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액체질소

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Contents

1. 개요
2. 용법
3. 각종 매체에서

1. 개요

液體窒素
liquid nitrogen

액화된 질소.

1기압에서 액체 헬륨의 끓는점은 섭씨 -269도, 액체 질소는 -196도인데 가격 차이가 20배나 난다. 액체질소는 리터당 500원[1]밖에 안 하기 때문에 각종 공업이나, 연구 장비 냉각, 마술 쇼라든가 사이언스 쇼에서 많이 쓰인다. 여름에 에어컨 대신 액체질소를 사용하는 게[2] 더 저렴할 정도. 근데 이 싸고 좋은 걸 안 쓰는 이유는 이 액체질소를 안전하게 보관하기 위한 전용 안전용기 가격이 몹시 크고 아름다운지라…[3] 만약 진지먹고 가정에서 쓴다고 하면 앞의 질식 문제도 있고, 집집마다 이런 비싼 용기를 구비하고 LPG 가스 배달하는것마냥 주기적으로 충전을 받아야 할 것이다. 여기 들어갈 운송료를 생각해 보자(...).

또한 요리에 쓰기도 하고, 세포나 균주의 장기보관용으로 쓰기도 한다. 물 등 액체가 함유되어 있는 고체를 액체질소에 넣었다 빼면 깨뜨릴 수 있는 수준으로 얼어버린다. 장미꽃을 넣었다가 깨뜨리는 건 마술쇼에서는 흔한 떡밥. 유리와 같이 열팽창에 약한 고체에 부으면 불에 달군 유리를 물에 넣었을 때와 마찬가지로 산산조각 난다.

액체질소가 저렴한 것은, 근본적으로는 액체산소의 부산물이기 때문이다. 액체산소는 로켓연료, 제강원료 등으로 널리 사용된다. 특히 현대 제강법은 순수 산소를 필요로 하는데, 공기중에서 산소를 따로 분리하는 가장 쉬운 방법이 공기를 냉각시켜 분리하는 것이다. 이때 비등점 차이로 인해 이산화탄소아르곤에 이어 산소까지 차례로 액화되어 분리되고 나면, 영하 183℃로 냉각된 질소가 부산물로 남게 된다. 질소의 비등점은 영하 196℃이므로 약간만 더 온도를 낮추면 액체질소를 얻을 수 있다. 포스코 같은 거대 제철소는 대부분 자체적으로 액체산소 생산설비를 갖고 있어서 부산물로 나온 액체질소를 값싸게 공급한다. '가정집에서 액체질소를 만들어 냉방을 해결하는 게 공업용 전기vs누진세의 문제로 요금폭탄 때문에 힘들다'라는 식으로 적혀있는 내용이 있었는데, 액체질소는 '부산물'이기에 싼 것일 뿐이다.아니 그 이전에 그렇게 거대한 냉각탑을 집집마다 갖추겠다고?! 액체산소를 만들 때 나오긴 나오는데 액체산소에 비해 수요가 없으니 그만큼 싸게 팔릴 수 밖에 없는 것. 만약 액체산소를 팔아먹을 생각 없이 액체질소 하나만을 보고 설비를 갖춰서 전기를 집어넣는다면 공업용 전기고 뭐고 간에 설비투자비용과 유지비용, 전기비용 등이 전부 몰빵되어 액체산소 못지 않은 가격이 나올 것이다.


액체질소를 이용한 아이스 버킷 챌린지(...)

아주 잠깐이라면 액체질소 속에 손을 넣었다 빼도 문제가 없다. 체온에 의해 급격히 끓어버린 기체 상태의 질소가 단열재 역할을 해서 손을 보호해주기 때문. 라이덴-프로스트(Leiden-Frost) 효과라고 부른다. 그러나 함부로 사람에게 뿌려서는 안된다. 앞에서 말했듯 피부에 잠깐 닿는다면 문제가 없지만, 장갑이나 옷등의 섬유에 묻은 채로 라이덴-프로스트 효과가 일어나지 않을 정도로 차가워진 뒤 '스며들게' 되면 위험해진다. 흔히 말하는 냉동치료는 액체질소를 사용하는 것. 별거 없고 그냥 면봉에 적절한 액체 질소를 묻혀 살에다 대고 지진다. 증상에 따라 스프레이처럼 직접 뿌리기도 한다. 그럼 액체질소가 피부를 급격히 냉각시켜 내부에 환부를 괴사시킨다. 매우 아프다. 티눈이나 사마귀 등의 치료에 쓰이는 방법. 몇몇 암수술에도 쓰이는데 암세포를 액체질소로 얼려 괴사시킨다는 개념은 위의 치료법과 원리가 같다.

