카드뮴 Cd

발견의 역사

1817년 독일 괴팅겐 대학의 프리드리히 슈트로마이어는 약국 감독관으로서 약품을 검사하다가 이상한 점을 발견했다. 탄산아연을 가열하면 흰색 산화아연이 되어야 하는데, 일부 시료는 철이 없는데도 노랗게 변했다.

그는 이 색의 원인을 추적해 새로운 금속을 분리했다. 비슷한 시기 독일의 다른 화학자들도 아연 화합물에서 같은 원소를 찾아냈지만, 발견의 공로는 보통 슈트로마이어에게 돌아간다.

20세기에는 전기도금, 안료, 니켈-카드뮴 전지로 사용이 크게 늘었다. 그러나 1960년대 이후 건강 피해가 알려지면서 여러 나라가 카드뮴 사용을 규제하기 시작했다.

이름의 유래

이름은 아연 광석인 칼라민을 가리키던 라틴어 카드미아(cadmia)에서 왔고, 이는 그리스어 카드메이아(kadmeia)로 거슬러 올라간다. 그리스 신화에서 도시 테베를 세운 카드모스와 연결된다는 설명도 있다. 원소 기호는 Cd다. 한국어 이름 '카드뮴'은 표기 변화 없이 쓰인다.

주요 용도

• 전지: 니켈-카드뮴(니카드) 충전지는 한때 무선 공구와 가전의 표준이었지만, 지금은 니켈-수소·리튬 이온 전지로 대부분 대체됐다.
• 안료: 황화카드뮴·셀레늄화카드뮴은 선명하고 변색에 강한 노랑·주황·빨강 물감이 된다. 화가용 물감에 아직 쓰인다.
• 태양전지: 텔루륨화카드뮴(CdTe) 박막 태양전지는 대규모 태양광 발전소에 쓰인다.
• 원자로 제어: 카드뮴은 열중성자를 매우 잘 흡수해 제어봉과 차폐재에 쓰인다.
• 도금: 항공기 부품 등 특수한 강철 부품의 부식 방지 도금에 쓰인다.

동위원소

자연계 카드뮴은 여덟 가지 동위원소(카드뮴-106, 108, 110, 111, 112, 113, 114, 116)로 이루어지며, 카드뮴-114가 가장 많다. 카드뮴-113과 카드뮴-116은 방사성이지만 반감기가 수천조 년 이상으로 매우 길어 사실상 안정하다. 카드뮴-113은 열중성자 흡수 능력이 특히 커서 카드뮴이 중성자 흡수재로 쓰이는 이유가 된다. 카드뮴-109(반감기 약 1.3년)는 휴대용 X선 형광 분석기의 선원으로 쓰인다.

생활 속 원소

카드뮴은 몸에 들어오면 주로 신장에 쌓이고, 반감기가 수십 년에 이를 만큼 오래 남는다. 장기간 노출되면 신장 기능이 떨어지고 뼈가 약해진다.

1910년대부터 일본 도야마현 진즈강 유역에서는 상류 광산에서 흘러나온 카드뮴이 논과 쌀을 오염시켜, 주민들이 뼈가 쉽게 부러지고 심한 통증을 겪었다. '아프다 아프다'라는 뜻의 이타이이타이병은 1968년 일본 정부가 공식 공해병으로 인정했다.

오늘날 흡연자에게는 담배 연기가 주요 카드뮴 노출원이다. 유럽연합의 RoHS 등 여러 규제가 전자제품의 카드뮴 사용을 제한한다. 폐 니카드 전지는 반드시 분리 배출해야 한다.