리튬

1. 원소
1.1. 매장량과 산출국
1.2. 우주 리튬 문제
1.3. 용도
2. 노래
2.1. 미국얼터너티브 록밴드 너바나의 히트곡 이름.
2.2. 에반에센스의 2집 수록곡 이름

1. 원소

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범례

원소 분류 (배경색)

알칼리 금속

알칼리 토금속

란타넘족

악티늄족

전이 금속

전이후 금속

준금속

다원자 비금속

이원자 비금속

비활성 기체

미분류

상온(298K(25°C), 1기압)에서의
원소 상태 (글자색)

● 고체

● 액체

● 기체

미분류

이탤릭체(기울임): 자연계에 없는 인공원소 또는 극미량으로 존재하는 원소

기름 위에 떠 있는 리튬. 리튬은 가장 가벼운 금속성 원소이다. 알칼리 금속이라서 덩어리를 물에 넣으면 폭발적으로 반응해서 폭발한다.

캐슬 브라보의 폭발장치에는 40% 농축된 리튬이 포함되어 있다.

가장 밀도가 낮은 금속 원소로, 원자번호 3번.이자 끝말잇기 끝판왕 단골손님 주기율표 제1족에 속하는 알칼리 금속의 하나로서 ,원자량 6.941, 녹는점 180.54℃, 끓는점 1347℃, 비중 0.534을 갖는다. 이름의 유래는 그리스어로 을 뜻하는 Lithos.

1817년, 스웨덴의 화학자 아르프베드손은 페탈라이트(엽장석)의 화학분석에 의해 미지의 물질이 함유되어 있는 것을 발견했다. 그 후 불꽃반응에 의해 새로운 원소 리튬의 존재가 명백해졌다.

리튬 등의 알칼리 금속을 불에 넣어서 가열하면 빨강이나 노랑, 초록 등의 여러가지 불꽃을 내며 타는 일이 있다. 이것이 불꽃반응이다. 불꽃반응은 각 원소에 따라 다른 색의 불꽃을 내기 때문에 어느 원소가 포함되어 있는지를 간단히 알 수 있다. 리튬의 불꽃색은 짙은 빨간색이다.[1]

리튬은 다른 알칼리 금속과 마찬가지로 공기와 물과 잘 반응하고 공기중 수분과도 반응하지만 나트륨처럼 격렬하게 반응하는 건 아니다. 그래서 금속 리튬은 석유에 담가서 보관해야 하는데 가벼워서 석유에도 뜨므로 끈끈한 바세린 따위에 보관한다.

그래서 리튬 배터리를 삼키면 물과 반응해 몸 속에서 고열을 낼수 있어 매우 위험하므로, 죽고 싶지 않다면 얼른 응급실로 가야 한다.

1.1. 매장량과 산출국

지각에서 리튬이 차지하는 비율은 0.006%으로, 아연·구리·텅스텐보다는 적고 코발트·주석·보다는 조금 더 많다. 주 생산국은 미국, 칠레, 호주, 캐나다, 중국, 리투아니아 등인데, 볼리비아우유니 사막에 540만 톤이 매장되어 있다는 사실이 알려져[2] 전세계의 관심이 집중, 각축 끝에 한국에서 개발권을 따내는 데 성공했다. 에보 모랄레스 볼리비아 대통령이 한 번 방한해서 국빈 대접을 받으며 개발 양해각서를 체결했다. 그런데 리튬을 생산하는 일은 볼리비아 정부에서 직접하고, 외국기업은 가공품인 리튬전지 생산만을 허용할 거라고 한다. 게다가, 볼리비아는 내륙국가다.

한편, 체코에서는 2017년에 유럽 최대의 리튬광산이 폐광 지역이었던 치노벡에서 발견되어 세계 5위의 리튬 생산국이 될 예정이라고 한다.#

2020년이면 지표상에 매장된 리튬이 고갈된다고 한다. 안 그래도 줄어들 예정인 리튬 생산량 중 20%만이 이차전지의 재료인 수산화리튬이라고 하여 이차전지의 수요가 갈수록 증가해가는 현실에 리튬을 대체할 신소재의 개발이 시급하다고 한다. # 그래서 같은 족인 나트륨으로 전지를 만드려는 시도를 하고 있다. 또한 해수의 이온 중에서 리튬을 뽑아올리는 연구도 진행중이다.

