주기율표 32번-게르마늄(Ge)

실리콘 시대 이전에 세상을 열었던 금속, 그리고 다시 부활 중인 금속

 

게르마늄(Ge)은 겉으로 보면 굉장히 평범합니다.

은빛 회색의 단단한 금속, 자성도 없고 눈길을 끌만한 화려함도 없습니다.

철처럼 튼튼하지도 않고, 구리처럼 잘 흐르지도 않고,

은·금처럼 값어치가 높은 귀금속도 아닙니다.

 

그런데 이 평범한 금속이 인류 역사에서 아주 중요한 순간을 열었습니다.

 

인류 최초의 트랜지스터는 실리콘이 아니라 ‘게르마늄’이었습니다.

 

지금 우리가 스마트폰을 쓰고, 인터넷을 사용하고, 컴퓨터가 작동하는

“반도체 시대”, “디지털 시대”는 사실 게르마늄이 먼저 스타트를 끊어준 덕분입니다.

그리고 잊혀지는 듯했던 이 금속은 최근 적외선 센서·광통신·양자 기술과 함께

다시 주목받고 있습니다.

 

평범해 보이지만, 역사적이고, 동시에 미래적이기까지 한 금속.

지금부터 ‘게르마늄’이라는 조용한 주인공의 이야기를 천천히 풀어보겠습니다

 

목차

• 왜 최초의 반도체였을까?
• 전체반도체에서 부활 중
• 게르마늄은 어디에서 오나
• 위험성

 

게르마늄은 왜 최초의 반도체였을까?

1947년, 벨 연구소에서 인류 최초의 트랜지스터가 탄생했을 때

그 주인공은 우리가 아는 실리콘이 아니라 게르마늄이었습니다.

 

왜 하필 게르마늄이었을까요?

이유는 아주 간단합니다.

• 전기적 특성이 좋아서

• 전자 이동이 빠르고

• 불순물 도핑이 쉬우며

• 초기 기술 수준에서 정제하기 쉬웠기 때문입니다.

초창기 컴퓨터·라디오·군사용 장비는 대부분 게르마늄 트랜지스터로 만들어졌습니다.

 

즉, 게르마늄은 반도체 시대의 개국공신입니다.

 

하지만 시간이 지나자 한 가지 약점이 드러났습니다.

 

게르마늄은 열에 약하다.

온도가 조금만 올라가도 전기적 특성이 무너져버립니다.

실리콘에 비해 열 안정성이 부족했던 것이죠.

이 약점 때문에, 결국 반도체 산업의 주도권은 **실리콘(Si)**에게 넘어갑니다.

이후 몇십 년 동안 게르마늄은 반도체의 중심에서 멀어지게 됩니다.

마치 한 시대를 연 ‘전설의 주역’이자

후배들에게 자리를 넘긴 원로 같은 금속이죠.

 

하지만 게르마늄은 “빛”에서 특별해진다

반도체 중심에서는 실리콘에게 밀렸지만,

게르마늄은 완전히 잊힌 금속이 아닙니다.

 

오히려 지금은 특정 분야에서 실리콘보다 훨씬 가치 있는 금속입니다.

그 핵심이 바로 빛(light) 입니다.

 

게르마늄은 적외선을 매우 잘 흡수하고 투과합니다.

이 특성 덕분에 이런 분야에서 빛납니다:

 

1) 적외선 센서·야간 투시경(Night Vision)

• 군사용 열화상 장비

• 야간 감시장비

• 적외선 카메라

• 소방 구조용 열 감지 카메라

• 기상 관측용 센서

게르마늄은 적외선 영역(특히 IR-A, IR-B 파장)을

매우 선명하게 포착할 수 있어

“밤을 보는 금속”이라고 부르기도 합니다.

 

2) 광통신(Optical Communication)

광섬유 통신의 일부 파장은 게르마늄이 섞여 있어야

신호 손실이 줄고 장거리 전송이 가능합니다.

 

3) 고급 카메라·망원경 렌즈

게르마늄 렌즈는

• 저왜곡

• 높은 투과율

• 특정 파장 선택성

덕분에 고급 장비에 사용됩니다.

실리콘이 ‘전기’를 잘 다룬다면,

게르마늄은 ‘빛’을 잘 다루는 금속입니다.

