​헬륨이 사라지고 있다? 희소 자원의 미래를 걱정해야 할 때

[박원서]

​헬륨이 사라지고 있다? 

희소 자원의 미래를 걱정해야 할 때

헬륨이 사라지고 있다?

 희소 자원의 미래를 걱정해야 할 때

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 헬륨은 MRI 스캐너부터 우주 탐사에 이르기까지 

모든 것에 필수적이지만, 세계적인 공급은 줄어들고 있다. 

수요가 증가함에 따라 헬륨 부족과 가격 급등으로 인해 

헬륨의 장기적인 가용성에 대한 우려가 커지고 있다. 

고갈된 매장량과 공급망 중단, 제한된 천연자원으로 

전 세계가 고민에 빠졌다. 

헬륨은 정말 사라질 위험에 처해 있을까? 아니면 

새로운 발견과 재활용 노력으로 위기를 막을 수 있을까? 
이 겔러리에서 확인해 보자.

헬륨의 발견

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헬륨은 1868년 천문학자들이 태양 빛에서 

알려지지 않은 스펙트럼 선을 관찰하면서 

처음 발견되었다. 지구의 헬륨은 이후 1895년 

영국 과학자 윌리엄 램지에 의해 발견되었다.

이름의 기원

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"헬륨"이라는 이름은 지구에서 발견되기 전 

태양 대기에서 처음 발견되었기 때문에 

그리스 태양의 신 헬리오스에서 유래한다.

주기율표에서 헬륨의 위치

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헬륨은 무색, 무취, 화학적으로 

불활성인 희귀 기체이다. 

헬륨은 두 번째로 가벼운 원소이며 

모든 기체 중 끓는점이 가장 낮다.

헬륨은 어디서 왔나?

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헬륨은 지구 깊숙한 곳에서 우라늄과 토륨과 같은

원소의 방사성 붕괴를 통해 형성된다. 

헬륨은 수백만 년에 걸쳐 천연가스 매장지에 축적된다.

우주의 헬륨

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헬륨은 우주에서 두 번째로 풍부한 원소로 

질량의 약 24%를 차지한다. 

별은 핵융합을 통해 헬륨을 지속적으로 생산한다.

헬륨 추출

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헬륨은 극저온 증류를 통해 지하 

천연가스 매장지에서 추출되며, 

이 과정에서 헬륨과 메탄을 분리하기 

위해 극도로 낮은 온도로 냉각된다.

과학 분야

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헬륨은 특히 MRI 기계, 원자로,

 대형 강입자 충돌기와 같은

입자 가속기에 사용되는 초전도 자석을 

냉각하는 과학 연구에서 매우 중요하다.

의료 기술

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MRI 기계는 헬륨 액체에 의존하여 

초전도 자석을 초저온으로 유지하여 

의사들이 신체 내부 구조에 대한 

상세한 이미지를 생성할 수 있도록 한다.

우주 탐사

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 나사는 헬륨을 사용하여 로켓의 

연료 탱크에 압력을 가하여 

적재물을 안전하고 효율적으로 

우주로 운반한다. 또한 

우주 망원경과 위성에도 사용된다.

심해 다이빙

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헬륨은 심해 다이버의 질소 중독을 방지하기 위해 

헬리옥스와 같은 호흡 가스 혼합물에 사용된다.

 이를 통해 다이버들은 극한 수심에서도 

안전하게 작업할 수 있다.

헬륨의 극저온성

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액체 헬륨은 지구상에서 가장 차가운 

물질로 극저온에서 필수적이다. 

과학 및 산업 응용 분야에서 물질을 

절대 영도에 가까운 온도로 냉각한다.

풍선과 비행선

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헬륨은 수소와는 달리 공기보다 가볍고

불연성이기 때문에 풍선과 비행선을 

떠오르게 하는 것으로 널리 알려져 있다.

반도체 제조

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반도체 산업은 칩 생산에 헬륨을 사용하여 

부품을 냉각하고 안정적인 환경을 조성하여

 제조 공정 중 오염을 방지한다.