2. 용법


액화질소를 이용한 컴퓨터 냉각 시스템도 있다. 냉각효과는 최상급이라 오버클럭같은 것을 해도 냉각이 안 되어서 과열이 일어나는 일이 없다. 단점으로, 과열돼서 부품에 불이 붙어 연기가 풀풀 뿜어져나오는 것처럼 보이는 착시현상이 있다.

하지만 액화질소 자체가 소모성 물질이며, 액체질소를 사용할경우 너무 극단적인 쿨링이 발생한다. 좀 더 상세하게 설명하면 한 쪽에서는 엄청난 연산속도를 내면서 트랜지스터들이 초고온도를 내는 한편 다른 쪽에서는 액체질소로 초저온으로 냉각이 된다. 여기서 고온과 초저온을 오가는 어마어마한 온도 차이 때문에 열 팽창과 수축에 의해 물질이 받는 응력 역시 엄청난 수준이 된다. 이쯤 되면 CPU가 멀쩡하면 그게 더 이상하다. 덕분에 이 짓을 하면 CPU의 수명이 극단적으로 짧아지기 때문에 상당한 돈지랄 금전적인 바탕이 필요한 대신, CPU의 오버클럭의 한계까지 도전할 수 있게 된다. 세계에서 유명한 오버클럭커들은 이 방법을 즐겨 사용한다. 일부 CPU의 경우 이런 실험을 하는 도중 초저온에서 에러가 나는 경우가 발생해 제조사에서 또다시 돈을 뿌려가면서 고치기도 한다. 사실상 일반인에게는 의미없는 성능향상이라고 보면 된다.
또한 이런 냉각방식을 실제로 해보려면 결로 및 결빙현상때문에 방수대책 역시 생각해 두어야 한다. 작동중인 컴퓨터에 습기가 차면 당신의 안구에도 덩달아 습기가 찰것이다. 값싸게 미술용 떡지우개(학창시절에 지우개가루 뭉치면 찰흙처럼 되는걸 완제품으로 실제로 판매한다)를 뭉쳐 틀을 만드는 경우도 있다.

초전도체의 냉각제로도 많이 사용된다. 사실 현재 등장한 고온초전도체 중에는 임계온도가 액체질소의 비등점보다 훨씬 높은 것도 존재하지만, 액체질소만큼 효율적인 냉각제가 없는 관계로 계속 사용중이다(현재까지 고온 초전도체의 임계온도는 일반적인 냉매로 얻을 수 있는 온도보다는 여전히 매우 낮다…).

이걸로 아이스크림을 만들기도 한다. 생재료를 액체질소 조리통에 넣어서 얼리는데, 미리 냉동된것이 아니기 때문에 신선한 재료를 갓 얼려먹는듯한 매력으로 먹는다는듯. 2014년 대한민국에서도 본격적으로 브알라를 필두로 이러한 액체질소아이스크림 점포들이 우후죽순으로 생겨나기 시작했다. 이미 홍대같은곳에는 서로 다른 브랜드가 멀지않은곳을 사이에 두고 입점할 정도.

