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규소

last modified: 2015-04-13 20:20:09 Contributors

Silicon
硅素(일본에서는 상용한자에 포함되지 않아 카타카나로 ケイ素라 표기한다)

Si-usage.JPG
[JPG image (Unknown)]


금속[1] 원소의 일종으로, 원자번호는 14번.


Contents

1. 개요
2. 이산화 규소
2.1. 위험성 진위와 논란
2.2. 이산화 규소 관련 문서


1. 개요

기호 Si. 결정구조는 다이아몬드와 같아서 면심입방결정이며 공간군은 Fd3m

규소는 산소 다음으로 지각중에 많이 존재하는 원소이다. 가까이는 유리나 반도체 등에 사용되며, 오늘의 전자기기 발달에 없어서는 안 될 원소이다. 규소의 대부분은 석영이나 수정 등의 이산화규소(SiO2)나 규산염으로서 존재한다.

1811년, 테나르가 플루오르화규소(SiF4)를 금속 칼륨으로 환원해서 분리를 시도했지만 불순물이 많아서 실패로 끝났다. 1823년에 베르셀리우스가 같은 방법으로 순수한 규소의 분리에 성공했지만 어모퍼스(무정형)인 것이었다. 결정성의 규소는 그 후 1854년 앙리 상트 클레르 드비유(프랑스)가 전기분해법으로 만들어냈다.

규소는 컴퓨터나 태양전지 등에도 사용되는 반도체의 대표격인 소재이다. 반도체란 전기를 통하는 전도체나 전기를 통하지 않는 절연체의 중간적인 물질로, 그 성질을 이용해서 정밀기기의 전자소재에 많이 쓰인다. 참고로 샌프란시스코의 반도체나 하이테크 기업이 밀집한 지대를 '실리콘밸리'라 부른다.

규소의 영어표기는 Silicon이고 실리콘(규소수지)의 영어표기는 Silicone인데, 한글로는 둘 다 '실리콘'이라고 표기한다. 전자가 원소인 규소 자체를 의미하는 반면, 후자는 규소에 탄소사슬과 산소가 결합한 것으로, 실리콘 수지 등에 이용되는 것을 가리킨다. 한마디로 의 차이. 보통 '실리콘'하면 생각나는, 성형(특히 슴가)에 쓰이는 그것은 후자다.엄한 데에도 쓰인다. 그래서 ELEMENT GIRLS의 규소 캐릭터에 대해서는 니코동에서 실리콘 슴가 아니냐는 코멘트가 달리기도 했다(…). 하지만 옷이 갑옷형이라 실제로 슴가는 그다지 크지 않을 듯(…)

또한 규소는 석유를 대신할 에너지원으로 검토중이다! 규소화합물은 연료로서 디젤과 비슷한 효율을 만들어낼 수 있고, 석유보다 20%나 가벼우며 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.[2]

SF작품을 보면 "규소 생명체"라는 단어가 종종 언급되는데, 그 많은 원소 중 하필이면 규소가 언급되는 이유는 지구상에서 생명체를 이루는 탄소와 성질이 가장 비슷한 원소가 규소이기 때문[3][4].
탄소처럼 수많은 화합물을 만들 수 있지만 지구상에서는 규소가 생명을 이루지 못했다. 그 이유는, 탄소생명체는 탄소화합물을 산화시켜 에너지를 내고 부산물로 물과 이산화탄소를 방출하는데, 규소생명체는 같은 원리라면 물과 이산화규소를 방출해야 하기 때문. 상온에서 이산화탄소는 기체이기 때문에 호흡과정에서 몸 밖으로 배출하기 쉬운 반면, 상온에서 고체인 이산화규소를 몸 밖으로 방출하기는 힘들다. 사람이 숨을 쉴 때마다 이산화규소, 즉 유리를 뱉어내야 한다고 생각해 보자(...). 간단히 말해 인간이 이산화탄소가 고체화 되는 영하 수십도의 온도에서 사는 것과 비슷하다고 보면 될 것이다.

그래서인지 THE X-FILES에서는 규소생명체가 화산 속에서 살고 있다고 가정했다. 아주 고온이라면 이산화규소도 액체나 기체로 존재하므로 몸 밖으로 배출하기도 쉽기 때문. 문제는 이렇게 되면 물이 체내에 액체 상태로 순환할 리가 없기 때문에 규소 생명체는 물 없이도 살 수 있을거라는 주장이 나오기도 했다.

실제로 NASA에서 2010년 11월에 실험을 통해서 비소를 갖고 살 수 있는 생명체의 가능성이 밝혀졌다는 것을 발표. 이 때문에 기존에 생명체를 규정하던 기준들이 상당히 바뀌었고, 이로 인해서 기존에는 생명이 살 수 없으리라 예상되던 행성들도 다시 한번 생각게 해보는 계기가 되었다.
라고 잘못 알려진 정보가 있으나, 분석 실수일 가능성이 더 크다. 비소 항목 참조.

화석 중 규화목이라는게 있는데, 이것은 나무가 묻힌 후, 오랜 시간이 지나면서 나무의 구성원소 중 탄소가 규소로 치환되어 단단해진 것이다.

