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 루테늄(ruthenium)은 화학 원소로 기호는 Ru, 원자 번호는 44입니다. 루테늄(ruthenium)은 백금 광석에서 함께 산출되며, 이름은 라틴어로 루스인의 땅을 뜻하는 루테니아에서 비롯되었습니다. 이름은 라틴어로 루스인의 땅을 뜻하는 루테니아(Ruthenia)에서 비롯되었습니다. 주기율표에서 백금족(platinum group)에 속하는 희귀한 전이금속 원소이며, 다른 백금족 원소들처럼 루테늄은 대부분의 화학 물질들과 반응하지 않습니다.

 루테늄(ruthenium)은 백금이나 팔라듐에 루테늄(ruthenium)을 섞으면 고성능 전지 접촉에 주로 사용되는 아주 높은 내마모성을 가진 합금이 되며, 내마모성이 우수하고 전기 전도성이 좋습니다. 다른 백금족 원소들처럼 루테늄은 대부분의 다른 물질들에 대해서 반응성이 적다. 실온에서는 백금과 비슷하게 생겼으나 백금(Pt)보다 훨씬 단단하면서도 잘 깨지는 특징이 있습니다. 루테늄(ruthenium)은 같은 8족 원소인 철과 달리 상온에서 상자성을 띠며 결정체는 조밀 육방 격자 구조를 가집니다.

 생산된 루테늄(ruthenium)의 약 50%는 전자 산업 재료로, 약 40%는 화학공업 촉매로, 그리고 나머지는 금속 합금제와 도금등으로 사용됩니다. 특히, 루테늄(ruthenium)은 전자산업에서 하드 디스크 제작에 많이 사용됩니다. 하드 디스크의 자성 층 사이에 3개 원자 층 정도의 얇은 루테늄 막을 만들면 저장 용량이 4배 정도 증대됩니다. 이를 개발한  IBM 과학자들이 이 루테늄 층을 '픽시 더스트'라 이름지었습니다. 

 가공된 원소라 표현한 테크테늄(Technetium)은 자연계에서는 존재하지 않기 때문입니다. 인공적으로 인류가 만든 최초의 원소로 의료 진단과 생물학 연구에서 널리 사용되고 백금과 비슷해 보이며 회색 분말이나 스펀지 형태로 얻어집니다. 과거 멘델레예프가 1871년 주기율표를 발명한 이후 원자번호 42번인 몰리브데넘과 44번 루데늄 사이, 망가니즈 아래에 아직까지 발견되지 않은 원가 있음을 알았습니다. 그 후 수십년 동안 여러번에 걸쳐 이 사라진 원소를 발견했다는 주장이 있었으나 사실이 아닌 것으로 판명되었습니다.

 이 원소는 1990년대 중반까지 발견되지 않고, 이탈리아의 광물학자 페리에와 미국의 물리학자 세그레가 사이클로트론을 가속시킨 중수소양성자를 몰리브데넘에 충동시켜 레늄과 비슷한 원소가 있다는 사실을 확인했습니다. 이것이 최초의 인공 원소인 테크네튬(Technetium)의 발견입니다. 한편으로는 지구상에 존재하는 테크테늄(Technetium)을 찾는 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 

 테크테늄(Technetium)은 안정한 동위원소가 없어 지구상에 존재량이 극히 적습니다. 우라늄 광석에서 자발적 핵분열의 생성물로 얻어지며 핵 찌꺼기 내에서 몰리브데넘(Mo)형태에서 추출됩니다. 테크테늄(Technetium)은 또한 내부식성이 아주 강한 합금을 만드는데 사용되며, 팔라듐(Pd), 레늄(Re)과 마찬가지로 화학 촉매로 사용될 수 있습니다. 

