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10월, 2025의 게시물 표시

수은의 특성 및 활용 (액체금속, 독성, 미래)

수은은 주기율표에서 가장 독특한 존재 중 하나다. 상온에서 액체 상태인 유일한 금속이며, 그 물리적 성질과 독성으로 인해 주목을 받는 동시에 두려움의 대상이 되기도 한다. 나는 어릴 적 체온계를 통해 수은을 처음 접했지만, 그 반짝이는 은빛 액체는 어쩐지 금속이라기보단 SF영화의 소재처럼 느껴졌다. 이 글에서는 수은이 가진 유니크한 특성과 산업적 활용, 그리고 우리가 반드시 주의해야 할 점까지, 현실적인 시각에서 정리해보려 한다. 액체금속, 수은의 독보적 물성 수은(Hg)은 상온에서 액체 상태를 유지하는 유일한 금속이다. 이 사실 하나만으로도 수은은 타 원소와 명확히 구별된다. 일반적인 금속들은 고체로 존재하지만, 수은은 섭씨 0도에서도 흐른다. 물리적으로는 은백색의 매끄러운 광택을 지니며, 표면 장력이 커서 작은 구형 방울 형태로 쉽게 뭉친다. 이런 특성은 수은을 보는 것만으로도 매혹적이게 만든다. 내가 어릴 적 가장 신기하게 느꼈던 건 체온계 안에 들어 있던 수은의 움직임이었다. 유리관 속에서 마치 살아 있는 생명체처럼 반응하던 그 액체는 무척 인상 깊었다. 하지만 당시엔 그게 그렇게 위험한 물질일 줄은 몰랐다. 사실 수은의 끓는점은 357도에 불과하며, 실내에서도 조금만 온도가 올라가면 기화되기 시작한다. 이 기체가 바로 문제다. 수은 증기는 무색이지만, 호흡기를 통해 체내로 흡수될 경우 신경계에 치명적인 영향을 미친다. 수은은 단순히 과학실험이나 체온계에만 쓰이는 게 아니다. 과거에는 수은이 그 무게감과 유동성으로 인해 기압계, 혈압계, 스위치 등에도 사용됐다. 특히 수은이 금속이면서도 액체이기 때문에, 전기적 접촉이 필요하거나 정밀한 반응을 요하는 분야에서 많은 주목을 받았다. 지금은 안전 문제가 제기되며 대체재가 개발되고 있지만, 그 독특한 물성은 아직도 수은을 대체 불가능한 금속으로 남겨놓고 있다. 수은의 독성과 환경 이슈 수은의 독성은 화학적으로나 생물학적으로 매우 강력하다. 가장 위험한 형태는 메틸수은(CH₃Hg⁺)인데, 이는 ...

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라돈의 특성과 방출 원리 완전 정리

라돈이라는 단어, 한 번쯤은 들어보셨을 겁니다. 뉴스에서 '라돈 침대', '라돈 검출 아파트' 같은 말이 나올 때마다 저도 처음엔 이게 뭔가 싶은 호기심과 동시에 막연한 불안함이 있었습니다. 그러다 건축, 주거 환경 관련 일을 하면서 자연스럽게 라돈을 제대로 공부할 기회가 생겼고, 알고 보니 이건 단순한 공포나 찜찜함으로 넘길 수 없는 원소였습니다. 이번 글에서는 라돈의 기본적인 특성부터, 우리 생활에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 그 방출 원리는 어떤지까지 총체적으로 정리해보려고 합니다. 전문가가 아니어도 쉽게 이해할 수 있도록, 그리고 제 실제 경험과 의견을 바탕으로 풀어드릴게요. 라돈, 무색무취의 방사성 기체라는 점이 문제다 라돈은 원자번호 86번, 주기율표에서 비활성 기체 중 하나로 분류되는 원소입니다. 말 그대로 ‘보이지도 않고 냄새도 안 나는’ 무색무취의 기체죠. 이게 왜 문제냐면요, 사람들은 뭔가 이상한 냄새가 나거나 눈에 보이면 피할 수 있는데, 라돈은 그런 감각적 정보가 전혀 없다는 겁니다. 실내공기 중에 라돈이 포함돼 있어도 우리는 알 길이 없고, 그 농도가 위험 수준인지조차 체감할 수 없습니다. 저는 예전에 지하층에 위치한 소형 스튜디오에서 살았던 적이 있는데, 여름철 문 닫고 며칠 지내다보니 갑자기 두통과 피로감이 심해지더라고요. 우연히 인터넷 검색을 통해 ‘라돈’이란 존재를 알게 됐고, 라돈 측정기를 직접 구매해서 측정해보니 실내 농도가 WHO 권고 기준의 2배를 넘는 수치를 찍고 있었습니다. 처음엔 믿기지 않았지만, 꾸준히 환기와 자재 교체를 해주면서 증상이 완화된 경험이 있습니다. 이런 개인적인 경험이 있었기에 라돈은 단순한 이론적 위험이 아니라, 실제 삶에 영향을 주는 물질이라는 걸 뼈저리게 느꼈죠. 라돈은 자연 방사성 원소인 우라늄이나 토륨이 붕괴하면서 생성되는 기체입니다. 이 붕괴 과정에서 알파선을 방출하고, 그 알파선이 폐 속에 들어오면 DNA를 손상시킬 수 있습니다. ...

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친환경 시대, 납은 어디까지 허용될까?

납은 오래전부터 우리 생활 속 깊이 자리 잡아 온 금속이지만, 친환경과 지속가능성이 중요한 시대가 되면서 그 존재에 대한 인식도 빠르게 달라지고 있습니다. 지금 우리는 단순히 유해하다고 해서 무조건 배제하기보다는, 그것이 어떤 방식으로 사용되고 관리되는지가 더 중요한 시대를 살고 있습니다. 오늘은 이 ‘납’이라는 원소가 가진 이면, 그리고 친환경 사회에서 어떻게 다뤄져야 하는지 제 개인적인 생각과 함께 짚어보려 합니다. 납은 정말 사라져야 할까? 솔직히 저는 납을 무조건 ‘없애야 한다’는 주장에는 동의하지 않습니다. 분명히 납은 위험한 금속입니다. 신경계에 치명적인 영향을 줄 수 있고, 어린이에게는 발달 지연이나 학습 장애 같은 문제를 일으킬 수 있다는 연구 결과도 많습니다. 특히 산업 현장에서 제대로 된 안전 조치 없이 납을 취급했을 때 생기는 피해 사례는 과거 뉴스에서도 자주 접해왔습니다. 하지만 그렇다고 해서 납이라는 원소 자체를 ‘절대악’으로 규정하고 전면 퇴출하는 것이 과연 정답일까요? 저는 ‘납은 사라져야 할 물질’이라는 단순한 인식보다, ‘납을 어떻게 다룰 것인가’가 핵심이라고 생각합니다. 왜냐하면 납은 여전히 우리가 살아가는 산업 생태계에서 없어서는 안 될 소재 중 하나이기 때문입니다. 예를 들어 자동차 배터리, 방사선 차폐재, 전자 기판, 일부 의료기기나 군사용 장비 등에서는 여전히 납이 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히 방사선 차폐 능력은 다른 금속으로 대체하기가 어렵고, 경제성 측면에서도 납은 아직까지 꽤 효율적인 자원입니다. 사람들은 자주 ‘환경을 위해 납을 금지하자’고 말합니다. 그러나 저는 그것이 근시안적인 접근이라고 봅니다. 친환경이란 단순히 유해물질을 없애는 것만이 아니라, 그 물질을 얼마나 통제 가능하게 만들고, 지속 가능한 방식으로 사용할 수 있느냐에 대한 논의가 포함되어야 한다고 생각합니다...

