[[분류:전이 원소]]
[include(틀:주기율표)]

[include(틀:원소 정보, name_ko=지르코늄, name_en=Zirconium, number=40, symbol=Zr, category=전이 원소, state=고체, weight=91.224, density=6.52 g/cm<sup>3</sup>, melt=1855 °C, boil=4377 °C, fusion=14 kJ/mol, vapor=591 kJ/mol, valence=4, ion=640.1&#44; 1270&#44; 2218 kJ/mol, negativity=1.33, affinity=41.1 kJ/mol, found=M. H. Klaproth, found_link=, found_link_alt=, found_year=1789, CAS=7440-67-7, prev=이트륨, prev_alt=이트륨, prev_symbol=(Y), next=나이오븀, next_alt=나이오븀, next_symbol=(Nb), ref=)]

'''Z'''i'''r'''conium

[목차]
[[파일:attachment/Zr-usage.jpg]][* 참고로 여기서 탄두에 쓰인다는 이야기는 [[총알/탄자의 종류#s-1.11|소이탄]]에만 해당되는 이야기이다. 일반적인 탄환은 [[FMJ|구리 도금한 납 탄두]]를 쓰며, [[철갑탄]] 관통자로는 [[텅스텐]]이나 [[우라늄]]을 쓴다. [[FN 5.7×28mm]]처럼 [[연철(금속)|연철]]과 [[알루미늄]]을 쓰는 경우도 있다.]
[[파일:zirconium.jpg]]
 
== 개요 ==
주기율표 제4족에 속하는 금속[[원소(화학)|원소]]. 천연에 풍부하고 공업적으로는 마그네슘을 이용한 크롤법에 의해 제조하며 내식성이 매우 좋기 때문에 원자로의 재료로서 많이 이용된다.

== 역사 ==
지르코늄을 포함한 광물은 고대부터 알려져 있었다. 당시에는 "히야신스"나 "자르곤" 등 여러가지 이름으로 불리고 있었는데, 그 광물은 [[알루미늄]]의 산화물과 비슷했기 때문에 새로운 원소가 포함되어 있으리라고는 아무도 생각지 못했다. 이것이 실수라는 것이 판명된 건 1789년, [[독일]]의 화학자 마르틴 하인리히 클라프로트에 의해서였지만 그는 지르코늄의 분리에는 성공하지 못했다. 이후 1808년 영국의 험프리 데이비는 [[전기분해]]를 통해 순수한 지르코늄을 얻으려 했지만 실패했고, 1824년 [[베르셀리우스]]가 [[불순물]]이 섞인 형태로 분리하였다. 

다만 19세기 시점에서 지르코늄의 원자량은 정확히 알아낼 수 없었다. 지르코늄의 원자량은 실제보다 높게 측정되었는데, 이는 20세기 초에 들어서야 잘못되었다는 것이 밝혀졌다. 1923년에 Coster 와 Hevesey 가 [[하프늄]] 이라는 원소를 발견하여 보고했는데, 질량이 지르코늄의 두 배에 육박하나,[* 지르코늄 원자의 질량은 91.2 amu, 하프늄 원자의 질량은 178.5 amu 이다.] +4가 이온이 안정하고 원자 반지름도 유사한 특징이 있다. 이로 인해 화학적 성질이 유사하여 지르코늄 화합물에서 하프늄 화합물을 인지하기는 쉽지 않았고,[* 화합물에서 구조상전이 온도가 달라지는 것과 같은 차이가 나타난다. 예를 들면 지르코니아(ZrO2) 와 하프니아 (HfO2)는 온도가 높아짐에 따라 monoclinic -> tetragonal -> cubic 순서로 구조상전이하는데, 상전이 온도에서 큰 차이가 있다.] 따라서 하프늄에 의해 지르코늄의 질량이 실제보다 무거운 것처럼 보인 것. [[https://doi.org/10.1007/BF00541601|#]]
== 특징 ==
지르코늄은 내식성, 흡착성, 침투성이 풍부하기 때문에 내화물재료로서 [[우주왕복선]] 등에 쓰인다. 또, [[중성자]]를 잘 흡수하지 않기 때문에 [[핵연료]] 피복재료로도 이용된다.  [[원자로]]는 중성자를 이용해서 [[핵분열]]을 일으키기 때문에 지르코늄의 중성자를 잘 흡수하지 않는 성질을 필요로 한다. 마그네슘이나 베릴륨처럼 지르코늄보다 중성자를 덜 흡수하는 재질도 존재하지만, 단가와 내식성, 높은 녹는점 등의 기계적 특성 등을 고려하면 지르코늄이 제일 적합하다. 지르코늄 생산량의 1%가 순도 95%의 합금 형태로 핵 연료 피복재로 사용된다.[[http://en.wikipedia.org/wiki/Zirconium#Nuclear_applications|#]] 비등경수로에서는 니켈이 포함된 지르코늄-2를 사용하며, 한국에서도 사용되는 가압경수로 노형의 경우 니켈이 수소를 흡수해 피복재에 취성이 생기는 문제로 인해 니켈을 제외하고 철의 비중을 늘린 지르코늄-4 합금을 사용한다.

