주기율표 2번 원소-헬륨(He)

주기율표 2번 원소 헬륨(He) – 별이 만들어 낸 기체, 풍선 속의 우주

주기율표 2번 원소 헬륨

[주기율표로 떠나는 원소 여행 시리즈]

이름부터 흥미롭다! – 원소의 발견 이야기

‘헬륨(Helium)’이라는 이름은 그리스어 Helios(태양) 에서 나왔습니다.

즉, “태양의 원소”라는 뜻이지요.

놀랍게도 헬륨은 지구에서 먼저 발견된 것이 아니라, 태양에서 먼저 발견된 유일한

원소입니다.

1868년, 프랑스의 천문학자 피에르 장센(Pierre Janssen)과 영국의 조셉 노먼 록이어(Joseph Norman Lockyer)는 태양의 분광선을 관찰하던 중,

지금까지 알려진 어떤 원소의 스펙트럼과도 일치하지 않는 노란색 선을 발견했습니다.

 

그들은 “태양에 새로운 원소가 존재한다”고 추정하고, 그 이름을 ‘Helium’이라 붙였죠.

이후 1895년, 영국의 화학자 윌리엄 램지(William Ramsay)가 우라늄

광물에서 실제 헬륨을 분리해냄으로써 그 존재가 확증되었습니다.

이처럼 헬륨은 우주가 먼저 알려준 원소, 다시 말해 “하늘에서 온 선물” 같은

존재입니다.

 

이 원소, 어디서 봤더라? – 일상 속 등장 사례

헬륨을 가장 쉽게 만나는 곳은 바로 풍선입니다.

놀이공원, 생일파티, 축제 등에서 하늘로 둥둥 떠오르는 그 풍선 속에는 대부분

헬륨이 들어 있지요.

한때는 수소가 더 저렴해서 비행선에 많이 사용되었지만, 폭발 위험이

큰 수소 대신 안전한 헬륨이 대체재로 쓰이게 되었습니다.

헬륨은 불이 붙지 않고, 산소와 반응하지 않으며, 매우 가벼운 성질을

지니고 있습니다.

또한, 헬륨은 우리가 병원에서 사용하는 MRI 장비의 초전도 자석 냉각용 냉매로도

사용됩니다.

이 장비가 -269°C의 극저온 상태를 유지할 수 있는 것도 헬륨 덕분입니다.

그 외에도 반도체 공정, 용접 보호 가스, 심지어 심해 잠수용 혼합가스(헬리옥스) 등

다양한 산업 분야에서도 활약합니다.

 

작지만 놀라운 성질

헬륨은 주기율표에서 비활성기체(희가스) 그룹에 속합니다.

즉, 다른 원소들과 거의 반응하지 않습니다.

이 안정적인 성질 때문에 화학 반응을 일으키지 않고, 폭발 위험도 없습니다.

원자번호 2, 전자 2개를 가지며, 완벽한 전자껍질 구조(1s²) 로 인해 안정된 상태를

유지합니다.

이 때문에 헬륨은 화합물을 거의 만들지 않으며, ‘순수한 존재’라고 불리기도 합니다.

 

온도 측면에서 보면 헬륨은 특이한 점이 있습니다.

절대영도(−273.15°C) 에 가까운 온도에서도 고체가 되지 않고, 압력을 가해야만

고체 상태로 바뀝니다.

또한, 액체 상태의 헬륨은 ‘초유체(superfluid)’로 변하면서 마찰 없이 자유롭게 흐르는 특성을 보여줍니다.

이것은 양자역학이 실생활에서 드러나는 대표적 현상 중 하나입니다.

 

산업과 과학 속 슈퍼스타

헬륨은 단순히 풍선을 띄우는 가스가 아닙니다.

현대 과학기술의 필수적인 첨단 산업용 원소입니다.

• 의료 분야: MRI 자석 냉각, 인공호흡기 혼합가스

• 반도체 산업: 칩 제조 시 산화 방지용 불활성 보호가스

• 항공·우주: 로켓 엔진 냉각 및 연료 탱크의 압력 조절용

• 심해 탐사: 고압에서도 안전한 헬륨–산소 혼합가스(헬리옥스)

 

헬륨은 지구 대기 중에 극히 소량만 존재하기 때문에,

대부분 천연가스 정제 과정에서 추출합니다.

하지만 사용량이 늘어나면서 ‘헬륨 고갈’ 우려도 제기되고 있지요.

그래서 최근에는 우주(달이나 외행성 대기)에서 헬륨을 확보하려는 연구도

진행 중입니다.

항목	내     용
원호기호	He
원자번호
분     류	비활성기체(희가스)
주요특징	반응성이 거의 없는 안정된 기체, 매우 가벼움
활     용	풍선, MRI냉매, 반도체, 로켓, 잠수용 가스
흥미사실	태양에서 발견된 유일한 원소!
주 의 점	흡입 금지, 자원 고갈 우려

 

헬륨을 사용할 때 주의할 점

헬륨은 안전하지만, 한 가지 위험이 있습니다.

풍선에 든 헬륨을 직접 흡입하면, 일시적으로 목소리가 높아지는 재미있는

효과가 있지만, 산소가 부족해져 질식할 수 있습니다.

헬륨은 인체에 흡수되지 않기 때문에, 장난삼아 들이마시는 것은 절대 금물입니다.

또한, 헬륨은 매우 귀중한 자원입니다.

지구에서는 생산이 어려워, 한 번 날아간 헬륨은 우주로 사라져버립니다.

즉, 풍선 한 개를 날리는 것은 우주로 헬륨을 흘려보내는 것과 같습니다.

그래서 요즘은 헬륨 절약 캠페인도 활발히 진행되고 있습니다.

 

[주기율표 시리즈 계속 보기]

다음 편: 리튬(Li) – 배터리의 심장, 작지만 강한 에너지 원소