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금의 물리적 특성과 산업 활용 (전성, 연성, 응용 사례)

금은 인류가 가장 오래전부터 다뤄온 금속이지만, 여전히 그 물질적 특성을 제대로 이해하고 있는 사람은 많지 않다. 단지 반짝이고 비싸다는 인식만으로는 금의 진가를 설명할 수 없다. 나는 금의 전성과 연성이라는 특성을 알게 되었을 때, ‘이건 단지 귀금속이 아니라 기능적으로도 완벽에 가까운 원소’라는 생각이 들었다. 실제로 금은 놀라운 물리적 유연성을 바탕으로, 고대 금세공에서부터 현대 반도체 칩 설계까지 광범위하게 활용되고 있다. 이 글에서는 금이 가진 대표적인 물리적 특징인 전성과 연성, 그리고 그것이 실생활과 산업에서 어떻게 활용되고 있는지를 구체적으로 살펴본다. 단순한 소재 이상의 무언가로서 금을 이해하려는 사람에게, 이 글이 작은 단서가 되었으면 한다. 금의 전성과 연성: 금속 중 최고 수준 금의 전성과 연성은 거의 예술적인 수준이다. 전성(ductility)이란 금속이 가늘고 긴 실 형태로 늘어나도 부서지지 않는 성질이고, 연성(malleability)은 두드려도 깨지지 않고 얇게 펼쳐지는 특성을 말한다. 금은 이 두 가지 성질에서 가장 탁월한 원소 중 하나다. 실제로 1그램의 금으로 2킬로미터 이상의 실을 뽑을 수 있고, 금박은 0.0001mm 수준까지도 얇게 펴질 수 있다. 이건 단순히 숫자의 문제가 아니다. 나도 직접 금박을 만져본 적이 있었는데, 손끝에서 느껴지는 그 얇고 섬세한 질감은 말로 표현하기 어려운 수준이었다. 눈 깜짝할 사이에 바람결에도 흔들리고, 숨결에도 들썩인다. 그 순간 나는 단순히 ‘소재’를 만지고 있다는 느낌이 아니라, 어떤 생명체와 마주한 듯한 감정을 느꼈다. 이러한 특성 덕분에 금은 오래전부터 장신구와 공예에 널리 사용됐다. 고대 이집트의 금관, 로마 시대의 금 귀걸이, 고려 시대의 불상 장식 등은 모두 금의 연성과 전성이 없었다면 구현 불가능한 정교함을 지니고 있다. 나는 이 점에서 금이 단순한 장신구 재료가 아닌, '예술을 가능하게 한 재료'라고 생각한다. 특히 ...

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백금, 수소경제 핵심소재로 급부상 (2025년 연료전지, 촉매, 차량시장)

백금(Pt)은 전통적으로 고급 시계, 반지, 귀금속으로 더 익숙한 금속이었지만, 이제 그 이미지는 완전히 달라졌다. 2024년 현재, 백금은 단순한 사치재를 넘어 ‘수소경제’라는 시대의 큰 흐름 속에서 결정적인 위치에 서 있다. 특히 연료전지와 수소전기차, 산업용 수소 생산 촉매 분야에서 백금은 거의 독보적인 위치를 차지하고 있으며, 이로 인해 산업 전반에서 그 수요와 중요성은 날로 커지고 있다. 이 글에서는 백금이 왜 지금 수소경제의 중심소재로 떠오르는지, 기술적 이유부터 산업 트렌드, 그리고 필자의 생각까지 함께 풀어보고자 한다. 연료전지의 심장, 백금 촉매의 위상 수소경제라는 말은 멋지게 들리지만, 실제 산업 현장에선 이 개념을 ‘작동’시키는 기술이 더 중요하다. 연료전지는 그 중심에 있다. 수소를 직접 전기로 바꾸는 장치인 연료전지는 탄소를 배출하지 않고도 에너지를 생산할 수 있어, 이상적인 친환경 발전 방식으로 꼽힌다. 그런데 이 연료전지의 핵심이 바로 백금 촉매다. 수소와 산소의 반응을 극대화하면서 전기를 만들어내는 전극 반응에서, 백금은 다른 어떤 금속보다도 뛰어난 활성을 보여준다. 나는 몇 년 전 실제 연료전지 분해 조립 실습을 해본 적이 있다. 대학원 때 전기화학 수업의 일환이었는데, 막대처럼 생긴 단단한 부품 속 얇은 백금막이 반응을 유도하고 있다는 사실이 굉장히 인상 깊었다. 당시에는 “왜 이렇게 비싼 금속을 써야 하나?”라는 의문이 들었지만, 실험을 거듭할수록 다른 금속은 수명이 짧거나 효율이 떨어진다는 걸 몸소 체험하게 됐다. 그때부터 나는 백금을 단지 값비싼 금속이 아닌, ‘신뢰할 수 있는 금속’으로 인식하게 됐다. 특히 PEM 연료전지(고분자 전해질막 연료전지)에서는 백금이 거의 필수다. 고온과 고습한 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있는 금속이 거의 없기 때문이다. 물론 백금 사용량을 줄이기 위한 노력은 전 세계적으로 진행 중이다. 최근에...

