| 46Pd 팔라듐 Palladium | |||
| 분류 | 전이 원소 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 106.42 | 밀도 | 12.023 g/cm3 |
| 녹는점 | 1554.9 °C | 끓는점 | 2963 °C |
| 용융열 | 16.74 kJ/mol | 증발열 | 358 kJ/mol |
| 원자가 | 4 | 이온화에너지 | 804.4, 1870, 3177 kJ/mol |
| 전기음성도 | 2.2 | 전자친화도 | 53.7 kJ/mol |
| 발견 | W. H. Wollaston (1803) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-05-3 | ||
| 이전 원소 | 로듐(Rh) | 다음 원소 | 은(Ag) |
팔라듐괴.
1. 개요
주기율표 10족에 속하는 백금족 원소로, 1803년 영국의 화학자 윌리엄 H. 울러스턴이 조제백금(粗製白金)으로 백금을 만들다가 발견해 분리한 금속이다. 이름의 유래는 1802년 올버스가 발견한 소행성 팔라스의 이름을 따서 팔라듐(Palladium)이라는 이름을 붙였다.러시아, 남아프리카 공화국이 주요 산지이다.
2. 특성과 용도
팔라듐은 광택이 있는 은백색의 금속으로 전성 및 연성이 풍부하다. 산업적으로도 유용하고 독특한 특성들을 가지고 있어서 여기저기 많이 쓰이는 소재이다. 연성이 풍부하다는 점 때문에 금과 비슷하게 치과 치료 소재로도 쓰이며, 은니에는 20% 이상의 팔라듐이 함유되어 있다.팔라듐의 가격대가 백금 이상으로 뛰어오른 지금은 옛말이 되었지만, 과거엔 가격대가 백금의 1/4~1/3 정도밖에 안되었기 때문에 반지 등의 액세서리는 물론 산업용 소재로써도 백금의 대체품으로써 많이 이용되었다. 금속성 광택, 색상, 물리적 특성 등이 백금-금과 비슷한 점이 많았기 때문.
백금과 비슷한 촉매작용이 있어서 자동차용 촉매변환기에서 일산화탄소, 미연소 탄화수소를 탄산가스와 물로 변화시키는 산화촉매로 쓰인다. 또 부식과 마모에 강해서 금이나 백금을 쓰는 커넥터나 스위치, 릴레이 등 전기 접점 도금 등이나 전극 등에 비싼 금 대신 싼 팔라듐 합금이 널리 쓰인다.[1] 또한 반도체를 생산할 때도 쓰인다. 패션부분에서도 대표적으로 에르메스, 몽블랑의 벨트 버클소재가 팔라듐마감이다. 과거에 반전자식 아날로그 전화교환기의 스위치 역할을 하는 고신뢰성을 필요로 하는 리드 릴레이의 접점으로 쓰이기도 했다.
그 밖에, 금속 팔라듐은 상온에서 부피의 900배 이상의 수소를 흡수하는 성질을 가지고 있어서 간단히 수소를 저장할 수 있는 수소저장합금에 이용된다. 팔라듐 합금은 불순물을 걸러내고 수소만을 통과시키는 "원자의 체" 역할을 행한다. 이것은 장래에 깨끗한 에너지로서 주목받는 수소 에너지의 활용에 있어서 아주 유효한 저장법이다.
이 수소저장능력 덕분에 상온 핵융합의 전극이나 촉매 등 주요 수단으로 쓰이기도 했다. 요즘도 상온 핵융합이 성공했다는 뉴스가 들리면 대부분 이 팔라듐이 사용되었다는 얘기가 같이 나온다. 실제로 가장 유명한 상온 핵융합 관련 사건이었던 1989년 미국 유타대학의 플라이슈만과 폰즈 사건 때 팔라듐 가격은 어마어마하게 뛰었다.
플루오린과도 2~300도가 넘어가야 반응할 정도로 반응성이 낮은데, 이는 다른 전이금속과는 달리 특이하게도 바깥쪽 궤도에 전자 18개가 꽉 차있기 때문이다.[2] 때문에 18전자원칙[3]의 원흉이기도 하며, 만년필 닙에도 팔라듐이 들어간다. 그다지 많이는 아니고, 종이와 닿는 부분만 팔라듐이 아니라 이리듐 합금이 사용된다.
과거엔 귀금속 용도로나, 산업용 용도로나 금이나 백금의 값싼 대용품 역할에 불과했지만, 수소저장합금을 비롯해 팔라듐 고유의 특성이 각광받는 시대가 된데다 후술할 공급난 때문에 귀금속 수준의 값비싼 금속으로 몸값이 뛰었다. 한때는 같은 무게의 금보다 더 비싸고 백금보다 3배 이상 비싼 가격을 자랑하기도 했다. 2023년 기준으로는 가격이 안정화된 편이지만 여전히 백금보다는 비싸며 금의 2/3 정도의 가격이다.
