문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 규소 (문서 편집) [include(틀:주기율표)] [include(틀:원소 정보, name_ko=규소, name_ch=硅素, name_en=Silicon, number=14, symbol=Si, category=준금속, state=고체, weight=28.085, density=2.33 g/cm3, melt=1414 °C, boil=3265 °C, fusion=50.21 kJ/mol, vapor=383 kJ/mol, valence=4, ion=786.5, 1577.1, 3231.6 kJ/mol, negativity=1.9, affinity=133.6 kJ/mol, found=J. J. Berzelius, found_link=, found_link_alt=, found_year=1824, CAS=7440-21-3, prev=알루미늄, prev_alt=알루미늄, prev_symbol=(Al), next=인(원소), next_alt=인, next_symbol=(P), ref=)] ||[[파일:attachment/Si-usage.jpg]]|| [목차] == 설명 == 기호 Si. 영어 표기는 Silicon.[* [[실리콘|Silicone]]이 아니다.] 결정구조는 다이아몬드와 같은 면심입방결정[* 크기는 5.43 옹스트롬]이고 공간군은 Fd3m. [[지각(지구)|지구 지각]]의 구성원소 중 [[산소]](46%) 다음으로 높은 약 28%의 질량분율을 차지하며 우주에서는 여덟번째로 많은 원소이기도 하다. 녹는점은 1414°C, 끓는 점은 3265°C로 비교적 높은 편에 속한다. [[지구]]상에서 규소는 보통 4+ 이온에 4배위수를 갖는 [[규산염 광물|규소사면체 혹은 규산염사면체 구조로 존재]]하며, 규산염 [[광물]]은 지표 대부분의 [[암석]]을 구성하고 있다. 구조에 대한 보다 자세한 내용은 [[규산염 광물]]을 참고. 규소를 특별하게 처리해야하는 연구실이나 관련 업종[* 특히 [[반도체]] 계열의 연구실]에 종사하지 않는다면, 보통 이 규산염 구조가 아닌 상태의 규소, 특히 순수한 규소를 만날 일이 없다. 순수한 규소는 금속성 광택이 나는 어두운 색의 고체이며, 단결정 규소는 결정면을 따라서 툭툭 잘 끊어져서 웨이퍼의 형태로 가공되어 많이 쓰인다. 규소는 다양한 방면에서 널리 사용되는데, 가까이는 유리나 '''[[반도체]]''', 마모제[* 즉, 모래], [[실리콘|실리콘('''silicone''')]] 등에 사용되며, 오늘의 전자기기 발달에 없어서는 안 될 필수 원소이다. == 특징 == * 실온에서는 고체상태로 존재한다. * 열전도율이 149W•m^^-1^^•K^^-1^^로 상당히 높은 편. 그래서 단열목적으로 사용하기에는 적합하지 않다. * 전기저항과 온도가 반비례하는 성질을 가지고 있어서 반도체의 성질을 보인다. * 물과 기름에 섞이지 않는다. * 최후의 항성 핵융합 반응인 규소 연소 과정의 연료다. 주계열 영년시의 질량이 태양 질량의 12배를 넘긴 매우 무거운 항성은 규소를 핵융합 할 수 있는데 규소 원자에 헬륨 원자(알파 입자)가 충돌하여 [[황]], [[아르곤]], [[칼슘]], [[티타늄]], [[크롬]], [[철]], [[니켈]]까지 생성한다. 이렇게 생성된 니켈-56으로 핵융합은 이론상 가능하긴 하지만 발열 반응이 미약하여 무지막지한 항성 자체의 질량이 가하는 중력에 저항할 에너지를 충분히 생산하지 못한다. 