 몰리브덴-99는 테크테늄-99m의 원료입니다. 전 세계 의료기관에서 사용하는 방사성 동위원소의 80%이상이  Tc-99m이며, Tc-99m은 뼈, 뇌, 심근, 심장 동맥, 갑상선 등을 촬용(scan)해 암 등의 질환을 진단하는데 주로 사용됩니다. 그 이유는 TC-99m은 반감기가 6기간으로 방사성 피복량이 적고 정확도가 높기 때문입니다. 의료용 방사성 동위원소는 특정 장기에 머무르는 다른 혼합물과 화학적으로 결합해 환자 몽에 주입됩니다. 특정 장기에 위치한 방사성 동위원소는 방사능을 방출하는데, 이때 특수 카메라 장비를 이용해 방출된 방사능을 추적함으로써 해당 장기를 검진할 수 있는 것 입니다.

 몰리브데넘(Molybdenum)은 1778년 스웨덴의 화학자 K. W. 셸레는 흑연과 휘수연석을 구별하고 후자를 질산으로 분해하여 무색의 산화물 을 얻었으며 이것을 몰리브덴토 또는 수연토라고 명명했습니다. 그후 그것의 휘수연석을 몰리브덴석이라 부르게 되었습니다.  흑연이 아니라는 사실이 밝혀진 뒤에도 몰리브데넘은 오랫동안 납의 다른 종류로 취급되었으며, 이름도 ‘납’을 뜻하는 그리스어 ‘몰리브도스(Molybdos)’에서 따왔습니다.

 원자번호 42번인 몰리브데넘(Molybdenum)은 다소 생소한 금속일 수 있지만 광범위한 영역에 걸쳐 중요한 기능을 하고 있습니다.  몰리브데넘(Molybdenum)을 포함하는 광석 중 가장 흔한 것이 휘수연석이라 부르는 몰리브데나이트입니다. 지구에 넓게 분포하며 광석 형태로 몰리브덴나이트(휘수연석) 및 파웰라이트 등에 함유되어 있고, 종종 납이나 칼슘과 관련된 다양한 광석에 포함되어 있습니다. 몰리브데넘은 일반적으로 분말 형태로 얻어지는데 이때는 검은색 또는 갈색을 띱니다. 대부분 산과 알칼리에 잘 녹지 않으며 실온에서 산소나 물과 반응하지 않습니다. 몰리브데넘은 강도가 높고 고온에서 잘 견뎌 다양한 합금에 사용됩니다.

 몰리브데넘(Molybdenum)은 녹늠점이 아주 높고 내열성이 뛰어나 이러한 특징이 요구되는 항공기와 우주선 부품, 미사일 부품, 전기 접점, 산업용 모터, 필라멘트, 총열, 전기차 장갑 당의 여러 합금 분야에 많이 사용됩니다.  또한, 내부식성과 강도가 높은 합금을 얻는데도 많이 사용되는데요 스테인리 강, 고속공구강 주철, 베어링 등이 대표적이라고 할 수 있습니다.

 몰리브데넘(Molybdenum)은 생물학적으로도 중요한 촉매로 작용합니다. 인간을 비롯한 동물의 몸속에서 여러 작용을 하는 효소의 핵심 원소로 극소량의 무기질이지만 인체 생명 유지메 필수적인 영양소 중 하나이며, 식물은 대기 중 질소를 질소 화합물로 바꿔 생명 유지에 활용할 수 있습니다. 

 나이오븀(Niobium)은 1801년 영국 화학자 찰스 헤쳇이 발견하였습니다. 그는 1734년 미국 매사추세츠주에서 발견되어 영국으로 운반된 광석 시료에서 새로운 원소를 발견하고는 그 원소를 콜럼븀이라고 명명하고 광석에 컬럼바이트라는 이름을 붙였습니다. 나이오븀(Niobium)은 20세기 초반에 백열등의 필라멘트로 사용되면서 실용적인 목적으로 쓰이기 시작했습니다. 이후에는 순수한 나이오븀(Niobium) 대신 나이오븀(Niobium)과 텅스텐의 혼합물을 필라멘트에 넣었습니다. 1920년대에는 나이오븀(Niobium)을 첨가한 강철의 강도가 증가한다는 사실이 알려져 현재까지도 생산된 나이오븀의 대부분은 특수강을 만드는데 사용되고 있습니다.