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탄소중립 기술 속 이리듐의 부상 (친환경 촉매, 재생에너지, 에너지전환)

이리듐(Iridium)은 백금족 금속 중에서도 가장 단단하고 부식에 강한 원소다. 과거에는 고급 만년필 촉에 쓰이는 정도로만 알려졌지만, 지금은 이야기가 완전히 달라졌다. 수소경제, 재생에너지, 탄소중립 기술을 이야기할 때, 이리듐은 점점 더 중요한 자리에 이름을 올리고 있다. 특히 전기분해 기반의 친환경 수소 생산과 연료전지 기술에서 이리듐은 사실상 대체 불가능한 촉매로 각광받고 있다. 이 글에서는 탄소중립이라는 시대적 과제 속에서 이리듐이 왜 부상하고 있는지, 그리고 우리가 이 원소를 어떤 관점에서 바라봐야 할지 다뤄보고자 한다. 이리듐, 친환경 촉매 기술의 숨은 핵심 이리듐의 진가는 물속에서 빛난다. 정확히 말하면, 물을 수소와 산소로 분해하는 전기분해 기술, 그중에서도 PEM(고분자 전해질막) 수전해 시스템에서다. PEM 방식은 순수한 수소를 빠르게 얻을 수 있다는 장점 때문에, 탄소중립 수소 생산 방식 중에서도 가장 유망하다고 평가받는다. 그런데 이 PEM 수전해 기술의 핵심 촉매가 바로 이리듐이다. 전기분해에서 산소 발생반응(OER)은 특히 높은 과전압을 필요로 하는데, 이리듐 산화물이 이 반응을 놀라울 정도로 효율적으로 유도한다. 나는 지난해 수소에너지 관련 학회에서 만난 한 국내 연구자의 말을 아직도 기억한다. “이리듐은 전해조에서 일종의 ‘마법의 가루’와 같다”는 말이었다. 고온, 고습, 고전압이라는 3중 스트레스를 견디면서도 성능 저하가 거의 없다는 점에서, 이리듐은 다른 금속 촉매와는 격을 달리한다. 그때 처음으로 이 원소의 과학적 깊이에 관심을 갖기 시작했고, 이후 관련 논문들을 읽어보면서 느낀 건, 이리듐은 단순히 촉매 역할에 그치지 않고, ‘산업 전환을 가속화하는 금속’이라는 점이다. 문제는 이리듐이 지구 전체에서 매우 희귀하다는 사실이다. 연간 생산량은 7톤 내외로, 플래티넘이나 팔라듐보다 훨씬 적고, 대부분 남아프리카공화국과 러시아에 집중되어 있다. 따라서 현...

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텅스텐의 핵심 전략소재 지정 배경 (공급불안, 대체불가성, 국제규제)

텅스텐(W, Tungsten)은 원자번호 74번을 가진 금속으로, 우리가 일상에서 마주칠 일은 거의 없지만 산업 현장에서는 필수불가결한 존재다. 높은 용융점과 압도적인 밀도, 우수한 경도와 내마모성을 지닌 이 금속은 전자, 방산, 에너지, 항공우주 등 다양한 전략 산업에 핵심적으로 쓰이고 있다. 최근 들어 텅스텐은 각국에서 ‘전략소재’ 또는 ‘핵심광물’로 지정되고 있는데, 그 배경에는 단순히 기능적 우수성 외에도 지정학적 리스크와 대체 불가성, 그리고 국제무역 규제가 맞물려 있다. 이 글에서는 그 지정 배경을 중심으로 텅스텐이 왜 지금 가장 주목받는 금속 중 하나인지, 산업적·정책적 시선에서 풀어보고자 한다. 공급불안: 80% 이상을 중국이 쥐고 있다 텅스텐의 가장 큰 위험요소는 ‘우수성’이 아니라 ‘편중’이다. 전 세계 텅스텐 광석의 약 80% 이상이 중국에서 채굴되며, 정제 및 가공 또한 중국이 압도적인 점유율을 보이고 있다. 미국 지질조사국(USGS)의 2023년 자료에 따르면, 전 세계 텅스텐 생산량 중 83%가 중국에서 나오며, 나머지 소수 국가들이 그 뒤를 잇고 있다. 이 구조는 사실상 ‘중국이 밸브를 잠그면 전 세계 산업이 멈춘다’는 뜻과 같다. 내가 이 문제에 주목하게 된 계기는 실제 국내 소재 기업 한 곳에서 자문 프로젝트를 진행하면서였다. 해당 업체는 특수 합금에 쓰이는 텅스텐 분말을 중국으로부터 수입해 왔는데, 2022년 하반기 들어 수입이 지연되면서 전체 생산 일정이 3주 이상 밀리는 사태가 발생했다. 문제는 이 금속이 단순히 다른 걸로 대체할 수 없다는 점이다. 기계가공용 초경합금부터 방산용 핵심 탄소복합소재까지 텅스텐이 들어가지 않으면 ‘대체불가’인 부품이 꽤 많다는 사실을 체감했다. 최근 중국이 희토류에 이어 텅스텐에 대해서도 수출 제한 조치를 발표하면서 미국과 유럽은 본격적으로 위기...

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북미·유럽의 세슘 연구 트렌드 (표준물질, 시간기술, 나노)

세슘(Cs)은 알칼리 금속 중에서도 유달리 독특한 길을 걸어온 원소다. 물과 닿기만 해도 격렬하게 반응하는 성질을 가졌지만, 정작 이 불안정한 특성이 ‘정밀성’의 기준을 만드는 데 쓰인다. 특히 북미와 유럽에서는 세슘을 단순한 실험 재료를 넘어서, 시간 기술, 나노 과학, 물리표준 정의에 이르기까지 핵심 소재로 연구하고 있다. 이 글에서는 실제 현장에서 마주한 사례들과 연구 흐름을 바탕으로, 세슘의 현대 과학적 위상을 살펴본다. 세슘은 어떻게 과학의 ‘표준물질’이 되었나 표준이라는 단어는 흔히 정부나 규격 기관이 만드는 것으로 인식되지만, 그 기반은 언제나 측정 기술이다. 그리고 이 측정의 정밀도를 결정짓는 재료 중 하나가 바로 세슘이다. 특히 세슘-133 동위원소는 ‘1초’를 정의하는 기준 원소로 쓰인다. 북미와 유럽의 물리학 연구기관, 특히 NIST(미국 국립표준기술연구소)와 프랑스의 LNE-SYRTE는 세슘 원자시계를 운용하며, 국제 표준시(UTC)의 정밀성 유지에 기여하고 있다. 세슘을 시간의 기준으로 삼는 이유는 간단하면서도 매혹적이다. 세슘 원자는 특정 주파수(9,192,631,770 Hz)로 매우 안정적인 진동을 유지하는데, 이 진동수가 1초의 정의 기준이 된다. 필자로서도 이 점은 늘 흥미롭다. 가장 불안정해 보이는 원소 중 하나가, 아이러니하게도 ‘시간’이라는 절대적 개념의 기준이 된다는 사실. 이 자체가 과학의 역설적인 아름다움이 아닐까 싶다. 실제로 몇 년 전 독일 브라운슈바이크에 위치한 PTB(독일 물리기술연구소)를 견학할 기회가 있었는데, 내부 원자시계 실험실에서는 세슘이 거의 성스러운 존재처럼 다뤄지고 있었다. 실온 플라즈마 상태의 세슘을 자외선 레이저로 이온화하고, 그 결과 진동하는 전자 상태를 검출하는 방식은 마치 물리와 예술이 만나는 정점처럼 느껴졌다. 그만큼 세슘은 현대 과학이 정밀성과 신뢰성을 확보하는 데 있어 필수적인 기준점이 되고...