여기에 규소 핵융합이 일어나는 항성의 핵은 28~35억 켈빈에 달하는 극고온 상태라 원자가 고에너지 [[감마선]]을 흡수해 들뜬 상태가 되면서 [[양성자]]나 [[중성자]]를 배출하는 광붕괴 현상이 일어나 니켈-56의 핵융합을 방해한다. 결국 자신의 중력 붕괴에 버틸 수 없는 항성은 2형 [[초신성]]이 되어 밀도가 극히 높은 중심핵 부근만 [[중성자별]]로 남기고 구성물질들을 다시 우주로 날려보낸다. 초신성 폭발에 휘말리지 않은 니켈-56은 [[코발트]]-56을 거쳐 안정한 [[철]]-56으로 붕괴한다. == 역사 == 1787년 [[앙투안 라부아지에]]가 규소에 대한 연구를 한 것이 최초다. 그러나 당시 기술로는 완벽하게 원소를 추출하지 못했기 때문에 규소 산화물인 실리카를 원소로 규정했다. 그후 1808년 6월에 험프리 데이비가 물의 전기분해가 발표되고 난 후 이를 이용해 순수한 규소를 얻으려는 시도를 했으나 실패로 돌아갔는데 이때 데이비는 발견되지 않은 규소원자를 실리슘(silicium)이라고 불렀다. 1811년, 테나르가 플루오르화규소(SiF,,4,,)를 금속 [[칼륨]]으로 환원해서 분리를 시도했지만 불순물이 많아서 실패로 끝났으며, 1823년에 베르셀리우스가 같은 방법으로 순수한 규소의 분리에 성공했지만 어모퍼스(무정형)인 것이었다. 결정성의 규소는 그 후 1854년 앙리 상트 클레르 드비유(프랑스)가 전기분해법으로 만들어냈다. == 어원 == 험프리 데이비가 붙인 silicium은 [[부싯돌]]을 뜻하는 [[라틴어]] silex, silicis에, 이를 [[금속]] 원소라고 믿었기 때문에 금속을 뜻하는 접미사 -ium을 붙인 것이다. 나중에 토마스 톰슨이 규소가 [[붕소]](boron)나 [[탄소]](carbon)처럼 비금속이라 여겨 접미사 -on을 붙여 silicon이라 명명하였다. 한자어인 규소([[硅]][[素]])는 1837년 일본의 난학자(蘭學者)[* 네덜란드(화란) 학문을 연구하는 자.]인 우다가와 요안(宇田川榕庵)이 규소의 [[네덜란드어]] 'keiaarde'를 '珪土'라 번역한 것이 최초다. '珪'는 네덜란드어 'kei'(자갈)의 [[음역]]이고, '土'는 'aarde'(흙)를 [[의역]]한 것이다. 나중에 원소라는 뜻으로 '珪素'로 바뀌었고, 19세기 후반에는 硅素라는 표기가 등장함에 따라 현재는 珪素와 硅素가 혼용되고 있다.[* 정작 현재 일본에서는 珪자와 硅자 둘 다 [[일본의 상용한자|상용한자]]에 포함되지 않는 한자라 앞 글자 독음을 카타카나로 쓴 'ケイ素'라는 표기가 일반적이라고 한다. 한자로 쓸 때는 후자보다 전자가 일반적이긴 하다. 반대로 한국은 전자는 사람 이름으로나 쓰이고 규소란 뜻으로는 후자를 쓴다.] 한편 중국의 경우 근대 화학자인 서수(徐壽)가 번역한 silicon의 음역어인 矽(중국어 발음 xī)가 일본의 번역어인 硅와 함께 쓰이다가 [[중화민국]]의 경우 1933년 교육부 공포로 矽를 표준으로 정하였고, [[중화인민공화국]]에서는 1953년 중국과학원에서 矽을 硅로 바꾸자는 건의에 따라 1957년 전국적으로 硅로 통일하게 된다. == 사용처 == === 반도체 === ||{{{#!wiki style="margin: -5px -10px" [[파일:external/www.chipsetc.com/7509014_orig.jpg|width=300]]}}}|| ||규소 단결정.[* 이를 잉곳(ingot)이라고 부른다. 우리말로는 주괴(상대적으로 순도가 높은 물질 덩어리)라고도 한다. 모래 등에서 추출한 실리콘 원석을 한데 모아 투입하고 열을 가해 녹인 다음 굳혀서 만든다.] 