이리듐의 용도: 의학에서 항공우주까지

Samuel Matthews: SAM Materials Insight에 오신 것을 환영합니다. 우리 세상을 형성하는 첨단 소재를 탐구하는 팟캐스트입니다. 저는 호스트 사무엘 매튜스입니다. 오늘은 성능의 절대적인 한계에서 작동하는 원소에 대해 이야기해 보려고 합니다: 이리듐입니다.

이리듐은 지구상에서 가장 희귀한 원소 중 하나이지만 현대 기술에서 그 역할은 매우 중요합니다. 그 이유를 이해하기 위해 고온 금속 분야의 세계적인 전문가이자 교수인 엘레나 로스토바 박사를 모시게 되어 기쁘게 생각합니다. 엘레나, 방송에 오신 것을 환영합니다.

엘레나 로스토바 박사: 감사합니다, 사무엘. 여기 오게 되어 반갑습니다.

사무엘매튜스: 엘레나, 기본부터 시작하겠습니다. 이리듐은 흔히 부식에 가장 강하고 밀도가 가장 높은 최상급 원소라는 수식어로 설명되곤 합니다. 하지만 실제적인 관점에서 볼 때 엔지니어나 디자이너에게 이리듐은 어떤 의미가 있을까요?

엘레나 로스토바 박사: 가능성의 근본적인 변화를 의미합니다. 이리듐으로 작업할 때는 거의 모든 다른 재료가 파괴될 수 있는 환경을 고려하여 설계하게 됩니다. 내식성은 단순히 독한 화학 물질을 견디는 것이 아니라 섭씨 2000도가 넘는 온도에서 용융 금속이나 독한 염분에서도 무결성을 유지하는 것을 의미합니다. 이는 점진적인 개선이 아니라 기존에는 존재하지 않았던 기술을 가능하게 하는 것입니다.

사무엘 매튜스: 설득력 있는 지적입니다. 실험실 도가니에서의 사용이 떠오르네요. 여기서 이리듐이 선택된 이유와 어떤 산업에서 이 기능을 필요로 하는지에 대해 자세히 설명해 주시겠습니까?

엘레나 로스토바 박사: 물론입니다. 재료 연구 및 생산, 특히 LED나 반도체에 사용되는 것과 같은 고순도 결정의 경우 미세한 오염도 배치 전체를 망칠 수 있습니다. 이리듐 도가니는 용융물과 반응하지 않고 수많은 가열 및 냉각 사이클을 견딜 수 있는 불활성 고강도 용기를 제공합니다. 특정 단결정 산화물을 생산하는 전체 분야가 이 용도에 크게 의존하고 있습니다.

사무엘 매튜스: 따라서 이는 다운스트림 혁신의 기반이 됩니다. 이제 실험실에서 생명을 구하는 의학으로 전환해 보겠습니다. 암 치료를 위한 근접치료에 이리듐-192를 사용하는 것은 많은 사람들에게 놀라운 응용 분야입니다. 재료 과학자는 이 사용 사례를 어떻게 보시나요?

엘레나 로스토바 박사: 재료 과학이 인간의 건강에 직접적인 영향을 미치는 완벽한 예라고 할 수 있습니다. 이리듐-192는 표적 방사선 치료에 매우 효과적인 에너지 프로파일을 가진 감마선을 방출합니다. 재료의 관점에서 볼 때, 방사능뿐만 아니라 방사선을 작고 견고하며 완벽하게 밀봉된 캡슐로 제작하여 인체에 안전하게 이식할 수 있도록 하는 것이 과제입니다. 이리듐의 금속학적 특성은 이러한 정밀하고 까다로운 제작에 이상적입니다.

사무엘 매튜스: 핵의 특성과 기계적 무결성의 균형을 맞추는 것은 정말 여러 분야에 걸친 도전입니다. 이제 인체에서 우주 진공까지. 항공우주 분야에서 이리듐의 역할은 전설적입니다. 단순한 '내식성' 외에도 위성 및 우주선 부품에 대체 불가능한 이리듐의 구체적인 성능 지표는 무엇인가요?

엘레나 로스토바 박사: 항공우주 분야에서는 미션 크리티컬 부품에 대해 이야기합니다. 위성 추진기를 예로 들어보겠습니다. 이리듐은 로켓 엔진 노즐과 이온 추진기에 사용되는데, 그 이유는 극심한 열 충격과 고속 추진제의 침식에도 모양과 강도를 유지하기 때문입니다. 위성 고장으로 인한 비용은 천문학적이기 때문에 유지보수 없이 궤도에서 15년 동안 완벽하게 작동할 수 있는 소재의 신뢰성이 핵심 지표입니다. 이러한 신뢰성에는 이리듐이라는 이름이 있습니다.

사무엘 매튜스: "신뢰성에는 이름이 있습니다." 이리듐의 가치 제안을 간결하게 표현한 말입니다. 마지막으로, 점점 더 전기가 통하는 세상에서 이리듐은 전기 접점에서도 그 역할을 찾습니다. 다른 귀금속보다 이리듐이 선택되는 이유는 무엇인가요?

엘레나 로스토바 박사: 금이나 백금 같은 금속은 훌륭한 전도체이지만 상대적으로 부드럽습니다. 중요한 항공우주 또는 방위용 릴레이와 같이 부하가 걸린 상태에서 전기 접점을 자주 열고 닫아야 하는 애플리케이션에서는 '아크 침식'이라는 현상이 발생하여 접점이 서서히 열화됩니다. 이리듐의 탁월한 경도와 아크 침식 저항성은 훨씬 더 긴 수명 동안 안정적이고 낮은 저항의 연결을 보장하며, 이는 안전과 시스템 무결성에 매우 중요합니다.

사무엘매튜스: 엘레나, 감사합니다. 이번 강연은 단일 소자의 독보적인 특성을 통해 다양한 분야의 발전을 위한 핵심 요소가 되는 방법에 대한 마스터 클래스가 되었습니다.

엘레나 로스토바 박사: 감사합니다, 사무엘. 토론할 수 있어서 즐거웠습니다.

사무엘매튜스(청중에게): 사무엘 매튜스입니다. 귀사의 프로젝트가 가능성의 한계를 뛰어넘고 이리듐 또는 기타 백금족 금속의 고유한 기능을 필요로 하는 경우 스탠포드 어드밴스드 머티리얼즈의 기술 팀과 연결해 보시기 바랍니다. 당사의 포트폴리오를 살펴보고 귀사의 다음 혁신을 위한 소재 기반을 제공할 수 있는 방법에 대해 문의해 주세요.

다음 에피소드에서는 압전 결정에 대해 자세히 살펴볼 예정입니다.