원소로 보는 화학사 Vol.036. '원자번호 10번 네온(Ne)을 소개합니다'
본문 바로가기 주메뉴 바로가기
검색창 닫기
게시물 관련 배경이미지
화학이야기

원소로 보는 화학사 Vol.036. ‘원자번호 10번 네온(Ne)을 소개합니다’

2018년 11월 14일

원자번호 10번 네온(Ne):원소로 보는 화학사 원자번호 10번 ‘네온’을 소개합니다 #원소 #네온 #네온의_발견 #윌리엄_램지 #모리스_윌리엄_트래버스 #네온의_사용 #네온사인 #레이저 #광디스크 #냉각제

지난번 ‘원소로 보는 화학사’에서는 철 부식 방지와 생명체에 아주 중요한 금속 원소 ‘아연(원자번호 30번)’에 담긴 화학이야기를 소개해드렸습니다. 오늘은 밤거리를 화려한 빛으로 물들이는 원소 ‘네온(원자번호 10번)’을 소개해드릴게요.


원자번호 10번 ‘네온’을 소개합니다!

NEON

무해하고 안정한 원소

네온은 헬륨이나 아르곤 등과 같은 희유기체(비활성기체)의 일종으로, 공기 중에 미량이 존재하는 무색무취의 기체입니다. 전형적인 비활성원소인 네온은 어떤 물질과도 화학반응을 일으키지 않으며 어떤 화합물도 만들지 않습니다. 다른 희유기체 원소들과 반응하는 플루오린조차 네온과는 화합물을 만들지 않을 정도로 네온은 무해하고 안정한 원소입니다.

알록달록 네온사인

밤거리를 걷다 보면 알록달록 화려하게 빛나는 간판들을 볼 수 있습니다. 우리는 이 발광체들을 ‘네온사인(neon sign)’이라고 합니다. 이것은 유리관에 네온을 채워 넣고 양 끝에 전압을 흘려 빛을 내는 원리를 이용한 것입니다. 그런데 여기서 한 가지 짚고 넘어가야 할 것이 있습니다. 사실 네온은 붉은색밖에 내지 못한다는 것인데요. 노란색, 파란색, 초록색 불빛은 각각 헬륨, 아르곤, 수은을 채워서 만듭니다. 정확히 말하면 진짜 네온으로만 만든 네온사인은 사실 빨간색만 내는 것입니다. 그러나 최초의 네온사인이 네온을 사용한 발광체로 만들어졌고, 네온의 발견이 워낙 의미 있는 일이었기 때문에 모두 네온사인이라 부르게 되었습니다.

국제 사회와 네온

네온은 양이 적고 비싸지만, 헬륨보다는 많아서 사용하는 데 어려움이 없었습니다. 그런데 네온의 최대 생산지인 우크라이나가 러시아와 무력 충돌을 하면서 네온을 수급하기 어려워졌습니다. 이처럼 원소도 석유와 천연가스처럼 생산지와 국제 정세에 따라 가격과 수급 상황이 급변하기도 합니다.

‘네온’이 발견되기까지의 과정, 그리고 원소명의 유래

반응성이 굉장히 낮은 18족 비활성 기체 원소들은 화합물이 관찰되지 않아 다른 원소족에 비해 뒤늦게 알려졌습니다. 그런데 그중 자그마치 4개를 영국의 화학자 윌리엄 램지(William Ramsay)와 그의 제자 모리스 윌리엄 트래버스(Morris William Travers)가 발견했습니다. 그들은 러시아의 화학자 멘델레예프가 1869년에 발표한 주기율표에서 아르곤보다 더욱더 가벼운 기체가 존재한다고 생각했기 때문에 1898년 두 사람은 액체공기의 분류(분별증류)를 반복해 네온을 분리한 것입니다. 램지는 공기를 냉각시켜 그 안에 존재하는 네온, 아르곤, 크립톤, 제논을 발견했고, 노벨 화학상을 받았습니다. 이 발견을 통해서 주기율표의 타당성이 더욱 확실하게 증명되었습니다. ‘네온’이라는 원소명은 주기율표에서 헬륨과 아르곤 사이에 존재하는 ‘새로운 원소’라고 예상했기 때문에 그리스어로 ‘새로운’을 의미하는 ‘neos’에서 유래했습니다.