이것을 [[페퍼로니|저민 햄]]처럼 아주 얇은 두께로 잘게 썰어 [[반도체]]의 기반 재료가 되는 [[웨이퍼]][* [[와플]]이라는 단어와 그 모양을 떠올리는 경우가 많은데 놀랍게도 그거와 어원이 같다. [[웨하스]]도 참조.]를 만든다.[* 물론 여기서 끝나면 안된다. 웨이퍼 표면에 원하는 패턴을 잘 새기려면 표면을 균일하게 다듬는 연마와 세정 작업을 거쳐야 한다. 그리고 웨이퍼 표면에 SiO,,2,, 산화막을 덮은 다음 감광액을 바르고 회로패턴을 그려놓은 일종의 형틀인 마스크(mask)에 EUV또는 DUV를 쬐서 렌즈에 투과시킨 후 여기에서 배율을 축소하여 패턴을 감광액이 발라진 판때기 위에 각인한다.] || 규소는 컴퓨터나 [[태양전지]] 등에도 사용되는 [[반도체]]의 대표적인 소재이다. 반도체란 전기를 통하는 전도체나 전기를 통하지 않는 절연체의 중간적인 물질로, 공업적으로 전류가 흐르는 정도를 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있는 재료를 말한다. 산업적으로는 그 성질을 이용해서 정밀기기의 전자소재에 많이 쓰인다. 참고로 [[샌프란시스코]]의 반도체나 하이테크 기업이 밀집한 지대를 '[[실리콘밸리]]'라 부른다. [[모래]] 등 흔한 [[규산염 광물]](SiO,,2,,)에서 추출할 수 있어 고갈될 염려 없이 매우 낮은 단가로 제작이 가능하다는 장점이 있고, 공학적 관점에서 규소가 반도체의 소재로서 가지는 이점은 아래와 같다. * 첨부된 이미지와 같이 단결정으로 크게 길러질 수 있다.[* 이를 전문용어로 성장(growth)이라고 한다.] * 초고순도의 단결정 제작이 가능하다. * 단일 원소로 이루어진 소재이기에 조성의 제어가 필요하지 않다. * 다양한 도핑원소를 이용하여 n타입[* 인(P), 비소(As) 등 15족(원자가 전자가 5개인) 원소를 도핑해 준 경우를 말한다. 전하 캐리어(carrier) 중 자유전자(free electron, '자유'라는 말 떼고 편하게 전자라고 부르기도 한다.)의 움직임이 우세하다.] 혹은 p타입[* 붕소(B), 갈륨(Ga) 등 13족(원자가 전자가 3개인) 원소를 도핑해 준 경우를 말한다. 전하 캐리어 중 정공((positive) hole)의 움직임이 우세하다. 참고로 정공이 움직이는 것은 원자핵에 구속되어 있는 전자의 위치 배열 변경과 등가로 해석할 수 있다. 물론 정공은 양전하를 띠고 전자는 음전하를 띠므로 방향은 서로 반대이다.]의 반도체로 만들 수 있다. * 규소 표면에 형성되는 규소 산화물을 [[트랜지스터]]의 게이트로서 사용할 수 있다. * 전자 이동도 (electron mobility)가 좋아 빠른 속도의 트랜지스터 제작에 적합하다. ## 틀린 내용이 보이면 수정 부탁드립니다. [[태양전지]]용 실리콘 웨이퍼는 원가절감을 위해 다결정 실리콘을 사용한다. 단결정 실리콘의 은빛 광택이 아니라 여러 색깔(파란색이 강하게 나타난다)이 나타나는 깨진 유리조각 같은 형상으로 제조된다. 다결정 실리콘은 규소를 가스 용광로에서 '''대충''' 녹여서 만들 수 있어서 단결정 실리콘(불활성가스로 채운 인덕션 용광로에서 제조)보다 제조 단가가 훨씬 싸다. 규소를 반도체 부품으로 가공하는 시설은 [[팹]]이라고 한다. === [[전기기기]] === [[전동기]], [[발전기]], [[변압기]] 등 [[전자기 유도]] 현상을 이용하는 각종 [[전기기기]]에서는 탄소 대신 규소를 첨가한 규소강판을 사용해 히스테리시스 손실을 줄인다. === 야금 === 알루미눔 합금에 규소를 추가하면 냉간 단조 및 열처리, 주조시 뛰어난 미세부분 표현[* 규소성분이 추가되면 주조과정에서 정밀한 부분까지 구현 가능하다. 