네오디뮴 Nd

발견의 역사

네오디뮴은 프라세오디뮴과 함께 '디디뮴'에서 태어났다. 1885년 카를 아우어 폰 벨스바흐는 디디뮴 염을 끈질기게 분별 결정해 두 가지 새 원소로 나누었고, 분홍빛 염을 내는 쪽을 네오디뮴이라 불렀다.

순수한 금속 네오디뮴은 1925년 무렵에야 얻어졌다. 희토류를 효율적으로 분리하는 이온 교환법과 용매 추출법이 개발된 20세기 중반 이후 네오디뮴은 산업 재료로 쓰이기 시작했다.

1980년대 초 일본 스미토모 특수금속의 사가와 마사토와 미국 제너럴 모터스 연구진은 각각 네오디뮴·철·붕소를 조합한 자석(Nd₂Fe₁₄B)을 개발했다. 이 자석은 그때까지의 자석보다 훨씬 강해 전자제품의 소형화를 이끌었다.

이름의 유래

이름은 그리스어로 '새로운'을 뜻하는 네오스(neos)와 '쌍둥이'를 뜻하는 디디모스(didymos)를 합친 것으로, '새 쌍둥이'라는 뜻이다. 디디뮴에서 새로 나온 원소라는 의미다. 원소 기호는 Nd다. 한국어 이름 '네오디뮴'은 표기 변화 없이 쓰인다.

주요 용도

• 네오디뮴 자석: 같은 크기의 페라이트 자석보다 훨씬 강한 자기력을 낸다. 전기차와 하이브리드차의 구동 모터, 풍력 발전기, 하드디스크의 헤드 구동기, 스마트폰 스피커·진동 모터, 무선 이어폰에 쓰인다. 높은 온도에서 자력이 약해지는 약점을 보완하려고 디스프로슘이나 터븀을 소량 첨가하기도 한다.
• 레이저: 네오디뮴을 첨가한 YAG 결정은 파장 1,064 nm의 적외선 레이저를 내며, 금속 가공과 의료에 널리 쓰인다. 네오디뮴 유리 레이저는 핵융합 연구용 초대형 레이저 시설에 쓰인다.
• 유리 착색: 네오디뮴을 넣은 유리는 빛에 따라 보라색이나 푸른색으로 보이며, 디디뮴 보안경에도 쓰인다.

동위원소

자연계 네오디뮴은 일곱 가지 동위원소(네오디뮴-142, 143, 144, 145, 146, 148, 150)로 이루어지며, 네오디뮴-142가 가장 많다. 네오디뮴-144는 알파 붕괴를 하지만 반감기가 약 2×10¹⁵년으로 매우 길고, 네오디뮴-150도 극히 느리게 이중 베타 붕괴한다.

사마륨-147이 알파 붕괴해 네오디뮴-143이 되는 과정을 이용한 '사마륨-네오디뮴 연대측정'은 운석과 지구 초기 암석의 나이, 맨틀의 진화를 연구하는 데 쓰인다.

생활 속 원소

네오디뮴은 바스트네사이트와 모나자이트에서 얻으며, 중국이 채굴뿐 아니라 자석 생산까지 세계 공급의 대부분을 차지해 공급망 문제가 자주 거론된다.

네오디뮴 자석은 작아도 힘이 매우 세서, 두 개가 부딪히면 손가락이 끼어 다치거나 자석이 깨져 파편이 튈 수 있다. 특히 어린이가 작은 자석 여러 개를 삼키면 장 속에서 서로 끌어당겨 장에 구멍을 낼 수 있어 매우 위험하다. 심장 박동기 가까이 두지 않아야 하며, 신용카드나 기계식 시계와도 떨어뜨려 두는 것이 좋다.