3. 기타
- 2008년, 남아프리카 공화국 정부가 자국에서 발생한 에너지 위기로 인해 전력을 많이 사용하는 광산에 대한 대규모 폐쇄 조치를 했고, 이로 인해 팔라듐 광산들이 문을 닫아 전세계 팔라듐 가격이 폭등하게 된다. 남아공은 전세계 팔라듐 생산의 30%를 담당하던 나라이고, 현재까지도 에너지 위기에서 극복하지 못해 가격이 계속 상승하게 되는 주된 원인이 되었다.
- 2017년 무려 53%나 가격이 뛰어 금 바로 턱밑까지 가격이 올라갔다. 2017년 12월 22일 기준, 온스[4]당 현물 가격이 금(Au)은 1278달러, 팔라듐(Pd)은 1040달러다. 2017년 금 가격도 11% 나 올라갔지만 팔라듐이 훨씬 더 많이 올라서 가격 차이가 바싹 좁혀진 것이다. # 위에서 설명한 것처럼 팔라듐은 휘발유 자동차의 매연 감축 촉매로 쓰이는데, 유럽에서 매연 감축에 대한 수요가 폭증하면서 이런 일이 벌어졌다. 반대로 디젤 차량의 매연감축 촉매로 쓰이는 백금은 디젤게이트 등으로 디젤 차량 수요가 줄어들면서 연초에 비해 1.5% 오른 온스당 917달러를 기록, 팔라듐보다 더 싸지는 굴욕을 당했다. 원래 팔라듐이 백금의 대체제로 쓰였으나 이제는 백금이 팔라듐의 대체제로 쓰이게 된 것. 2020년 2월 21일 시점에 1g당 원화 환산 가격(환율 1$=1212원) 이 금(Au) 63,000원, 백금(Pt) 38,000원, 팔라듐(Pd) 105,000원이다. 세계 경제 침체 위협속에 수요 감소로, 팔라듐 가격은 2020년 3월 24일 현재 1g당 75,000원까지 하락하였다. 그래도 여전히 백금(Pt) 가격인 28,000원에 비해서는 3배 가까이 비싼 가격을 유지하고 있다. 그럼에도 금 63,600원에 비해서 상대적으로 가격이 많이 하락하였다.
- 앞서 서술한 이유로 인해 남아공의 팔라듐 생산량이 크게 줄어들었고, 현재는 러시아산 팔라듐의 세계 시장점유율이 절반에 달한다.#
- 참고로 헛리버 공국에서는 이 금속으로 동전 헛리버 달러를 발행한 적이 있다. 사실 인구가 50명밖에 안되므로 한두 푼만 만들어도 충분히 유통이 가능하다.
- 미국 JP모건 체이스에서 1천만달러 이상 현금 자산을 가진 사람들에게만 발급이 허용되는 은행에서 발급되는 J.P. Morgan Reserve 신용카드 플레이트가 23그램의 팔라듐 합금으로 이루어져 있다. 일반적으로 금속 재질의 카드는 알루미늄이나 스테인레스 스틸이 쓰이고, 조금 더 고급 소재를 사용할 경우 은, 금을 사용하는데, 팔라듐을 사용하는 곳은 여기가 유일하다. 무게가 그리 무겁지 않아 원가는 많이 비싸지 않겠지만, 그래도 다른 금속보다 비싼 소재를 사용하는것은 확실하다. 흔히 블랙카드라고 불리는 아멕스 센추리온은 스테인레스 스틸 합금에 뒤에 EMV Contactless를 위해 플라스틱이 붙어있다.
4. 창작물에서
- 풀 메탈 패닉!에서는 전투기-전차 크기의 전투 병기인 암 슬레이브에 탑재할 수 있을 정도로 상당히 소형화된 팔라듐 상온핵융합로가 개발되었다. 정숙성/출력 등 모든 면에서 기존의 기관보다 월등하다고 하며 이로 인해서 AS는 완벽한 광학미채가 가능해졌다. 작중에 등장하는 강습 상륙 잠수함 투아하 데 다난 또한 팔라듐 상온핵융합로에서 동력을 얻는데, 연료봉을 가득 채우면 최대 8개월까지 작전 행동이 가능하다고 한다. 다만 현대의 원자력 잠수함은 연료보급없이 30년은 항행할 수 있는 점과 비교하면, 다난은 출력이 21만 마력으로 잠수함치고는 초월적으로 출력이 높다는 점을 감안해도 유지성은 그렇게 좋진 않은 듯.[5]
- 아이언맨 실사영화 시리즈에서도 아크 리액터를 만들 때 이 물질을 언급한다. 섬과 회사에 하나씩 있는 팔라듐 반응로를 기반으로 소형화했다고. 2편에서는 주인공인 토니 스타크가 팔라듐 중독[6]으로 죽을 위기에 처하여 토니가 만들어낸 새로운 원소인 배드애슘[7]으로 교체되었다. 실제로 팔라듐은 반응성이 매우 낮기 때문에 원자로에 쓰기에 적합하지 않으며, 중독 증상을 나타내지도 않지만 본작에서는 단순히 생 팔라듐을 기구로 사용하는 것과 달리 핵발전의 연료로 팔라듐을 사용하는 상황이며, 그 반응으로 인해 녹슨 팔라듐 칩 파편이 금속 분말 형태로 몸에 흘러들어와 암을 넘어서 몸 안이 망가져서 훅 가듯이 죽지나 않으면 다행인 문제로 묘사되어 전혀 다른 문제다. 애초에 평범한 몸 안에 핵발전소를 집어넣은 꼴인데 이상이 안 생기면 그게 이상한 것...[8] 일단 토니가 극중에서 보인 증상은 방사능 피폭 증상이 아니긴 하지만, 그렇다고 위험하지 않은 것은 아니다.[9]
- 동방 프로젝트의 미디어 믹스 기획 중 하나인 <동방자가선>의 2화에서 작중 등장인물인 코치야 사나에가 상온핵융합 드립을 치며 하쿠레이 레이무에게 팔라듐을 요구하는 장면이 있다. 그리고 레이무는 금속재련의 신의 힘을 빌려 레이무 키의 한 3~4배는 되어 보이는 팔라듐 기둥을 재련하여 내놓았다.