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제논 원소가 미래산업에서 뜨는 이유 (고기능, 희소가스, 신기술)

제논(Xe)은 화학 시간에 비활성 기체로 한 번쯤 언급되는 ‘존재감 낮은’ 원소처럼 느껴질 수 있다. 그러나 지금 이 순간에도 제논은 의료, 반도체, 우주기술, 양자컴퓨팅에 이르기까지 다방면에서 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 고가이긴 하지만, 제논이 가진 고유의 특성과 안정성, 그리고 높은 산업적 가치는 대체 불가능하다. 이 글에서는 제논이 왜 지금 뜨고 있는지, 그 이유를 과학적 특성과 산업 수요를 중심으로 풀어가며, 작성자의 개인적 시각을 곁들여 정리해본다. 고기능: 제논의 과학적 특성이 만들어내는 응용력 제논은 주기율표에서 비활성 기체, 즉 ‘귀족가스’로 분류된다. 일반적으로 비활성 기체는 반응성이 낮아 화학적으로 특별한 일을 기대하긴 어렵다. 그러나 제논은 그중에서도 이례적인 예외다. 높은 원자량(약 131.3 u)과 전자 구조 덕분에 몇몇 반응에서는 다른 비활성 기체와 달리 ‘살짝’ 화학적 반응을 보인다. 이런 예외적 반응성과 동시에 높은 밀도, 낮은 열전도도, 그리고 우수한 전기절연 성질은 제논을 단순한 기체가 아닌 다기능적 소재로 만든다. 예를 들어, 제논은 X-ray에서 사용하는 방사선 튜브나, 플라즈마 디스플레이에 쓰인다. 높은 밀도로 인해 방사선을 효과적으로 흡수하거나 전달하는 특성이 있어, 이런 고에너지 기기에서 유용하게 사용된다. 그리고 이런 고기능성 특성은 단순히 데이터 시트에서 끝나는 게 아니라, 실제 산업에서도 “제논이 아니면 안 되는” 순간이 자주 등장한다. 내가 2023년 코엑스에서 열린 첨단소재 전시회에 참석했을 때, 한 반도체 장비 제조사의 연구원이 “제논 없이는 이온빔 정밀 가공은 불가능에 가깝다”고 말하던 기억이 있다. 또한, 제논은 핵의학 영상에서 사용되는 의료용 조영제나 마취제로도 사용된다. 내가 직접 제논 마취를 경험해본 건 아니지만, 미국이나 유럽에서는 고급 수술센터에서 제논 가스를 마취제로 쓰는 ...

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주석의 전기전자 산업 적용 사례 (PCB, 솔더링, 무연납)

주석(Sn)은 겉보기에 단순한 회색빛 금속일지 모르지만, 전기전자 산업에서는 없어서는 안 될 존재다. PCB 기판부터 납땜용 솔더링 재료, 그리고 무연납 대체 소재까지, 주석은 거의 모든 회로의 연결고리이자 안정성을 지탱하는 핵심 물질로 쓰인다. 이 글에서는 전자기기 제조에 있어 주석이 어떤 방식으로 적용되고 있는지, 어떤 장점과 한계가 있으며, 향후 어떤 변화가 예상되는지 다루고자 한다. 필자인 나 역시 과거 납땜 작업을 직접 해봤고, 무연납이 대체로 까다롭다는 인식을 갖고 있어, 이 글에는 실무적 경험도 함께 담았다. 주석과 PCB: 연결의 기본을 이루는 금속 PCB(Printed Circuit Board)는 전자제품의 심장과 같다. 그리고 이 회로기판에서 전기 신호가 흐르도록 도와주는 ‘배선의 연결점’ 역할을 주석이 하고 있다. 많은 이들이 구리만 생각하지만, 실제로 PCB 위에 형성된 구리선의 산화를 방지하고, 부품이 정확하게 붙도록 납땜성을 높여주는 역할을 하는 것이 바로 주석이다. 특히 OSP(Organic Solderability Preservatives) 처리 이전에는 주석 도금이 가장 보편적인 방식이었다. 지금도 여전히 많은 저가형 PCB는 주석 도금 공정이 포함돼 있다. 내가 직접 봤던 한 중소기업의 생산 라인에서는 여전히 무광 주석 도금이 적용된 PCB를 생산하고 있었는데, 비용 절감과 간단한 제조 공정 때문에 이 방식을 선호한다고 했다. 흥미로운 점은, 고급형 PCB에서는 은이나 금을 사용하는 경우가 있지만, 주석 도금이 제공하는 '기본 신뢰성'은 여전히 무시할 수 없는 수준이라는 것이다. 단가와 성능 사이에서 가장 이상적인 균형을 이루는 금속이 바로 주석이라는 생각이 든다. 또한, 최근 고속 신호처리 기판이나 HDI(High Density Interconnect) 보드에서도 여전히 주석의 흔적을 찾아볼 수 있다. 저온에서도 납땜이 잘 되고, 산화에 강한 성질 덕분이다. 사실 개인적으로는 실험용 PCB를 제...

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카드뮴 대체소재 개발 현황 (친환경, 소재연구, 에너지)

카드뮴은 한때 산업현장에서 널리 쓰였던 유용한 금속이지만, 이제는 환경과 건강에 치명적인 중금속으로 분류된다. 배터리, 도금, 플라스틱 안정제 등 다양한 분야에서 활약했던 카드뮴은 지금, 대체소재 개발의 거센 흐름 속에서 점점 자취를 감추고 있다. 오늘은 카드뮴을 대체할 친환경 소재들이 어떤 방식으로 연구되고 있고, 실제 에너지 산업에 어떻게 적용되고 있는지를 살펴본다. 글쓴이로서도 이 문제는 개인적인 관심사이며, 몇몇 소재 개발 사례는 직접 산업 전시회나 논문을 통해 접해온 경험을 바탕으로 이야기해 보고자 한다. 카드뮴의 문제점과 왜 대체가 필요한가 카드뮴은 화학적으로 굉장히 매력적인 원소다. 열에 강하고, 부식에도 강하며, 다른 금속과 잘 섞인다. 특히 배터리 분야에서는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리가 오랫동안 표준처럼 사용되어 왔다. 하지만 문제는 바로 독성이다. 카드뮴은 체내에 축적되면 심각한 신장 질환, 골다공증, 폐질환을 유발할 수 있으며, 국제암연구소(IARC)에서는 이 물질을 1급 발암물질로 분류하고 있다. 게다가 카드뮴은 분해되지 않고 토양과 수질을 오염시켜, 한 번 누출되면 장기적인 생태계 피해로 이어진다. 내가 이 문제에 깊이 관심을 갖게 된 계기는 몇 년 전, 강원도 지역의 폐광 인근 마을을 취재하면서였다. 당시 마을 하천에서 카드뮴 수치가 기준치의 5배 이상으로 검출되었고, 주민 중 일부는 만성 신장 질환에 시달리고 있었다. 카드뮴은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 가까운 곳에 있으며, 산업이 남긴 고통을 고스란히 지역 주민들이 감당하고 있었다. 이런 현실을 보고 나니, 단순히 "카드뮴은 나쁘다"는 수준을 넘어, "왜 이제라도 대체해야 하는가"에 대한 의문이 현실의 문제로 다가왔다. 카드뮴이 문제되는 또 다른 이유는 바로 지속 가능성이다. 전 세계 카드뮴 생산량은 감소 추세에 있으며, 주로 아연 제련의 부산물로 얻기 때문에 독립적인 채굴이 어렵다. 게다가 EU를 중심으로 카드뮴 함유 제품에 ...

