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48Cd 카드뮴 Cadmium |
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| 분류 | 전이 원소 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 112.414 | 밀도 | 8.65 g/cm3 |
| 녹는점 | 321.07 °C | 끓는점 | 767 °C |
| 용융열 | 6.21 kJ/mol | 증발열 | 99.87 kJ/mol |
| 원자가 | 2 | 이온화에너지 | 867.8, 1631.4, 3616 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.69 | 전자친화도 | 0 kJ/mol |
| 발견 | K. S. L. Hermann, F. Stromeyer (1817) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-43-9 | ||
| 이전 원소 | 은(Ag) | 다음 원소 | 인듐(In) |
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1. 개요
주기율표 12족에 속하는 전이 금속 원소로 1817년 독일의 화학자 슈트로마이어가 의약품인 탄산아연 속에서 발견하였다. 슈트로마이어는 모든 약국을 감독하는 장관이었는데, 독일 국내를 시찰여행하던 중 카드뮴의 존재를 알아차렸다고 전해진다. 이름은 그리스 신화의 카드모스의 이름을 딴 지명이자 거기서 유래된 카드뮴을 처음 발견해 낸 아연 광물 이름인 '카드미아'에서 유래. 신용카드할 때 Card와는 철자가 다르다.카드뮴은 은백색의 금속으로, 금속 자체는 나트륨처럼 칼로도 잘릴 만큼 무르다.
2. 생산
카드뮴은 아연과 성질이 비슷하여, 알려진 지질학적 과정에 의해 카드뮴 성분만 농축될 수 없기 때문에 카드뮴은 보통 성질이 비슷한 아연 광상이 형성될 때 아연과 함께 농축된다. 아연 광석에는 최대 1.7%의 카드뮴이 불순물로 함유되어 있으며 카드뮴은 아연 생산의 부산물로 함께 생산된다. 카드뮴의 세계 최대 생산국은 중국이며, 그 외의 주요 생산국은 한국, 일본, 카자흐스탄, 캐나다, 멕시코 등이 있다.3. 유해성
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[1] 암의 종류에 따라 1군/2A군으로 나뉜다. [2] GMO, 항생제 등 고기 잔류 물질이 문제가 아니다. IARC에서는 확실히 밝히지는 않았지만 고기의 성분 자체가 조리되면서 발암 물질을 필연적으로 함유하기 때문이라고 논평하였다. 청정우 같은 프리미엄육을 사 먹어도 발암성이 있다는 뜻이다. 이에 전세계의 육류업자들이 고기를 발암물질로 만들 셈이냐며 정식으로 항의하기도 하는 등 논란이 있었다. [3] 단, 올바른 조리 과정을 거치면 먹어도 문제는 없다. 문서 참조. [4] 카프로락탐. 2019년 1월 18일 IARC 서문 개정에 따라 불필요하다고 판단되어 삭제되었다. # |
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인체에 굉장히 유독하며, 호흡곤란이나 간기능 장애 등의 증상을 일으킨다. 또한 1군 발암물질이다.
4대 공해병 중 하나인 이타이이타이병을 일으킨 원인이 된 것이 카드뮴이다. 도야마현의 진츠 강(神通川) 유역에서는 다이쇼 시대부터 괴질이 빈발했다. 주로 농가의 고령주부[1]에서 많이 발견된 병으로, 증상은 처음에는 아픔을 호소하다가 점점 걸을 수 없게 되어 마지막에는 '이타이이타이(아파! 아파!)'라고 외치며 죽어가는 것이었다. 이 괴질은 오랜 기간동안 원인을 알 수 없어 풍토병으로 여겨져왔지만 후에 미쓰이 금속 광업 카미오카 사무소에서 흘러나온 광독[2]에 섞인 카드뮴 때문이라는 것이 판명되었다. 카드뮴은 인체에 매우 유해한 금속인데, 인체에 필요한 아연과 성질이 비슷하기 때문에 체내에 유입되면 신장 장애가 일어나거나 칼슘 흡수를 방해하여 골연화증이 발생한다.[3] 이 골연화증이 어느 정도인가 하면 재채기를 하거나 누군가 건드리기만 해도 뼈가 부서질 정도다![4] 그리고 이 병은 1980년대 고도성장기 한국에서도 그대로 나타났다. 울산에 조성된 온산공단의 폐수가 인근 어촌을 오염시켜 이타이이타이병이 수백여 건 발병한 것이다. 당시 이를 보도한 신문 기사 헤드라인이 " 온산병, 아파요 아파요" 였을 정도인데 이타이이타이병을 변조한 것이다.
2010년 식약청 발표에 따르면, 한국인의 카드뮴 섭취량은 주당 평균 1.3(ug/kg b.w./week)으로 국제 기준인 7.0의 18.1% 수준으로 나타났다. 카드뮴 섭취량의 67.1%는 해조류로부터 유래한 것이었으며 어패류도 18.3%를 차지했다. 이는 다른 식품에 비해 어패류와 해조류에 중금속이 상대적으로 많기 때문이다. 주요 원인식품은 김과 미역, 다시마, 바지락조개 등이다. 한국인 중금속 섭취 원인식품은
게, 낙지와 문어의 내장에서 기준치를 초과하는 카드뮴이 들어있다고 한다. “꽃게·대게·낙지 내장서 카드뮴 초과 검출” 다행인 점은 살코기에서는 검출되지 않았다는 것. 건보리새우의 경우도 머리에 기준치의 3배에 달하는 카드뮴이 들어있다고 한다.
