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헬륨은 실제로 비활성 기체입니다. 1868년 8월 18일 개기일식 때 프랑스 천문학자 쥘 얀센(Jules Janssen)이 발견했습니다. 당시 이 원소는 지구에서 발견되지 않았기 때문에 Jeanson은 이를 태양의 이름을 따서 헬륨(helios)이라고 명명했습니다. 그 이후로 과학자들은 의학 및 천체 물리학과 같은 분야에서 사용되는 현대 분석 도구부터 우리가 매일 사용하는 휴대폰에 이르기까지 헬륨과 관련하여 많은 중요한 발전을 이루었습니다. 이 모든 도구는 생산 공정에서 헬륨에 의존합니다. 헬륨의 독특한 물리적 특성은 전 세계 과학자들이 많은 중요한 발견을 하는 데 도움이 되었으며, 이는 국제 사회에 큰 도움이 되었습니다.

헬륨의 역할

수많은 놀라운 특성(낮은 밀도, 높은 열 전도성...)으로 인해 헬륨은 전 세계 제조 업계에서 가장 선호되는 가스 중 하나로 자리 잡았으며, 미국에서는 헬륨을 국가 안보 물질 목록에 포함시키기까지 했습니다. 헬륨의 잘 알려지지 않은 5가지 용도는 다음과 같습니다.

1. MRI

헬륨은 무색, 무취, 불연성입니다. 액화 상태에서는 절대 영도에 가까운 지구상 최저 온도(섭씨 영하 269도)가 필요합니다. 헬륨은 주로 냉각 기능에 사용되며 의료 스캔에 널리 사용됩니다. MRI에서 자기장을 생성하는 것은 헬륨 액체로 둘러싸인 초전도 자석입니다. 최근 혁신을 통해 헬륨 사용을 줄일 수 있었지만 NMR 기계 작동에는 여전히 헬륨이 필수적입니다.

2. 광섬유 및 디스플레이 화면

전자 산업은 헬륨의 또 다른 대규모 시장입니다. 예를 들어, 이 가스는 광섬유 생산에 사용될 수 있습니다. 프랑스 액화가스 회사는 "구체적으로 광섬유 생산의 첫 번째 단계는 유리막대 생산이다. 수소, 산소, 헬륨을 이용해 유리막대의 강도를 강화한 후 가열과 연신을 한다. 헬륨 헬륨과 아르곤"이라고 설명했다. 또한 가열되고 늘어난 광섬유를 빠르게 냉각시킬 수 있습니다. "헬륨은 평면 패널 디스플레이와 같은 많은 전자 장치 제조에도 사용됩니다.

3. 반도체

에너지연구소는 메모에서 “헬륨은 다른 부품과 반응하기 어려운 불활성 가스로 반도체 제조에 이상적인 소재”라며 “실리콘 웨이퍼 주위에 불활성 가스를 감싸면 예상치 못한 반응을 피할 수 있다”고 설명했다. 헬륨은 열전도율이 높기 때문에 열을 효율적으로 발산할 수도 있어 반도체 제조 과정에서 실리콘 웨이퍼의 온도를 낮추고 반도체를 더 작게 만들 수 있다”고 말했다.

4. 로켓 발사

헬륨은 우주 연구와 개발에도 중요한 재료입니다. 각종 자재의 냉각 및 정밀 용접용 냉매로 사용되며, 항공기 비행이나 착륙 시 액체계통 기밀재로도 사용됩니다. NASA는 매년 수억 입방피트의 헬륨을 사용합니다. 또 2023년에는 헬륨 풍선을 활용해 성층권까지 천체망원경을 보낼 계획도 갖고 있다.

5. 원자력 연구 및 개발

헬륨은 핵융합 연구 및 개발에도 사용됩니다. 프랑스 론 하구 지방에서 건설 중인 열핵융합실험로(ITER) 프로젝트는 원자로 냉각을 보장하기 위해 냉각 플랜트를 건설할 예정이다. 프랑스 액화가스회사는 "폐쇄형 원자로에 필요한 전자기장을 얻기 위해서는 절대영도에 가까운 극저온에서 초전도 자성체를 사용해야 한다"며 "5400㎡ 규모의 ITER 냉각공장에는 헬륨공장 부지와 3000 평방 미터를 차지합니다.

헬륨은 오늘날 우주에서 두 번째로 풍부한 원소이지만, 대부분은 태양과 같은 별에 집중되어 있습니다. 물론 헬륨은 지구에서도 발견되지만, 공기 중 헬륨의 비율은 공기 함량의 5.2ppm에 불과할 정도로 매우 낮다는 것을 모두가 알아야 합니다. 게다가 매우 가벼워서 기회가 있을 때마다 대기권에 있을 것입니다. 최대한 높이 올라가 마침내 대기권을 탈출하세요. 일반적으로 빠져나가는 헬륨을 회수하는 것은 어렵습니다. 이는 헬륨 부족의 주요 원인이기도 합니다.

현재 헬륨을 생산하는 주요 방법은 천연가스 산업에서 나옵니다. 우라늄과 같은 방사성 광물이 풍부한 땅에 천연 가스가 있는 경우, 그 안에는 부피 기준으로 약 7%의 헬륨이 포함되어 있습니다. 이 천연가스에 헬륨이 포함되어 있는 이유는 주로 우라늄과 같은 방사성 원소가 소위 알파 입자를 방출하기 때문입니다. 알파 입자는 실제로 헬륨 핵입니다. 주변 환경으로부터 전자를 얻는 한, 안정된 헬륨 가스가 됩니다. 엔지니어는 극저온 정화 기술(어는점의 차이를 통해 물질을 분리)을 사용하여 천연 가스에서 헬륨을 분리할 수 있습니다.

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