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레늄

last modified: 2014-05-12 09:10:50 by Contributors

Rhenium

Re-usage.JPG
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전이 금속 원소의 일종으로, 원자번호 75.


주기율표 7족인 망간족 전이원소에 속하는 금속원소이다. 원소기호 Re, 원자번호 75, 원자량 186.207, 녹는점 3180℃, 끓는점 5627℃, 비중 21.02(20℃)이다.

레늄은 천연에서 마지막으로 발견된 금속 원소로, 지각 중의 존재량은 금속 원소 중에 가장 적다. 1925년, 독일의 화학자 노다크와 그의 조수 타케(후의 노다크 부인) 및 지멘스 사의 베르그는 백금광석의 X선 분석에 의해 미지의 스펙트럼 선을 발견했고, 새로운 원소 레늄의 존재를 밝혀냈다. 레늄의 이름은 독일의 라인(Rhine)강에서 따온 것.

이 레늄은 테크네튬 항목에도 기술한, 새로운 원소로 오인되었던 '니포늄'과 같은 물질이라는 것이 판명되었다. 니포늄은 오가와 마사타카가 발견한 원소지만, 당시의 일본에는 X선 분광장비 등의 고도 시설이 없어서 올바른 측량이 불가능했다. 그래서 원자량 측정에 착오가 생겨, 그는 니포늄을 43번 원소로 발표한 것이다. 니포늄과 레늄이 같은 물질이라는 것은 2003년에 밝혀졌지만 레늄 발견 후 1930년 경, 그는 니포늄이 레늄의 결정이라는 것을 이미 확인했다고 전해진다.

레늄은 아주 귀하고 비싸다. 자연상태에서는 레늄만 따로 있는 경우는 잘 없고 보통은 몰리브덴을 채취하면 거기에 일부가 섞여 나오는 수준. 이렇게 귀하다 보니 가격은 2009년 기준으로 kg당 6천 달러 수준.

이렇게 비싸다보니 이용법은 한정되어 있지만 녹는점이나 경도가 높기 때문에 2000도 이상의 고온측정용 열전대[1]로서 이용된다. 레늄의 녹는점은 텅스텐 등에 버금갈 정도로 높기 때문에 내열성이 아주 뛰어나다.

한편 레늄은 순수 레늄, 혹은 합금형태로 우주선, 미사일의 로켓 이나 제트엔진의 내열 부품으로 쓰이기도 한다. 단순히 고온에서 견디는 소재라면 몇 가지 더 있지만, 레늄은 고온에서 삭마에 저항하는 능력도 뛰어나기 때문. 이런면에서의 기계적인 특성은 텅스텐이 좀 더 좋지만, 텅스텐은 정밀 가공이 까다로워서 결국 레늄을 쓴다. 보통 레늄분말을 틀에 넣고 찍어내는 분말야금기법이나, 화학적인 방법으로 레늄증기를 만들어 형틀 위에 고착시켜 제품을 만들거나 주요부위에 레늄코팅을 하기도 한다. 다만 레늄은 가격이 워낙 비싼지라 대량으로 쓰기 힘들다보니 항공, 군사업계에서 레늄을 대체할 탄소섬유 복합소재 개발에 노력중이다.

또, 레늄을 석유 정제의 촉매로 이용하면 가솔린옥탄가를 올리는 효과가 있다. 이것은 다른 촉매와 다르게 이나 등의 불순물이 약간 존재하더라도 촉매로서의 기능이 떨어지지 않기 때문이다.

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  • [1] 열전대는 제베크효과(두 종류의 금속을 고리 모양으로 연결하고, 한쪽 접점을 고온, 다른 쪽을 저온으로 했을 때 그 회로에 전류가 생기는 현상이다. 연결한 금속의 종류에 따라 그 기전력과 전류의 크기가 달라진다. 이 현상을 이용한 것으로는 열전온도계가 있다.)를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하기 위해 두 종류의 금속으로 만든 장치이다. 발전소, 제철소 등에서 온도를 측정하기 위해 사용한다. 내구성이 좋아 극한상황에서 많이 이용된다.

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