헬륨은 기호 He와 원자 번호 2를 갖는 화학 원소입니다. 희귀한 대기 가스로 무색, 무미, 무미, 무독성, 불연성이며 물에 약간만 용해됩니다. 대기 중 헬륨 농도는 부피 백분율로 5.24 x 10-4입니다. 그것은 어떤 원소보다도 끓는점과 녹는점이 가장 낮으며 극한의 조건을 제외하고는 기체로만 존재합니다.

헬륨은 주로 기체 또는 액체 헬륨으로 운송되며 원자로, 반도체, 레이저, 전구, 초전도체, 계측기, 반도체 및 광섬유, 극저온, MRI 및 R&D 실험실 연구에 사용됩니다.

저온 냉원

헬륨은 자기공명영상(MRI), 핵자기공명(NMR) 분광학, 초전도 양자 입자 가속기, 대형 강입자 충돌기, 간섭계(SQUID), 전자 스핀 공명(ESR) 등 극저온 냉각원의 극저온 냉각제로 사용됩니다. 초전도 자기 에너지 저장 장치(SMES), MHD 초전도 발전기, 초전도 센서, 전력 전송, 자기 부상 수송, 질량 분석기, 초전도 자석, 강력한 자기장 분리기, 핵융합로 및 기타 극저온 연구용 환형 초전도 자석. 헬륨은 극저온 초전도 물질과 자석을 절대 영도에 가깝게 냉각시키며, 이 지점에서 초전도체의 저항은 갑자기 0으로 떨어집니다. 초전도체의 매우 낮은 저항은 더 강력한 자기장을 생성합니다. 병원에서 사용하는 MRI 장비의 경우 자기장이 강할수록 방사선 영상이 더 세밀하게 표현됩니다.

헬륨은 녹는점과 끓는점이 가장 낮고, 대기압과 0K에서 응고되지 않으며, 화학적으로 불활성이어서 다른 물질과 반응하는 것이 거의 불가능하기 때문에 초냉각제로 사용됩니다. 또한 헬륨은 2.2 켈빈 이하에서 초유체가 됩니다. 지금까지 독특한 초이동성(ultra-mobility)은 어떤 산업 응용 분야에서도 활용되지 않았습니다. 17켈빈 미만의 온도에서는 극저온 소스의 냉매로 헬륨을 대체할 수 없습니다.

항공 및 우주

헬륨은 풍선이나 비행선에도 사용됩니다. 헬륨은 공기보다 가볍기 때문에 비행선과 풍선에는 헬륨이 채워져 있습니다. 헬륨은 불연성이라는 장점이 있지만, 수소는 부력이 더 강하고 막에서 빠져나가는 속도가 더 낮습니다. 또 다른 2차 용도는 로켓 기술입니다. 여기서 헬륨은 저장 탱크의 연료와 산화제를 대체하고 수소와 산소를 응축하여 로켓 연료를 만드는 손실 매체로 사용됩니다. 또한 발사 전에 지상 지원 장비에서 연료와 산화제를 제거하는 데 사용할 수 있으며 우주선의 액체 수소를 사전 냉각할 수 있습니다. 아폴로 프로그램에 사용된 새턴 V 로켓의 발사에는 약 370,000입방미터(1300만 입방피트)의 헬륨이 필요했습니다.

파이프라인 누출 감지 및 감지 분석

헬륨의 또 다른 산업적 용도는 누출 감지입니다. 누출 감지는 액체 및 가스가 포함된 시스템의 누출을 감지하는 데 사용됩니다. 헬륨은 공기보다 3배 빠르게 고체를 통해 확산되므로 고진공 장비(예: 극저온 탱크) 및 고압 용기에서 누출을 감지하는 추적 가스로 사용됩니다. 물체를 챔버에 넣은 다음 진공을 제거하고 헬륨으로 채웁니다. 10-9mbar·L/s(10-10Pa·m3/s)의 낮은 누출률에서도 누출을 통해 빠져나가는 헬륨은 민감한 장치(헬륨 질량 분석계)로 감지할 수 있습니다. 측정 절차는 일반적으로 자동화되어 있으며 헬륨 통합 테스트라고 합니다. 또 다른 간단한 방법은 문제의 물체를 헬륨으로 채우고 휴대용 장치를 사용하여 수동으로 누출을 검색하는 것입니다.

