니켈 Ni

발견의 역사

니켈이 든 합금은 원소가 알려지기 훨씬 전부터 쓰였다. 중국에서는 구리·니켈·아연 합금인 백동(白銅, 팍퉁)이 수백 년 동안 만들어졌고, 일부 고대 동전에도 니켈이 꽤 들어 있다.

17세기 독일 광부들은 구리 광석처럼 보이지만 제련해도 구리가 나오지 않는 붉은 광석을 알고 있었다. 그들은 장난꾸러기 요정 탓이라며 이를 쿠퍼니켈(Kupfernickel), 대략 '구리 도깨비'라고 불렀다. 1751년 스웨덴의 광물학자 악셀 프레드리크 크론스테트는 이 광물(지금의 홍비니켈석, 비화 니켈)에서 구리를 뽑아내려다 오히려 단단한 흰 금속을 얻었고, 이를 새 원소로 발표했다. 일부 화학자는 알려진 금속의 혼합물일 뿐이라고 의심했지만, 1775년 토르베른 베리만이 더 순수한 니켈을 만들어 크론스테트의 결론을 확인했다.

이름의 유래

크론스테트는 쿠퍼니켈을 줄여 nickel이라고 불렀다. 니켈은 독일어로 도깨비나 장난꾸러기를 뜻하는 말로, 광부들을 속이는 듯한 광석에 대한 불만이 담긴 이름이다. 원소 기호는 Ni이며, 한국어 '니켈'은 소리대로 옮긴 이름이다.

주요 용도

• 스테인리스강: 니켈의 약 3분의 2가 질기고 부식에 강한 오스테나이트계 스테인리스강에 쓰인다.
• 전지: 니켈 함량이 높은 양극재는 리튬 이온 전지의 에너지 밀도를 높이고, 니켈-수소 전지는 많은 하이브리드 자동차에 쓰인다.
• 초합금: 니켈 기반 합금은 녹는점 가까이에서도 강도를 유지해 제트 엔진의 터빈 날개가 된다.
• 도금·동전: 니켈 도금은 금속 부품을 보호하고 꾸미며, 백동은 여러 나라의 동전에 쓰인다.
• 특수 합금·촉매: 철-니켈 합금인 인바는 가열해도 거의 늘어나지 않고, 미세한 니켈 가루는 기름의 수소 첨가 반응 촉매로 쓰인다.

동위원소

니켈의 안정 동위원소는 니켈-58(약 68%), 니켈-60(약 26%), 니켈-61, 니켈-62, 니켈-64 다섯 가지다. 니켈-62는 알려진 원자핵 가운데 핵자당 결합 에너지가 가장 크다. 반감기 약 100년인 방사성 니켈-63은 기체 크로마토그래피의 전자 포획 검출기와 수명이 긴 베타 전지에 쓰인다. 초신성 폭발에서 만들어지는 니켈-56은 코발트-56을 거쳐 철-56으로 붕괴하며, 이 붕괴 사슬이 초신성을 몇 달 동안 빛나게 한다.

생활 속 원소

니켈은 접촉 알레르기의 가장 흔한 원인이다. 귀걸이·시계 버클·벨트 버클·청바지 단추에서 니켈이 녹아 나오면 가려운 발진이 생길 수 있어, 유럽 연합은 피부에 닿는 제품의 니켈 용출량을 제한한다.

니켈은 일부 생물에게 미량 영양소일 수 있지만, 사람에게 필수라는 증거는 아직 없다. 정련 과정에 쓰이는 휘발성 화합물인 니켈 카보닐은 독성이 매우 강하다.