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은의 물리화학적 특성 분석 (밀도, 전도성, 산화성)

은은 우리가 일상에서 흔히 접하지만, 그 진짜 가치를 아는 사람은 의외로 적다. 보통은 은반지나 목걸이, 도자기 장식에 쓰이는 귀금속 정도로 생각하기 쉽지만, 과학적으로 은을 들여다보면 그 활용성과 잠재력은 상상 이상이다. 이번 글에서는 은이라는 원소의 물리화학적 특성—특히 밀도, 전기전도성, 산화성—에 초점을 맞춰 상세히 살펴보려 한다. 단순한 지식 전달이 아닌, 글쓴이의 실제 관찰과 해석을 바탕으로 깊이 있는 관점을 함께 제시한다. 은의 밀도와 그 응용 가능성 은의 밀도는 10.49g/cm³로, 금보다는 가볍고 구리보다는 무겁다. 이는 물질 내부의 원자 배열이 얼마나 조밀한지를 의미하며, 실제로 은은 그 구조가 굉장히 치밀하게 조직되어 있다. 이 밀도는 단순히 ‘무거움’을 의미하는 게 아니다. 예를 들어, 같은 크기의 은과 알루미늄 조각을 들고 있으면 은 쪽이 훨씬 더 묵직하게 느껴지는데, 이는 소재의 견고함과도 직결된다. 개인적으로 나는 금속공예나 재료 과학에 흥미가 많아, 직접 은을 다뤄본 경험이 있다. 특히 순은(99.9%)과 스털링 실버(92.5% 은 포함)의 질감 차이는 밀도 차이에서도 확연히 드러난다. 순은은 조금 더 말랑하고 유연한 반면, 스털링 실버는 상대적으로 단단하고 강도가 높다. 이건 단지 함량의 차이 때문만이 아니라, 밀도와 구조적 배치가 실제로 물성에 영향을 미친다는 명확한 증거다. 또 하나 흥미로운 건, 은의 밀도가 높은 만큼 열전도율도 매우 높다는 점이다. 주방에서 쓰이는 은식기나 전통 한방 도구들(예: 은수저)은 그 특성을 십분 활용한 결과다. 열이 고르게 퍼져서 음식을 더 섬세하게 조리할 수 있다. 나는 개인적으로 은 냄비를 써본 적이 있는데, 스테인리스보다 훨씬 빠르게 온도가 오르면서도 열이 고르게 전달되어 음식의 질감이 확실히 달랐다. 이런 물리적 특성은 의료 기기, 고급 과학 장비, 나노기술에도 활용될 가능성이 높다. 미래에는 은을 단순한 장신구나 장식용 금속...

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수소경제 핵심 팔라듐, 왜 주목받을까? (연료전지, 저장, 미래에너지)

팔라듐은 백금족 금속 중에서도 유독 수소와 밀접한 관계를 가진 원소입니다. 전기차, 수소차, 그리고 미래 에너지 전환 논의에서 자주 언급되는 이유도 이 때문이죠. 그런데 대부분의 사람들은 이 은색의 작고 희귀한 금속이 왜 수소경제의 핵심이 되는지를 잘 모릅니다. 이 글에서는 팔라듐이 연료전지, 수소 저장, 미래 에너지 분야에서 어떤 역할을 하고 있는지, 그리고 제가 실제 산업 동향을 살펴보면서 느꼈던 현실적인 고민들을 중심으로 이야기해 보겠습니다. 팔라듐은 어떻게 수소를 다루는가? 팔라듐(Pd)은 원자번호 46번의 전이금속으로, 겉보기에 평범한 은백색 금속이지만, 수소와의 관계에서는 전혀 평범하지 않습니다. 팔라듐의 가장 독특한 특성은 바로 ‘수소를 흡수하고 저장하는 능력’에 있습니다. 일반 금속이 수소와 반응하면 부식이나 폭발 위험이 따르기 마련인데, 팔라듐은 오히려 수소를 자기 안에 자연스럽게 받아들이고, 마치 스펀지처럼 저장하는 구조를 갖고 있습니다. 이 특성은 과학자들에게 오랜 세월 동안 큰 관심을 받아왔습니다. 특히 팔라듐이 수소를 금속 격자 내에서 '원자 상태'로 흡수하는 과정은, 나노스케일에서의 물질간 작용을 연구하는 데도 중요한 참고가 되고 있습니다. 저는 처음 이 내용을 접했을 때, 물리학자들이 팔라듐을 일종의 ‘기체 저장 장치’처럼 다루고 있다는 사실이 신기하면서도 한편으론 위험하지 않을까 하는 생각도 했습니다. 하지만 실험 데이터를 보면, 팔라듐은 높은 안정성을 보이며 장기간 수소를 저장하고, 필요할 때 천천히 방출하는 능력까지 가지고 있다는 걸 알 수 있었습니다. 산업 현장에서는 이 특성이 연료전지 시스템의 ‘수소 정제막’으로도 활용됩니다. 수소와 다른 기체가 섞여 있을 때, 팔라듐 막을 통과시키면 오직 수소만이 통과하는 선택성을 발휘하죠. 이건 실제로 제가 수소차 관련 프로젝트에서 접한 사례이기도 한데, 차량 내 연료전지 효율을 높이기 위해 팔라듐을 도금한 멤브레...

