수산화 알루미늄(Aluminium hydroxide)은 화학식 Al(OH)₃를 가지는 무기 화합물로, 알루미늄의 대표적인 수산화물이다. 국제적으로는 알루미늄 트리하이드록사이드(aluminum trihydroxide), ATH(Alumina Trihydrate), 수화 알루미나(hydrated alumina) 등으로도 불린다. CAS 등록번호는 21645-51-2이다.
물리·화학적 특성
- 분자량: 78.00 g/mol
- 외관: 흰색 분말, 무취
- 밀도: 약 2.42 g/cm³
- 녹는점: 약 300°C (가열 시 200°C 부근에서 분해 시작)
- 끓는점: 약 2980°C
- 용해도: 물에 거의 불용성(0.0015 g/L, 20°C)
- pH: 8~9 (100 g/L 수성 슬러리, 20°C)
- 굴절률: 약 1.57~1.59
- 결정 구조: 단사정계(Monoclinic)
- 모스 경도: 3
양쪽성(amphoteric) 물질로서, 산과 반응하여 알루미늄염을, 강염기와 반응하여 알루민산염(알루미네이트)을 생성한다.
- 산과의 반응: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
- 염기와의 반응: Al(OH)₃ + NaOH → NaAl(OH)₄ (알루민산나트륨)
자연 상태
자연에서는 깁사이트(gibbsite) 광물로 산출되며, 이 밖에도 바이어라이트(bayerite), 도일라이트(doyleite), 노르드스트란다이트(nordstrandite) 등의 드문 다형체(polymorph)로 존재한다. 보크사이트(bauxite) 광석의 주요 구성 광물이기도 하다.
제조 방법
산업적으로는 바이어(Bayer) 공정을 통해 대량 생산된다.
- 보크사이트(Al₂O₃·nH₂O)를 고온·고압에서 수산화나트륨(NaOH)과 반응시켜 알루민산나트륨 용액을 얻는다.
- 불순물을 침전 분리한 후, 용액을 냉각·희석하여 수산화 알루미늄 결정을 석출시킨다.
- 여과·건조하여 최종 제품을 얻는다.
전 세계 수산화 알루미늄 생산량의 90% 이상이 바이어 공정으로 생산된다. 고순도 제품이 필요한 경우 산-염기 중화법(알루미늄염에 암모니아수를 가하는 방식)도 사용된다.
용도
1. 난연제 가장 큰 용도는 무기 난연제이다. 200°C 이상에서 흡열 분해 반응을 일으켜 수증기를 방출함으로써 화염 확산을 억제하고 연기 발생을 줄인다. 할로겐 프리(halogen-free) 난연제로서 플라스틱, 고무, 케이블, 전선, 건축 자재 등에 널리 사용된다.
2. 충전제(filler) 플라스틱, 고무, 페인트, 코팅 등의 충전제로 사용되어 제품의 기계적 강도, 백색도, 내열성을 향상시킨다.
3. 의약품
- 제산제(antacid): 위산 과다를 중화하는 일반의약품의 주성분으로 사용된다.
- 백신 보조제(adjuvant): 백신의 면역 반응을 강화하는 보조제로 사용된다(Th2 면역 반응 활성화).
4. 수처리 응집제(황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등)의 원료로 사용된다.
5. 화학 원료 황산알루미늄, 불화알루미늄, 알루민산나트륨, 촉매, 세라믹 원료 등의 제조에 사용된다.
6. 화장품 점도 조절제, 불투명화제, 보습제 등으로 사용된다.
안전성 및 독성
- 일반적으로 저독성 물질로 분류되나, 분진 흡입 시 호흡기 자극을 유발할 수 있다.
- 눈에 접촉 시 자극을 일으킬 수 있으며, 피부 접촉 시 경미한 자극 가능성이 있다.
- 과량 경구 섭취 시 메스꺼움, 구토, 변비를 유발할 수 있으며, 장기간 과다 복용 시 인산염 고갈 및 골연화증 위험이 있다.
- GHS 분류: 피부 자극성(H315), 눈 자극성(H319), 호흡기 자극성(H335)
- ACGIH 노출 기준(TWA): 1 mg/m³
규제 현황
- 미국 FDA: GRAS(Generally Recognized as Safe) 등재
- 인체 백신 보조제로 사용 시 1회 용량당 알루미늄 함량: FDA 기준 0.85 mg 이하, WHO 기준 1.25 mg 이하
- EPA TSCA 목록 등재
- 한국 산업안전보건법: 작업환경측정 대상 물질, 관리대상 유해물질, 특수건강진단 대상 물질
