세슘 Cs

발견의 역사

세슘은 분광기로 발견된 최초의 원소다. 1860년 독일 하이델베르크의 로베르트 분젠과 구스타프 키르히호프는 뒤르크하임 지역의 광천수를 증발시켜 얻은 잔류물을 불꽃에 넣고 분광기로 관찰했다.

그들은 알려진 원소와 맞지 않는 선명한 파란색 선 두 줄을 발견했다. 광천수 수만 리터를 농축해야 겨우 몇 그램의 세슘 염을 얻을 수 있을 만큼 양이 적었지만, 스펙트럼선만으로 새 원소의 존재를 확신할 수 있었다.

금속 세슘은 1882년 스웨덴의 카를 세테르베리가 시안화세슘을 전기분해해 처음 얻었다. 20세기 중반 세슘 원자시계가 개발되면서, 1967년 국제단위계(SI)는 세슘-133 원자를 기준으로 1초를 새로 정의했다.

이름의 유래

이름은 라틴어로 '하늘색, 청회색'을 뜻하는 카이시우스(caesius)에서 왔다. 스펙트럼에 나타난 파란 선을 가리킨다. 국제순수·응용화학연합(IUPAC)의 공식 영어 표기는 caesium이고, 미국에서는 cesium으로 쓴다. 원소 기호는 Cs다. 한국어 이름 '세슘'은 표기 변화 없이 쓰인다.

주요 용도

• 원자시계와 시간 표준: 1초는 세슘-133 원자가 특정 에너지 상태 사이를 오갈 때 내는 복사의 9,192,631,770 주기로 정의된다. 세슘 원자시계는 국가 표준시와 위성항법의 기반이다.
• 시추액: 폼산세슘 수용액은 밀도가 높고 환경 부담이 적어, 고압 가스정 시추에 쓰인다.
• 의료·산업 선원: 세슘-137은 과거 방사선 치료기와 혈액 조사기, 지금도 두께·밀도 측정 게이지에 쓰인다.
• 광전 소자·검출기: 빛을 받으면 전자를 잘 내놓아 광전관에 쓰였고, 아이오딘화 세슘은 방사선 검출 결정으로 쓰인다.

동위원소

세슘은 안정 동위원소가 세슘-133 하나뿐이다. 방사성 동위원소 세슘-137(반감기 약 30년)과 세슘-134(반감기 약 2년)는 핵분열로 생기며, 1986년 체르노빌과 2011년 후쿠시마 원전 사고 뒤 토양과 식품 오염의 주요 원인이 됐다. 세슘은 포타슘과 성질이 비슷해 물에 잘 녹고 생물체 안으로 쉽게 들어간다.

생활 속 원소

세슘은 주로 폴루사이트라는 광물에서 얻으며, 캐나다 매니토바주의 탄코 광산이 오랫동안 주요 공급원이었다. 일상에서 순수한 세슘을 볼 일은 거의 없으며, 실험실에서는 아르곤을 채운 유리 앰플에 보관한다.

1987년 브라질 고이아니아에서는 버려진 방사선 치료기에서 꺼낸 염화세슘-137 선원이 빛나는 가루로 여겨져 여러 사람에게 퍼졌고, 4명이 숨지는 방사선 사고가 일어났다. 이 사고 이후 방사선원 관리가 크게 강화됐다. 세슘-137 내부 피폭 치료에는 세슘 배출을 돕는 약(프러시안 블루)이 쓰인다.