갈륨

1875년 프랑스의 화학자 폴 에밀 르코크 드 부아보드랑이 섬아연석 속에서 분광분석법에 의해 발견하여, 프랑스의 라틴어 이름인 갈리아(Gallia)를 따서 갈륨이라 명명하였다. 이 원소는 D. I. 멘델레예프가 예언한 에카알루미늄에 해당되어, 그의 연구가 옳다는 것을 증명하는 데 도움이 되었다. 화학적 성질은 알루미늄과 비슷하며, 산·알칼리에 용해하면 수소가 나온다. 저마늄의 부산물로 나오는 경우가 많다.
상술한 알루미늄과 비슷한 성질 때문에 알루미늄을 용해시켜 부스러지게 만들기도 한다. #1 #2 #3 #4
주로 반도체나 태양전지, LED에 들어가며 수소 저장용 합금으로서 연구되기도 한다. 순수한 갈륨을 이용해 뉴트리노를 연구한 적도 있다.
특이한 것은 이 금속의 녹는점. '''302.9146 K(29.7646°C, 85.5763°F)'''로, 손바닥 위에서도 녹는 금속이다. 즉 대략 실온 29~30°C 안팎의 온도에서 융해되는 초콜렛같은 금속이라 보면 된다.
사실 세슘의 녹는점도 갈륨과 비슷하지만, 알칼리 금속인 세슘을 손에 얹었다가는 큰일이 날 것이다.[1] 갈륨도 100% 무해하다고는 말하기 어렵지만, 반응성이 크지 않고 피부 접촉만으로는 인체에 거의 흡수되지 않기에 맨손으로 다뤄도 생명이 위험할 정도는 아니다. 다만 액체 갈륨에 장시간 노출될 경우 피부가 어두운 색으로 변색될 가능성이 있다고 한다. #영상참조 혹시라도 다룰 기회가 생긴다면 되도록 장갑을 끼고 다루자.
많은 사람들이 헷갈려하는 사실은, 현재까지 알려진 금속 중 녹는점이 가장 낮은 것은 갈륨이 아니라 '''아예 상온에서 액체인''' 수은이라는 것이다.[2] 수은을 제외한다고 해도 녹는점이 가장 낮은 고체 금속이 아니다. 세슘의 녹는점은 갈륨보다 낮다. 반면 끓는점은 녹는점에 비하면 매우 높다.[3]
갈륨의 녹는점을 이용해 이런 낚시를 하는 영상도 있다. 일명 사라지는 숟가락. 물에 녹는 숟가락 KBS2의 트릭 & 트루 추석 파일럿 방송에서도 "사라진 스푼"이라는 코너가 있었다.
이래저래 가지고 놀면 재미있을 것 같은 금속이지만, 비싼 가격 때문에 쉽게 접하기는 어렵다.[4]
갈륨 침투라는 현상이 있는데, 알루미늄에 액체 갈륨을 흡수시키면 알루미늄 구조가 교란되어 알루미늄의 강도가 매우 약해진다. [5][6] xkcd의 작가 랜들 먼로는 이를 "알루미늄을 마치 젖은 종이처럼 부드럽게 만든다"고 표현했다. # 이 특성 때문에 비행기를 탈 때 가지고 탈 수 없는 물건 중의 하나로 지정되어 있다.
또한 이 금속과 인듐, 주석의 합금인 갈린스탄은 녹는 온도가 영하 19도라 상온에서 액체로 존재하며, 수은에 비해 독성이 적어 수은의 대체 물질로서 원자로 냉각재, 체온계 재료 등으로 사용된다. 뚜따 등으로 유명해진 리퀴드 프로나 Conductonaut 같은 고성능 서멀 컴파운드의 원료이기도 하다.[7]
갈륨 액체금속은 고성능 전자장치의 냉각용 냉매로 고성능 냉각용으로 점차 쓰이고 있다. 비용은 매우 비싸지만 밀도와 비열이 큰 금속이므로 수냉과는 비교도 안되는 압도적 냉각성능을 낼 수 있다.
전자산업에서 갈륨과 비소의 화합물 갈륨비소 GaAs을 반도체 재료로 쓴다. III-V족 반도체라는 것으로 실리콘 소자 보다 전자가 매우 고속으로 움직인다. 고효율 태양전지나 초고주파 소자나 수퍼컴퓨터, 고효율 발광소자, 광반도체 등에 쓴다. 아직은 제조단가가 비싼게 흠. 갈륨이 반도체로 쓰일 수 있는 것은 외곽전자가 3개인 III족 원소이기 때문에 외곽전자가 5개인 V 족 원소(비소나 질소 등) 와 화합물 결정을 이루면 IV 족인 실리콘 처럼 안정적 공유전자 결정이 되어 반도체로 쓸 수 있게된다.
화합물 중 하나인 질화 갈륨은 GaAs 보다 뛰어난 전자적 특성으로 반도체 소자 재료로 청색 LED 고출력 초고주파등에 사용된다.
멜탄이라는 포켓몬의 모티브가 되었다.

[1] 그 알칼리 금속 중에서도 반응성이 매우 큰 축에 속한다. 애초에 금속 세슘 구하기가 힘들기도 하고.

[2] 수소도 금속이라는 설이 있기는 하지만, 아직 카더라 수준에서 벗어나지 못하고 있다. 그도 그럴 것이 수소의 녹는점/어는점은 거의 절대영도에 가깝고, 그 정도 상태를 구성하는 것도 어렵지만 그 상태에서 금속성을 확인하는 것도 어렵기 때문. 하지만 총몽 등의 SF물에서는 가끔 수소 합금 같은 것이 등장하기도 한다. 그런데 그것이 실제로 일어났습니다#

[3] 약 2403°C.

[4] 갈륨의 가격은 그램당 300원,kg당 30만원이다.한편 은값은 그램당1000원이자 kg당100만원,금값은 그램당 5만원이자 kg당 5000만원이다.갈륨이 금이나 은같은 귀금속에 비할바는 아니지만 그래도 비싸긴하다.

[5] 정확한 원리는 교란이 아니다. 정상적인 강도의 알루미늄은 원자의 규칙적인 배열로 인해 강도가 있지만, 갈륨과 접촉한다면 갈륨 원자는 알루미늄의 원자와 원자사이로 확산된다. 그래서 갈륨은 불순물이라 볼 수 있으며, 알루미늄 원자의 규칙적인 배열을 망가트려 강도의 급격한 약하로 이어진다. 재료과학에서는 불순물을 Point Defect라 부르며 이런 현상을 다음 비디오에서 간단히 설명하고 있다. 영상링크

[6] 2밀리미터정도 두께의 알루미늄판을 맨손으로 구멍을 뻥뻥 뚫을 수 있을 정도.

[7] 참고로 서멀에 포함된 갈륨이 위에서 언급한 갈륨침식 현상을 일으키므로 절대로 방열판 등 알루미늄 부품에 흘리지 않도록 해야한다. CPU 방열판이 말 그대로 바스라지는 골때리는 광경을 볼 수 있다.