그리고 핵분열실험의 방어재로도 쓰이기 때문에 고농도의 Zr은 [[IAEA]]의 관리대상 품목이기도 하다. 그렇기에 순도가 높은 지르콘계열 합성물 연구실험은 언제나 지르콘의 농도를 높이는 삽질부터 시작하는 판국이기도 하다. 75%이상은 관리대상이라 구하려면 여러가지 인증을 받아야한다나... 

연도가 오래된 연구실이나 퇴임교수들에게 대대로 물려받은 연구실에 가보면 관리대상이 되기 이전의 고농도 지르코늄화합물이 있기도 한다. 하지만 실제 실험에는 안 쓴다, 아니 못 쓴다. 사실 관리지정이 된 게 10여 년 전이니...이미 변성될 확률이 높다. 까지도 않은 지르코늄 화합물이 있다면 대단한 거지만, 실험재료가 동일한 물건이 이제 없을 텐데... 재현성을 고려하자면 써도 골치고 안 써도 골치다. (재료 및 화학합성 관련 논문 작성 시에는 사용한 원료의 순도와 제조회사는 필수기입요소다. 기입해야 재현성 실험의 오차가 줄어드니까... 경우에 따라서는 LOT 넘버까지 기재해야 할 정도...)

내식성도 좋고 [[경도(성질)|경도]]도 높고 전연성도 좋아서 다 좋은데, 한 가지 치명적인 단점이 있다. 약 화씨 2200도, 섭씨로는 1200도 근방에서 물과의 산화반응 속도가 급격하게 증가하며, 이 때 많은 양의 수소를 만든다.[* 사실 실험용 지르콘계 화합물은 거의 모두가 상온에서도 극히 소량 물과 반응해서 수소를 내보낸다. 미량이라 문제는 안 되지만 순도가 떨어지고 이산화지르콘이 혼합되니, 연구자의 입장에서는 골치 아프다.] 또한, 이는 [[발열반응]]이기에 이 반응이 일어나기 시작하면 이미 냉각은 물건너갔다고 생각하면 되고, 이로 인해 원자력 안전에서 화씨 2200도는 반드시 지켜야 할 마지노선으로 취급받는다.
 * [math(\text{Zr} + \text{2H}_\text{2}\text{O})] → [math(\text{ZrO}_\text{2} + \text{2H}_\text{2})]
이 반응으로 인해 수소 가스가 축적되면 폭발할 수 있는데, 1979년 [[스리마일 섬 원자력 발전소 사고]]에서 수소 가스 폭발이 처음으로 관측되었다. 그리고 그로부터 32년 후, 같은 사고가 반복되는데, 이번에는 매우 큰 규모로 치명적인 폭발이 일어난다. 그것도 하루 이틀 간격으로 3차례나. [[후쿠시마 원자력 발전소 사고/경과/2011년 3월]]

== 용도 ==
지르코늄은 금속 뿐만이 아니라 산화물의 이용도 많다. 산화지르코늄인 [[지르코니아]](Zirconia)는 녹는 점이 높기 때문에 내열성 세라믹스의 재료로서 알려진다. 도자기는 물론이고 금속색이 아닌 흰색의 가위나 식칼, 내열 [[냄비]]도 세라믹스이다. 여기에 [[희토류 원소]]의 산화물이나 [[마그네슘]] 등을 첨가하면 안정 지르코니아라는 입방형이나 [[정방형]]의 결정으로 변화한다. 특히 입방형 지르코니아는 [[다이아몬드]]와 닮았기 때문에 [[모조품]]으로도 이용된다(일명 [[큐빅]]이나 [[지르콘]]). 

[[치과]]계에서도 지르코니아를 사용하여 보철물([[크라운(시술)|크라운]])을 제작한다. 가격이 금니 이상으로 비싸지만 --보험처리 해주세요-- 튼튼하고[* 지르코니아는 강도가 강한 편에 속하면서도 마주보는 이빨의 마모율이 매우 낮은편이고,냉온 자극에 있어서도 다른 재료(아말감, 레진, 세라믹, 금 등)보다 치아에 훨씬 자극이 덜 한 편이다. 또한 내식성과 생체친화성, 청결성(지르코늄 특성상 치태가 거의 생기지 않음)으로 인해 특히 씹거나 으깨는 힘이 많이 요구되고 안쪽에 있어서 칫솔이 잘 닿지 않아 + 변화가 잘 눈에 띄지 않아 충치 발전이 쉬운 어금니 보철에도 이용되는 편. 물론 값 때문에 사용빈도는 당연히 밀리는 편이다. (아말감이야 겨우 1-2만원 선이지만 레진만 해도 6-10만원이 넘어가는데 광물을 소재로 쓰는 지르코니아 보철물의 가격은 보험처리 안하면 치과 드릴 공포보다 영수증이 더 무서울 정도로 비싸다.)] 치아색이라는 장점까지 있어서 보철물중에서 가격을 생각하지 않는다면 가장 완벽하다는 평가를 듣는다.

[[LG전자|어느 회사]]는 [[LG 시그니처 에디션|자사의 한정판 초프리미엄(?)폰]] 뒷판에 지르코늄 세라믹을 넣었다.

ZrN(질화지르코늄)은 내마모성이 매우 뛰어나기 때문에 고급 공구나 [[단검|나이프]]의 코팅재로도 많이 쓰인다.

-늄으로 끝나는 원소여서 끝말잇기에서 다른 -륨, -늄 원소들과 같이 한방단어로 사용된다.