[include(틀:주기율표)] [include(틀:원소 정보, name_ko=지르코늄, name_en=Zirconium, number=40, symbol=Zr, category=전이 원소, state=고체, weight=91.224, density=6.52 g/㎤, melt=1855 °C, boil=4377 °C, fusion=14 kJ/mol, vapor=591 kJ/mol, valence=4, ion=640.1, 1270, 2218 kJ/mol, negativity=1.33, affinity=41.1 kJ/mol, found=M. H. Klaproth, found_link=, found_link_alt=, found_year=1789, CAS=7440-67-7, prev=이트륨, prev_alt=이트륨, prev_symbol=(Y), next=나이오븀, next_alt=나이오븀, next_symbol=(Nb), ref=)] '''Z'''i'''r'''conium [목차] [[파일:attachment/Zr-usage.jpg]][* 참고로 여기서 탄두에 쓰인다는 이야기는 [[총알/탄자의 종류#s-1.11|소이탄]]에만 해당되는 이야기이다. 일반적인 소총탄은 [[FMJ|구리 도금한 납 탄두]]를 쓰며, 철갑탄 관통자로는 텅스텐을 쓴다.] [[파일:zirconium.jpg]] == 개요 == 주기율표 제4족에 속하는 금속[[원소(화학)|원소]]. 천연에 풍부하고 공업적으로는 크롤법에 의해 제조하며 내식성이 매우 좋기 때문에 원자로의 재료로서 많이 이용된다. == 역사 == 지르코늄을 포함한 광물은 고대부터 알려져 있었다. 당시에는 "히야신스"나 "자르곤" 등 여러가지 이름으로 불리고 있었는데, 그 광물은 [[알루미늄]]의 산화물과 비슷했기 때문에 새로운 원소가 포함되어 있으리라고는 아무도 생각지 못했다. 이것이 실수라는 것이 판명된 건 1789년, [[독일]]의 화학자 [[마르틴 하인리히 클라프로트]]에 의해서였지만 그는 지르코늄의 분리에는 성공하지 못했다. 이후 1808년 영국의 [[험프리 데이비]]는 [[전기분해]]를 통해 순수한 지르코늄을 얻으려 했지만 실패했고, 1824년 [[베르셀리우스]]가 [[불순물]]이 섞인 형태로 분리하였다. 이듬해에는 두 명의 [[네덜란드]] [[화학자]]가 실용적으로 순수한 지르코늄을 분리하는 방법을 개발하였다. 이러한 방법은 1945년 사염화 지르코늄을 [[마그네슘]]으로 [[환원]]시켜 순수한 지르코늄을 얻는 크롤 공정이 개발되기 전까지 널리 사용되었다. 크롤 공정의 화학식은 아래와 같다. * [math(ZrCl_4 + 2Mg)] → [math(Zr + 2MgCl_2)] == 특징 == 지르코늄은 내식성, 흡착성, 침투성이 풍부하기 때문에 내화물재료로서 [[우주왕복선]] 등에 쓰인다. 또, 천연금속 중에서도 가장 [[중성자]]를 흡수하기 어렵기 때문에 [[핵연료]] 피복재료로도 이용된다. [[원자로]]는 중성자를 이용해서 [[핵분열]]을 일으키기 때문에 지르코늄의 중성자를 흡수하지 않는 성질을 필요로 한다. 지르코늄 생산량의 1%가 순도 95%의 합금 형태로 핵 연료 피복재로 사용된다.[[http://en.wikipedia.org/wiki/Zirconium#Nuclear_applications|#]] 그리고 핵분열실험의 방어재로도 쓰이기 때문에 고농도의 Zr은 [[IAEA]]의 관리대상 품목이기도 하다. 그렇기에 순도가 높은 지르콘계열 합성물 연구실험은 언제나 지르콘의 농도를 높이는 삽질부터 시작하는 판국이기도 하다. 75%이상은 관리대상이라 구하려면 여러가지 인증을 받아야한다나... 