액체질소를 그릇같은 곳에 부어둔 뒤 시중에서 판매하는 3색 아이스크림을 녹여서 한 방울씩 떨어뜨리면 한 방울 한 방울이 액체질소에 들어가자마자 얼어서 구슬아이스크림을 만들 수 있다고 한다.
과자같은것에 찍고 먹으면 잠시동안 아이스 브레스를 쓸수 있다

농도가 높아질 경우 질식사의 위험이 있다. 사실 어느 기체든 산소만 아니라면 농도가 높아질 경우 질식사고가 일어나게 돼 있지만[4], 질소가스는 공업에 자주 쓰이기 때문에 사고로 인해 질식사 하는 사람들이 매년 꼭 나온다. 미국에서는 어느 은퇴한 과학교사가 자살도구로 만들어서 팔다가 잡히기도 (...) 사형에 도입하여 인도적인 사형을 하자는 주장도 있지만 아직까지 도입된 전례는 없다.

2000년대 이후 스웨덴에서 매장화장수장 간장등 각종 장례법을 충분히 대체할 빙장이 개발되었다.[5] 빙장에서는 시신이 들어있는 관을 꽁꽁 얼려버리는 액체질소가 사용된다.

3. 각종 매체에서

  • 바이오쇼크의 무기인 화학 발사기의 탄환 중 하나. 말 그대로 상대를 냉각시킬 수 있다. 하지만 플라스미드로 얼렸을 때와 마찬가지로 얼어버린 적을 박살내면 아이템을 얻을 수 없다.
  • 사야의 노래에서는 외계생명체(추정)와 싸우기 위한 최종병기로 사용된다.
  • 퇴마록에서는 형사가 통째로 얼어버렸다.
  • 터미네이터 2 : 심판의 날에서는 후반부에 T-800이 액체질소로 T-1000을 얼려버린 후 권총으로 박살내는 장면이 나온다.
  • 바이오하자드4버두고와의 보스전에서는 액화질소 탱크가 중요하게 사용된다. 얼려놓고 총질을 하면 대미지가 3배로 들어가기 때문.
  • 빅뱅 이론에 나오는 이론 물리학자 '레즐리 윙클'은 시리얼바나나를 넣으려하지만 근처에 나이프가 보이지 않자 액체질소를 사용하여 급속냉동시킨 후에 망치로 부숴서 넣는다.
  • 소설 데프콘에서는 킬러집단이 피해자를 한여름에 액체질소로 동사시키는 장면이 나온다.
  • 미드 LOST마이클 도슨은 기폭장치에 연결된 배터리의 작동을 중지시키기 위해, 배터리에 액체질소를 분사하여 얼리는 방법을 사용한다. 비슷한 장면이 멜 깁슨 주연 리쎌 웨폰 2에서도 나오는데 여기서는 기폭장치의 작동을 1~2초 늦추기 위해서 뿌려진다.
  • 온라인 게임 이터널시티2에서는 화염방사기의 엑설런트급 탄창으로 등장한다. 주변을 밝히는 효과가 사라지고 공격력, 사거리가 떨어지지만 일정 확률로 적을 얼릴 수 있고, 길거리에 걸어다니는 좀비 수준이라면 상당히 높은 확률로 얼릴 수 있다. 얼어붙은 적은 이동과 공격을 할 수 없다.
  • RTS게임 인 커맨드 앤 컨커 레드얼럿3 업라이징 (레드얼럿 3의 확장판이다) 에서는 크라이오 유닛들이 액체질소를 살포하며 적을 얼린다.
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  • [1] 생수가 대략 리터당 200 ~300 원
  • [2] 물론 (쓴다고 해도) 문 닫고 아무 생각 없이 쓰다간 100% 질식사한다(…).
  • [3] 대략 30리터 들어가는게 가격대가 350만원정도이다. 그냥 스티로폼 박스 쓰면 안되나?
  • [4] 독성 기체 빼고. 당연히 이 쪽은 중독으로 먼저 죽는다(...)
  • [5] 흙을 사용해서 시신이 들어있는 관을 그대로 묻는 매장은 영토가 부족해질 수 있으며 불을 사용해서 시신이 들어있는 관을 태워버리는 화장은 일산화탄소 등 유해 물질들이 대기권에 배출될 수 있으며 물을 사용해서 시신이 들어있는 관을 빠뜨리는 수장은 수질이 오염될 수 있어서 이 3가지 장례법보다도 훨씬 효율적이다.
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last modified 2015-04-04 17:59:52
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