여담으로 겁스 Space를 읽어 보면 정말 온갖 화합물을 재료로 생명이 나올 수가 있구나 생각하게 된다. 단, 겁스 스페이스에 나온 그 생명체들은 단지 가능성만을 생각해서 쓴 것이란 걸 생각하자. 심지어 저 책에선 플라즈마 생명체의 가능성까지 논하고 있는 수준이니 (...)

2. 이산화 규소

한편 규소의 화합물인 이산화규소는 건조제 '실리카겔'이나 주택의 벽에 사용되는 규조토의 주성분으로도 사용된다.

이산화규소는 동결방지제로 식품에 2% 이내 소량 첨가가 가능하다. 이산화규소는 모든 종류의 아이스티, 커피, 가루차, 알약 등 가루성분의 모든 가공식품에 들어간다. 치약에도 들어간다. 참고로 별첨으로 들어가 있는 의 방습제 원료가 바로 이것이다. 식품에 첨가되는 이산화규소를 실리카라고 부르기도 한다.

자연에서 이산화규소는 흔해빠졌다. 바로 석영(수정)이 이산화규소이기 때문. 해변가의 모래은 물론이고 화강암, 편마암, 규암(얘는 애초에 석영으로만 되어있기도하다) 등에 널리고 널린게 석영이다. 더군다나 석영성분이 지구에 풍부해서 석영만으로 이루어진 암맥들도 밖에서 쉽게 볼 수 있다.

2.1. 위험성 진위와 논란

일반인들에게는 발암물질로 오해받기도 하지만 의학적으로 증명되지 않은 내용이다. 모래가 발암물질이라고??? 이산화규소가 오해받는 이유는 공기 중에 흡입시 물리적 자극으로 인해 발암 위험성이 있기 때문이다. 하지만 경구 투여된 이산화규소가 발암을 일으킨다는 사례는 아직까지 존재하지 않는다. 식품첨가물을 기피하는 소수의 일반인들에게는 기피되는 물질이다. 식품첨가물이어서 일부러 이산화규소를 제외한 가공식품들도 존재한다. 유럽이나 미국 등에서도 이산화규소는 식품첨가물로 사용되고 있다. 일부에서는 이산화규소를 과학적으로 아직까지 증명되지 않았을 뿐이라는 추후에 위험성이 증명될 수 있다는 이유로 기피하고 있다. 반수 치사량은 16g/kg이다.[5]몸무게 62kg인 사람 기준으로 1kg를 먹어야 한다. 밥을 먹으래도 이렇게 못먹겠다. 참고로 소금의 수 치사량[6]은 3g/kg이라고 한다.

이와는 별도로 이산화규소의 나노입자는 위험할 수도 있다고 한다.[7] 동물실험 결과 등에서 호흡기로 흡입시 이상반응이 관찰되고 있다. 단 식품에 첨가되는 이산화규소는 대부분 체외로 배출되며 가공의 완성단계에서 모든 나노입자가 사라진다고 한다. 학자들 사이에서는 나노입자 부분에서 활발히 연구가 진행되고 있다.

하여튼 소비자들 입장에서는 이름이나 이미지 등 꺼림직한 면이 있는지라 기피되는 물질이다. 이산화규소의 존재를 확인한 대부분 의 소비자들은 이것을 식품첨가물에서 제외하고 싶어한다. 또한 이들은 이러한 민원을 식약처나 제조사에게 강력히 요청하는 등의 행동도 보인다.

2.2. 이산화 규소 관련 문서


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  • [1] 주기율표에서 금속금속의 중간 위치에 있는 원소.
  • [2] 석유와 같은 경우 연소가 끝난 후 탄산가스나 질소화합물, 불완전 연소 탄화물 등을 배출하여 환경과 인체에 해로웠으나, 실리콘은 에너지 발생 후 실리지움니트리드(Siliziumnitrid)를 만든다. 여기서 실리지움니트리드(Siliziumnitrid)는 식물의 성장을 돕는 비료로 쓸 수 있으며, 이를 회수하여 암모니아를 빼내면 자동차 연료로 재활용할 수도 있다. (게다가 우리나라에 규소는 넘쳐나므로 규소 연료가 다 만들어지면 우리나라가 더 이상 자원을 수입받지 않아도 될 수 있다! 오오 규소느님 오오)
  • [3] 주기율표에서 탄소 바로 아래가 규소다.
  • [4] 탄소는 거의 무한히 연결되어 거대한 사슬(ex. 단백질 및 플라스틱)을 만들 수 있지만 규소는 어느정도 제한이 있다. 또한 전 우주 상에 규소량보다 탄소량이 훨씬 많기 때문에 굳이 규소 생물체가 탄생할 이유가 없다. 옆에 탄소라는 더 좋은 존재가 있는데 굳이 규소를 쓸 필요가 있을까?
  • [5] http://blog.naver.com/dail24/184090942
  • [6] http://ko.wikipedia.org/wiki/반수_치사량
  • [7] 나노미터 스케일의 재료는 물리화학적 성질이 매우 달라진다.