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수은

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목차

1. 개요

수은(Hg)은 액체 상태로 존재하는 은백색의 무거운 금속 원소이다. 라틴어 'hydrargyrum'에서 유래되었으며, 로마 신화의 메르쿠리우스에서 영어 이름 'mercury'가 유래되었다. 상온에서 액체 상태이며, 열 전도율은 낮지만 전기 전도율은 중간 정도이다. 팽창률이 커서 온도계, 기압계 등 과학 기구에 사용되었으나, 독성 문제로 인해 알코올 온도계나 디지털 온도계로 대체되고 있다. 수은은 금속을 녹여 아말감을 형성하며, 다양한 산업 및 연구 분야에 활용된다. 수은 화합물은 유기 수은과 무기 수은으로 나뉘며 유기 수은은 독성이 강하다. 수은은 중금속으로 중독을 일으키며, 신경계 손상, 미나마타병 등을 유발할 수 있다. 수은 중독을 막기 위해 여러 국가에서 수은 사용을 규제하고 있으며, 대한민국 환경부에서도 수은 오염을 규제하고 있다.

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  • 수은 - 아말감
    아말감은 수은을 주성분으로 하는 금속 합금으로, 과거 금속 채굴, 도금, 치과 치료 등에 사용되었으나, 수은 독성 문제로 사용이 감소하고 있으며, 은, 주석, 구리, 아연 등의 성분이 아말감의 성질에 영향을 미친다.
  • 수은 - 수은등
    수은등은 수은 증기를 이용해 빛을 내는 방전 램프로, 다양한 종류가 있으며 여러 용도로 사용되었지만, 환경 및 안전 문제와 LED 기술 발전으로 인해 점차 대체되고 있다.
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  • 오염원 - 휘발성 유기 화합물
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    부동액은 내연 기관의 냉각 시스템에서 물의 어는점 상승과 부식을 방지하기 위해 사용되며, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등의 유기 화합물을 기반으로 자동차, HVAC 시스템, 산업용 열전달 매체 등에 활용된다.
  • 냉각재 - 네온
    네온은 그리스어에서 유래된 무색, 무취, 무미의 비활성 기체로, 저압 방전 시 밝은 붉은색을 내며 네온사인, 레이저, 냉매 등으로 사용된다.
수은
기본 정보
빛나는 은색 액체
빛나는, 은색 액체
원소 이름수은
영어 이름Mercury (머큐리)
라틴어 이름Hydrargyrum (히드라르기룸)
어원그리스어 'hydor (물)' + 'argyros (은)'
발견자고대 이집트인
발견 시기기원전 1500년 이전
원자 기호Hg
원자 번호80
표준 원자량200.59
전자 배치[Xe] 4f14 5d10 6s2
껍질당 전자 수2, 8, 18, 32, 18, 2
주기6
족12
원소 종류전이후 금속
겉모습빛나는 은백색 액체
물리적 성질
상액체
밀도 (근처 온도)13.546 g/cm3
녹는점234.3210 K (-38.8290 °C, -37.8922 °F)
끓는점629.88 K (356.73 °C, 674.11 °F)
삼중점234.3156 K, 1.65 × 10−7 kPa
임계점1750 K, 172.00 MPa
융해열2.29 kJ/mol
기화열59.11 kJ/mol
열용량27.983 J/(mol·K)
증기압315 K에서 1 Pa
350 K에서 10 Pa
393 K에서 100 Pa
449 K에서 1 kPa
523 K에서 10 kPa
629 K에서 100 kPa
결정 구조능면체정계
격자 상수ar = 301.06 pm
α = 70.529°
ah = 347.64 pm
ch = 673.20 pm (삼중점에서)
음속액체: 1451.4 m/s (20 °C에서)
열팽창 계수60.4 µm/(m·K) (25 °C에서)
원자 정보
산화 상태4, 2, 1 (Hg2+), (Hg22+)
전기 음성도2.00 (폴링 척도)
이온화 에너지1차: 1007.1 kJ/mol
2차: 1810 kJ/mol
3차: 3300 kJ/mol
원자 반지름151 pm
공유 반지름132±5 pm
반데르발스 반지름155 pm
자기적 성질반자성
전기 저항961 nΩ·m (25 °C에서)
열 전도율8.30 W/(m·K)
자기 감수율-33.44 × 10−6 (293 K)
동위 원소
주요 동위 원소194Hg: 반감기 444년 (인공)
195Hg: 반감기 9.9시간 (인공)
196Hg: 존재비 0.15%
197Hg: 반감기 64.14시간 (인공)
198Hg: 존재비 9.97%
199Hg: 존재비 16.87%
200Hg: 존재비 23.1%
201Hg: 존재비 13.18%
202Hg: 존재비 29.86%
203Hg: 반감기 46.612일 (인공)
204Hg: 존재비 6.87%
기타 정보
CAS 등록 번호7439-97-6

