고 자란 돼지 고기를 먹고 수은 중독을 일으켰다. 자녀 세명은 심한 불구가 되었고, 또 한명의 자녀는 태어나기 전에 중독되어 눈먼 저능아로 태어났다. 일본 ‘미나마타’ 시 지방에서는 수은 중독이 걷잡을 수 없이 번졌었는데, 의사들은 나중에서야 그 원인이, 이곳의 주요 식품인 고기를 요염시킨 물질 즉 인근 공장에서 유출 ‘파이프’를 통해 뿜어 나온 ‘메틸’수은이라는 것을 알아냈다.

‘알마덴’ 광산 방문

‘알마덴’은 약 11,000명이 거주하는 도시인데, 단층집과 이층집이 하얗고 깨끗하게 늘어선 곳이다. 광산으로 가까이 감에 따라 우리는, 길가에 서서 서로 잡담을 하거나 가끔 ‘코피타’ 혹은 작은 ‘브랜디’ 혹은 ‘아니스’ 술을 마시는 사람들의 수가 많은 데 놀란다. 이 사람들은 왜 길에 나와 있는가? 왜냐 하면 수은 광부들은 수은 증기의 독소와 규폐증에 감염될 위험이 항상 따르므로 한 달에 8일만 지하에서 일할 수 있기 때문이다. 수은 증기는 수은 중독을 일으키는데, 수은 중독은 뇌세포에 영향을 주어 사지가 항상 떨리는 증세를 초래한다. 규폐증은 폐를 경화시키며 호흡이 빨라지게 한다. 이러한 영향을 피하거나 최소한으로 줄이기 위하여 광부들은 하루 일하고 다음 이틀 동안(일요일이 끼면 사흘 동안) 쉰다. 또 다른 안전책으로, 그들은 광산 속에서 석달 일한 후에 지상에서 대기를 마시며 한달 동안 일한다.

도시와 광산은 진사의 거의 수직 지층의 꼭대기에 위치해 있다. 광산은 “산 미그엘”, “산 조아킨”, “산 테오도로”라고 불리우는 3개의 수갱이 있다. 우리는 깊이가 488‘미터’인 ‘산 조아킨’ 수갱에서의 작업을 관찰하기로 결정하였다.

가장 힘들고 위험한 일은 광석이 들어있는 암석을 뚫는 것이지만, 더욱 흥미를 끄는 것은 지상에서의 작업이었다. 첫 단계는 진사 암석을 실은 광차 즉 광산 차(車)의 도착이다. 이 광차들은 한번에 두대씩 올라오는데, 한대에 약 15‘헌드렛웨이트’(760‘킬로그램’)의 암석을 싣고 있다.

갱구(坑口)에서 암석은 그것을 자갈 크기로 만드는 두개의 거대한 분쇄기로 옮겨진다. 거기서 부서진 돌은 광상(鑛床)으로 옮겨가며 ‘콘베이어 벨트’에 의해 네개의 가마솥에 넣어진다. 이들 현대 가마솥은 높이가 4층 건물 만하며 층 즉 노상(瀘床)이 많은 용광로이다. ‘알마덴’의 용광로들은 여덟층이 있다. 부서진 광물질이 꼭대기 층에서 움직이기 시작하여 광물질을 출구 쪽으로 이동시키는 회전하는 막대에 의해 계속 움직여 결국 아래 층으로 내려온다. 수은을 증류시키는 데는 섭씨 800도의 온도가 필요하다. 증기는 수냉식 ‘튜우브’를 거치면서 응축하여 액체 수은이 된다.

그러나, 이 고귀한 수은 대부분은 또한 굽고 응축하는 과정의 산물인 회색 침전물에 또한 괸다. 이 침전물은 바깥 괭이질 ‘테이블’에서 석회와 혼합된다. 거기에서 ‘마스크’를 한 광부들은 계속 혼합물을 괭이질하여 수은 방울이 수초마다 파헤쳐진 덩이에서 흐르게 한다. 석회와의 괭이질은 작은 수은 방울이 결합하여 작은 ‘포조’ 즉 우물로 뱀같이 흘러내리게 해 준다. 공장의 이 부분에서부터 수은은 ‘알마덴’ 즉 창고로 이동되는데, 여기서 수은은 철 ‘플라스크’에 넣어 측정될 때까지 큰 통에 저장된다. 이들 ‘플라스크’에는 34.5‘킬로그램’이 들어가며, 이것은 ‘런던’이나 ‘뉴우요오크’ 시장에서 가격이 매겨지는 기준치이다.

창고에 있는 동안 우리는 수은의 몇가지 흥미있는 특징을 관찰하였다. 한 가지 예를 들면, 종업원 한명이 수은 통으로 기어 올라간다. 액체 속에 빠지는 것이 아니라 고스란히 수은 위에 떠 있다! 이것은 매우 이상해 보인다. 그러나 수은이 물보다 13.5배의 밀도를 가지고 있다(납의 무게의 약 1.2배)는 것을 알게 되었을 때 우리는 수은이 거의 고체와도 같이 사람의 무게를 지탱한다는 것에 놀라지 않는다. 더우기, 수은은 보통 온도에서 액체로 있는 유일한 금속이다. 수은은 섭씨 -39도에서 고체 상태를 벗어나 액체 상태가 되며, 섭씨 357도에서 끓는다. 수은의 또 다른 흥미있는 특징은 사람이 그것을 만져도 젖지 않는다는 것이다. 이것은 수은의 큰 응집력 혹은 높은 표면 장력 때문이다.

우리가 방문한 다음 곳은 분석 실험실이었는데, 여기서 실험실장은 수은의 품질을 매일 검사하기 위해 정밀 대조를 계속한다는 사실과 광산에서 올라오는 광석의 수은 함유도에 대해 설명해 주었다. 실험실에서는 증류 과정에 사용되는 모든 물질을 대조 분석하고, 여기서 생기는 모든 고체, 액체 및 기체를 마찬가지로 분석한다. 우리는 ‘알마덴’에서 생산되는 수은의 순도가 99.997‘퍼센트’이며, 이것을 능가하는 것은 오직 광산의 광석괴에서 가끔 발견되는 천연 수은 뿐이라는 설명을 들었다.

‘알마덴’ 광산은 진사 광석으로부터 7‘퍼센트’ 내지 11‘퍼센트’의 수은을 생산한다. 이것은 세계에서 수은 함유도가 가장 높은 진사 광석이 이곳 광산에 매장되어 있다는 것을 의미한다. 그 외에 매우 생산적인 광산은 ‘유고슬라비아’와 ‘이탈리아’에 있다. 그러나 여러 세기가 지난 오늘날에도 ‘알마덴’은 아직도 수위를 차지하고 있다. 수갱은 갈수록 깊어지지만 진사암은 여전히 나타나고 있다. 사실, 이 지역에 참으로 많은 진사가 있기 때문에 ‘알마덴’의 25‘킬로미터’ 이내의 모든 광석 채굴권을 국가가 보유해 왔다.

다음 번에 당신이 체온계를 보거나 현대식 ‘플래시 카메라’를 사용하거나 거울을 들여다 볼 때에는, 여러 세기에 걸쳐 용도 다양한 금속인 수은을 채굴하고 정련하는 방법을 개발하고 여러 가지 용도를 발견한 사람들의 노력과 창의력에 대해 생각해 볼 수 있다.

[25면 삽화]

좌측에 분쇄기와 가마솥이 보이고, 우측에 증류 ‘튜우브’가 보인다