뼈까지 녹인다?! 매일 사용하는데도 몰랐던 플루오린의 위험한 매력! 불소가 들어있는 의외의 기술?! (한국화학연구원 백지훈 박사)

불소, 알고 보면 우리 주변에 널리 쓰이는 '독한 친구'

불소, 이름의 비밀

• 불소는 원래 플루오린(Fluorine)이라는 이름이었어.
• 옛날에 프랑스를 불란서라고 불렀는데, 이때 '불'자를 따서 불소라고 부르게 된 거야. 마치 외국 이름을 한자로 비슷하게 바꿔 부르는 것처럼 말이지.
• 요즘은 원래 이름인 플루오린이라고 부르는 추세야.

주기율표와 불소

• 주기율표를 만든 드미트리 멘델레예프는 원소들의 규칙성을 이용해 주기율표를 만들었어.
• 하지만 멘델레예프는 아쉽게도 노벨상을 받지 못했지. 당시 다른 뛰어난 과학자들과 경쟁해야 했기 때문이야.
• 그런데 멘델레예프가 주기율표를 만들 때, 아직 발견되지 않은 원소들의 자리를 비워두고 특징을 예측했는데, 이게 나중에 플루오린을 발견하는 데 중요한 역할을 했어.

불소를 처음 분리한 과학자, 앙리 무아상

• 앙리 무아상이라는 과학자가 플루오린을 처음으로 분리해냈어. 이 업적으로 1906년에 노벨 화학상을 받았지.
• 플루오린은 형석(Fluorite)이라는 돌에서 발견되는데, 형석은 빛나는 돌이라는 뜻이야. 영어로는 플로라이트(Fluorite)라고 하는데, 여기서 플루오린이라는 이름이 나온 거기도 해.
• 형석에 산을 부으면 불산(불화수소산)이 나오는데, 이 불산은 유리를 녹이는 성질이 있어서 유리 가공에 사용되었어.
• 불산은 매우 위험한 물질이라서 피부에 닿으면 뼈까지 녹일 수 있어. 그래서 불산에 노출되면 칼슘 연고를 발라야 하는데, 칼슘이 불소와 결합해서 더 깊이 들어가는 걸 막아주기 때문이야.

불소의 강력한 힘: 전기음성도

• 불소는 전기음성도가 가장 높은 원소야. 쉽게 말해 다른 원자의 전자를 자기 쪽으로 끌어당기는 힘이 엄청나게 세다는 거지.
• 이 때문에 불소는 다른 원소와 아주 강하게 결합해. 예를 들어 탄소와 불소가 결합하면 쉽게 부서지지 않는 튼튼한 물질이 만들어져.
• 이런 성질 때문에 불소 화합물은 물과 기름에 모두 잘 섞이지 않아.

불소, 우리 생활 속 숨은 조력자

• 인공 혈관: 불소 소재는 피떡(혈전)이 잘 달라붙지 않아서 인공 혈관을 만드는 데 사용돼.
• 인공 혈액: 불소 액체는 산소를 물에 녹이는 양이 일반 물보다 훨씬 많아서, 마치 물고기처럼 아가미로 호흡하듯 산소를 공급받을 수 있게 해줘. 그래서 인공 혈액이나 호흡이 어려운 사람들을 위한 의료 기술에 활용될 수 있어.
• 에어컨 냉매: 에어컨에 들어가는 냉매 가스 중에도 불소가 포함된 화합물이 사용돼.
• 절연 가스: 발전소나 변전소에서 전기를 안전하게 차단하거나 변환할 때, 전기가 통하지 않는 절연 가스가 필요한데, 이때도 불소 화합물이 사용돼.
• 냉각 시스템: 서버나 배터리 등을 냉각하는 액체 냉각 시스템에도 불소 액체가 사용돼.
• 고어텍스: 등산복이나 아웃도어 의류에 많이 쓰이는 고어텍스 소재의 핵심 성분도 불소야. 고어텍스는 물은 막아주면서 땀은 배출하는 신기한 기능을 하는데, 이건 불소 소재의 작은 구멍들이 물 분자는 막고 기체 분자는 통과시키기 때문이야.

불소와 우리나라의 기술 자립

• 몇 년 전, 일본이 우리나라에 반도체와 디스플레이 산업에 필요한 핵심 소재인 플루오린 폴리이미드, 고순도 불화수소, 포토레지스트의 수출을 막은 적이 있었어.
• 이 사건 때문에 우리나라는 자체적으로 이런 소재들을 개발하기 시작했고, 많은 부분이 국산화에 성공했지.
• 플루오린 폴리이미드는 접는 디스플레이에, 고순도 불화수소는 반도체 공정에 꼭 필요한 소재야.

우리 몸속의 불소

• 우리 몸에는 약 2.6g 정도의 불소가 들어있는데, 사람마다 편차가 좀 있어.
• 불소는 주로 치아와 뼈에 쌓이는데, 이는 불소가 칼슘과 잘 결합하기 때문이야. 그래서 치약에 불소가 들어가는 거지.

불소는 이름처럼 '독한' 성질도 있지만, 우리 생활 곳곳에서 없어서는 안 될 중요한 역할을 하고 있는 '숨은 조력자'라고 할 수 있어!