연도가 오래된 연구실이나 퇴임교수들에게 대대로 물려받은 연구실에 가보면 관리대상이 되기 이전의 고농도 지르코늄화합물이 있기도 한다. 하지만 실제 실험에는 안 쓴다, 아니 못쓴다. 사실 관리지정이 된게 10여년 전이니... 이미 변성될 확률이 높다. 까지도 않은 지르코늄 화합물이 있다면 대단한 거지만, 실험재료가 동일한 물건이 이제 없을텐데... 재현성을 고려하자면 써도 골치고 안써도 골치다. (재료 및 화학합성 관련 논문작성시에는 사용한 원료의 순도와 제조회사는 필수기입요소다. 기입해야 재현성 실험의 오차가 줄어드니까... 경우에 따라서는 LOT 넘버까지 기재해야할 정도...) 내식성도 좋고 [[경도(과학)|경도]]도 높고 전연성도 좋아서 다 좋은데, 한가지 치명적인 단점이 있다. 약 화씨 2200도, 섭씨로는 1200도 근방에서 물과 의 산화반응 속도가 급격하게 증가하며, 이 때 많은 양의 수소를 만든다.[* 사실 실험용 지르콘계 화합물은 거의 모두가 상온에서도 극히 소량 물과 반응해서 수소를 내보낸다. 미량이라 문제는 안되지만 순도가 떨어지고 이산화지르콘이 혼합되니, 연구자의 입장에서는 골치아프다.] 또한, 이는 [[발열반응]]이기에 이 반응이 일어나기 시작하면 이미 냉각은 물건너갔다고 생각하면 되고, 이로 인해 원자력 안전에서 화씨 2200도는 반드시 지켜야할 마지노선으로 취급받는다. * [math(Zr + 2H_2O)] → [math(ZrO_2 + 2H_2)] 이 반응으로 인해 수소 가스가 축적되면 폭발할 수 있는데, 1979년 [[스리마일 섬 원자력 발전소 사고]]에서 수소 가스 폭발이 처음으로 관측되었다. 그리고 그로부터 32년 후, 같은 사고가 반복되는데, 이번에는 매우 큰 규모로 치명적인 폭발이 일어난다. 그것도 하루 이틀 간격으로 3차례나. [[후쿠시마 원자력 발전소 사고/경과/2011년 3월]] == 용도 == --끝말잇기 효자-- 지르코늄은 금속 뿐만이 아니라 산화물의 이용도 많다. 산화지르코늄인 [[지르코니아]](Zirconia)는 녹는 점이 높기 때문에 내열성 세라믹스의 재료로서 알려진다. 도자기는 물론이고 금속색이 아닌 흰색의 가위나 식칼, 내열 [[냄비]]도 세라믹스이다. 여기에 [[희토류 원소]]의 산화물이나 [[마그네슘]] 등을 첨가하면 안정 지르코니아라는 입방형이나 [[정방형]]의 결정으로 변화한다. 특히 입방형 지르코니아는 [[다이아몬드]]와 닮았기 때문에 [[모조품]]으로도 이용된다(일명 [[큐빅]]이나 [[지르콘]]). [[치과]]계에서도 지르코니아를 사용하여 보철물([[크라운(시술)|크라운]])을 제작한다. 가격이 금니 이상으로 비싸지만 --보험처리 해주세요-- 튼튼하고[* 지르코니아는 강도가 강한 편에 속하며 열 · 냉에 있어서도 다른 재료(아말감, 레진, 글라스, 금 등)보다 훨씬 강한 편이다. 특히 씹거나 으깨는 힘이 많이 요구되고 안쪽에 있어서 칫솔이 잘 닿지 않아 + 변화가 잘 눈에 띄지 않아 충치 발전이 쉬운 어금니 보철에도 이용되는 편. 물론 값 때문에 사용빈도는 당연히 밀리는 편이다. (아말감이야 겨우 1-2만원 선이지만 레진만 해도 6-10만원이 넘어가는데 광물을 소재로 쓰는 지르코니아 보철물의 가격은(...) --게다가 금니보다도 더 비싼데--)] 치아색이라는 장점이 있다. [[LG전자|어느 회사]]는 [[LG 시그니처 에디션|자사의 한정판 초프리미엄(?)폰]] 뒷판에 지르코늄 세라믹을 넣었다. [[분류:화학 원소]]