텅스텐 – 비밀 고기술 금속

잊혀진 전략 금속

Investing in commodities tends to be centered around the largest ones by volume and total value: oil, gas, foodstuffs, iron, copper, etc., or around “trendy” commodities important for new technologies like battery metals (lithium, cobalt, nickel) and rare earth elements.

현대 산업 사회에 대한 그들의 막대한 중요성에도 불구하고, 원소 주기율표의 일부 중요한 요소들은 주목받지 못하고 있습니다.

그 좋은 예가 텅스텐입니다 – 반도체, 로켓 엔진 및 무기 제조에 필요한 금속입니다. 배터리에도 점점 더 많이 사용되고 있으며, 곧 핵융합 엔진에 사용될 가능성도 있습니다.

이 때문에 텅스텐은 매우 전략적인 금속이 됩니다. 공급량의 거의 90%가 중국과 러시아에서 나오기 때문에, 서방과 두 주요 유라시아 강대국 간의 급증하는 긴장 상황에서 중요합니다.

작성 시점에서 중국이 전 세계 공급량의 85%를 차지하고 있으며, 그 다음이 베트남과 러시아입니다.

출처: Almonty

지구상에서 가장 강한 금속

Tungsten is exceptional for its strength. Its melting point is the highest of all known elements, at 3,422 °C (6,192 °F). It also has a very high density, similar to that of much heavier elements like uranium.

텅스텐은 강도 면에서 탁월합니다. 녹는점은 알려진 모든 원소 중 가장 높으며, 3,422 °C(6,192 °F)입니다. 또한 밀도가 매우 높아 우라늄과 같은 훨씬 무거운 원소와 비슷합니다.

기계적 저항성 외에도 텅스텐은 화학적으로 크게 반응하지 않습니다. 이는 일반적으로 가혹한 환경에 노출되어도 산화되거나 부식되지 않음을 의미합니다. 물과 반응하지 않으며, 대부분의 산과 염기에 대해 내성이 있고, 정상 온도에서는 산소와도 반응하지 않습니다.

또한 모든 금속 중 가장 높은 인장 강도를 가지고 있으며, 스테인리스강의 두 배에 해당합니다.

탄소와 결합하면 텅스텐 카바이드가 형성되며, 이는 다이아몬드를 긁을 수 있는 유일한 천연 물질입니다.

출처: Chemistry Learner

텅스텐 공급

Tungsten was first discovered in the 1750s. The main resource for tungsten is wolframite (FeMnWO₄), from which tungsten derives its W symbol in the periodic table. It is also found in scheelite (CaWO₄). The name Tungsten comes from Swedish, meaning “heavy stone.”

텅스텐은 1750년대에 처음 발견되었습니다. 텅스텐의 주요 자원은 wolframite (FeMnWO₄)이며, 여기서 주기율표의 W 기호가 유래되었습니다. 또한 scheelite (CaWO₄)에서도 발견됩니다. 텅스텐이라는 이름은 스웨덴어에서 유래했으며, “무거운 돌”을 의미합니다.

지구 지각 1,000kg당 1.25g이라는 중간 정도의 희소성을 가지고 있으며, 고농축 매장량은 다소 희귀해 상업적 채굴이 어렵습니다.

The toughness of the metal makes it hard and energy-intensive to purify from ore and process into useful metal, increasing production costs further.

텅스텐 응용 분야

Tungsten’s profile makes it useful in many industrial applications whenever its costs are justified by its extreme resistance.

텅스텐의 특성은 극도의 저항성이 비용을 정당화할 때 다양한 산업 분야에서 유용하게 활용됩니다.

이로 인해 전통적인 산업 응용 외에도 많은 신흥 분야가 빠르게 성장하면서 텅스텐에 대한 다양한 수요가 발생합니다.

출처: Almonty

하지만 텅스텐은 내열합금이라고 불리는 합금(금속 혼합) 개선 버전에서 더 많은 응용이 곧 나타날 수 있습니다. 이러한 합금은 매우 내열성이 높으며, 주기율표의 5주기와 6주기 금속인 몰리브덴, 나이오븀, 텅스텐, 탄탈럼, 레늄을 결합하여 만들어집니다.

과학자들은 최근 이러한 합금을 더 유연하고 덜 취성하게 만들어 활용도를 높일 수 있다는 것을 발견했습니다(비록 텅스텐이 없는 나이오븀-몰리브덴-탄탈럼-하프늄 합금을 사용했지만).

건설, 채굴 및 산업

Tungsten and tungsten carbide are commonly used to manufacture ultra-hard drill bits and other tools that are able to cut through steel, concrete, etc.

텅스텐과 텅스텐 카바이드는 일반적으로 초경 드릴 비트 및 강철, 콘크리트 등을 절단할 수 있는 기타 공구를 제조하는 데 사용됩니다.

