<전자.과학 광장> 고체수소

　초등학교 과학교과서에 보면 수소는 분명히 기체다. 그런데 기체인 수소가 고체라는 있을 수 없는 사실이 눈앞에 펼쳐졌다.

　미국 항공우주국(NASA) 글렌연구센터 로켓연료 연구팀은 얼마전 처음으로 액체 헬륨에서 떠다니는 미세한 고체수소 입자를 만들어내는 데 성공했다.

　이같은 기가막힌 현상은 절대온도보다 약간 높은 4도K(켈빈)의 액체 헬륨 표면에 적은 양의 액체 수소가 닿자마자 고체 입자로 형성돼 헬륨 위를 떠다니는 데서 발견됐다.

　이때 액체 수소의 온도는 어는 점보다 조금 높은 14도K, 액체 헬륨은 절대온도보다 조금 높은 4도K를 유지한다.

　일반적으로 활성이 강한 원소는 원소들의 재결합을 막아주는 매개체 속에 저장된다. 이렇게 만들어진 고체 수소는 원자들을 분리해 저장할 수 있는 유일한 매체인데 화학적 재결합을 통해 미래의 원자단위로 반응하는 연료를 만드는 데 이용할 수 있다.

　그러나 수소분자는 원자활동이 거의 일어나지 않는 절대온도 근처에서만 고체 상태가 되기 때문에 수소보다 어는 점이 낮은 액체 헬륨 속에 가둬두는 것이 가장 좋은 방법이다.

　로켓연료가 가열되면 원자들의 운동이 자유로워지는데 고체 수소를 연료로 할 경우 원자들은 순식간에 재결합돼서 분자를 이룬다. 이때 온도는 4도K에서 2000도K로 급속히 증가, 수소와 헬륨은 순식간에 증발해서 엄청난 속도로 엔진에서 빠져나간다.

　과학자들은 이 원자연료를 로켓에 사용하게 되면 로켓의 무게를 지금의 20% 수준으로 줄일 수 있을 것으로 전망하고 있다.

정창훈기자