그리고 지금은 다시 “전력반도체”에서 부활 중

게르마늄이 다시 반도체 세계로 돌아오고 있습니다.

무슨 일이 일어난 걸까요?

 

실리콘의 한계

첨단 반도체 기술(3nm 이하)에서 실리콘만으로는

속도·전력 효율·전자 이동도에 한계가 드러나고 있습니다.

 

해결책: 실리콘 + 게르마늄 (SiGe)

게르마늄을 실리콘에 섞으면

전자 이동도가 크게 향상됩니다.

• 더 빠르고

• 더 적은 전력으로

• 더 낮은 발열로

반도체를 만들 수 있죠.

 

그래서 현재 CPU·5G 기지국·고성능 데이터센터 용 반도체에

SiGe(실리콘 게르마늄) 기술이 사용되고 있습니다.

 

미래에는 “게르마늄 기반 채널”이

차세대 반도체의 기준이 될 가능성도 있습니다.

 

게르마늄은 과거에 반도체를 열었고,

미래에도 반도체의 속도를 끌어올릴 것입니다.

게르마늄은 어디에서 오나?

게르마늄은 자연에 아주 많지는 않습니다.

주로 다음에서 얻습니다:

• 아연 광석(Zn ore)에서 부제품으로 추출

• 석탄 연소 후 남는 회로부터 회수

• 구리·납 정련 과정에서 부산물로 회수

 

즉, **단독 광석이 아닌 ‘부산물 금속’**입니다.

그래서 공급량이 안정적이지 않을 때가 있으며

전략 금속으로 관리되기도 합니다.

 

  인체에서의 게르마늄 — 정말 건강에 좋을까? 

한때 “게르마늄 건강 팔찌”, “게르마늄 건강 매트”라는 제품이

홍보되며 유행한 적이 있습니다.

하지만 결론부터 말씀드리면:

 

금속 게르마늄 자체는 특별한 건강 효과가 없습니다.

다만 여기서 더 중요한 사실이 있습니다.

 

유기 게르마늄(Organic Germanium): 독성 강함

일부 건강식품에서 사용되던 유기 게르마늄 화합물

(예: 게르마늄-132 등)은 간독성·신장독성 보고가 많습니다.

• 신부전

• 간손상

• 신경 영향

• 전해질 이상

실제로 미국 FDA는 건강식품에서 유기 게르마늄 사용을 강력하게 금지하고 있습니다.

 

 금속 게르마늄이 위험한 건가? →

자체 금속 형태의 게르마늄은 비교적 안전하며

일상생활에서 접촉하는 수준은 인체에 해가 없습니다.

위험한 것은 “게르마늄 금속”이 아니라

“유기 게르마늄 보충제”입니다.

건강기능성 효과는 과학적 근거가 부족합니다.

 

설명

특징
최초의 반도체	1947년 트랜지스터의 주역
빛의 금속	적외선 센서·야간투시경 핵심
다시 떠오르는 금속	SiGe 기술, 고성능 반도체
광학 금속	렌즈·광섬유 재료
안전성	금속은 안전하지만 ‘유기 게르마늄’은 독성
공급	아연·석탄·구리 정련 부산물
핵심 문장	과거와 미래의 반도체를 모두 잇는 금속

산업적 위험성도 있다 (특히 반도체·광학 제조 공정)

게르마늄 화합물은 특정 형태에서 흡입하거나

고농도에 노출되면 위험할 수 있습니다.

주요 위험:

• 분진 흡입 → 폐 자극

• 게르마늄 테트라하이드라이드(GeH₄) → 독성·발화 위험

• 반도체 공정의 미세입자 → 호흡기 문제

 

그래서 게르마늄 관련 산업에서는

엄격한 보호장비와 환기 시스템이 필수입니다.

 

게르마늄은 색을 다루는 금속이기도 하다

게르마늄 산화물은

유리·렌즈에서 매우 중요한 역할을 합니다.

 

• 고굴절 유리 제조

• 광섬유 내부 코어 조절

• 적외선 투과 코팅

• 카메라 렌즈 성능 향상

 

특히 고급 광학기기에서

게르마늄은 없어서는 안 되는 재료입니다.