드라이아이스 최초 발견한 샤를 틸리에, 화상 위험성

드라이아이스 발견

드라이아이스는 대략 -79 C 매우 차가운 흰색 고체인 이 드라이아이스는 이산화탄소(탄산가스)를 고체화 시킨 것입니다. 이름처럼 액체를 거치지 않고 바로 기체가 되죠.

최초로 발견한 샤를 틸리에

드라이아이스를 최초로 발견한 사람은 프랑스 화학자인 샤를 틸리에(Charles Thilorier)입니다.

1835년 당시 틸리에는 이산화탄소를 액화시키는 실험을 하고 있었습니다. 이산화탄소를 액화시키는 것은 당시 과학계에서 상당히 혁신적인 시도였는데요.

실험 도중 틸리에는 액체 이산화탄소가 담긴 용기의 뚜껑을 열었는데, 이때 압력이 급격히 감소하면서 액체 이산화탄소가 순식간에 증발해버리고, 액체가 기체로 변하는 과정에서 급격한 냉각이 일어나면서 일부 이산화탄소가 고체로 남게 된걸 발견하게 됩니다.

틸리에는 고체 이산화탄소가 녹지 않고 기체로 바로 변하는(승화) 특성을 더 연구하여 극저온 냉각제로 사용할 수 있다는 가능성을 제시했습니다. 그리고 이 발견이 드라이아이스의 상업적 및 과학적 사용으로 이어졌습니다.

드라이아이스 명칭

드라이아이스라는 이름은 이후 1920년대에 미국에서 상업적으로 생산되면서 붙여진 이름입니다. 틸리에는 발견 당시 단순히 “고체 이산화탄소”로 언급했지만, 이후 특유의 성질로 인해 다양한 산업적 용도로 확장되었습니다.

드라이아이스 위험성

드라이아이스는 유리병에 넣고 뚜껑을 닫았다가 병이 깨져 파편이 사방으로 튀는 사고가 종종 일어납니다.

유리병 뿐만 아니라 페트병도 위험한데요. 페트병에 드라이아이스를 넣은 다음 뚜껑을 닫고 흔들었다가 병이 터져 파열하는 바람에 파편이 몸에 박히는 사고가 난다고 합니다. 때로는 파편이 눈을 찔러 실명하는 경우도 있으니 조심해야 합니다.

파열의 원인은 내부 압력

일반적으로 고체나 액체는 기체가 되면 부피가 약 수백배에서 수천 배로 불어납니다.
고체인 드라이아이스는 지속적으로 실온에 놓으면 기체가 되요. 즉 기체가 계속 증가하므로 페트병에 넣고 밀폐시키면 내부의 압력이 높아져요.

특히 페트병 내부에서 드라이아이스와 닿아 있는 부분은 온도가 내려가 점차 탄성을 잃기 때문에 파손 위험이 커집니다.
탄산음료용 페트병은 비탄산 음료용 페트병보다도 높은 압력에도 버틸 수 있지만, 우리 주위의 기압 (1기압) 보다 약 6배 정도 를 더 견딜 수 있을 뿐입니다.

내압용 페트병도 위험

맥주나 콜라와 같은 강한 탄산을 가진 탄산음료 제품들은 내압용 페트병을 사용해요.
일반 생수병과 달리 내부 압력에 더 잘 견딜 수 있도록 바닥을 평평한 모양이 아닌 둥근 발이 5개 달린 꽃잎 모양의 페탈로이드라는 형태로 만듭니다.

드라이아이스 용도

드라이아이스의 특별한 성질을 이용해서 다양한 분야에서 활용되고 있어요.

저온 물류(Cold Chain Logistics)

• 의약품 및 바이오 샘플 운송: 드라이아이스는 -78.5°C의 극저온 환경을 유지하며, 백신, 생물학적 샘플, 장기 등 민감한 물질의 운송 및 보관에 사용됩니다.
  Cryopreservation 및 Cryogenic Transport의 핵심 요소로 활용.
• 냉동식품 운송: 온도 민감형 식품의 신선도와 품질을 유지하기 위한 온도 제어 솔루션으로 사용.