이에 대한 반론으로 USGS 2017년 보고서에 따르면 확인된 미국 내 리튬 매장량은 690만 톤이며 미국 외 전 세계 리튬 매장량은 약 4천만 톤으로 추정된다. 역시 같은 리포트에서는 2016년 세계 리튬 소비량을 37,800톤으로 추정하고 있으며 이 생산량은 수요 증가에 따라 전년도(33,300톤) 보다 증가한 수치이다. 따라서 위에 언급된 2020년 리튬 고갈에 대해서는 해당 보고서의 오역에서 비롯된 오해라는 주장이 있다.

2017년 상반기를 기준으로 리튬의 가격이 3년 만에 4배가 넘게 폭등했다. 전기차 시장이 활성화되며 배터리의 수요가 폭발적으로 늘어나는 데에 따른 것인데, 최근 업계에서는 리튬을 '하얀 석유'로 부르고 있다고 한다(골드만 삭스, 자동차가 석유가 아닌 리튬배터리로 달리는 것을 비유해서 한 말이다). 이런 추세에 따라 국내에서는 포스코에서 국내 최초로 리튬 생산 공장을 세워 LG화학삼성SDI 등에 리튬을 납품한다고 한다. 다만, 포스코의 국내 공장에서 생산하는 리튬을 폐 2차 전지에서 추출하므로 생산량에 한계가 있어 LG화학삼성SDI[3]에 충분히 공급하기에는 한참 모자랄 것이다. 그리고 포스코는 철광석 이외의 광석 생산으로 사업을 다각화 하는 목적에서 리튬 생산에 적극적이며 아르헨티나에 연 2만톤 규모의 생산 공장을 운영하려고 하고 있다.[4][5]

리튬 가격이 올라가자 전 세계적으로 리튬을 캐기 위해 눈에 불을 켜고 뒤지고 있으며, 이에 매년 알려진 매장량이 급속도로 늘어 나고 있다. 불과 몇 년 전까지만 해도 호주가 최대 매장량이라고 알고 있었지만, 현재는 리튬 트라이앵글로 불리는 볼리비아 칠레 아르헨티나를 거점으로 하는 지대에 전세계 매장량의 70% 이상이 매장되어 있는 것으로 조사되고 있다. 다만 이들 나라는 리튬 생산을 전부 자국에서 하도록 강제하고 있다. 과거 석유 등 자원이 해외 기업들에게 빼앗긴 경험이 이들로 하여금 아주 보수적인 접근을 하게 만들고 있으며, 이에 따라 해외 국가의 진출이 쉽지 않다. 참고로 우리나라에도 리튬이 없는 것은 아니나 채산성이 없어서 생산하지 않는 것으로...

리튬 생산 방식은 아래 2가지가 있다.

  • HardRock 방식 : 흔히 알고 있는 광물 캐는 방식. 묻혀 있는 광석을 부수고 운반해서 정련(돌덩이를 리튬이 함유된 돌덩이로) 제련(리튬이 함유된 돌덩이를 리튬으로) 후 리튬을 생산. 초기 투자 비용이 낮으며(땅만 파면 되니까), 생산 기간이 짧으나(약 2주)생산 비용은 높은 편(운반한 후 부수고 가루내서 화학 작용을 거쳐 정제련 후 생산해야함. 제철소의 그 복잡하게 생긴 설비들을 떠올리면 된다.)이다.
  • Brine(브라인) 방식 : 염호의 물을 끌어 올려 넒은 곳에 가두고 자연적으로 태양열에 의해 증발 시킨 후 가공해서 얻는 방식이다. 초기 투자 비용이 높고(넓은 수영장 같은 걸 만들어야 함), 생산 기간이 길지만(약 1년이 소요됨, 염전처럼 햇볕에 말림) 생산 비용은 상대적으로 낮다. 리튬 트라이앵글에 존재하는 리튬은 이러한 형태로 생산되고 있다.[6]

