탄탈럼 Ta

발견의 역사

1802년 스웨덴 웁살라의 안데르스 구스타프 에케베리는 핀란드와 스웨덴에서 난 광물에서 새 원소의 산화물을 발견했다. 그런데 바로 한 해 전인 1801년 영국의 찰스 해칫이 비슷한 광물에서 '콜럼븀'을 발견했다고 발표한 상태였고, 1809년 윌리엄 하이드 울러스턴은 두 원소가 같은 것이라고 결론 내렸다.

이 혼동은 수십 년 이어졌다. 1844년 독일의 하인리히 로제가 탄탈럼과 다른 원소가 섞여 있음을 보이고 그것을 '나이오븀'이라 불렀으며, 1866년 스위스의 마리냑이 두 원소를 확실히 구분해 분리했다. 가공 가능한 순수 금속 탄탈럼은 1903년 독일의 베르너 폰 볼턴이 처음 만들었고, 곧 전구 필라멘트로 잠시 쓰이다가 텅스텐에 자리를 내주었다.

이름의 유래

이름은 그리스 신화의 탄탈로스에서 왔다. 신들의 벌을 받아 턱밑까지 물에 잠겨 있어도 물을 마실 수 없었던 인물로, 에케베리는 이 원소의 산화물이 산 속에 담가도 산을 흡수하지 못하는 모습을 여기에 빗댔다. 형제처럼 붙어 다니는 나이오븀(Nb)은 탄탈로스의 딸 니오베에서 이름을 땄다. 한국어 이름은 대한화학회 명칭에 따라 '탄탈럼'으로 쓰며, 예전에는 '탄탈'이라고 불렀다.

주요 용도

• 전해 콘덴서: 탄탈럼 분말 표면에 아주 얇은 산화막을 만들면 작은 부피에 큰 전기 용량을 담을 수 있어, 스마트폰·노트북·자동차 전장·의료기기 회로에 쓰인다. 탄탈럼 소비의 큰 몫을 차지한다.
• 의료용 임플란트: 생체 적합성이 좋고 뼈와 잘 붙어 인공 관절, 두개골 판, 봉합 클립 등에 쓰인다.
• 화학 설비: 거의 모든 산에 견디므로 반응기 내벽, 열교환기에 쓰인다.
• 초합금·공구: 제트 엔진 부품의 초합금과 탄화탄탈럼 절삭 공구에 들어간다.

동위원소

자연 탄탈럼의 거의 전부(약 99.99%)는 안정한 탄탈럼-181이다. 나머지 극소량은 탄탈럼-180m이라는 핵이성질체인데, 들뜬 상태의 원자핵임에도 붕괴가 관측된 적이 없어 자연에 존재하는 가장 희귀한 원시 핵종 중 하나로 꼽힌다. 인공 동위원소 탄탈럼-182(반감기 약 114일)는 감마선원으로 쓰인다.

생활 속 원소

스마트폰 기판 위의 작은 노란색·검은색 직육면체 부품이 탄탈럼 콘덴서인 경우가 많다. 탄탈럼의 주요 원료인 콜탄 광석은 콩고민주공화국 동부 등에서 무장 세력의 자금원이 되어 '분쟁 광물'로 지정됐고, 전자업계는 원산지 추적 제도를 운영한다. 금속 탄탈럼은 인체에 거의 반응하지 않아 독성이 매우 낮다.