 나이오븀(Niobium)은 지각 무게의 약 20ppm(0.002%)를 차지하는 대략 33번쨰 풍부한 원소로, 질소(N), 갈륨(Ga), 리튬(Li)과 존재 비가 비슷합니다. 같은 족의 바나듐보다는 존재량이 월등히 적으나, 탄탈럼보다는 10배 이상이나 풍부합니다. 천연에서는 원소 상태로 발견되지 않으며, 광물에 탄탈럼과 함께 들어있다. 원래의 주된 나이오븀 광물은 컬럼바이트와 같은 구조를 가지나 탄탈라이트가 나이오븀보다 많이 포함되어 있습니다. 전세계 나이오븀 생산량의 90% 이상은 브라질에서 생산된다고 합니다.

 나이오븀(Niobium)은 주로 고강도저합금(high strength low alloy : HSLA) 강철 생산에 사용됩니다. 이들 강철은 자동차 차체, 송유관, 가스관, 각종 철 구조물 등에 사용됩니다. 또한 나이오븀(Niobium)은 고온용 초합금 제조에도 쓰이는데, 이들은 제트 및 로켓 엔진, 연소 장치 등에 사용됩니다. 그리고 나이오븀(Niobium)을 포함하는 초전도 자석은 자기공명영상(MRI)스캐너가 핵자기 공명(NMR)분광기에 사용되어 의료 진단과 화합물 분석 등에 매우 중요하게 사용됩니다. 

 지르코늄(Zirconium)은 광택이 있는 회백색의 연성과 전성이 뛰어난 무른 전이 금속으로, 실온에서 고체로 존재합니다. 불순물이 첨가되면 매우 단단해지고 부서지기 쉬어집니다. 분말 형태의 지르코늄(Zirconium)은 스스로 발화하기 쉽지만 고체 덩어리 형태로는 잘 연소되지 않습니다. 부식에 강하고 중성자 단면적이 작은 특징 때문에 원자로를 만드는데 주로 쓰입니다. 산화 지르코늄은 모조 다이아몬드, 모조 치아, 광커넥터 페룰로에 주로 사용됩니다. 지르코늄(Zirconium)은 세라믹 재료로도 많이 사용되며 그 합의 경우 항공우주 및 의학계에서 두루 사용되는 재료로 많이 알려져 있으며 큐빅 지르코늄(Zirconium)은 보석으로 활용됩니다.

 지르코늄(Zirconium)은 지각에 130ppm, 해수에 0.026μg/L 정도 포함되어 있습니다. 자연에서는 순수한 형태로 발견되지 않으며 규산염 광물인 지르콘 형태로 발견됩니다. 이러한 광석은 티타늄을 포함한 광석들을 채굴하거나 제련하는 과정에서 발견되며, 주로 호주, 브라질, 인도, 러시아, 남아프리카 공화국, 미국 등지에 분포되어 있습니다. 특히 호주와 남아프리카 공화국에서 전 세계 생산량의 80% 정도를 생산하는데 이외에도 세계 각지에 소량 매장되어 있습니다.

 핵연료피복관은 원자로의 고은고압의 물과 방사선 환경에 노출되기 때문에 부식, 조사특성(조사가 크리프, 조사성장, 강도, 연성 등에 영향을 미침) 및 핵연료피복관의 건전성(LOCA, RIA, PCI 등)이 피복관의 성능을 좌우하는 중요한 요소가 됩니다. 지르코늄(Zirconium)은 내식성, 흡착성, 침투성이 풍부하기 때문에 내화물재료로서 우주황복성 등에 쓰인다. 또, 중성자를 잘 흡수하지 않기 때문에 핵연료 피복재료로도 이용됩니다. 원자로는 중성자를 이용해서 핵분열을 일으키기 때문에 지르코늄(Zirconium)의 중성자를 잘 흡수하지 않는 성질을 필요로 합니다. 마그네슘(mg)이나 베릴륨(Be)처럼 지르코늄(Zirconium)보다 중성자를 덜 흡수하는 재질도 존재하지만, 단가와 내식성, 높은 녹는점 등의 기계석 특성 등을 고려하면 지르코늄(Zirconium)이 제일 적합합니다.