- 매스 이펙트와 매스 이펙트 2에서 획득가능한 자원으로 나왔다. 매스 이펙트에서 등장할 때는 많고 많은 자원 중 그냥 하나의 자원으로 나왔지만[10] 매스 이펙트 2부터 자원시스템이 크레딧 시스템과 함께 4자원체계로 세분화되었으며 팔라듐은 사이버네틱, 쉴드, 헤비 피스톨, 아머를 업그레이드하는데 쓰였다. 매스 이펙트 3에서는 자원 채굴 시스템은 더미 데이터로만 남아 사라지고, 2편에서 채굴한 자원을 얼라이언스에서 몰수해 프로젝트 크루시블을 완수하기 위한 자원으로 사용하며, 결과적으로 2편의 크레딧 시스템만이 남게 된다.
[1] 하이파이 오디오용 RCA 잭은 대부분 팔라듐 도금이다. 흔하게 보는 이어폰의 3mm 잭도 팔라듐 도금. 고급 기종이 되어야 금이나 백금 도금 잭을 쓴다.[2] 이러한 팔라듐의 최외각 전자배치는 옥텟규칙만으로는 설명이 안되는데, 이를 그나마 간단히 설명하자면, 확장된 옥텟규칙이라고 해서 3주기 이상의 원소들은 최외각 전자껍질에 전자를 채울 때 그 이전주기의 원소들과 달리 s(최대 2개수용), p(최대 6개수용) 전자껍질뿐만 아니라 d(최대 10개수용)최외각 전자껍질에 8개이상 채울 수 있어서 화학결합을 할 때도 종종 관측되는 경우이다. ex)DNA의 뼈대를 이루는 인산염에서의 인의 최외각 전자배치(공유결합한 것까지 합치면 총 10개이다.) 고등학교 화학 I 뒷부분에서 잠깐 나온다.[3] 중심 전이 원소가 가지고 있는 d 전자의 수와 주변 ligand의 전자 수를 총 합하였을 때 18개가 되어야한다.[4] =28.35g[5] 물론 다난의 경우 탑재된 물건이 물건이다보니 지나치게 효율이 낮을 가능성이 높다. M9의 경우 그 크기로 무보급 연속 작전 시간이 150시간을 넘지만, 다난과 비슷한 물건이 탑재된 아바레스트는 그 2/3밖에 안 되는 100시간으로 확 줄어들며, 이를 적극적으로 운영하는 그.후속기는 1/5인 30시간까지 줄어버린다.[6] 프리퀄 코믹스에서 의사들이 이제껏 이렇게 팔라듐에 오랫동안 노출된 사람은 없었다고 혀를 내둘 정도.[7] Badassium. 국내에는 개쩌늄으로 번역되었다.[8] 토니는 파편이 심장에 가지 않게 하기 위해 전자석 에너지 공급용으로 붙인 것이지만 일반인이라면...[9] 작중에서의 증상은 아크 리액터를 가동시키는 팔라듐 촉매제의 부산물로 인해서 생긴, 일종의 미나마타병과 유사한 증상이었다. 반응성이 암만 낮은 금속이어도 피부나 골격, 근육 같이 어느 정도 회복이 되는 공간에서 써야 안전하지, 혈관 내에서 분말 형태로 돌아다니기 시작하면 심근경색이나 대동맥 박리 같은 심각한 질환을 유발할 수 있다.[10] 매펙 1 무기 업그레이드 방식은 단순히 엄청난 양의 크레딧을 모으고 필요없는 잡템들을 팔아 그 돈으로 질 좋은 무기와 노르망디 함내 보급권한을 구매해 함내에서 구매해 사용하는 그런 형태이기 때문이다. 팔라듐 같은 자원들은 탐사 가능한 자원으로만 등장했으며 탐사를 해주고 대가로 크레딧을 받는 형태였다.