헬륨은 가장 작은 분자이고 단원자 분자이므로 헬륨이 쉽게 누출되기 때문에 누출 감지에 사용됩니다. 누출을 감지하는 동안 헬륨 가스가 물체에 채워지고, 누출이 발생하면 헬륨 질량 분석기가 누출 위치를 감지할 수 있습니다. 헬륨은 로켓, 연료 탱크, 열 교환기, 가스 라인, 전자 제품, 텔레비전 튜브 및 기타 제조 구성 요소의 누출을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 헬륨을 이용한 누출 탐지는 맨해튼 프로젝트에서 우라늄 농축 공장의 누출을 탐지하기 위해 처음으로 사용되었습니다. 누출 감지 헬륨은 수소, 질소 또는 수소와 질소의 혼합물로 대체될 수 있습니다.

용접 및 금속 가공

헬륨 가스는 다른 원자보다 이온화 위치 에너지가 높기 때문에 아크 용접 및 플라즈마 아크 용접에서 보호 가스로 사용됩니다. 용접 주변의 헬륨 가스는 금속이 용융 상태에서 산화되는 것을 방지합니다. 헬륨의 높은 이온화 포텐셜 에너지 덕분에 티타늄, 지르코늄, 마그네슘, 알루미늄 합금 등 건설, 조선, 항공우주 분야에 사용되는 이종 금속의 플라즈마 아크 용접이 가능해졌습니다. 보호 가스의 헬륨은 아르곤이나 수소로 대체될 수 있지만 일부 재료(예: 티타늄 헬륨)는 플라즈마 아크 용접에서 대체될 수 없습니다. 헬륨은 고온에서도 안전한 유일한 가스이기 때문입니다.

가장 활발한 개발 분야 중 하나는 스테인리스강 용접입니다. 헬륨은 불활성 기체입니다. 즉, 다른 물질에 노출되어도 화학 반응을 일으키지 않습니다. 이 특성은 용접 보호 가스에서 특히 중요합니다.

헬륨은 또한 열을 잘 전달합니다. 이것이 용접의 습윤성을 향상시키기 위해 더 높은 열 입력이 필요한 용접에 일반적으로 사용되는 이유입니다. 헬륨은 과속에도 유용합니다.

헬륨은 일반적으로 두 가스의 우수한 특성을 최대한 활용하기 위해 보호 가스 혼합물에서 다양한 양으로 아르곤과 혼합됩니다. 예를 들어, 헬륨은 용접 중에 더 넓고 얕은 침투 모드를 제공하는 데 도움이 되는 보호 가스 역할을 합니다. 그러나 헬륨은 아르곤만큼 청소 기능을 제공하지 않습니다.

결과적으로 금속 제조업체는 종종 작업 공정의 일부로 아르곤과 헬륨의 혼합을 고려합니다. 가스 차폐 금속 아크 용접의 경우 헬륨은 헬륨/아르곤 혼합물에서 가스 혼합물의 25% ~ 75%를 차지할 수 있습니다. 보호 가스 혼합물의 구성을 조정함으로써 용접공은 용접의 열 분포에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 결국 용접 금속 단면의 모양과 용접 속도에 영향을 미칩니다.

전자 반도체 산업

불활성 기체인 헬륨은 매우 안정적이어서 다른 원소와 거의 반응하지 않습니다. 이 특성으로 인해 아크 용접 시 쉴드로 사용됩니다(공기 중 산소 오염을 방지하기 위해). 헬륨은 또한 반도체 및 광섬유 제조와 같은 다른 중요한 응용 분야에도 사용됩니다. 또한, 심해 다이빙에서 질소를 대체하여 혈류에 질소 기포가 형성되는 것을 방지하여 다이빙 멀미를 예방할 수 있습니다.

글로벌 헬륨 판매량(2016-2027)

글로벌 헬륨 시장은 2020년에 1억 8억 2,537만 달러에 이르렀고, 2027년에는 2억 7억 4,204만 달러에 도달할 것으로 예상되며, 연평균 복합 성장률(CAGR)은 5.65%(2021-2027)입니다. 업계는 앞으로 몇 년 동안 큰 불확실성을 안고 있습니다. 본 백서의 2021~2027년 예측 데이터는 지난 몇 년간의 역사적 발전, 업계 전문가의 의견 및 본 백서의 분석가의 의견을 기반으로 합니다.

