하지만 영광스러운 미래의 도래를 기다리고 있는 동안 순수한 H2를 우리 스스로 쉽게 한 번 ‘요리’해 보는 건 어떨까? 필자는 물 한 컵에 9볼트짜리 배터리를 떨어뜨림으로써 최초로 수소를 발생시켜 본 경험이 있다. 놀랍게도 이런 조잡한 방식도 통했었다. 그 때 아원자 입자들을 이용해서 순수한 수소 가스를 결합시켰던 것이었다! 많은 양의 양자들은 결합력에서 벗어나서 자유롭게 돌아다니기도 한다(순수한 양자들은 수소 이온이라고도 한다). 또한 전자는 배터리를 통해 공급된다. 내가 전자들을 물에 공급했을 때 이 전자들은 양자들과 결합해서 몇 개의 작은 수소 가스 방울을 생성했다. 훌륭했지만 그렇다고 흥분될 만한 수준은 아니었다.
이 때 물에 소금을 추가하면 전도성이 상승하고 따라서 전자의 흐름이 증가하게 되어 많은 양의 전자들이 ‘고삐 풀린’ 양자들과 쌍을 이루어서 결합할 수 있게 된다. 똑같은 이유로 전선의 절연 부분을 벗겨 내서 배터리에 연결한 후 물에 넣기도 했다. 하지만 이 경우에는 전선이 너무 빨리 부식되기 때문에 흑연 막대를 사용한다.
흑연 막대는 영구적으로 이용할 수 있으며 가격도 매우 저렴하다. 오랫동안 수명이 다한 랜턴 배터리(알칼라인이 아닌 표준형)에서 탄소 전극을 전지에서 빼서 이 흑연 막대를 구했다. 이렇게 구한 흑연 막대의 표면을 깨끗하게 다듬고 9볼트짜리 배터리 클립에 납땜해서 연결하면 배터리의 수명이 다할 때까지 상당한 분량의 수소를 얻을 수 있다.
어떤 전극에서 어떤 기체가 발생하는지 알아보려면 성냥에 불을 붙여서 물표면 가까이 가져가면 된다. 음극 전극 주위로 발생하는 기체 방울은 폭발음과 함께 불꽃을 발생시킨다. 바로 이것이 수소이다. 수소는 가연성 기체이지만 9볼트 배터리로 발생되는 수소의 양은 안전한 수준이다.
전극 얻기
수소 생성을 위해서 흑연 막대를 6볼트짜리 랜턴 배터리(알칼라인이 아닌 표준형)에서 얻는다. 여기에 그 방법을 소개한다.
대각선 방향의 클리퍼를 이용해서 스프링을 절단하고 커버 뒤쪽을 제거한다.
각 셀의 위쪽을 당겨서 흑연을 꺼낸다(셀의 전해액 때문에 피부가 손상될 수 있기 때문에 항상 장갑을 착용한 상태에서 작업한다).
수소를 보다 잘 수집할 수 있도록 마지막으로 샌드페이퍼를 이용해서 흑연 표면을 깔끔하게 정리한다.
주의!
이 글의 저자는 실험실 안전 교육을 수료한 과학자이다. 이 실험을 직접하려고 할 경우에는 모든 위험은 스스로 감수해야 한다. 저자의 과학 탐구 활동에 대한 내용은 periodictabletable.com에서 살펴 볼 수 있다.
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