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양자물리학자들이 루비듐을 주목하는 이유 (레이저냉각, 원자시계, 중성원자트랩)

루비듐(Rb)은 알칼리 금속 원소 중 하나로, 주기율표에서는 37번 원소로 분류됩니다. 겉보기에는 낯설고 실험실에서만 다루는 희귀한 금속처럼 보이지만, 양자물리학에서는 꽤 자주 등장하는 주역입니다. 특히 레이저 냉각, 원자시계 개발, 중성원자트랩 같은 정밀하고 복잡한 실험의 핵심 재료로 활약하고 있죠. 이 글에서는 왜 루비듐이 양자 실험에 적합한지, 그 과학적 배경과 개인적으로 매료되었던 부분들을 함께 풀어보려 합니다. 레이저 냉각의 핵심 원자, 루비듐 루비듐이 가장 많이 등장하는 분야 중 하나가 바로 ‘레이저 냉각’입니다. 사실 ‘레이저’라는 단어에서 우리는 뜨겁고 강력한 빛을 연상하지만, 이 기술은 오히려 원자를 극저온 상태까지 냉각시키는 데 활용됩니다. 그 중심에 루비듐 원자가 있다는 사실은 굉장히 흥미롭습니다. 특히 루비듐-87(Rb-87) 동위원소는 전자구조와 스핀 상태가 레이저로 조작하기에 이상적인 조건을 갖추고 있죠. 저는 처음 레이저 냉각 실험을 접했을 때, 루비듐의 반응성보다는 그 정밀함에 더 놀랐습니다. 빛으로 원자를 멈추게 만든다는 개념은 직관적으로 이해가 어려운데, 실제로는 도플러 효과와 양자역학의 상호작용으로 구현됩니다. 특정 파장의 레이저가 루비듐 원자를 향해 쏘아지면, 원자는 그 빛을 흡수하며 운동 에너지를 잃고, 결과적으로 속도가 줄어드는 겁니다. 이 과정을 반복하면 원자의 운동이 거의 멈추고, 온도는 절대영도에 가깝게 떨어지게 되죠. 루비듐은 이 과정을 구현하는 데 가장 적합한 원소 중 하나입니다. 다른 원소들도 냉각이 가능하지만, 루비듐의 전이 파장은 상용 레이저 장비에 맞추기 쉬워 실험 장비 구축이 훨씬 효율적입니다. 게다가 루비듐은 비교적 가격이 저렴하고 안정적으로 구할 수 있다는 점도 장점입니다. 개인적으로는, 눈에 보이지도 않는 미세한 원자들이 빛에 의해 질서 정연하게 냉각되고, 그 움직임을 제어할 수 있다는 사실에서 '양자역학이 예술이 될 수 있다'는 생각을 하게 됐...

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천문학자에게 중요한 크립톤 이야기 (우주기원, 스펙트럼, 대기조성)

크립톤은 주기율표에서 기체 원소군에 속하는 비활성 기체지만, 단순한 ‘희귀 가스’라는 수식어로는 다 설명하기 어려운 잠재력을 지닌 원소입니다. 특히 천문학 분야에서는 우주의 기원, 별의 구성, 그리고 외계 행성의 대기 분석까지 폭넓게 활용되고 있죠. 이 글에서는 크립톤이 천문학에서 왜 그렇게 중요한지를 제 개인적인 관찰과 흥미로운 사례 중심으로 풀어보겠습니다. 우주의 기원을 밝히는 열쇠, 크립톤 우리가 ‘우주의 기원’이라 하면 흔히 떠올리는 것은 빅뱅 이론입니다. 하지만 그 이론이 단순히 우연히 나온 가설이 아니라, 실제로는 수많은 원소들의 존재와 그 배치, 그리고 방출된 입자들의 성질을 근거로 정립된 이론이라는 점은 많은 사람들이 간과합니다. 이 과정에서 ‘크립톤’이라는 원소는 의외의 중심축을 차지하고 있습니다. 크립톤은 빅뱅 직후 약 수백만 년 이내에 형성된 것으로 여겨지는 기체입니다. 사실 우주에 존재하는 대부분의 크립톤은 초신성 폭발이나 중성자별 병합 이후 생겨났다고 보고 있는데, 저는 이 사실을 접했을 때 정말 전율이 느껴졌습니다. 말하자면, 우리가 실험실에서 다루는 크립톤은 수십억 년 전 어떤 별이 죽으면서 남긴 '가스의 유산'일 수 있다는 이야기입니다. 실제로 천문학자들은 성간물질(우주에 떠다니는 먼지와 가스의 집합)을 분석할 때 크립톤의 농도와 분포를 활용합니다. 크립톤은 반응성이 낮아 화학적 변화가 거의 없기 때문에, 성간 환경의 '순수한 기록'을 보존하는 셈이죠. 이걸 저는 마치 박제된 시간처럼 느꼈습니다. 다른 기체들은 쉽게 결합하거나 소멸하지만, 크립톤은 우주의 먼지를 그대로 담고 있는 듯합니다. 그뿐만 아니라, 헬륨, 수소 등과 달리 크립톤은 비교적 무거운 원소여서 별의 진화 단계에 따라 다른 비율로 존재합니다. 이 때문에 ‘어떤 별에서 태어났는지’를 추론하는 데도 도움을 줄 수 있죠. 개인적으로 별의 ‘DNA...

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셀레늄이 많이 나는 국가와 이유 (토양영양, 건강연계)

셀레늄은 우리 몸의 항산화 시스템에 필수적인 미네랄로, 면역력 향상과 갑상선 기능 유지에 중요한 역할을 합니다. 그런데 흥미롭게도, 전 세계적으로 셀레늄의 분포는 매우 불균형적입니다. 특정 국가에서는 식품만으로도 충분한 셀레늄을 섭취할 수 있는 반면, 어떤 나라에서는 보충제를 의존하지 않으면 부족하기 쉽습니다. 이 글에서는 셀레늄이 풍부한 국가들과 그 이유, 그리고 건강에 미치는 영향을 살펴보겠습니다. 토양 속 셀레늄 농도가 국가별 차이를 만든다 셀레늄이 많이 나는 국가는 토양의 차이에서 출발합니다. 대표적으로 브라질, 미국, 캐나다, 베네수엘라 등은 자연 토양에 셀레늄이 풍부하게 함유되어 있어, 농작물이나 가축을 통해 셀레늄을 자연스럽게 섭취할 수 있는 구조를 가지고 있습니다. 특히 브라질너트는 셀레늄 함량이 극단적으로 높기로 유명한데, 이는 브라질 아마존 지역 토양에 셀레늄이 많이 포함되어 있기 때문입니다. 셀레늄이 토양에 충분하면 식물도 이를 흡수하게 되고, 이를 섭취하는 사람이나 동물 역시 자연스럽게 셀레늄을 체내에 흡수할 수 있습니다. 반면 유럽의 일부 지역(특히 스웨덴, 핀란드, 독일 동부)이나 중국 일부 지역(특히 카슈가르 지역)은 토양의 셀레늄 농도가 낮아, 식품만으로는 셀레늄 섭취가 부족할 수밖에 없습니다. 개인적으로 흥미로웠던 점은, 핀란드가 이 문제를 극복하기 위해 국가 차원에서 1980년대부터 인공적으로 비료에 셀레늄을 첨가해 농작물의 셀레늄 함량을 조절하기 시작했다는 사실입니다. 이는 식품 안전과 국민 건강을 동시에 고려한 선제적 대응이라고 생각합니다. 이런 정책 덕분에 핀란드 국민들은 보충제 없이도 안정적으로 셀레늄을 섭취할 수 있게 되었습니다. 셀레늄이 풍부한 토양을 가진 나라들은 자연산 식품의 품질도 다르고, 국민의 평균 면역 상태나 건강지표에서 유의미한 차이를 보이기도 합니다. 물론 과잉 섭취는 위험하지만, 자연 섭취의 경우 흡수율과 배출 메커니즘이 자연스럽게 조절되어 더 안전하다는 의견에도 동의합니다. 식문화와 음...

