헬륨 제대로 알고, 헬륨가스 헬륨풍선 조심해요

헬륨은 우리 생활에서 자주 접할 수 있는 친숙한 물질입니다. 목소리가 바뀌는 헬륨풍선에서부터 라이딩 액티비티로 즐기는 열기구에도 헬륨가스가 들어가니 말입니다. 이밖에도 의료용 MRI, 반도체 등 다양한 산업분야에서도 헬륨이 이용되고 있습니다. 특히 헬륨은 점점 첨단 연구에서 빼놓을 수 없는 연구 자원이 되고 있습니다.

헬륨은 그리스로마 신화의 태양신 헬리오스의 이름을 따서 만들었다고 하니, 왠지 더 친근하게 여겨지는 것 같습니다. 게다가 원자 번호 2번에 해당하는 헬륨은 우주 전체에서 수소 다음으로 많이 분포하는 원소이기도 합니다.

그런데 최근에는 헬륨의 공급 부족으로 인해 다양한 산업분야에서 어려움을 호소하고 있다는 소식이 들립니다. 그렇다면 헬륨이 과연 어떤 물질이고 우리 주변에서 어떻게 쓰이고 있는지, 헬륨에 대해 자세하게 알아보도록 하겠습니다.

  

원소기호 He

1868년에 피에르 장센은 개기일식을 관측하다가 태양 홍염의 스펙트럼 속에서 황색선을 새롭게 발견했습니다. 도대체 이 황색선은 무엇이었을까요? 이것을 본 영국의 로키어는 태양 내부에 존재하는 이 원소를 밝혀내며, 헬륨이라고 이름을 지었습니다.

그 이후 1895년 영국의 램지는 우라늄 광물에서 헬륨을 분리하는데 성공했고, 지구의 대기에도 헬륨이 존재한다는 사실을 확인했습니다.

1905년에는 미국의 P.Cady가 천연가스로부터 헬륨을 분리하는데 성공함으로써 헬륨의 공업 생산의 기반을 닦아 놓기도 했습니다. 하지만 그때까지만 해도 헬륨은 액화를 할 수 없는 마지막 기체라는 말을 듣던 물질이었고, 그로 인해 공업적인 목적으로 사용하기에는 어려움이 많았습니다. 그러다가 1908년, 드디어 네델란드의 H.Kamerlingh Onnes가 헬륨의 액화를 성공시켰고, 그 시기부터 헬륨의 새로운 시대가 열리게 되었습니다.

 

헬륨의 특징

헬륨은 무색, 무취, 무미의 기체입니다. 또 현재까지 알려진 원소 가운데 끓는점이 가장 낮아, 상온에서는 기체로 존재합니다. 무게는 공기의 7분의 1정도로 매우 가벼우며, 물에 거의 녹지 않습니다.

앞부분에서도 언급했듯이 헬륨은 우주 전체에서 수소 다음으로 많이 분포하는 원소이기도 합니다. 그러나 수소와 달리 헬륨은 지구의 대기 중에는 극미량밖에 존재하지 않습니다. 그래서 헬륨은 다른 기체에 비해 늦게 발견된 기체입니다.

 

헬륨은 어떻게 만들어지나요?

헬륨은 지구의 대기 중에는 극히 미량밖에 존재하지 않아서 산소나 질소처럼 공기로부터 분리하는 데에는 어려움이 많습니다. 그런데 헬륨은 공기로부터 얻어내지는 못하지만, 천연가스로부터 얻어낼 수는 있습니다. 미국, 카타르, 알제리, 폴란드, 러시아 지역의 천연 가스에는 많은 양의 헬륨이 녹아있기 때문입니다.

이들 나라에서는 헬륨을 영하 269도까지 식혀서 생산합니다. 헬륨은 모든 물질 중에서 끓는점이 가장 낮기 때문입니다. 그러면서 단열 압축과 단열 팽창에 의해 기체의 온도가 상승, 하강하는 현상을 이용합니다.

하지만 우리나라에서는 생산되지 않는 물질이기에, 우리나라는 헬륨의 전량을 수입에 의존하고 있습니다. 이런 상황에서 전 세계적으로 헬륨이 부족해지는 현상이 벌어지고 있습니다. 따라서 헬륨을 다방면으로 사용하는 산업 현장에서 어려움을 겪고 있는 현실입니다.

 

헬륨가스

헬륨가스가 무색, 무미, 무독성인 기체로 알려져 있습니다. 그래서 목소리가 바뀌는 헬륨풍선 속의 헬륨가스를 아무런 주의 없이 마시다가 가끔 사고가 발생하기도 합니다. 일본에서는 예능 방송에 출연한 아이돌 스타가 헬륨가스를 마시다가 의식을 잃고 쓰러지는 사고가 발생한 적이 있었습니다. 그런데도 우리나라에서는 초등학생들을 대상으로 한 유튜브 방송으로 헬륨가스를 마시는 콘텐츠가 유행처럼 번진 적도 있습니다.

하지만 헬륨가스가 인체에 미치는 특성을 알고 있다면, 이러한 행동이 얼마나 위험한지를 알게 됩니다. 물론 헬륨가스는 무미, 무취, 무독의 기체라서 우리가 그것을 흡입해도 혈액에 용해되지 않습니다. 하지만 헬륨 가스는 산소를 포함하고 있지 않기 때문에 다량으로 노출되면 우리의 몸은 산소결핍 상태가 되어 호흡 곤란을 일으킬 수가 있습니다.

이런 사고를 방지하기 위해 판매되는 헬륨풍선에는 20퍼세트 정도의 산소가 포함되어 있습니다. 그러나 유튜브 콘텐츠에서 소개된 헬륨가스 자체에는 산소가 포함되어 있지 않습니다. 따라서 헬륨가스통 자체를 들고 그대로 흡입하는 건 매우 위험합니다.

밀폐된 공간에서 다량의 헬륨 가스가 노출된 경우에도 산소 농도가 저하될 수 있습니다. 따라서 헬륨가스 자체를 사용할 때에는 충분히 환기를 해야 합니다.