헬륨 산업은 고도로 집중되어 있으며 천연 자원에서 생산되며 주로 미국, 러시아, 카타르 및 알제리를 중심으로 전 세계 제조업체가 제한되어 있습니다. 세계적으로 소비자 부문은 미국, 중국, 유럽 등에 집중되어 있습니다. 미국은 오랜 역사를 갖고 있으며 업계에서 흔들리지 않는 위치를 차지하고 있습니다.

많은 기업이 여러 개의 공장을 갖고 있지만 일반적으로 목표 소비자 시장에 가깝지 않습니다. 따라서 제품의 운송 비용이 높습니다.

처음 5년 이후 생산량은 매우 느리게 증가했습니다. 헬륨은 재생 불가능한 에너지원이며 생산 국가에서는 헬륨의 지속적인 사용을 보장하는 정책이 마련되어 있습니다. 어떤 사람들은 헬륨이 미래에 고갈될 것이라고 예측합니다.

해당 산업은 수출입 비중이 높습니다. 거의 모든 국가에서 헬륨을 사용하지만 헬륨 매장량을 보유한 국가는 소수에 불과합니다.

헬륨은 용도가 다양하며 점점 더 많은 분야에서 활용될 것입니다. 천연자원의 부족으로 인해 헬륨에 대한 수요는 미래에 증가할 가능성이 높으며 적절한 대안이 필요합니다. 헬륨 가격은 2021년부터 2026년까지 $13.53/m3(2020)에서 $19.09/m3(2027)까지 계속 상승할 것으로 예상됩니다.

업계는 경제와 정책의 영향을 받습니다. 세계 경제가 회복됨에 따라 점점 더 많은 사람들이 환경 기준 개선에 대해 우려하고 있으며, 특히 인구가 많고 경제 성장이 빠른 낙후된 지역에서는 헬륨에 대한 수요가 증가할 것입니다.

현재 주요 글로벌 제조업체로는 Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide(Dz) 및 Gazprom(Ru) 등이 있습니다. 2020년에는 상위 6개 제조업체의 판매 점유율이 74%를 초과할 것입니다. 향후 몇 년간 업계 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 예상된다.

HL 극저온 장비

액체 헬륨 자원의 부족과 가격 상승으로 인해 사용 및 운송 과정에서 액체 헬륨의 손실과 회수를 줄이는 것이 중요합니다.

HL 극저온설비(HL Cryogenic Equipment)는 1992년 설립된 HL 극저온설비회사 극저온설비(주)의 계열 브랜드입니다. HL 극저온 장비는 고객의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 고진공 단열 극저온 배관 시스템 및 관련 지원 장비의 설계 및 제조에 최선을 다하고 있습니다. 진공단열파이프와 플랙시블 호스는 고진공 다층 멀티스크린 특수 단열재로 제작되어 일련의 극도로 엄격한 기술처리와 고진공 처리를 거쳐 액체산소, 액체질소 이송에 사용됩니다. , 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, 액화 에틸렌 가스 LEG 및 액화 천연 가스 LNG.

일련의 극도로 엄격한 기술 처리를 거친 HL 극저온 장비 회사의 진공 자켓 파이프, 진공 자켓 호스, 진공 자켓 밸브 및 상 분리기 제품 시리즈는 액체 산소, 액체 질소, 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, LEG 및 LNG이며 이러한 제품은 공기 분리, 가스, 항공, 전자, 초전도체, 칩, 자동화 조립, 식품 및 산업 분야의 극저온 장비(예: 극저온 탱크, 듀어 및 콜드박스 등)에 서비스됩니다. 음료, 약국, 병원, 바이오뱅크, 고무, 신소재 제조, 화학공학, 철강, 과학연구 등

HL 극저온 장비 회사는 Linde, Air Liquide, Air Products(AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani 및 Hangzhou Oxygen Plant Group(Hangyang) 등의 적격 공급업체/공급업체가 되었습니다.