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남미 광산지역의 비소 배출 문제 (칠레, 볼리비아)

비소는 자연에도 존재하지만, 채굴과 제련 같은 광산 활동을 통해 농도가 급격히 증가하며 환경과 인체에 해로운 영향을 미친다. 특히 남미의 주요 광산지대인 칠레와 볼리비아에서는 구리, 은, 주석 채굴 과정에서 비소가 다량 배출되어 지역 주민의 건강과 생태계를 위협하고 있다. 이 글에서는 남미 광산지역에서 발생하는 비소 오염 실태를 중심으로, 환경과 산업 사이에서 우리가 다시 질문해야 할 균형에 대해 이야기해본다. 광물 자원 부국, 그러나 ‘비소 리스크’에 노출된 칠레 칠레는 세계 최대 구리 생산국으로 알려져 있다. 북부 아타카마 사막 지역부터 중부 안데스 산맥에 이르기까지 광산이 수십 곳 넘게 분포해 있고, 이곳에서는 매년 수백만 톤에 달하는 구리가 채굴된다. 그런데 이 과정에서 ‘부산물’처럼 따라오는 것이 바로 비소(As)다. 특히 칠레 북부는 지질적으로도 비소 농도가 높은 토양이 분포해 있어, 제련 과정에서 비소가 다량으로 배출되면 토양과 지하수에 쉽게 축적된다. 개인적으로 칠레의 광산 뉴스나 보고서를 접할 때마다 늘 뇌리에 남는 단어는 ‘산업은 발전했지만 삶은 나아지지 않았다’는 지역 주민들의 말이다. 실제로 칠레 북부 칼라마(Calama) 지역에서는 어린이의 혈중 비소 수치가 WHO 기준치를 초과한 사례가 수차례 보고되었고, 일부 지역에서는 피부병, 호흡기 질환, 심지어 암 발병률까지 상승하고 있다. 문제는 이 비소 오염이 단기간에 끝나는 것이 아니라는 점이다. 비소는 수십 년 동안 토양에 잔류할 수 있으며, 지하수를 통해 장기적으로 인체에 영향을 줄 수 있다. 비소는 맛도 없고 냄새도 없어 물속에 섞이면 인지하기가 매우 어렵고, 이 때문에 피해는 오랫동안 잠재된 채 쌓이게 된다. 내가 중요하게 생각하는 건, ‘경제 발전과 환경 보호는 반드시 상호배타적일 필요가 없다’는 점이다. 칠레는 이미 선진적인 광산 기술을 보유하고 있음에도, 여전히 환경 감시 시스템과 ...

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합금 소재로서 아연의 역할 (황동, 다이캐스트 합금, Zn-Al)

아연(Zinc, Zn)은 단독으로도 유용한 금속이지만, 다른 금속과 결합했을 때 훨씬 더 큰 가치를 발휘하는 원소다. 특히 구리, 알루미늄, 마그네슘 등과의 합금 형태에서는 기계적 성질과 내식성, 가공성이 향상되어 산업 전반에 걸쳐 널리 활용되고 있다. 이 글에서는 아연이 황동, 다이캐스트, Zn-Al 합금에서 어떻게 사용되는지, 그리고 합금으로서 아연이 왜 여전히 ‘실전형 금속’으로 평가받는지를 현장의 시선에서 살펴본다. 황동: 아연이 만든 구리의 진화 황동은 구리(Cu)와 아연(Zn)의 합금으로, 가장 오래된 금속 재료 중 하나다. 기원전 3000년경부터 사용되기 시작한 황동은 독특한 색감과 내식성, 그리고 우수한 가공성을 이유로 꾸준히 사용되고 있으며, 현대에 와서는 장식품부터 배관, 전자부품까지 다양한 용도에 활용된다. 황동의 특성은 아연의 함량에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 아연이 5~40% 정도 들어가며, 아연 비율이 높을수록 강도가 증가하고 연성은 떨어진다. 내가 처음 황동의 진가를 느꼈던 건, 오디오 장비용 커넥터 부품을 제작하던 현장에서였다. 그 당시, 구리만 사용할 경우 납땜의 번짐이 지나치게 빠르거나, 표면 산화로 인해 접점 저항이 증가하는 문제가 있었다. 하지만 아연을 30% 정도 포함한 황동 합금으로 바꾸자, 기계 가공이 훨씬 쉬워졌고, 납땜도 안정적이었다. 동시에 고급스러운 금빛 색상까지 얻을 수 있어, 제품 외관에도 도움이 됐다. 황동은 단순히 색이나 가공성에서 그치지 않는다. 해수에 강하고, 녹에 잘 견디기 때문에 해양 부품, 선박용 밸브, 배관 커넥터 등에서도 널리 사용된다. 특히 고속 회전 부품에서는 윤활성이 중요하기 때문에, 자가윤활 특성을 가진 황동은 오일리스 베어링이나 브러시 소재로도 뛰어나다. 아연이 구리와 결합하면서 만들어낸 이 ‘다재다능한 금속’은 그 자체로 재료공학의 정수를 보여준다고 생각한다. 황동은 고급 소재는 아니지만, 필요한 자리에 꼭 맞는 적정기술의 ...