1.2. 우주 리튬 문제

리튬의 유난히 적은 매장량과도 관련 있는 문제로, 왜 리튬은 양이 적은가?에 대한 우주론난제. 2번 헬륨과 6번 탄소 사이에 있는 세 원소(리튬, 베릴륨, 붕소)는 다른 원소들의 추세에 비해서 양이 유난히 적다.# 이는 수소와 헬륨은 빅뱅에서, 탄소 이후의 원소는 항성핵융합을 통해서 만들어졌는데 리튬은 이도 저도 아니기 때문이다.

하지만 이를 감안해도 존재하는 리튬의 양이 계산으로 예측되는 양의 1/3에 불과하며, 과학자들은 아직까지 이에 대해 명쾌한 설명을 주지 못하고 있는 상황이다. 이에 대해 베릴륨 동위원소가 리튬으로 붕괴되는 양이 이론적 예측치보다 적기 때문이 아닌가 하는 가설이 있었으나, 오히려 2017년 일본의 대학졸업반 학생들의 실험 결과가 기존 가설을 부정해버려서 답은 더욱 오리무중인 상태다. #

1.3. 용도

리튬의 대표적인 이용법으로, 리튬이온 전지가 있다. 1990년대 후반부터 PC 등의 전자기기의 경량화가 진행되어 전지도 이에 따라 가볍고 대용량의 것을 추구하게 되었다. 그래서 등장한 것이 리튬이온 전지이다. 이 전지는 종래 사용되던 니카드 전지, 니켈 금속수소 전지에 비해 아주 가볍고 대용량이며 현재는 거의 모든 휴대용 제품에 사용되고 있다. 하지만 2008년 이래 몇 년간 발화사고가 잇따라 리튬이온 전지의 안전성 기준이 까다로워지고 있다. 특히 리튬계열 전지 및 리튬계열 전지를 탑재한 전자기기의 항공기 수속이 점점 까다로워지고 있는 추세다. 리튬산화금속 전극을 합성할 때 코발트를 쓰는 경우 고온에 약하기 때문에 발화 가능성이 높아지며, 이는 망간을 포함한 구조로 치환하면 어느 정도 해소가 가능하다.

하지만 산업적으로 리튬을 가장많이 이용하는 건 따로 있다. 바로 유리 산업. 모래 등 실리카 성분을 녹여 유리나 도자기를 만들 때 플럭스 용제로 탄산 리튬을 첨가해 융해점을 낮추고 점도를 낮춘다. 그리고 알루미늄과 리튬의 합금은 기존 두랄루민을 대체할 항공우주재료로 각광 받고있다.

한편 탄산리튬은 조울증 치료에도 쓰인다. 리튬이 조울증에 탁월한 효과가 있다는게 밝혀진 후 대책이 없던 우울증으로 고통받던 수많은 환자들이 리튬을 도움을 받아 정상적 생활을 회복하는 등 가히 기적의 약으로 불리었다. 정신병도 뇌의 화학적 문제이며 약으로 극적으로 개선될 수 있다는 걸 보여서 정신병에 대한 사회의 부정적 인식을 완화시키는데도 도움을 주었다. 2의 리튬은 조울증 치료제로 쓰이는 리튬에서 따온 것이다. 또 조울증에 관한 것 때문인지 리튬이 자살율과 밀접한 관계가 있다는 주장도 있다. 리튬을 복용한 사람이 일반인보다 자살할 확률이 13~14배 적다고 중반부참조 또 호수나 지하수 등 수원의 자연적 리튬 농도와 그 지역의 자살률이 상당한 관계가 있다는 연구도 있다. 그래서 마치 수돗물에 미량의 불소를 넣어 충치를 예방하듯이 수돗물에 미량의 리튬을 넣어서 우울증을 예방하고 자살을 줄이자는 주장도 있다.

리튬은 또한 체내 타우물질의 인산화를 막기 때문에 알츠하이머성 치매의 증상을 완화하고 예방하는데에도 제한적으로 쓰인다. 알츠하이머 참고.