2. 명칭

라틴어 hydrargyrumla은 그리스어에서 물을 뜻하는 'hydrel'와 은을 뜻하는 'argyrosel'를 조합하여 만들어졌다. 원소 기호 '''Hg'''는 ὕδράργυροςgrc(hydrargyros; < ὕδωρgrc「물」 + άργυροςgrc「은」)에서 유래한 hydrargyrumla의 약자이다.[181]

영어 이름 mercury영어는 14세기부터 점성술이나 연금술 분야에서 처음 사용되었다.[182] 이는 천구 상을 빠르게 이동하는 수성을 유동적인 수은과 연결했거나,[182] 액체 금속의 유동성이 신들의 사자인 헤르메스(그리스 신화의 신으로, 로마 신화의 메르쿠리우스(Mercuriusla)와 동일시됨)의 성격과 관련되었기 때문이라고도 한다.[183]

3. 성질

수은은 무겁고 은백색을 띠는 액체 금속이다. 다른 금속에 비해 열 전도율은 낮지만, 전기 전도율은 중간 정도이다.[9] 팽창률이 크고 온도가 변해도 팽창률이 거의 일정하여 온도계를 만드는 데 많이 사용된다. 그러나 수은 온도계는 독성이 있어 안전한 알코올 온도계나 디지털 온도계 등으로 점차 바뀌어가고 있다.

수은은 표면장력이 매우 커서, 15 °C에서 물의 표면장력(0.0735 N/m)보다 훨씬 큰 0.487N/m에 이른다. 유리 위에 수은 방울을 떨어뜨리면 구형에 가깝게 뭉치는 것을 볼 수 있다. 부력과 표면 장력의 조합으로 인해 밀도가 약 7.6 g/cm3인 오래된[8] 파운드 동전은 수은 위에 뜬다.

수은 위에 떠 있는 파운드 동전


또한 유리 표면과 수은과의 부착력이 수은의 응집력보다 약해, 메니스커스는 물과 달리 볼록한 모양을 띤다. 모세관 현상 또한 수은에서는 수은의 응집력이 부착력보다 커서 다르게 일어난다.

수은의 녹는점은 −38.83 °C이고 끓는점은 356.73 °C[10][11][12]로, 안정한 금속 중에서는 둘 다 가장 낮다. 수은이 얼면 부피가 3.59% 감소하고 밀도는 액체일 때 13.69 g/cm3에서 고체일 때 14.184 g/cm3으로 변한다. 고체 수은은 연성이 있고, 칼로 자를 수 있다.[14]

액체 수은의 열 및 물리적 특성은 아래 표와 같다.[15][16]

온도(°C)밀도 (kg/m3)비열 (kJ/(kg·K))동점성 (m2/s)열전도율 (W/(m·K))열확산율 (m2/s)프란틀 수체적탄성률 (K−1)
013628.220.14031.24E-78.20.02880.000181
2013579.040.13941.14E-78.694.61E-60.02490.000181
5013505.840.13861.04E-79.45.02E-60.02070.000181
10013384.580.13739.28E-810.515.72E-60.01620.000181
15013264.280.13658.53E-811.496.35E-60.01340.000181
20013144.940.1578.02E-812.346.91E-60.01160.000181
25013025.60.13577.65E-813.077.41E-60.01030.000183
315.5128470.1346.73E-814.028.15E-60.00830.000186



수은은 희석된 황산과 같은 대부분의 산과는 반응하지 않지만, 농축 황산과 질산 또는 왕수와 같은 산화제는 수은을 녹여 황산염, 질산염 및 염화물을 생성한다. 은과 마찬가지로 수은은 대기 중의 황화 수소와 반응한다. 수은은 고체 상태의 황 조각과 반응하며, 이는 수은 유출 키트에 사용된다.[54]

수은은 아말감이라고 불리는 합금을 여러 금속과 만든다. 백금, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 텅스텐과는 합금을 형성하지 않으므로 수은 보존에는 철 용기가 사용된다.

수은은 그 특이한 성질 때문에 여러 과학자들의 흥미를 끌었으며, 여러 현상 발견에 기여했다.


  • 토리첼리의 실험에서 수은 기둥이 사용되었으며, 압력의 단위인 "토르"(Torr, 별명: 수은주 밀리미터 mmHg)의 기준이 되었다.
  • 초전도는 수은의 냉각 중에 처음 발견된 현상이다.
  • 폴라로그래피에서는 수은이 전극으로 사용된다.
  • 전기 저항의 단위인 옴의 값의 유래가 된 것은, 수은의 저항값을 기초로 한 지멘스 수은 단위였다.
  • 산소의 발견은 수은과 산소가 특정 온도 이하에서는 산화 수은으로, 특정 온도 이상에서는 단체로 분리되는 성질을 이용한 것이다.