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재생 가능 에너지와 구리 수요의 상관관계 (풍력, 태양광, 배선망)

재생 가능 에너지는 더 이상 선택이 아닌 필수가 된 시대다. 태양광, 풍력, 수소 기반의 에너지 시스템으로 전환이 이루어지는 가운데, 이 시스템들을 물리적으로 연결하고 구동하는 핵심 소재 중 하나가 바로 구리(Cu)다. 구리는 뛰어난 전도성과 내구성을 바탕으로, 친환경 에너지 인프라를 구성하는 데 있어 없어서는 안 될 금속이다. 이 글에서는 재생 가능 에너지의 확장과 함께 폭증하고 있는 구리 수요의 구조를 분석하고, 그 의미를 현실적 시선에서 들여다본다. 풍력과 태양광 시스템의 필수 부품, 구리 태양광 패널이나 풍력 발전기를 처음 떠올리면 거대한 구조물, 회전하는 날개, 반짝이는 셀 표면 같은 외형적인 요소가 먼저 연상된다. 하지만 그 안에서 실제로 에너지를 ‘전기’로 바꾸고, 이 전기를 송전망으로 연결하는 기능을 수행하는 건 대부분 구리다. 예를 들어 풍력 발전기 1기당 사용되는 구리는 평균 3~5톤 수준이다. 해상 풍력의 경우 이 수치는 8톤 이상으로 증가하며, 이는 단일 기기 기준으로도 상당한 양이다. 태양광 시스템에서도 구리는 패널 자체보다는 인버터, 케이블, 접속 박스 등에 집중적으로 사용된다. 이 모든 부품이 구리를 필요로 한다는 건, 단순히 재생 가능 에너지의 ‘수량’이 늘어날 뿐 아니라, 구리에 대한 수요가 체계적으로 커지고 있다는 의미다. 개인적으로는 이 구조가 아주 흥미롭게 느껴진다. 예전엔 태양광이 ‘고정형 구조물’로, 풍력이 ‘날개 달린 기계’로만 보였는데, 이제는 내부 배선과 모듈 간 연결을 이해하게 되면서 그 구조의 복잡성과 정교함을 다시 보게 되었다. 결국 그 안에서 모든 흐름을 ‘이어주는 역할’을 하는 게 바로 구리였던 것이다. 더욱 주목해야 할 건, 재생 가능 에너지 시스템은 전기 생산뿐 아니라 저장과 전송에도 많은 구리를 필요로 한다는 점이다. 구리의 전기전도율은 은 다음으로 높으며, 가격과 내구성을 고려했을 때...

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전기차 시대의 숨은 주역, 니켈 (NCM, 고에너지밀도 소재)

전기차(EV)의 급속한 확산은 리튬, 코발트, 니켈 같은 금속 원소들의 수요를 폭발적으로 끌어올리고 있다. 특히 니켈(Ni)은 배터리 양극재의 핵심 성분으로, 에너지 밀도 향상과 충전 지속 시간 증가에 있어 결정적인 역할을 한다. 하지만 상대적으로 조명을 덜 받아온 니켈은 지금 ‘숨은 주역’에서 ‘필수 금속’으로 격상되고 있다. 이 글에서는 니켈이 전기차 배터리에서 어떤 기술적 기능을 수행하는지, 왜 산업계가 니켈 확보에 열을 올리고 있는지를 집중적으로 살펴본다. 배터리의 성능을 책임지는 고니켈 양극재 리튬이온 배터리의 성능을 결정짓는 요소 중 하나가 바로 양극재다. 이 양극재는 보통 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등이 조합되어 만들어지며, 그중 니켈의 함량은 배터리의 에너지 밀도와 직접적으로 연결되어 있다. 고니켈 배터리라 불리는 NCM811(니켈 80%, 코발트 10%, 망간 10%) 같은 구성은 특히 주행거리 연장과 고출력 구현에 유리하다. 내가 산업기사를 꾸준히 읽으면서 느낀 점 중 하나는, 기술이 진보할수록 배터리 재료에 대한 미세한 조정이 성능의 큰 차이를 만든다는 것이다. 10% 더 많은 니켈이 들어간다고 해서 단순히 저장량만 늘어나는 것이 아니다. 열 안정성, 충전속도, 수명, 생산원가 등 복합적인 요소가 동시에 반응한다. 특히 고니켈 양극재는 낮은 코발트 함량으로 인해 윤리적 이슈도 일부 해소할 수 있어 산업계의 ‘적정 대안’으로 주목받고 있다. 하지만 고니켈이 무조건 ‘좋은 배터리’를 의미하는 것은 아니다. 니켈 함량이 높아질수록 열안정성이 낮아지는 단점도 따른다. 고온 환경에서 구조가 쉽게 붕괴되거나 수명이 짧아질 수 있는 리스크가 있다. 이를 해결하기 위해 표면 코팅, 결정 구조 보완 등의 다양한 기술이 동원되며, 고니켈 소재는 그 자체로도 하나의 기술 집약체다. 전기차 업체들이 고니켈 배터리를 채택하는 이유는 명확하다. 주행거리를 늘려야 시장 경...

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에너지 전환 시대, 코발트는 필수인가? (탈탄소, ESS 소재)

전 세계가 에너지 전환에 박차를 가하고 있는 지금, 코발트(Cobalt)는 단순한 희소금속이 아니라 ‘전환의 열쇠’로 평가받고 있다. 리튬이온 배터리의 핵심 소재로서, 코발트는 전기차, 에너지 저장장치(ESS), 스마트 그리드까지 다양한 분야에서 필수적인 존재로 떠오른다. 그러나 공급 불균형과 채굴 윤리 문제, 대체 기술 개발 등의 이유로 코발트의 입지는 끊임없이 재조정되고 있다. 이 글에서는 코발트가 왜 중요한지, 그리고 과연 ‘에너지 전환 시대에 정말 필수적인가’에 대해 산업적 관점과 개인적 고민을 담아 깊이 있게 다뤄본다. 에너지 전환의 중심에 선 금속, 코발트 전기차의 시대, 신재생 에너지의 확대, 그리고 탄소중립을 향한 전 세계의 움직임 속에서 ‘코발트’는 생각보다 자주 등장하는 이름이다. 배터리 산업에 조금이라도 관심 있는 사람이라면 코발트가 리튬이온 배터리에서 얼마나 중요한 역할을 하는지 알고 있을 것이다. 실제로 코발트는 양극재의 주요 구성 원소로서, 배터리의 에너지 밀도와 수명, 열안정성을 좌우하는 핵심 역할을 한다. NCM(니켈-코발트-망간), NCA(니켈-코발트-알루미늄) 같은 고성능 배터리에서 코발트는 니켈의 단점을 보완하고, 발열을 억제하며, 안정적인 충전·방전을 가능하게 만든다. 특히 고출력이나 고온 환경에서도 배터리의 구조적 붕괴를 방지하는 데 있어 코발트는 거의 필수적이라 해도 과언이 아니다. 내가 처음 이 사실을 접했을 때 가장 놀라웠던 건, 배터리 하나에 들어가는 코발트의 양이 꽤 많다는 점이었다. 보통 전기차 1대당 5~10kg의 코발트가 들어간다. 글로벌 시장에서 전기차 보급률이 매년 수천만 대씩 늘어나는 걸 감안하면, 이건 그야말로 ‘코발트 전쟁’의 서막이라 할 수 있다. 뿐만 아니라 코발트는 ESS(에너지 저장 시스템)와 같은 고용량 배터리 장치에서도 중요한 위치를 차지한다. 전력망에서의 공급과 수요를 조절하거나, ...

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