‘네온’은 어디에 사용될까요?

네온은 네온사인, 레이저, 광디스크, 냉각제 등에 사용합니다. 네온은 희귀한 만큼 가격이 비싸기 때문에 플라스마 디스플레이와 발광용 외에는 실용적인 용도가 거의 없습니다.

네온관과 네온램프

OPEN

1910년에 프랑스 발명가 조르주 클로드(Georges Claude)는 저압의 네온 기체에 전류를 흘렸을 때 나오는 밝은 빛을 이용하는 방법을 발견했습니다. 네온관을 발명한 것입니다. 클로드의 발명은 긴 네온관을 눈에 잘 띄는 상품 이름이나 구호 형태로 만들 수 있었기 때문에 광고에 널리 사용되었습니다. 네온사인은 아직도 널리 사용되고 있지만, 오늘날의 네온관에는 여러 가지 불활성기체 혼합물이나 때로는 수은 증기를 넣습니다. 또 눈에 띄는 빛 효과를 이용하는 다양한 방법이 개발되어 네온관의 사용이 감소하고 있습니다.

클로드의 네온관과 같은 원리로 작동하는 크기가 작고 낮은 전압을 이용하는 네온램프는 1970년대에 발광다이오드(LED)가 개발되기 전까지는 전자 제품의 스위치를 나타내는 램프로 널리 사용되었습니다. 평판 스크린 플라스마 디스플레이는 네온램프 기술에서 파생된 것입니다. 디스플레이는 네온이나 제논, 때로는 크립톤을 포함하고 있는 수백만 개의 밀봉된 작은 캡슐로 이루어져 있습니다. 캡슐에 전압이 걸리면 기체가 이온화되어 전류가 흐르는데요. 기체 원자는 자외선을 방출합니다. 각 캡슐의 안쪽에는 적, 녹, 청 형광 페인트가 발려 있고 이 페인트에 자외선이 충돌하면 해당하는 색깔의 빛을 냅니다. 적, 녹, 청색의 캡슐이 디스플레이의 한 픽셀을 이룹니다.

레이저의 광원

레이저의 광원

레이저는 어떤 원소를 광원으로 쓰느냐에 따라 색상이 달라집니다. 우리가 보통 가장 많이 접하는 레이저는 네온을 이용한 것입니다. 흔히 헬륨과 혼합해 만든 헬륨-네온 레이저를 사용하는데요. 이것은 네온사인처럼 붉은색 빛을 냅니다. 이 외에도 레이저 포인터, 의료용 레이저, 광디스크 등에 쓰입니다. 광디스크는 CD, DVD 등 레이저 빛을 이용해 데이터를 저장하는 장치입니다.


한눈에 보는 '네온'

오늘은 밤거리를 화려한 빛으로 물들이는 원소 ‘네온(원자번호 10번)’을 소개해 드렸습니다. 다음 ‘원소로 보는 화학사’에서는 우리나라 경제 발전의 원동력이었던 원소 ‘텅스텐(원자번호 74번)’에 담긴 흥미로운 화학이야기로 찾아올게요. 많이 기대해 주세요!

 

 

또 다른 원소 이야기가 궁금하다면? 원소로 보는 화학사 바로가기

 

<내용 출처> 누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기) / 원소의 세계사 (주기율표에 숨겨진 기상천외하고 유쾌한 비밀들) /원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기) / Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)

개의 댓글이 있습니다.


새 댓글을 입력하세요.

소셜 로그인

TOP