예시로 [[BMW]]와 [[Audi]]는 자사의 엔진블럭 제조공정에서 Si성분이 추가된 알루미늄-규소합금을 사용한다.] 등의 장점을 갖는다. 다만, 과도한 규소성분의 추가는 재료 내부의 강성을 약화시킨다. === [[고분자]] === 탄소와 같은 14족 원소이자, 탄소 바로 밑에 있는 원소여서 무기고분자 중에서는 두 가지 다른 결합 방식을 갖는 유일한 원소이다. 물론, 탄소를 주축으로 한 유기고분자만큼 다양하지는 않다. 크게 ...-Si-O-Si-O-... 구조의 [[실리콘]](폴리실록세인)과 ...Si-Si-Si-Si-...구조의 폴리실란으로 나뉜다. 실리콘은 일반적으로 절연체이나, 폴리실란은 도체~반도체의 성질을 가지며, [[리소그래피]] 공정의 포토레지스트(PR)로 이용된다. ==== Silicon? Silicone? ==== 영어 발음 상으로 약간의 차이가 있다. 전자는 '실리'''컨''''에 가깝고, 후자는 '실리'''콘''''에 가깝다. '콘' 부분을 좀 더 강조한다. 'Silicon'은 규소 그 자체를 의미하고, 'Silicon'''e''''은 규소 수지를 뜻한다. 보통 일상에서 말하는 보형물이나 휴대전화 케이스 등의 제품에 들어가는 실리콘은 후자의 것을 말하는 것. 한글로는 둘 다 '[[실리콘]]'이라고 표기하지만, 전자가 원소인 규소 자체를 의미하는 반면, 후자는 규소에 탄소사슬과 산소가 결합한 것으로, 실리콘 수지 등에 이용되는 것을 가리킨다. 자세한 내용에 대해선 [[실리콘]] 항목 참조. [[https://blog.naver.com/mocienews/221626008954|참고문서]] === [[세라믹]] === [[이산화 규소]], [[유리]] 항목 참조 === 생필품 === 대한민국 법적으로 2%까지 식품등에 [[이산화규소]]를 첨가할수 있다. 그래서 [[치약]], [[아이스티]], [[커피]], [[콘택트렌즈]], [[김(음식)|김]]의 방부제등에 사용된다. 또한 [[실리카 겔]]도 이산화규소이다. === 에너지 분야 === 희토류 없이도 고속 충방전과 높은 사이클 특성을 보이는 규소 [[이차 전지]] 기술이 개발되었다.[[http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=6240&cont_cd=GN|참조링크]] == 규소 기반 생명체 == || [youtube(Y584AjZmqwY)] || || [youtube(ThDYazipjSI)] || || '''저 너머의 생명 II : 외계 생명의 전시관 (21:50 부터)'''[*영상 대략 21분 50초부터 규소 기반 생명체에 관한 내용이 나온다. [[melodysheep]]의 영상으로, 한글자막이 포함되어 있다.] || Silicon biochemistry, Silicon-based life 규소는 지구상에서 생명체를 이루는 탄소와 화학적 성질이 가장 비슷한 원소이다. 같은 14족 원소인데다가, 그 중에서도 탄소 바로 아래에 위치하여 탄소처럼 복잡하고 긴 결합을 이루는 거의 유일한 원소이기도 하다. 따라서 탄소 대신 규소를 기반으로하는 생물체에 대한 아이디어 자체는 꽤 옛날부터 제기됐다. 다만 규소는 탄소처럼 수많은 화합물을 만들 수 있지만 지구상에서는 규소가 생명을 이루지 못했다. 탄소간 결합은 단일이나 이중, 삼중결합 모두 안정한 화합물로서 만들어 낼 수 있지만 규소간 결합은 이중, 삼중 결합이 매우 불안정하기 때문.