용접

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헬륨은 아크 용접에서 산화를 방지하고 

고품질 용접을 위해 차폐 가스로 사용되며, 

특히 알루미늄과 스테인리스 스틸과 같은

 재료에 사용된다.

미국 국립 헬륨 보호구역

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1925년에 설립된 미국 국립 헬륨 보호구역은 

군사 및 산업용으로 방대한 헬륨을 저장하고 있다. 

그러나 정책 변화로 인해 헬륨은 꾸준히 고갈되었다. 

이 보호구역은 텍사스주 아마릴로에서 북서쪽으로 

19km 떨어진 클리프사이드 저장 시설에 위치해 있다.

전 세계적인 헬륨 부족

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헬륨은 수요가 증가하고 공급이 

제한되면서 점점 더 부족해지고 있다. 

주요 헬륨 매장량의 고갈로 인해 주기적인 

공급 부족과 가격 급등이 발생하고 있다.

헬륨이 부족한 이유

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헬륨은 천연가스 매장지에 갇혀 있는 

재생 불가능한 자원이기 때문에 

대기 중으로 방출되면 우주로 

탈출하여 회수할 수 없다.

헬륨 부족과 과학 연구

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의료 영상, 물리학, 공학과 같은 중요한 분야에 

헬륨 부족이 영향을 미친다. 헬륨이 없으면 

MRI 기계와 초전도 실험은 운영상의 

어려움에 직면할 수 있다.

풍선 산업에 미치는 영향

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헬륨 부족으로 인해 풍선 산업의 비용이 상승했다. 

일부 이벤트 회사에서는 공기가 채워진 풍선이나 

재사용 가능한 장식으로 대체하고 있다.

상승하는 헬륨 비용

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헬륨 가격은 공급 제한으로 인해 급등했다.

 2023년까지 산업용 판매 가격은 5년 만에 

거의 두 배로 상승하여 사상 최고치를 기록했다.

주요 헬륨 매장국

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가장 많은 헬륨 매장국은 미국, 카타르, 알제리다. 

그러나 지정학적 요인과 생산 문제는 

글로벌 공급망에 영향을 미친다.

최근의 헬륨 발견

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탄자니아, 캐나다, 남아프리카에서 

개발 중인 새로운 헬륨 프로젝트의 

상업적 생산은 아직 초기 단계에 있다.

지속 가능성

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과학자들은 폐기량을 줄이고 공급을 늘리기 위해 

특히 실험실과 병원에서 헬륨을 포집하는 

헬륨 재활용 시스템을 개발하고 있다.

대체 냉각 방법

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연구자들은 헬륨을 덜 필요로 하는 

극저온 냉각기와 초전도 재료와 같은 대안을

 모색하여, 헬륨 의존도를 줄이고 있다.

헬륨의 제조?

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다른 산업용 가스와 달리 헬륨은

 실험실에서 합성할 수 없다. 

헬륨은 수백만 년에 걸쳐 자연적으로만 

생산되므로 보존 노력이 중요하다.

우주 탐사의 미래

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개인 우주 여행이 확대됨에 따라 헬륨은

로켓 발사에 여전히 중요한 역할을 할 것이다. 

새로운 공급망과 재활용 방법을 찾는 것은 필수적이다.

헬륨 제한?

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일부 전문가들은 헬륨 사용이 

풍선같은 레크리에이션 용도보다는 

의학이나 연구와 같은 중요한 용도에 

우선시되어야 한다고 주장한다.

헬륨 보존 방법

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정부와 산업계는 미래 세대를 위해 이 유한 자원을 보존하고, 

헬륨 재활용, 대체 기술, 효율적인 추출 방법에 투자해야 한다.

헬륨 보존의 중요성

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헬륨은 많은 과학 및 의학 분야에서 대체 불가능하다. 

적극적인 보존과 책임감 있는 사용이 없다면 세계는

 이 중요한 원소의 고갈 위험에 처할 수 밖에 없다.

출처

 (BBC)

 (NBC News) 

(NPR)