드라이아이스 블라스팅(Dry Ice Blasting)

• 산업 청소 기술: 고체 CO₂ 펠릿을 고속으로 분사하여 오염 물질 제거. 표면 손상 없이 잔여물 없는 청소가 가능.
  세척 공정(Surface Cleaning Process)에서 효율적이며, 식품 제조, 항공, 전자 등 다양한 산업에서 사용.

연극 및 이벤트 연출(Theatrical and Event Effects)

• 저온 기체 효과: 드라이아이스가 승화하며 생성하는 CO₂ 기체는 주변 공기보다 무거워 바닥에 머무르며 짙은 안개 효과를 냄.
  무대 연출, 사진 촬영, 영화 특수효과 등에서 **냉각 미스트(Chilling Mist)**로 활용.

과학 연구 및 실험(Scientific Research and Experiments)

• 초저온 환경 조성: 극저온이 필요한 연구, 예를 들어, 금속 재료의 냉각 및 수축, 기체 응축 실험.
  열역학적 성질 분석이나 냉각 기술(Cryogenics) 연구에서 활용.
• 승화 및 기체 확장 실험: 드라이아이스의 승화 현상을 이용한 기체 동력 실험, 대기압과 관련된 물리적 현상 시연.

산업 냉각(Industrial Cooling)

• 초저온 가공: 드라이아이스는 특정 제품의 구조 변형을 방지하거나 취성을 유도하는 데 사용됨.
  Thermal Shrinking 또는 Cryo-Forming 작업에서 필수적인 소재.
  응급 냉각 및 화재 억제(Emergency Cooling and Fire Suppression)
• 발열 제어: 기계 과열 또는 화재 발생 시 드라이아이스를 이용해 신속한 냉각과 산소 차단.
  Oxygen Displacement를 통한 화재 진압 가능.

합성 및 제조 공정(Synthetic and Manufacturing Processes)

• 화학 반응의 온도 조절: 온도 민감한 화학 반응에서 반응열 흡수를 위한 Reaction Cooling Medium으로 사용.
• 가스 흡착: 특정 환경에서 CO₂ 기체를 포획하거나 저장하기 위한 Carbon Dioxide Capture 용도로도 활용.

드라이아이스 화상

드라이아이스의 온도는 약 -78.5°C로 매우 낮기 때문에, 피부가 단 몇 초만 닿아도 손상될 수 있습니다. 드라이아이스에 직접적으로 접촉한 부위의 피부 조직이 급격히 냉각되는데, 이 때 일종의 저온 화상이 발생합니다.

드라이아이스 화상을 입으면, 화상 응급처치를 신속히 해야합니다. 접촉을 즉시 멈추고 손상을 입은 부위를 따뜻한 곳으로 옮겨서, 손상 부위를 따뜻한(뜨겁지 않은) 물에 약 20~30분간 담가 조직의 온도를 천천히 회복시킵니다. 이때 너무 빠른 온도 변화는 추가적인 조직 손상을 초래할 수 있으니 주의해야 합니다.

만약 물집이 생긴 경우 터뜨리지 말고 자연 치유를 기다리고, 화상이 심하거나 감염이 의심될 경우, 주변의 화상 전문 병원을 방문하거나 응급실을 방문해서 즉시 의사의 진료를 받는 것을 권합니다.

드라이아이스 취급 시 주의사항

드라이아이스를 만질 때 항상 단열 장갑을 착용하고, 가능한 한 손으로 직접 만지지 말고, 집게나 단열 재료등을 사용해야 합니다.
절대 피부나 눈에 닿지 않도록 직접적으로 닿지 않도록 조심하세요.

오늘은 여기까지 입니다.

다음에 또 다른 컨텐츠로 뵈요.