3. 1. 동위 원소

수은은 7종의 안정 동위 원소가 존재한다. 동위 원소는 중성자 수가 다르기 때문에 질량이 약간 다르다. 따라서 같은 원소라도 물리적 특성에 차이가 있다. 이러한 특성을 이용하여 환경에 축적된 수은의 동위체 비율을 정밀하게 측정함으로써 수은의 순환을 규명할 수 있다.[184]

4. 역사

수은은 고대부터 알려진 중요한 금속으로, 중국, 인도 등에서 많이 사용되었으며, BC 1500년경 이집트 분묘에서도 발견되었다. 진시황릉을 지을 때 물 지형을 표현하려고 쓰기도 했다.[24] BC 300년경 로마의 테오프라스투스는 진사를 태워 수은을 추출하는 방법에 대해 처음으로 상세하게 기록했으며, 6세기 말경에는 금 광석에서 금을 추출하는 데 수은이 이미 이용되었다.

수은은 액체 상태이며 여러 금속을 녹여 아말감을 만든다는 특징 때문에 연금술사들에게 주목받았다. 연금술사들은 수은이 모든 금속의 공통 성분이며, 수은 함유량을 조절하여 금속을 다른 금속으로 바꿀 수 있다고 믿었다.

수은은 라틴어로 'hydrargyrumla'이라고 하는데, 이는 그리스어로 물을 뜻하는 'hydrel'와 은을 뜻하는 'argyrosel'를 합쳐 만든 말이다. 또 다른 라틴어 명칭은 'mercuriumla'인데, 이는 중세 유럽에서 금, 은, 수은, 구리, 철, 주석, 납 등 7가지 금속을 태양, 달, 수성, 금성, 화성, 목성, 토성 등 태양계 행성과 연결지을 때 수은이 수성(mercury)과 관련 있다고 여겨 붙여진 이름이다. 영어의 'mercury'와 프랑스어의 'mercure프랑스어'는 여기서 유래했다.

중국과 티베트에서는 수은이 수명을 늘리고 골절을 치료하며 건강을 유지하는 데 도움이 된다고 믿었지만, 현대에는 수은 증기 노출이 심각한 건강 문제를 일으킨다는 사실이 밝혀졌다.[26] 중국을 통일한 첫 황제 진시황은 진나라 연금술사들이 만든 불멸의 영약인 수은과 옥 가루 혼합물을 마시고 사망한 것으로 알려져 있다.[27][28]

아리스토텔레스는 다이달로스가 아프로디테 나무 조각상 안에 수은을 넣어 움직이게 했다고 전한다.[33] 그리스 신화에서 다이달로스는 수은을 사용해 조각상에 목소리가 있는 것처럼 보이게 했다. 고대 그리스인들은 연고에 진사(황화 수은)를 사용했고, 고대 이집트인과 로마 제국은 화장품에 사용했다. BC 500년경에는 수은과 다른 금속을 혼합해 아말감을 만드는 데 사용되었다.[34]

연금술사들은 수은을 모든 금속의 근원 물질로 여겼다. 그들은 수은에 포함된 황의 성질과 양을 조절하면 다양한 금속을 만들 수 있다고 믿었다. 그중 가장 순수한 금속은 금이었으며, 수은은 비금속을 금으로 변환하려는 연금술사들의 주요 연구 대상이었다.[35]

5. 수은 화합물

수은 화합물은 크게 유기 수은 화합물과 무기 수은 화합물로 나눌 수 있으며, 유기 수은 화합물은 독성이 매우 강하다.

무기 수은 화합물에는 황화수은, 염화수은, 산화수은 등이 있다. 유기 수은 화합물에는 메틸수은, 에틸수은 등이 있으며, 일반적으로 무기 수은 화합물보다 독성이 강하다. 이는 유기 수은 화합물이 피부를 통해 쉽게 흡수되고 혈뇌장벽을 쉽게 통과하기 때문이다. 주로 생선에 축적된 메틸수은을 통해 수은에 중독되며, 메틸수은은 적은 양으로도 신체에 큰 영향을 미치므로 주의해야 한다.[58]

수은 화합물의 예는 다음과 같다.

