네온

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1. 개요[편집]

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주기율표 제18족에 속하는, 대기 중 그리고 우주에 5번째로 많은 원소로 무색무취의 기체이다. 헬륨과 마찬가지로 옥텟규칙을 만족하고, 최외각 전자에 모든 전자가 꽉 들어차 있기 때문에 거의 화학 반응을 하지 않고, 매우 안정된 원소이다.[1]

2. 상세[편집]

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1898년, 램지와 트래버스는 액체아르곤을 액체공기로 둘러싸서 감압한 후 천천히 기화시켜서 나오는 기체를 모으는 실험을 행했다. 이 기체를 조사하자 선명한 붉은 빛이 나타났다. 이 기체에 대해 램지의 아들은 라틴어로 '새롭다(novus)'를 의미하는 이름 노븀(novum)을 제안했지만 램지는 그리스어로 '새롭다(neos)'로부터 유래한 네온이라는 이름을 붙였다.

다만 1893년 니콜라 테슬라가 시카고 세계박람회에서 선보인 것이 최초라는 설도 있다.

네온이라 하면 밤거리를 수놓는 네온사인으로 유명하다. 네온을 봉입한 유리관의 양극을 잇고, 방전하면 빛나는 원리를 이용한 것이 네온사인이다. 네온사인은 1910년 프랑스의 화학자 조르주 클로드에 의해 발명되어, 몇년만에 전세계의 대도시에 보급되었다. 요즘은 LED 등의 광원이 늘어나고 있지만 지금도 네온사인은 수명도 길고 보수가 간단하기 때문에 밤거리에는 빼놓을 수 없는 존재이다. 네온은 새빨간 빛을 발하기 때문에 빨강 이외의 네온사인에 봉입된 기체는 순수한 네온은 아니다. 예를 들면 헬륨은 노랑, 아르곤은 빨강~파랑, 수은은 청록색, 질소는 노란색을 발한다. 다른 비활성가스의 발광색은 헬륨 연분홍, 네온은 빨간색, 아르곤은 보라색, 크립톤은 탁한 백색, 제논은 청백색을 낸다.

멀티탭이나 전자기기의 전원 표시용으로 사용되는 네온 전구에도 사용된다. 아르곤과 같이 봉입되기 때문에 주황색을 낸다.

영어권 한정으로 '니언'이라는 발음이 더 정확하다.

네온은 화합물이 없다는 것으로 흔히 알려져 있는데, 엄밀히 말하면 그렇지 않다. 반데르발스 분자인 LiNe, 리간드 형태인 NeNiCO 등이 그 대표적인 예시. 물론 극초고압, 극초고온과 같이 엄청나게 많은 에너지를 가해야 하지만, 네온 화합물을 만들순 있다. 다만 중성 화합물로는 아직 만들어진 적이 없다.

전체 네온 수요의 70% 가량이 반도체 제조에 쓰이고 있다. 가격은 1기압 리터당 9달러 정도. 네온 레이저를 계속 사용하면 네온가스에 불순물이 섞여 레이저의 안정성이 떨어지므로 주기적으로 가스를 갈아주거나 보충해 주어야 한다. 이전에는 순도가 떨어진 네온가스는 버렸지만 최근 대규모 신설 팹에서는 이를 다시 순도를 높이는 시설로 재활용하고 있어서 네온 소모가 크게 줄고 있다.

주요 생산국은 우크라이나로 공급량의 60~70%를 차지하고 있다. 이는 구 소련 시기 소련에서 생산한 네온 물량의 대부분을 우크라이나에 보관했고 이러한 보관 인프라가 구축된 것을 우크라이나 독립 이후에도 꾸준히 활용했기 때문이다. 딱히 지하에서 캐내거나 기술이 어려운 건 아니지만 산업적 경쟁력을 갖추려면 다단계의 정제공정 등 대규모 생산공장이 필요하고 값싼 전력이 필요한데 우크라는 대규모 인프라가 구축되어 이미 그런 규모의 경제를 이루고 이익이 크지 않으므로 경쟁업체가 참여하기 어렵다.

그러나 2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 수급이 매우 불안정해진 상황이다. 오데사에 공장이 있는 크라이온과 아이스블릭, 마리우폴에 위치한 인가스 같은 기업들이 위치한 도시가 러시아군의 공격을 받고 있어 생산 중단의 위기에 처해 있다. 그래서 네온이 필수적으로 사용되는 엑시머 방식의 DUV 레이저를 사용하는 반도체 관련 산업 현장이나 연구소, 대학원에는 비상이 걸려 있다.

3. 한국의 네온가스 현황[편집]

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반도체 기업에서 주로 사용되며 레이저 수술, LCD, 광학 장비 등에도 네온가스를 이용한다.

전남 여수에 초대형 ASU(Air Separation Unit)플랜트를 건설하면서 네온 생산계획을 세운 디아이지에어가스(옛 대성산업가스)는 지난해 초 여천공장 내에 네온제조설비 건설에 착공, 2017년 12월 국내 최초로 완공하게 됐다. #

네온가스는 공기 중에서 추출하는 자원이기 때문에 설비만 갖추면 한국도 생산할 수 있는 자원이고 이미 포스코가 국산화에 성공했다. 그리고 한국 네온 가스 수입 비중은 중국산이 66%라서 오히려 팔라듐 같은 광물의 가격이 오르는 게 더 힘든 상황이다. 포스코와 국내 특수가스 전문 소재기업인 TEMC사가 최근 네온가스 국산화 설비·기술개발에 성공한 만큼 올해 2022년 하반기부터는 국산 네온가스를 파운드리 업체에 본격 공급할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

대한민국의 반도체 기업에 네온가스를 공급하는 업체로는 린데, 에어리퀴드, 에어프로덕츠 등 외국계와 원익머트리얼즈, TEMC, 솔머티리얼즈, 디아이지에어가스(옛 대성산업가스) 등 국내 기업이 포진해 있다.