원소로 보는 화학사 Vol.116, 원자번호 96번 ‘퀴륨’을 소개합니다

원자번호 96번 ‘퀴륨(Curium, Cm)’을 소개합니다

원자번호 96번 퀴륨(Curium)은 넵투늄과 플루토늄에 이어 세 번째로 발견된 방사성 인공 원소입니다. 은백색이며 광택을 띱니다. 또 연성과 전성이 높습니다. 악티늄족 중에서 녹는점과 끓는점이 비교적 높고, 물리적 화학적 성질이 란타넘 계열의 가돌리늄과 유사합니다.

퀴륨은 플루토늄만큼이나 강하게 방사성 붕괴를 하는 위험한 원소로, 어둠 속에서 자주색 빛을 냅니다. 과거에는 원자력 전자에 이용됐지만 이제는 더욱 안전하고 효과적인 방사성 원소들이 많이 발견되어 활용하지 않고 있습니다. 퀴륨의 원소명은 방사능을 연구한 퀴리 부부의 이름을 따서 명명했습니다. 주기율표에서 퀴륨 바로 위 칸에는 가돌리늄이 위치하는데, 가돌리늄의 원소명은 희토류 원소 분리에 기여한 가돌린의 이름을 따서 지은 것입니다. 퀴륨도 화학자의 이름을 따라 명명했습니다.

‘퀴륨’의 발견과 원소명의 유래

퀴륨은 1944년 여름에 미국의 시보그(Glenn. T. Seaborg)가 이끄는 연구팀에 의해 처음 발견되었습니다. 연구팀은 사이클로트론이라는 장치를 통해 플루토늄-239에 가속된 α 입자를 쪼여 퀴륨-242를 처음으로 합성하고 발견하였으며, 방사능 연구를 개척한 퀴리 부부(마리 퀴리와 피에르 퀴리)의 이름을 따 ‘퀴륨’이라 이름 붙였습니다. 퀴륨 동위원소들은 우라늄 광석에서 우라늄-238의 핵 변환에 의해 극미량 생성되고, 대기권 핵 실험과 핵 발전소 사고 지역 인근에서 극미량이 발견되기도 합니다.

‘퀴륨’ 은 어디에 사용될까요?

사이클로트론에서 만들어낼 수 있는 퀴륨의 양은 조금밖에 되지 않기 때문에 대량의 퀴륨을 얻기 위해서는 원자로에서 아메리슘이나 플루토늄에 중성자를 조사하는 방법을 씁니다.

약 20종류로 알려져 있는 퀴륨의 동위원소는 모두 방사성이며 일상적으로 사용하지는 않습니다. 퀴륨의 가장 중요한 용도는 화성, 달 등의 표면 암석을 분석하는 α입자 X선 분광기에 쓰이는 것이며 다른 인공원소들을 합성하는 출발물질로 쓰이거나, 원자력 전지의 재료로 일부 사용되기도 합니다.

퀴륨은 인공원소이기 때문에 핵 시설이나 연구실 밖에서 접촉할 기회가 거의 없습니다. 체내에 흡수된 퀴륨은 뼈에 축적되는가 하면 방사선이 골수를 파괴해 적혈구 형성을 막는 등 독성이 매우 강하므로 취급하는 경우 방사선에 노출되지 않도록 주의가 필요합니다. 다음 이 시간에는 차세대 핵연료로 쓰이는 원소 ‘토륨(Th, 원자번호90번)’에 대한 이야기로 돌아오겠습니다.