무기 수은 화합물유기 수은 화합물
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6. 독성

수은은 중금속 중독을 일으키는 물질로, 증발하기 쉬워 무색의 기체를 만든다. 수은 기체는 인체에 흡수되기 쉽고 무색무취이므로 감지하기 어려워 매우 위험하다.[50] 수은은 신경계를 손상시켜 언어 장애, 운동 장애 등을 일으키고, 심하면 사지 마비를 유발할 수 있다. 미나마타병은 수은 중독의 대표적인 예시이다.[50]

수은 화합물은 유기 수은 화합물과 무기 수은 화합물로 나눌 수 있다. 유기 수은 화합물은 무기 수은 화합물보다 독성이 강한데, 이는 유기 수은 화합물이 피부를 통해 쉽게 흡수되고 혈뇌장벽을 쉽게 통과하기 때문이다. 특히 메틸수은은 적은 양으로도 신체에 큰 영향을 미치기 때문에 주의해야 한다.[50]

진시황은 불로장생을 위해 수은을 복용했지만, 결국 수은 중독으로 사망했다는 기록이 있다.[50] 이는 수은의 위험성을 보여주는 역사적 사례이다.

과거에는 수은이 다양한 용도로 사용되었지만, 현대에는 그 위험성이 널리 알려져 있다. 예를 들어, 치과 재료로 쓰이는 아말감이나 수은전지 등은 여전히 수은을 사용하고 있어, 인류는 수은 중독의 위험에서 완전히 벗어나지 못하고 있다.[50]

고대에는 진사(辰砂)(주성분은 황화수은) 등의 수은 화합물이 불사의 약이나 부패 방지제로 귀하게 여겨졌으며, 진사의 일종인 주사(朱砂)는 적색 안료로 사용되었다. 특히 중국의 황제가 애용하여 불로불사의 약, "선단"의 원료로 여겨졌다(연단술).[50]

2001년 미국에서는 "유아 시기에 받은 예방 접종 중 티메로설(에틸수은 티오살리실산나트륨, 백신의 방부제로 사용된다)에 의해 자폐증에 걸렸다"며 제약 회사를 상대로 소송이 발생했다. 그러나, 그 후의 대규모 조사에서 자폐증과의 관련성은 부인되었으며[186], 관련성을 시사한 논문은 과학적 부정이 있었다는 이유로 철회되었다.

일본 후생노동성은 금눈돔, 황새치, 참치 등의 어류와 고래, 돌고래 등의 해양 포유류에 포함된 수은이 태아의 발육에 영향을 미칠 수 있다는 이유로, 임신 중이거나 임신 가능성이 있는 여성은 어패류 섭취량과 횟수를 제한하도록 주의를 환기하고 있다.[187]

체온계에 사용되는 수은은 금속 수은이므로 비교적 안전하다고 알려져 왔다. 금속 수은은 잘못 삼켰다 해도 소화관에서 거의 흡수되지 않으므로 급성 중독을 일으키지 않는다고 생각되었기 때문이다. 그러나 수은은 '''20℃'''에서 기화되며, 기화될 경우 폐에서 흡수되기 쉽고 체내에 흡수되면 헤모글로빈과 알부민과 결합하여 독성을 나타낸다. 따라서 수은을 함유하는 물건(형광등, 체온계, 혈압계, 단추형 전지, 인주 등)을 소각하는 것은 위험하다.

6. 1. 허용 섭취량

국제 전문가 회의(JECFA)는 태아를 보호하기 위해 수은의 잠정 내용량(PTWI)을 1.6 μg/kg으로 정했다.[191] 여러 국가[192]에서도 임산부 등에 대한 수은 섭취 제한을 알리고 규제를 강화하고 있다.[193][194]

6. 2. 수은 중독의 영향 및 증상

수은 중독은 뇌, 신장, 폐 손상 등 다양한 건강 문제를 일으킨다.[126][127] 감각 손상(시각, 청각, 언어), 감각 장애, 협응력 부족 등이 일반적인 증상으로 나타날 수 있다.[126][127] 이러한 증상의 유형과 정도는 노출된 수은의 종류, 양, 노출 방법 및 기간에 따라 달라진다.

수은 중독은 말단홍색병(분홍병), 헌터-러셀 증후군, 미나마타병과 같은 질병을 유발할 수 있다.[126] 사례-대조 연구에 따르면, 0.7–42 μg/m3 정도의 낮은 농도에서도 만성적으로 수은 증기에 노출된 근로자에게서 떨림, 인지 능력 손상, 수면 장애와 같은 영향이 나타났다.[159][160]

1. 1~44 mg/m3의 수은 증기에 4~8시간 동안 급성 노출될 경우, 흉통, 호흡 곤란, 기침, 객혈, 폐 기능 손상, 간질성 폐렴 등의 증상이 나타날 수 있다.[126] 또한, 수은 증기에 급성 노출되면 헛소리, 환각, 자살 경향과 같은 정신병적 반응을 포함하여 중추 신경계에 심각한 영향을 미칠 수 있다.

