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우주에서 가장 많은 원소 - 수소

수소는 주기율표의 첫 번째 자리를 차지하며, 가장 가벼운 원소이고, 우주 질량의 약 75 %를 차지하는 가장 풍부한 원소입니다. 수소는 말 그대로 물(H2O)을 만드는 원소입니다. 수소가 만드는 물은 생명계에 필수적이며, 모든 유기화합물에는 수소가 결합되어 있습니다. 지구상에 존재하는 원소 상태의 수소는 주로 이원자 분자인 H2 기체인 반면, 별에서는 주로 플라즈마 상태로 존재합니다. 별의 수소는 핵융합 반응을 통해 별의 에너지를 제공하는 연료입니다. 태양도 수소 핵 융합으로 에너지를 방출하고, 태양에서 나오는 빛으로 식물이 광합성을 하고, 식물은 먹이 사슬을 통해 사람과 동물의 먹거리가 되기 때문에 수소는 모든 생물의 에너지원이라 볼 수도 있습니다.

 

<수소의 발견>
수소 기체는 16세기 초반에 연금술사들이 강산에 금속을 넣어 처음으로 인공적으로 만들었으며, 17세기에는 보일(Robert Boyle) 등 여러 과학자들이 수소의 가연성을 관찰하였습니다. 1700년대 후반에 캐번디시(H. Cavendish)는 수소 기체가 공기 중의 산소와 반응하여 폭발할 때 물이 되는 것을 발견하고는 당시까지 원소라 여겨졌던 물은 화합물이며, 수소가 원소라는 것을 알아냈습니다.

 

<수소의 산업적 이용>
석유 및 화학 공업에서 많은 양의 수소가 사용되고 있는데, 가장 큰 용도는 질소와 반응시켜 암모니아를 얻는 것입니다. 다음으로 주요한 용도는 식물성 액체 지방과 반응시켜 고체 지방(예로 마가린)을 생산하는 것입니다. 이밖에 일산화탄소와 반응시켜 메틸 알코올을 얻는 데 이용되며, 석유화학에서 중질유의 분해, 탈황 공정에 이용되는 등 용도가 다양합니다. 또한 염소(Cl2)와 반응시켜 염산(HCl)을 얻는 데 쓰이며, 금속 산화물을 환원시키는 데도 이용됩니다. 반도체 산업에서는 무정형 실리콘이나 탄소를 안정화시키는 데도 이용됩니다. 수소 기체는 아주 가볍기 때문에 과거에는 비행선이나 기구(氣球)를 띠우는 데 이용되기도 하였으나, 현재는 보다 안전한 헬륨이 사용됩니다.

 

<에너지 운반체로서의 수소 이용>
수소에너지, 수소자동차 등 수소를 연료로 사용하는 것이 언론 매체 등에서 빈번하게 언급되고 있습니다. 실제로 최초로 제작된 내연기관 자동차는 1806년에 스위스에서 제작된 수소를 연료로 하는 것이었습니다. 그러나 수소는 중수소와 삼중수소를 핵 융합시킬 때를 제외하고는 에너지원이 아닙니다. 수소는 자연 상태에서 거의 대부분 수소기체가 아닌 수소 화합물로 존재하기 때문에 이를 연료로 사용하기 위해서는 석탄이나 탄화수소와 같은 다른 연료를 사용하거나 물을 전기 분해시켜 얻어야 합니다. 이렇게 얻은 수소를 산소와 반응시키면 에너지가 방출되지만, 이때 방출되는 에너지가 수소를 생산하는 데 사용된 에너지보다 클 수가 없기 때문입니다. 즉, 수소는 전지와 같이 에너지 운반체이지 에너지원은 아닙니다. 그럼에도 불구하고 수소를 사용하는 에너지 전환에 많은 관심이 주어지는 이유는 크게 두 가지 입니다. 하나는 수소를 인구가 작은 곳에서 생산하여 도시에서 자동차 등에 사용한다면, 도시의 환경을 쾌적하게 유지할 수 있다는 것입니다. 다른 하나는 원자력 발전의 증대로 심야에는 전력 생산이 수요보다 많아지게 되면, 이때 공급 과잉인 전력을 써서 물을 전기분해시켜 수소를 값싸게 얻을 수 있다는 것입니다. 수소는 무게당 에너지 밀도는 아주 높으나, 쉽게 액화되지 않기 때문에 부피당 에너지 밀도는 다른 연료에 비해 적은 편입니다. 따라서 수소를 실용적인 에너지 운반체로 사용하기 위해서는 같은 부피에 많은 양의 수소를 저장할 수 있는 방법의 개발이 필요합니다. 수소 기체가 팔라듐(Pd) 등의 금속에 아주 많이 흡수되지만, 이들 금속은 가격이 아주 비쌉니다. 따라서 값싸고 저장 용량이 큰 금속 또는 합금의 개발이 필요합니다. 원자력의 비중이 커질수록 수소에너지의 경제성은 좋아질 것으로 기대하고 있습니다.