담배에도 1개비 당 1~2㎍의 카드뮴이 들어있으며, 흡연 시 1000~3000 ppb의 카드뮴이 연기와 함께 발생되고 이중 40~60%가 체내에 흡수된다. 질병관리본부의 연구에 따르면 흡연자의 카드뮴 혈중 농도는 비흡연자에 비해 23.84배 높게 나타났다. 카드뮴은 10년 이상의 생물학적 반감기를 갖고 있고, 하루에 체내 축적되는 카드뮴의 0.01~0.02%만 배출된다. 이에 흡연자의 연령이 증가함에 따라 카드뮴 축적량이 증가한다. 또한 체내 축적 시 심혈관, 신경계에 악영향을 주고 폐암, 신장암, 전립선암, 유방암을 유발한다.
그나마 납이나 수은와는 달리 아연이 부족한 환경에 사는 규조류는 이걸 아연 대용품으로 쓰인다.
4. 용도
카드뮴 화합물은 인체에 악영향을 끼치기 때문에 엄격하게 이용이 규제되어 있는데, 현재 주 용도는 ' 니켈-카드뮴(Ni-Cd 혹은 니카드) 충전지'이다. 이 전지는 상대적으로 고전류를 낼 수 있으며 과방전에도 영향이 적고 충전 횟수가 많아 전동공구나 원격조종 장난감 혹은 완전히 전기로 움직이는 자동차에도 사용된다. 하지만 전지의 전력량이 상대적으로 낮은데다가 아무래도 카드뮴 자체를 덜 쓰려는 추세다보니 니켈-금속수화물(NiMH)이나 리튬 이온, 리튬 폴리머 등 다른 형태의 배터리로 대체되는 추세.그 밖에 항공기의 부식을 방지하는 도금 용도로도 쓰이는데, 카드뮴의 유해성이 널리 알려지기 전에는 내부식성 도금이 안료와 더불어 카드뮴의 주된 용도였으나 카드뮴의 유해성이 널리 알려진 이후에는 항공기 등에만 제한적으로 이용되고 있다. 또한 황 화합물이 노란 색을, 셀레늄화물(Cadmium Selenide)이 빨간 색을 내므로 안료나 물감으로도 쓰인다. 예를 들어 신한 수채화 물감 중에 카드뮴 옐로우가 있다. 19세기에는 개나리색의 크롬옐로우가 많이 쓰였지만 오래되면 갈색으로 퇴색되는 단점이 있어 잘 퇴색되지 않는 카드뮴 옐로가 이를 대체하였다. 노란 차선에도 2006년까지 카드뮴이 쓰였다. 중성자를 잘 흡수하므로 가압경수로의 제어봉[5]으로도 사용된다.
실리콘 태양전지보다 효율이 좋은 태양전지에 쓰이고, 또 CRT 에서 청색/녹색 발광체나 양자점 디스플레이의 휘도 증강에 널리 쓰이고 있는데 상술한 환경 문제 때문에 최근에는 카드뮴을 쓰지 않는 양자점 개발이 이루어지고 있다. 또한, 황 화합물인 황화카드뮴(CdS)은 빛을 받아들이면 저항값이 변하기 때문에 포토레지스터의 원료로도 쓰인다. 그러나 이 또한 환경 문제로 인해 카드뮴을 사용하지 않는 광센서의 사용이 늘고 있지만 가격이…
5. 기타
많은 금속 원소처럼 끝말잇기 한방단어로 사용된다.[6]카드뮴 합금 중에 비스무트, 납, 주석, 카드뮴으로 구성된 '우드 합금(Wood's metal)'은 녹는점이 70 °C이다. 독성이 심한 카드뮴과 납 대신에 인듐이 들어간 '필드 합금(Field's metal)'은 62 °C의 녹는점을 가진다.
6. 관련 문서
[1]
아이를 많이 낳은 여성일수록 증상이 심해졌다고 한다. 아이를 많이 낳은 여성은 기본적으로 칼슘이 부족한 경우가 많기 때문에 같은 양의 카드뮴에 노출되더라도 증세가 심해진다.
[2]
광산에서 흘러나오는 폐수 속에 섞여있는 독.
[3]
중금속이 대부분 이런 식으로 축적된다. 특정 원소가 들어가야 할 자리에 화학적 성질이 비슷한 같은 족 원소가 대신 들어차서 문제가 발생하는 것. 그 유명한
수은도 아연, 카드뮴과 같은 족 원소다.
[4]
경험자들은 알겠지만 골절상은 한동안 움직이지도 못하고 그 자리에서 신음하고 있을 정도로 무지 아픈 부상이다. 어린아이들의 경우에는 너무 아프다고 울면서도 그 소리도 못 낼 정도로 아파하는데 어른들이라고 아프지 않다고 말 못한다.
[5]
중성자 1 : 카드뮴 1의 비율
[6]
카로 끝나는 단어가 상대적으로 적은 편이라 이트륨, 이터븀, 이리듐 등보다는 쓸 일이 적다.