직업적으로 수은에 노출될 경우, 흥분증, 과민성, 흥분, 과도한 수줍음, 불면증 등 다양한 기능 장애가 발생할 수 있다. 지속적인 노출은 미세한 떨림을 유발하고, 심한 근육 경련으로 악화될 수 있다. 떨림은 처음에는 손에서 시작하여 눈꺼풀, 입술, 혀로 퍼질 수 있다. 장기간 낮은 수준의 수은에 노출될 경우, 피로, 과민성, 기억 상실, 생생한 꿈, 우울증 등 흥분증의 증상이 나타날 수 있다.[127][161]

6. 3. 치료

수은 중독 치료에 대한 연구는 제한적이다. 수은 중독 시에는 킬레이트제(BAL, DMPS, 페니실라민 등)를 근육 주사 혹은 정맥 주사하여 몸 밖으로 배출시킨다.[50] BAL은 수은뿐 아니라 다양한 중금속 중독에도 처방된다. 급성 수은 중독에 사용 가능한 약물로는 ''N''-아세틸-D,L-페니실라민(NAP), 영국 항 루이사이트(BAL), 2,3-디메르캅토-1-프로판술폰산(DMPS), 디메르캅토숙신산(DMSA) 등이 있다. 11명의 원소 수은에 노출된 건설 노동자를 대상으로 한 소규모 연구에서 환자들은 DMSA와 NAP로 치료를 받았다.[162] 킬레이션 요법은 체내 수은의 작은 부분을 배출하는 결과를 낳았으며, DMSA는 NAP보다 더 큰 정도로 수은 배설을 증가시킬 수 있었다.[162]

7. 수은의 기준


  • 환경 기준으로는 0.0005mg/L 이하로 정해져 있으며, 지하수 및 공공 용수역의 수은 농도가 정해져 있다.
  • 토양 오염 대책법에 따른 토양 함유량 기준은 15mg/kg 이하로 정해져 있다.
  • 저질 임시 제거 기준은 하천 및 호소에 있어서 25mg/kg 이상으로 정해져 있다.

8. 생산

과거 스페인의 시우다 레알에 있는 세계 유산인 알마덴 광산이 유명했다. 이곳은 고대 로마 기원전 372년부터 이슬람 제국 시대, 2004년 7월 생산 중지에 이르기까지 진사 및 자연 수은을 산출했다.[197][198] 일본에서는 사세보시 아이오라, 홋카이도 루베시베정에 있던 이토무카 광산, 니우 광산 등이 알려져 있다.

진사를 공기 중에서 약 600℃까지 가열하면 수은 덩어리가 분리된다. 수은은 액체이기 때문에, 아말감을 생성하지 않는 소재의 용기에 넣어 유통시킨다. 국제 시장에서는 34.5kg의 철제 용기(플라스크나 봄베라고 불림)에 충전하여 유통하는 것이 관습이다.

8. 1. 수은 광석

수은 광석을 구성하는 광석 광물에는 다음이 있다.

  • 자연 수은(Hg)
  • 진사(HgS) (삼방정계)
  • 흑진사(HgS) (등축정계)
  • 리빙스턴 광(HgSb4S8)


상업적으로는 진사 및 자연 수은이 주요 광석이다.

9. 용도

수은은 팽창률이 크고 온도 변화에 따른 팽창률이 일정하여 온도계를 만드는 데 많이 사용되었다. 그러나 수은 온도계는 독성 문제로 인해 의료용이나 과학 실험 등에서 안전한 알코올 온도계나 디지털 온도계 등으로 점차 대체되고 있다.

수은을 채운 유리 온도계의 구근


수은은 표면장력이 매우 커서 유리 위에 떨어뜨리면 구형에 가깝게 뭉쳐 있으며, 메니스커스 모양은 물과 달리 볼록한 모양을 띤다. 모세관 현상 또한 수은에서는 다르게 일어난다.

압력 측정용 수은 마노미터


수은은 주로 산업 화학 물질 제조나 전기 및 전자 응용 분야에 사용된다. 일부 액체 유리 온도계에 사용되며, 특히 고온을 측정하는 데 사용된다. 형광등에서 기체 수은으로 사용되는 경우도 있지만, 건강 및 안전 규정으로 인해 서서히 폐지되고 있으며, 일부 응용 분야에서는 덜 유독하지만 훨씬 더 비싼 갈린스탄 합금으로 대체된다.[59]

기체 수은은 수은 증기 램프와 일부 "네온사인" 유형의 광고 간판, 그리고 형광등에 사용된다. 이러한 저압 램프는 매우 좁은 스펙트럼 선을 방출하며, 전통적으로 스펙트럼 위치 보정을 위한 광학 분광법에 사용된다.[88] 기체 수은은 또한 가스 방전관을 포함한 일부 점화관, 사이래스터, 그리고 수은 아크 정류기에도 사용된다.[89] 또한 피부 태닝 및 소독을 위한 전문적인 의료용 램프에도 사용된다.[90]

