[공학]수소의 기본적 성질 (물성치, 안정성, 장단점)

소개

수소원자, 물리적 성질, 안전성, 수소, 메탄 및 가솔린의 안전성 비교, 수소가 2차 에너지로 주목받게 된 특징

목차

※수소의 기본적 성질
※수소의 안전성
수소에 대해서
※수소가 2차 에너지로 주목받게 된 특징

본문내용

※수소의 기본적 성질

<수소원자>
원자번호 1, 원자량 1.00797, 지구상에서 9번째로 많이 존재하는 원자로 수소분자(H2)는 상온에서 무색, 무취, 무미의 기체이다.

① 수소의 밀도는 다른 물질 중에서도 제일 작고, 온도상승에 따라 감소한다.
② 수소의 중량은 공기의 약 1/4이고, 기체 중에서되 제일 가볍다.
③ 제일 주목받는 성질은 열적 특성으로 비열은 커서 20℃, 1atm에서 14.891 J/g․k 이고 , 공기의 비열의 14.05 배이다.
④ 수소는 열전도가 매우 양호하고, 열전도도는 공기의 약 7배이다.
⑤ 역으로 점성은 매우 작고, 공기의 약 반이다.
⑥ 수소는 비열이 크고, 열전도도가 크므로 냉각용 매체로서 이용된다.
⑦ 수소는 모든 가스 중에서 제일 확산속도가 빠르고, 금속과 같은 물질 중에서도 급속히 확산된다.
⑧ 수소는 액체나 고체가 되는데 그 온도는 매우 낮아 -239.9℃, 12.8atm에서 액화된다. 고 체화는 더욱 어렵다.
※수소의 안전성

① 폭발범위, 폭파범위가 넓고 하한농도가 낮다.
② 발화에너지가 작고, 착화가 쉽다.
③ 수소화염은 거의 무색에 가까워 보이며, 화염속도도 빠르다.
④ 확산속도가 빠르고, 누설이 쉽다.

수소는 모든 기체 중에서 최소인 분자직경, 최대 확산속도(메탄의 3배)를 가지므로 미세한 간격에서도 비산하기 쉽고, 실내에서는 폭발하한계에 이르기 쉽다. 그러나, 수소의 비중은 매우 작고(공기의1/4), 공기중에서 부양속도, 확산속도가 크므로 야외나 창을 개방한 개방공간에서의 폭발은 거의 없어 안전성이 높다. 따라서 실내에서는 상향환기하면, 가솔린이나 프로판과 비교하여 폭발 및 화염의 위험성은 작다.
수소는 인체에 유해성은 없으며, 무색 무취로 인간이 감지할 수 없다. 따라서, 수소분위기 중에서는 산소결핍에 의해 질식에 유의할 필요가 있다. 수소를 다루는데 보안대책으로는 환기 설비, 보호벽, 검지기 등의 누설대책, 소화설비 ,폐가스처리, 방폭구조의 전기 설비등이 필요하며, 일상 및 정기적인 보안 점검이나 작업원의 안전교육도 함께 해야한다.
또한, 수소를 다루는 기기나 장치류에 관련한 보안상의 문제로는 금속 재료의 수소 취성이 있다. 고온, 고압의 수소는 금속중에 침투하여 금속취화를 야기한다. 탄소강, 저합금강, 티탄, 티탄합금 등은 수소의 의해 취화가 일어난다. 수소를 다루는 경우에 적합한 재료로는 크롬이나 몰리브덴을 함유한강, 오스테나이트계 스테인리스강 등이 이용되고 있다. 특히, 고압수소를 사용하는 경우 금속재료의 선정이 보다 중요하다.

참고자료

· 1. 수소저장합금개론(물성과 응용) 도서출판 골드 권호영, 강길구 공저
· 2. 합성 천연가스 및 수소 제조기술 개발연구 한국에너지기술연구소
· 3. 수소 저장합금을 이용한 고효율 축전지의 음극소재기술