[* 규소의 최외각 전자껍질 반지름이 탄소에 비해 커서, π(파이)결합에 필요한 p오비탈 사이의 거리가 멀다. p오비탈의 중첩이 적게 일어나기 때문에 π결합이 약하고, 그로 인해 이중/삼중 결합이 단일 결합에 비해 많이 불안정해지는 것이다.] 이 때문에 안정한 화합물 이루기가 힘들다는 것이 가장 크다. 또한 이산화규소는 [[이산화 탄소]]와는 달리 웬만한 온도까지는 고체기 때문에 호흡에 상당한 애로점이 있고, 액화되는 온도에서는 물이나 기타 규소화합물들이 전부 기체상태라 조직구조를 이루기 힘들다는 문제가 있다. 물론 산소가 아니라 다른 물질과 산화-환원할 수도 있겠으나 원자번호가 올라갈수록 어렵고 그나마 산소가 가장 쉬운 녀석이라.. 따라서 아예 지구 생명체와 본질부터 다른 형태의 생명체가 아닌 이상[* 즉 세포 등 기본적인 생체단위를 가지고 산화-환원을 통해 에너지를 얻는.] 외계 생명체도 기본적으로 탄소를 기반으로 할 것으로 추측하고 있다. 다만 역으로 말하자면 지구와는 화학적, 물리적 조건이 다른 환경이라면 규소를 기반으로한 생명체의 발생 또한 논리적으로 가능하다는 결론을 내릴 수 있다. 때문에 아직까지 과학적 근거가 빈약한 추론과 가설의 영역임에도 규소 기반 생물이라는 아이디어는 지속적으로 연구되고 있다. SF작품에서도 가상의 생물체, 특히 외계생명체로 "규소 생명체"라는 단어가 종종 등장하기도 한다. 이산화규소 고체설을 채용한 [[THE X-FILES]]에서는 규소생명체가 [[화산]] 속에서 살고 있다고 가정했다. 아주 고온이라면 이산화규소도 액체나 기체로 존재하므로 몸 밖으로 배출하기도 쉽기 때문. 문제는 이렇게 되면 물이 체내에 액체 상태로 순환할 리가 없기 때문에 규소 생명체는 물 없이도 살 수 있을거라는 주장이 나오기도 했다. 실제로 [[NASA]]에서 2010년 11월에 실험을 통해서 [[인(원소)|인]] 대신 [[비소]]를 갖고 살 수 있는 생명체의 가능성이 밝혀졌다는 것을 발표했으나 분석 실수일 가능성이 더 크다. [[비소]] 항목 참조. === 대중매체의 규소 생명체 === * [[가메라 2: 레기온 습래]] - [[레기온(가메라 시리즈)]] * [[그러나 죄인은 용과 춤춘다]] - [[에노르무]] * [[창궁의 파프너]] - [[페스툼]] * [[니어:오토마타]] - 아담 * [[디오그라마톤]] 시리즈([[쯔바이 웰터]], [[룬 로오드]]) - [[디졸브]] * [[라스트오리진]] - [[철충]] * [[마브러브 시리즈]] - [[BETA]]를 만든 외계인 * [[벤10 에일리언 포스]] - [[에코에코]] * [[붕괴3rd]] - 붕괴수 * [[블레임!]] - [[규소생물]] * [[죠죠의 기묘한 모험]] - [[바위 생물]], [[바위 인간]] * [[데스티니 시리즈]] - [[벡스(데스티니 시리즈)|벡스]] * [[퍼시픽 림]] - [[카이주]] * [[소녀전선]] - [[E.L.I.D.]] * [[스텔라리스]] - [[스텔라리스/종족|석질류]] == 여담 == 화석 중 규화목이라는게 있는데, 이것은 나무가 묻힌 후, 오랜 시간이 지나면서 나무의 구성원소 중 탄소가 규소로 치환되어 단단해진 것이다. 규소를 세포벽으로 두르고 있는 생물군이 있다. [[규조강]] 참조. 규소를 필수영양소로 필요로 하는 식물이 있다. 벼과 식물과, 특히 속새가 규산염을 많이 필요로 한다. 속새는 규산염이 얼마나 많은지 예전에는 놋그릇을 닦는 데 쓸 정도였다. 쐐기풀도 바늘을 규산염으로 만든다 [각주] [[분류:전자공학]][[분류:화학 원소]]저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기