제트 추진 연구소(Jet Propulsion Laboratory)에서 개발 중인 심우주 원자 시계(DSAC)는 선형 이온 트랩 기반 시계에 수은을 사용한다. 이를 통해 우주 탐사선 및 화성 임무에 적합한 소형 원자 시계를 만들 수 있다.[92]

풀민산 수은은 19세기와 20세기 동안 화기에서 탄약통의 뇌관으로 사용된 초기 폭약이다.[95]

단극 단투(SPST) 수은 스위치


역사적으로 수은은 다음과 같은 다양한 분야에서 활용되었다.

  • 엘리트 마야 문명의 무덤(100–700 AD) 또는 6개 지역의 의식용 금고에서 액체 수은이 회수되었다.[30]
  • 이슬람 스페인에서는 장식용 수영장을 채우는 데 사용되었다.
  • 오래된 등대의 프레넬 렌즈는 베어링처럼 작동하는 수은 욕조에 떠서 회전했다.[99]
  • 수은 혈압계, 기압계, 확산 펌프 등 실험실 기기가 만들어졌다.[100]
  • 전기 전도성 액체로서 수은 스위치, 오래된 화재 감지기에 사용되는 기울기 스위치 및 일부 가정용 온도 조절기에 사용되었다.[101]
  • 음향 특성으로 인해 수은은 20세기 중반의 초기 디지털 컴퓨터에 사용된 지연선 메모리 장치의 전파 매체로 사용되었다.[102]
  • 1911년, 헤이케 카메를링 오네스는 수은을 4 켈빈 이하로 냉각하여 초전도 현상을 발견했다.[103]
  • 실험적인 수은 증기 터빈은 화석 연료 발전소의 효율을 높이기 위해 설치되었다.[106]
  • 액체 수은은 일부 원자로의 냉각수로 사용되었지만, 수은의 높은 밀도로 인해 냉각수 순환에 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 액체 금속으로 냉각되는 원자로에는 나트륨이 제안된다.[109]
  • 수은은 전기 우주 추진 시스템의 초기 이온 엔진의 추진제였다.[110]


수은 전지는 20세기 중반에 흔했던 재충전 불가능한 전기 화학 전지이다. 수은 전지는 수은이 매립지를 오염시킨다는 우려로 인해 1990년대에 대부분의 국가에서 사실상 금지되었다.[112]

수은은 나무 방부, 다게레오타입 개발, 거울 도금,[113] 방오 페인트,[114] 제초제,[115] 실내 라텍스 페인트, 휴대용 미로 게임, 청소 및 자동차의 도로 평탄화 장치에 사용되었다.

제2차 세계 대전 당시 연합국 스파이가 루프트바페 비행기를 파괴하는 데 수은 페이스트를 사용했다고 한다.[116] 수은은 한때 총신 구멍 청소기로 사용되었다.[117][118]

18세기 중반부터 19세기 중반까지 펠트 모자를 만드는 데 "당근"이라는 공정이 사용되었는데, 이 과정에서 동물 가죽을 염화수은 화합물 용액으로 헹구었다.[119] 미국 공중 보건 서비스는 1941년 12월 펠트 산업에서 수은 사용을 금지했다.

수은은 각종 금속과 혼화하여 아말감을 만든다. 백금, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 텅스텐과는 합금을 형성하지 않으므로 수은 보존에는 철 용기가 사용된다.

「우리나라의 수은에 관한 물질 흐름(2010년도 기준)」에 따르면, 다음과 같다.[199][200]

품목비율(%)비고
램프류38.1형광 램프, 냉음극 형광 램프(CCFL), HID 램프
의료용 계측기23.8수은 혈압계, 수은 체온계
무기 약품14.7은주(황화수은(II)), 수은 화합물
단추형 전지12.5공기 아연, 산화 은, 알칼리 단추형 전지
공업용 계량기10.6유리 수은 온도계, 수은 충만식 온도계, 고온용 다이어프램 씰 압력계, 액주형 수은 기압계, 기준 액주형 압력계
치과용 수은0.3


9. 1. 산업용, 연구용

과거에는 수은 스위치를 비롯한 스위치, 대전력용 정류기(수은 정류기), 고속 작동용 릴레이의 접점 재료 등에 수은이 널리 사용되었다.[201]

사금 채취 시에는 금을 포함한 모래에 수은을 통과시켜 모래 속 금을 녹여 아말감을 형성한 후, 수은을 회수 및 증발시켜 금을 회수하는 기법이 사용되기도 한다. 하지만 이러한 채취 방법은 종종 설비가 제대로 갖춰지지 않은 환경에서 이루어져 수은 오염 문제를 야기한다.[201] 금과의 아말감은 금 채굴, 정련, 도금 등에 사용된다.

