기적의 준금속 원자번호 32번 저마늄(게르마늄,Ge)
저마늄(게르마늄,Ge)이 전도성이 낮은 물질로 알려져 있어 중요한 금속으로 취급되지 않았습니다. 그러나 1945년 반도체로 유용하다는 사실이 알려졌고, 제2차 세계대전 동안 약간의 저마늄이 레이다 전파 탐지용 다이오드를 제조하는데 사용되었습니다. 1948년에는 저마늄(게르마늄,Ge) 트랜지스터가 발명되어 전자 기기에 많이 사용되었으나 1970년대 이후 규소 반도체가 등장하면서 그 자리를 대체하였습니다. 그러나 여전히 저마늄(게르마늄,Ge)은 광섬유를 이용한 통신, 야간 투시용 적외선 망원경, 중합 반응의 촉매 등으로 많이 사용됩니다.
게르마늄(Ge)의 정확한 명칭은 ‘저마늄’입니다. 홑원소 물질의 저마늄은 광택을 띠는 회백색 반금속 원소입니다. 단단하고 규소와 비슷한 성질이 있으나 화학반응성과 전기 양성도가 규소보다 약간 작습니다. 또한 온도가 상승할수록 전기전도율이 높아지는 반도체의 성질을 보입니다. 자연계에는 순수한 상태로 존재하지 않고 지각 속에 넓고, 얇게 분포되어 있으며 섬아연석, 황화동석에 약간 함유되어 있습니다. 저마늄은 전이 금속처럼 광택이 나고 열을 잘 전달하지만, 전이 금속과는 달리 부서지거나 깨지기 쉽습니다. 이처럼 금속과 비금속의 중간 성질을 가지는 것을 준금속이라고 합니다.
반도체의 종류는 단일원소 반도체와 화합물 반도체 크게 2가지로 나누어지는데, 실리콘(Si)과 저마늄(게르마늄,Ge)은 단일원소 반도체로 분류됩니다. 최근 저마늄(게르마늄,Ge)은 실리콘(Si)으로 이루어진 반도체 디바이스의 대체 물질로 생각되고 있습니다. 실리콘으로 이루어진 기존 반도체 디바이스는 크기를 작게 만드는 것에 한계에 부딪혔기 때문이다. 크기를 줄이는 이유는 속도를 빠르게 하고, 에너지 효율을 높이기 위해서입니다.
광학 렌즈를 만들기 위해서는 고급 품질 단일 결정 저마늄(게르마늄,Ge) 소재를 사용하는게 좋습니다. 개르마늄 소재의 저항률은 보통 5~40옴입니다. 최근 산업계에서 좁아지는 듯했던 저마늄(게르마늄,Ge)의 입지는 광학 분야에 유용하게 쓰이기 시작했습니다. 저마늄(게르마늄,Ge)은 적외선을 통과시키고 굴절률이 아주 높다는 광학적 특성이 있습니다. 이를 활용해 광섬유, 야간 투시경, 열 감지기 등 적외선 광학 장치에 이용되고 있습니다. 2000년대에 들어와 저마늄은 광케이블(광섬유)이나 야간 적외선 만원경 제조, 화학 촉매 등 용도가 다양해 지면서 석유화학공업에서 중요한 원소로 각광 받게 되었습니다.
| 발견자 | 클레멘스 빙클러(Clemens Alexander Winkler) | ||||
| 발견 연도 | 1886년 | ||||
| 어원 | 발견자의 조국 독일의 라틴어 이름 'Germania' | ||||
| 특징 | 적외선 투과율, 굴절률, 전자이동도가 높다 | ||||
| 사용 분야 | 광섬유, 야간 투시경, 열 감지기, 카메라 렌즈등 | ||||
| 원자량 | 76.63 g/mol | ||||
| 밀도 | 5.32 g/cm3 | ||||
| 녹는점 | 938.2 °C | ||||
| 끓는점 | 2,833 °C | ||||
| 상온에서 상태 | 고체 | ||||