 

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이 호기심에 2개의 호기심 해결 답변이 있습니다. 호기심 답변하기

우주에서 가장 많은 원소 - 수소

유한*2014-09-24

수소는 주기율표의 첫 번째 자리를 차지하며, 가장 가벼운 원소이고, 우주 질량의 약 75 %를 차지하는 가장 풍부한 원소입니다. 수소는 말 그대로 물(H2O)을 만드는 원소입니다. 수소가 만드는 물은 생명계에 필수적이며, 모든 유기화합물에는 수소가 결합되어 있습니다. 지구상에 존재하는 원소 상태의 수소는 주로 이원자 분자인 H2 기체인 반면, 별에서는 주로 플라즈마 상태로 존재합니다. 별의 수소는 핵융합 반응을 통해 별의 에너지를 제공하는 연료입니다. 태양도 수소 핵 융합으로 에너지를 방출하고, 태양에서 나오는 빛으로 식물이 광합성을 하고, 식물은 먹이 사슬을 통해 사람과 동물의 먹거리가 되기 때문에 수소는 모든 생물의 에너지원이라 볼 수도 있습니다.

 

<수소의 발견>
수소 기체는 16세기 초반에 연금술사들이 강산에 금속을 넣어 처음으로 인공적으로 만들었으며, 17세기에는 보일(Robert Boyle) 등 여러 과학자들이 수소의 가연성을 관찰하였습니다. 1700년대 후반에 캐번디시(H. Cavendish)는 수소 기체가 공기 중의 산소와 반응하여 폭발할 때 물이 되는 것을 발견하고는 당시까지 원소라 여겨졌던 물은 화합물이며, 수소가 원소라는 것을 알아냈습니다.

 

<수소의 산업적 이용>
석유 및 화학 공업에서 많은 양의 수소가 사용되고 있는데, 가장 큰 용도는 질소와 반응시켜 암모니아를 얻는 것입니다. 다음으로 주요한 용도는 식물성 액체 지방과 반응시켜 고체 지방(예로 마가린)을 생산하는 것입니다. 이밖에 일산화탄소와 반응시켜 메틸 알코올을 얻는 데 이용되며, 석유화학에서 중질유의 분해, 탈황 공정에 이용되는 등 용도가 다양합니다. 또한 염소(Cl2)와 반응시켜 염산(HCl)을 얻는 데 쓰이며, 금속 산화물을 환원시키는 데도 이용됩니다. 반도체 산업에서는 무정형 실리콘이나 탄소를 안정화시키는 데도 이용됩니다. 수소 기체는 아주 가볍기 때문에 과거에는 비행선이나 기구(氣球)를 띠우는 데 이용되기도 하였으나, 현재는 보다 안전한 헬륨이 사용됩니다.

 

<에너지 운반체로서의 수소 이용>
수소에너지, 수소자동차 등 수소를 연료로 사용하는 것이 언론 매체 등에서 빈번하게 언급되고 있습니다. 실제로 최초로 제작된 내연기관 자동차는 1806년에 스위스에서 제작된 수소를 연료로 하는 것이었습니다. 그러나 수소는 중수소와 삼중수소를 핵 융합시킬 때를 제외하고는 에너지원이 아닙니다. 수소는 자연 상태에서 거의 대부분 수소기체가 아닌 수소 화합물로 존재하기 때문에 이를 연료로 사용하기 위해서는 석탄이나 탄화수소와 같은 다른 연료를 사용하거나 물을 전기 분해시켜 얻어야 합니다. 이렇게 얻은 수소를 산소와 반응시키면 에너지가 방출되지만, 이때 방출되는 에너지가 수소를 생산하는 데 사용된 에너지보다 클 수가 없기 때문입니다. 즉, 수소는 전지와 같이 에너지 운반체이지 에너지원은 아닙니다. 그럼에도 불구하고 수소를 사용하는 에너지 전환에 많은 관심이 주어지는 이유는 크게 두 가지 입니다. 하나는 수소를 인구가 작은 곳에서 생산하여 도시에서 자동차 등에 사용한다면, 도시의 환경을 쾌적하게 유지할 수 있다는 것입니다. 다른 하나는 원자력 발전의 증대로 심야에는 전력 생산이 수요보다 많아지게 되면, 이때 공급 과잉인 전력을 써서 물을 전기분해시켜 수소를 값싸게 얻을 수 있다는 것입니다. 수소는 무게당 에너지 밀도는 아주 높으나, 쉽게 액화되지 않기 때문에 부피당 에너지 밀도는 다른 연료에 비해 적은 편입니다. 따라서 수소를 실용적인 에너지 운반체로 사용하기 위해서는 같은 부피에 많은 양의 수소를 저장할 수 있는 방법의 개발이 필요합니다. 수소 기체가 팔라듐(Pd) 등의 금속에 아주 많이 흡수되지만, 이들 금속은 가격이 아주 비쌉니다. 따라서 값싸고 저장 용량이 큰 금속 또는 합금의 개발이 필요합니다. 원자력의 비중이 커질수록 수소에너지의 경제성은 좋아질 것으로 기대하고 있습니다.

 

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l don't know  


RE:우주에서 가장 많은 원소 - 수소

한수*2011-09-18

 참 어렵네여`

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