등대의 투광기에도 수은이 사용되었는데, 수은을 채운 그릇에 렌즈를 부착한 대를 띄워 회전을 부드럽게 하는 방식이었다.

기압, 진공도 측정에도 수은이 널리 사용된다 (액주형 수은 기압계, U자관 마노미터, 맥클라우드 진공계 등).

염화나트륨 전해에 수은을 사용하는 방법(수은법)도 있다.

9. 2. 의료용 등

수은은 과거 온도계를 만드는 데 많이 사용되었으나, 독성 문제로 인해 안전한 알코올 온도계나 디지털 온도계 등으로 점차 대체되고 있다.[59] 18세기 초 다니엘 가브리엘 파렌하이트가 수은 온도계를 발명했지만,[76] 21세기 초부터는 사용이 감소하여 많은 지역에서 금지되었다.[78][79] 현대에는 저항 온도계, 열전대, 서미스터 센서가 수은 온도계의 대안으로 사용된다.[80] 혈압계에서도 수은주를 이용하여 압력을 측정하는 방식이 전통적으로 사용되었으나, 현재는 전자식 혈압계가 보급되고 있다.[203]

수은과 그 화합물은 의학에서도 사용되어 왔지만, 독성 문제로 인해 오늘날에는 예전보다 덜 사용된다.[60] 머크 매뉴얼 초판(1899)에는 다양한 수은 화합물이 의학적으로 사용되었음이 기록되어 있다.[61] 주사 형태로 다양한 전통 의학, 특히 전통 중국 의학에서 사용되기도 했으며,[62] 염화 수은(I)(칼로멜)은 이뇨제, 국소 소독제, 변비약으로, 염화 수은(II)는 매독 치료와 소독제로 사용되기도 했다.[63] 블루 매스는 19세기에 다양한 질환에 처방되었고,[64] 20세기 초에는 어린이에게 완하제 및 구충제로 투여되거나 유아용 치아 발치 파우더에도 사용되었다. 머브로민(머큐로크롬)은 여전히 널리 사용되지만 일부 국가에서는 금지되었다.[65]

수은은 치과용 아말감의 성분으로 사용된다.[66] 은, 주석, 구리 등과의 아말감은 치과 치료에서 충전재로 사용되기도 했다. 유기 화합물인 티메로살은 백신의 방부제로 사용되었지만,[67] 자폐증 유발 가능성에 대한 논란 이후 사용이 감소하고 있다.[68] 성병 치료에 수은 연고가 사용되기도 했으며, 황화물은 진사라고 불리며 최면, 진정 효과가 있는 생약으로 한방 처방에 사용되기도 한다.

일본에서는 한때 소독약 머큐로크롬(적친)의 재료로 사용되었지만, 2020년 12월 25일에 생산이 종료되었다.[204]

9. 3. 기타 생활용품 등

수은은 형광등이나 수은등에서 전자 방출 물질로 사용된다.[199][200] 기체 수은은 수은 증기 램프와 일부 "네온사인" 유형의 광고 간판, 그리고 형광등에 사용된다. 이러한 저압 램프는 매우 좁은 스펙트럼 선을 방출한다.[88] 기체 수은은 냉음극 아르곤 충전 램프에 첨가되어 이온화 및 전기 전도도를 증가시킨다.[91]

다양한 유형의 형광등.


저압 수은 증기 램프와 광원 및 전기 안정기 역할을 하는 두 개의 적외선 램프를 포함하는 피부 태닝 장치


과거에는 건전지(수은 전지 등)의 아연과 혼합하여 아말감을 형성시킴으로써 음극의 화학 반응 억제용으로 사용되었다. 현재 국내에서는 산화 은 전지, 알칼리 버튼 전지 등에 사용될 뿐이다. 일본에서 망간 건전지의 수은이 0으로 된 것은 1991년(헤이세이 3년), 알칼리 건전지에서는 1992년(헤이세이 4년)이며, 오래된 건전지의 폐기에는 주의를 요한다.[199][200]

10. 분석법

수은은 상온에서 쉽게 기화하는 성질을 가지고 있어, 주로 환원 기화 원자 흡수 분광법을 사용하여 분석한다.[1] 측정 장비로는 원자 흡수 분광 분석 장치의 버너 헤드 부분을 석영셀로 교체한 것을 사용하거나, 수은 측정 전용으로 시판되는 장치를 사용한다.[1] 유기 수은의 경우에는 시료를 분해하지 않고 용매 추출 후 가스 크로마토그래피로 분리하여 전자 포획 검출기나 질량 분석 장치로 검출하기도 한다.[1]