삼중수소라고도 하는 트리튬을 생산하는데 재료가 되기도 한다. 현대의 열핵폭탄은 삼중수소의 핵융합 반응을 이용하는데 삼중수소는 매우 생산하기 어렵고 비싼 물질이므로 삼중수소 대신 리튬을 사용한다. 우라늄 핵폭발에서 발생한 중성자를 리튬에 쪼이면 리튬이 삼중수소로 변하고 그 삼중수소가 핵융합 반응을 일으키는 것이다. 즉 리튬은 현대적 열핵폭탄의 재료이기도 한다. 삼중수소는 산업용으로는 원자로에서 리튬에 중성자를 조사해 소량으로 생산한다.

2. 노래

2.1. 미국얼터너티브 록밴드 너바나의 히트곡 이름.

그들의 두번째 앨범 Nevermind에 실려있으며, 1992년 싱글 발매한 "Come as you are"에 이은 3번째 싱글 곡이다. 첫번째는 당연히 그 곡. 전반적으로 닥돌하는 듯한 분위기의 이 앨범 곡들 중에서 드물게 차분하게 시작하는 곡이다. 물론 마지막에 가선 쿠과광 폭발하지만.[7]

라이브 무대중 가장 잘 알려진 92년 MTV 라이브.

2.2. 에반에센스의 2집 수록곡 이름

에반에센스 2집 "The Open Door"의 두 번째 싱글 커트 곡. 이 곡도 너바나의 노래처럼 조울증 치료제로 쓰이는 리튬에서 따 온 것이다.

다음은 가사.

Lithium- don't want to lock me up inside

Lithium- don't want to forget how it feels without

Lithium- I want to stay in love with my sorrow

oh but God I want to let it go

come to bed, don't make me sleep alone

couldn't hide the emptiness you let it show

never wanted it to be so cold

just didn't drink enough to say you love me

I can't hold on to me

wonder what's wrong with me

Lithium- don't want to lock me up inside

Lithium- don't want to forget how it feels without

Lithium- I want to stay in love with my sorrow

Don't want to let it lay me down this time

drown my will to fly

here in the darkness I know myself

can't break free until I let it go

let me go

Darling, I forgive you after all

anything is better than to be alone

and in the end I guess I had to fall

always find my place among the ashes

I can't hold on to me

wonder what's wrong with me

Lithium- don't want to lock me up inside

Lithium- don't want to forget how it feels without

Lithium- I want to stay in love with my sorrow

oh but God I want to let it go


  1. [1] 크레용팝의 2015년 노래 FM의 가사에 나온다. "나트륨은 노랗게, 리튬은 빨갛게~" 덕분에 시험 문제를 맞췄다는 학생도 있다고.
  2. [2] 2010년에 치러진 2011 수능 화학 2에 문제로 출제되었다!
  3. [3] 전세계 전지 생산량 1,2위이다.
  4. [4] 2017년 현재 세계 1,2위 생산 업체는 중국 회사 Tianqi(티엔치)와 Ganfeng(간프엉)이며 이 회사는 연 3만 톤 규모로 생산 중이다.
  5. [5] 근데 PD수첩의 보도에 따르면 이 생산공장은 시작도 하지 않았다고 한다. 애초에 공장을 설립하려 한 염호 지역이 해발 4,000m의 문명과 동떨어진 극한지대여서 다른 의도로 투자를 한 것이 아닌가는 의혹이 불거지고 있다.
  6. [6] 물과 폭발적으로 반응하는 건 순수한 리튬이고 염호에 녹아있는 건 리튬 화합물이므로 말리든 물 같은걸 끼얹든 상관없다. 그렇지만, 물에 녹아있는 상태에서 리튬을 추출하려면 온갖 강한 화학물질을 투여하고 플랜트를 돌려야 하는데, 이 과정에서 배출되는 오폐수를 정화하는 비용이 만만찮아서 염전 같은 방식으로 생산하는 게 저렴하다고 한다.
  7. [7] 해당 앨범 내에선 Something In The Way가 가장 차분한 곡이다.

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