그 열 및 기계적 저항성 덕분에 광산에서 암석을 시추하는 데 특히 유용하며, 산업 공정에서 금속을 가공하는 데도 활용됩니다.

이 부문의 수요는 비교적 안정적이며 주로 전 세계 경제 활동에 따라 변동합니다.

출처: Planetary.org

방위

Tungsten is used to armor various military hardware, including tanks. Its density is also used for armor-piercing ammunition, from small arms calibers to ammunition for air defense, tanks, artillery, and missiles.

텅스텐은 탱크를 포함한 다양한 군사 장비의 장갑에 사용됩니다. 그 밀도는 소형 화기 탄약부터 방공, 탱크, 포병, 미사일용 탄약에 이르는 관통탄에도 활용됩니다.

이 중요한 역할 때문에, 이 금속은 오랫동안 전략 금속으로 분류되어 왔으며 미국 방위 물류청이 비축한 자원 중 하나였습니다. 이 기관은 앞으로도 시장에 텅스텐을 공급하는 주요 공급원으로서 재고를 감소시키는 중요한 역할을 할 수 있습니다.

2022년에 미국 정부는 방위 공급망에 필수적인 광물, 예를 들어 티타늄, , 텅스텐 및 코발트“를 전략 비축량으로 재구축하기로 방향을 전환했습니다.

이 매각에는 군용 동체 제작에 사용되는 3,000톤의 티타늄과 군용 터빈 엔진 및 관통탄에 사용되는 7,600만 파운드의 텅스텐 광석 및 농축물이 포함되었습니다.

미국 의회와 국방부는 중국이 주도하는 전략 광물 비축량을 강화하려고 한다

우주항공

Tungsten’s extreme heat resistance has made it a material of choice for rocket nuzzles, both for space rockets and missiles. So far, this has represented only 8% of tungsten’s global demand, but this might quickly rise with a new space race to the Moon and the growing demand to launch and maintain satellite constellations for space-based Internet like Starlink.

우주 관광, 미래 소행성 채굴, 그리고 아공 비행을 통한 지점 간 극초음속 여행도 텅스텐 수요를 증가시킬 것으로 예상됩니다.

Tungsten is also used in planes’ rotor blades, propellers, inertial systems, etc.

반도체

An often overlooked role of tungsten is in semiconductor manufacturing. Tungsten can be turned into a gas, 텅스텐 헥사플루오라이드, which is the densest known gas, 11 times heavier than air.

This gas allows for the depositing of tungsten in a 10-15 nm thin layer, using a process called “chemical vapor deposition”. 텅스텐이 실리콘 기판과 반응하여 실리콘 층을 보호합니다.

Tungsten microscopic needle probes are also used to test semiconductor devices.  Tungsten might be useful in new types of computing systems like 텅스텐(VI) 산화물(WO3)과 바나듐(IV) 산화물(VO2)을 이용한 레독스 게이트.

So, overall, tungsten demand for semiconductor manufacturing tends to follow the industry’s (growing) overall production volume.

자동차

A new segment for tungsten demand is in battery manufacturing. This is causing a strong growth in demand for automotive applications, which was confined 고성능 크랭크샤프트, 피스톤, 기어 및 기타 기계 부품 before the development of EVs.

각 전기차마다 2kg의 텅스텐이 사용됩니다, used in the cathode and anode of the battery, as well as the semiconductors.

Tungsten might also benefit from the demand for hybrids beyond the battery component, thanks to hybrids being more demanding for high-resistance gearing systems.

“주요 자동차 제조업체들이 전기차에서 물러나고 있으며, 하이브리드가 단기적으로는 더 큰 베팅으로 보입니다. 그리고 텅스텐은 기어 시스템에서의 중요성 때문에 하이브리드에 더욱 필수적입니다.

텅스텐은 그 뛰어난 강도와 내열성 덕분에 차량이 전기와 가솔린 또는 디젤 구동 모드 사이를 지속적으로 전환하는 상황에서도 견딜 수 있어 여기서 핵심적인 역할을 합니다.

Lewis Black, Almonty Industries의 이사 겸 사장 겸 CEO (ALM )

에너지

수소

Besides batteries, tungsten might also be used for low-carbon energy generation.

한 가지 응용은 수소 생산 촉매로 사용하는 것입니다. 최근 연구자들은 루테늄, 실리콘 및 텅스텐(RuSiW) 합금이 수소 생산에 활용될 수 있음을 발견했습니다.

이 방법에서는 텅스텐이 활성 부분(루테늄)을 안정화하고 내구성을 높입니다. 이 방법은 백금이나 이리듐과 같이 훨씬 비싸고 환경에 해로운 촉매를 대체할 수 있습니다.

핵융합

Another application of tungsten could be in nuclear fusion, the holy grail of sustainable energy generation. This follows a new record of a 6-minute-long fusion reaction established by the WEST (tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak).