총 수은 분석 절차는 다음과 같다. (자세한 내용은 전문 서적 참조)[1]

# 시료를 강산으로 분해한다. 주로 질산-과염소산, 질산-과염소산-황산, 질산-황산 계열이 사용된다.[1]

# 과황산 칼륨, 과망간산 칼륨 등을 사용하여 유기 수은 및 잔여 유기물을 완전히 산화분해한다.[1]

# 분해액을 환원 기화 장치의 용기에 채취하고 환원제를 첨가한 후 통기한다.[1]

# 수은 이온이 수은 원자로 환원되면서 기상 중으로 퍼지된다.[1]

# 수은 원자의 파장 253.7 nm에서의 흡광도를 측정한다.[1]

11. 폐기 및 처리

수은에 관한 미나마타 협약 발효에 따라, 대한민국을 포함한 미나마타 협약 체결국에서는 2020년 말부터 수은을 사용한 제품의 제조 및 수출입이 원칙적으로 금지되었다.[206] 이후에도 이용 자체는 가능하지만, 조기 회수가 권장된다.

수은을 포함한 물질이나 제품 등을 처분, 폐기할 경우에는 수은 폐기물 가이드라인[207]에 따라 적절하게 보관, 폐기해야 한다. 구체적인 방법은 각 자치단체가 정한 방법에 따라 분리하여 폐기해야 한다. 특히 수은 사용 제품을 "타는 쓰레기"로 배출하면 기화된 수은으로 인해 청소 공장이 오염되어 막대한 제거 비용이 필요하게 되므로, 수은 체온계, 수은 혈압계, 수은 사용 형광관 등은 절대로 "타는 쓰레기"로 배출해서는 안 된다.[208]

2018년에는 실험에 사용한 수은을 배수에 흘려보내는 등 부적절한 취급을 계속했던 전 대학교수에게 수은 제거 비용으로 1550만 엔(1550만엔) 지불을 명령하는 판결이 내려진 사례가 있다.[209]

12. 규제

국제적으로 140개국이 유엔 환경 계획(UNEP)의 미나마타 협약을 통해 수은 증기 배출을 방지하기로 합의했다.[163] 이 협약은 2013년 10월 10일에 서명되었다.[164]

12. 1. 대한민국

대한민국에서는 환경부가 수은 오염을 규제하고 관리하는 책임을 맡고 있다. 여러 법률이 환경부에 이러한 권한을 부여하는데, 여기에는 청정 대기법, 청정 수질법, 자원 보존 및 회복법, 안전한 식수법 등이 포함된다. 또한 1996년에 수은 함유 및 재충전 가능 배터리 관리법이 제정되어 배터리의 수은 사용을 단계적으로 폐지하고, 다양한 유형의 사용된 배터리를 효율적이고 비용 효율적으로 폐기하도록 규정하고 있다.[165]

12. 2. 유럽 연합 (EU)

유럽 연합에서는 전기 및 전자 장비에 대한 특정 유해 물질 사용 제한 지침(RoHS)에 따라 특정 전기 및 전자 제품에서 수은 사용을 금지하고, 다른 제품의 수은 함량을 1000ppm 미만으로 제한하고 있다.[172] 포장재에는 수은, 납, 6가 크롬, 카드뮴의 농도 합계가 100ppm을 초과하지 않도록, 배터리에는 5ppm을 초과하지 않도록 제한하고 있다.[173] 2007년 7월, 유럽 연합은 온도계 및 기압계와 같은 비전기 측정 장치에서도 수은 사용을 금지했다. 이 금지 조치는 신규 장치에만 적용되며, 의료 부문은 예외이고 기압계 제조업체에는 2년의 유예 기간을 주었다.[174]

12. 3. 스칸디나비아

노르웨이는 2008년 1월 1일부터 수은 제품의 제조 및 수입/수출을 전면 금지했다.[175] 2002년, 노르웨이의 여러 호수에서 퇴적물 내 수은 농도가 1μg/g을 초과하는 등 심각한 수은 오염 상태가 밝혀졌다.[176] 2008년, 에릭 솔하임 노르웨이 환경 개발부 장관은 "수은은 가장 위험한 환경 독성 물질 중 하나입니다. 제품에 사용되는 수은을 대체할 만족스러운 대안이 있으며, 따라서 금지 조치를 시행하는 것이 적절합니다."라고 말했다.[177] 스웨덴은 2009년에 수은 함유 제품을 금지했으며,[178][179] 덴마크는 2008년부터 특정 에너지 절약형 광원 및 아말감 치과 충전재 등을 제외하고 원소 수은의 제조 및 사용을 금지했다.[180]

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