지구 최고의 보석 다이아몬드도 실험실에서 만드는데 금 (金)은 왜 만들 수 없을까?

금값이 금값인 요즘 금을 만들 수만 있다면 세상을 바꾸고 억만장자의 꿈도 단숨에 실현될 텐데? 금은 어디서 어떻게 만들어지는지 더욱 궁금해진다. 중세 유럽에서는 흔한 금속 같은 기타의 물질에서 고귀한 금을 만들려는 연금술(鍊金術)이 성행하였다. 그러나 연금술은 성공하지 못하였다. 연금술은 고대 이집트에서 아리스토텔레스 등이 일반적인 보통 금속에서 금을 만들려는 근대과학 이전 단계의 과학과 철학적인 시도였다. 연금술은 19세기까지 2,500여 년 동안 계속되면서 종교적으로 정교화 되기까지 하였다. 비록 연금술은 성공하지 못했지만 로버트 보일(Robert Boyle)과 아이작 뉴턴(Issac Newton)과 같은 후세의 화학자들에게도 큰 영향을 주어 근대 화학 연구의 기초가 되었다.

원자번호 79번인 금(Au)은 초신성 폭발 시 거대한 핵융 합에너지로 만들어졌다고 한다. 또 다른 가설은 중성자 별이 충돌하여 킬로노바(kilonova)를 만들 때 막대한 에너지로 많은 금이 생성되었다는 가설도 있다. 이처럼 금이 만들어지려면 거대한 에너지가 필요하기 때문에 인공 적으로 실험실에서는 금을 만들 수가 없다. 그러나 다이아몬드는 고온 고압 실험실에서 인공적으로 합성할 수가 있다. 1954년 미국 GE(General Electric)회사 트레이시 홀(Tracy Hall)에 의해 처음으로 다이아몬드 합성에 성공하여 공업용 다이아몬드가 현재 많이 생산되고 있다.

한편 천연 다이아몬드는 10~35억 년 전 약 1,300~1,650℃, 60~80kbar(약 150~250Km 깊이)의 깊은 땅속 지구 맨틀에서 만들어졌다. 역사적으로 금동(金銅)제품은 고대 이집트나 메소포타 미아 고분에서 기원전 2,600년 전 금(金)과 동(銅)을 이용한 보석 세공품이 발견되었다. 중국에서도 기원전 1,300년 전부터 금제법 기술이 알려져 있다. 성경에도 예수 탄생 시에 동방박사가 황금을 헌납하였다는 등 390회나 금이 인용되고 있다. 우리나라 경주 고분에서도 BC 1~4세기경에 금과 동을 사용한 유물이 많이 출토되고 있다. 금은 예로부터 부(富)의 상징으로 왕실과 귀족들의 장신구용으로 주로 사용되었으며 금괴(gold bar)나 화폐 로도 사용되었다. 특히 금은 지금도 세계적으로 금 본위 미국 중심의 고정환율제인 브레턴우즈 체제(Bretton Woods System, BWS)로 화폐에 버금가는 특별한 지위를 가지고 있다.

금(Gold)의 어원은 라틴어 aurum에서 유래하고 영어 Gold의 어원은 인도 유럽어의 ghel(황금)에서 유래하였다. 금은 전성(展性)과 연성(延性)이 크고 두께 10~4mm까지 얇은 박막(薄膜)을 만들 수 있다. 그래서 고대부터 역사적 유물이나 건축물, 각종 장신구 등에 금을 입혀 영구 보존하여 가치를 극대화하였다. 금은 산소나 황산 등 산(酸)과 반응성이 낮아 잘 부식되지 않고 아름다운 금색이 오래 보존된다. 그러나 금은 왕수에 녹는다. 금은 염소(Cl)나 할로겐(CN)과 반응으로 만들어진 용액은 금도금에 사용된다. 금은 컴퓨터, 전자계산기 등 각종 전자장비와 미사일, 우주선 등 여러 분야에 널리 사용된다.

1848년 미국 캘리포니아 사금광 골드 러쉬(gold rush) 시작과 캐나다 유콘지역 클론다이크(Klondike) 골드 러쉬로 2차 세계대전 말에는 미국이 전 세계 금의 50%를 생산했다. 미국의 역사적인 길 66번 도로에 있는 애리조나주의 오트맨(Oatman) 금 광산을 몇 년 전에 찾아갔다. 이곳은 1960년대 인구 8,000명이 거주하는 금광 개발 붐이 있었다. 지금은 폐광산으로 과거의 금광 개발 현장을 관광지로 견학할 수 있다. 높은 산을 가로지르고 있는 거대한 함금석영 광맥이 금광의 규모를 잘 말해주고 있었다. 금세기에 들어와 금 생산은전 세계로 확산되어 2025년 현재 중국, 오스트레일리아, 러시아, 캐나다, 미국 순으로 금 생산량의 세계지도가 바뀌었다.

한반도에도 약 2,000여 곳 이상 금광맥이 알려져 있으며 그중 남한에 1,841곳 북한에 347곳이 알려져 있다. 광산 유형은 중생대 화강 암류와 관련된 열극충진 열수광상, 스카른광상, 천열수광상과 풍화 잔류 사광상으로 대표된다. 탐사 개발 실적을 보면 전 국토에 금은 광상이 분포하고 있다. 대학원 학생 시절 강원도 정선 지역 금광 조사 시 우리 집 부뚜막 흙에서도 금가락지 하나가 나온다는 어느 시골 할머니 얘기가 지금도 기억난다. 또 일제시대에는 왜인(倭人)들이 이곳에서 나귀로 금을 실어 나갔다고 전해주었다. 그러면 금은 어디에 매장되어 있고 어떻게 찾을 수가 있을까? 

초신성 폭발 시 거대한 핵융합에너지로 만들어졌거나 중성자성이 충돌 폭발 때 막대한 에너지로 금(Au)이 생성되어 지구 내부의 지각 암석 중에 미량으로 분산 포함되어 있다. 지각의 금 평균 함유량은 0.000,0004%이다. 광석에 0.0001% 금만 포함되어도 금은 개발 대상이 된다. 지각 중에 포함되어 있는 미량의 금(Au)과 기타 금속 원소를 포함한 뜨거운 열수용액이 지각의 암석층의 깨진 틈새 열극(裂隙)에 들어와 식으면서 특정 지역에 금(Au)이 농집된다. 금이 대량 매장된 노다지 보난자(bonanza)의 금광맥이 지각 지층 어딘가에 숨겨져 있을 것이다. 또 금광산 광석에서 풍화 침식되어 떨어져 나온 금 조각이 흘러 내려가 하류 퇴적층에 쌓여 사금광이나 고(古) 사금광상도 만들어지게 된다.

따라서 금은 국내 여러 지역 지층에서 지금도 찾을 수 있지만 다이아몬드는 국내에서는 찾을 수 없다. 우리나라에는 지질학적으로 다이아몬드를 함유한 맨틀에서 올라온 킴버라이트 파이프에서와 같은 초염기성암 킴버라이트가 분포하지 않기 때문이다. 고압 고온 실험실에서 다이아몬드를 합성할 수는 있다. 그러나 금은 영원히 실험실에서는 만들 수가 없다. 다행히 금(金)은 한반도에도 곳곳에 매장되어 있어 우리가 찾을 수 있는 희귀한 금속광물 자원이자 누구나 많이 갖고 싶은 영원불변의 황금보화(黃金寶貨)다. 금(金)은 금 (金)이기 때문이다.