“우리는 새로운 에너지원을 제공해야 하며, 그 원천은 지속적이고 영구적이어야 합니다. 이는 아름다운 결과이며, 텅스텐 벽으로 인한 어려운 환경에도 불구하고 우리는 정상적인 상태에 도달했습니다.” – CEA 과학자이자 CICLOP 의장 Xavier Litaudon

This shows that while advanced physics and magnetic field will be key to unlocking fusion, leveraging advanced materials like tungsten might contribute a great deal as well.

기타

Tungsten has several other niche applications, some old and some emerging, which are less relevant to the overall demand.

It is, for example, used in:

• 가상 현실용 새로운 렌즈.
• X-ray machines.
• Electron microscopy.
• Surgery tools.
• Jewelry.
• Lamp filament.
• Consumers goods (golf clubs, )

텅스텐 기업

1. Almonty Industries (AII.TO)

Almonty is a tungsten miner which is currently mostly producing from a mine in Portugal, in operation for the last 125 years.

Almonty는 현재 주로 포르투갈의 광산에서 텅스텐을 채굴하고 있으며, 지난 125년 동안 가동 중인 텅스텐 광산업체입니다.

The company has been working on expanding the Portuguese mine and owns undeveloped deposits in Spain.

출처: Almonty

The company’s most important project is the ongoing development of a new mine in Sangdong, South Korea.

The mine contains more inferred resources than all of its other deposits combined.

출처: Almonty

서구 국가에서 유일하게 활발히 운영되는 텅스텐 광산업체 중 하나인 Almonty는 방위 산업에 중요한 전략적 공급업체입니다.

So it is an important company for reducing dependence on Chinese supply.

While China prepares to open a huge tungsten mine in Kazakhstan, Almonty is poised to “substantially shift the politics involved with securing tungsten” when the Almonty Korea Tungsten Project’s Sangdong mine comes online within a few months. When it begins production, it will be one of the world’s largest tungsten mines, accounting for 30% of the non-Chinese supply.

Lewis Black, Almonty Industries의 이사 겸 사장 겸 CEO

The Sangdong mine’s location makes it a perfect supplier to the defense industry, with South Korea a new giant in mass production of “low tech” military gear like tanks, artillery, and ammunition (compared to fighter jets, aircraft carriers, etc.).

Because of its strategic position as essentially the sole large supplier in the West, Almonty was offered a guaranteed price by Plansee. Plansee is a high-performance metal manufacturer and one of Almonty’s larger clients, as well as the owner of 15% of the company.

The minimum guaranteed price was $235/MTU (metric ton unit), with no upper threshold. As Sangdong Mine is aiming for cash costs of $110/mtu, this should virtually ensure a high profit margin for the project.

2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)

The reason why Almonty is one of the only non-Chinese tungsten manufacturers is that China has for a long time been the lowest-cost producer of this metal, with virtually only Almonty surviving this competition without subsidies. In addition, tungsten production was heavily subsidized by the state for strategic reasons.

Almonty가 유일한 비중국 텅스텐 제조업체 중 하나인 이유는 중국이 오랫동안 이 금속의 가장 저비용 생산국이었으며, 사실상 Almonty만이 보조금 없이 이 경쟁을 견뎌냈기 때문입니다. 또한 텅스텐 생산은 전략적 이유로 국가의 대규모 보조금을 받았습니다.

China Molybdenum has molybdenum and tungsten mines in China, copper and cobalt mines in Congo, and niobium and phosphate mines in Brazil.

China Molybdenum은 중국에 몰리브덴 및 텅스텐 광산을, 콩고에 구리 및 코발트 광산을, 브라질에 나이오븀 및 인산염 광산을 보유하고 있습니다.

The cobalt operations make CMOC the second-largest cobalt producer in the world.

코발트 사업은 CMOC를 세계에서 두 번째로 큰 코발트 생산업체로 만들었습니다.

The Brazilian operations are the country’s second-largest producer of phosphate fertilizers, making CMOC the second-largest producer of niobium in the world.

출처: CMOC

The company also owns IXM, a global base metal trader with 300 employees and more than 5 million metric tons of metal traded.

이 회사는 또한 300명의 직원과 5백만 톤 이상의 금속을 거래하는 글로벌 비철금속 트레이더 IXM을 소유하고 있습니다.

The company is looking to innovate to keep production costs low, notably thanks to the Chinese mines being “the first in the world to introduce 5G technology to autonomous mining equipment and a pioneer in deploying electric mining trucks“.

이 회사는 생산 비용을 낮게 유지하기 위해 혁신을 모색하고 있으며, 특히 중국 광산이 “자율 채굴 장비에 5G 기술을 도입한 세계 최초이자 전기 채굴 트럭을 배치한 선구자“라는 점이 큰 도움이 됩니다.

While not purely a tungsten company, the company has evolved to become a world-leading producer of “niche” metal. This position will be reinforced with an expansion into lithium in Bolivia through a partnership with battery giant CATL (CATL is 25% of CMOC since 2022).