육플루오린화 황

3. 합성 및 반응

황을 플루오린에 노출시켜 제조할 수 있다. 이는 1901년 앙리 무아상과 폴 르보가 발견한 방법이다. 다른 몇몇 황 플루오라이드도 함께 생성되지만, 혼합물을 가열하여 십불화이황(독성이 매우 강함)을 제거한 다음, 잔류하는 사불화황을 수산화 나트륨(NaOH)으로 세척하여 제거한다.^[11]

또는, 브로민을 사용하여 사불화황(SF₄)과 삼불화 코발트(CoF₃)로부터 더 낮은 온도(예: 100 °C)에서 다음과 같이 육플루오린화 황을 합성할 수 있다.^[11]

:2CoF₃ + SF₄ + [Br₂] → SF₆ + 2CoF₂ + [Br₂]

육플루오린화 황(SF₆)에 대한 반응 화학은 사실상 없다. SF₆의 불활성에 대한 주요 기여 요인은 황 원자의 입체 장애이며, 육불화 셀레늄(SeF₆)와 같은 16족 원소의 더 무거운 짝은 입체 장애가 적기 때문에 SF₆보다 반응성이 더 크다.^[12] 녹은 나트륨과는 끓는점 이하에서 반응하지 않지만,^[13] 리튬과는 발열 반응을 한다.^[61]

:8Li + SF₆ → 6LiF + Li₂S

반응에 의해 생성된 열 에너지와 해수로부터 수증기를 생성하여, 이를 추진력으로 한다. 또한 반응 생성물의 부피는 원래 육플루오린화 황과 리튬보다 작아지기 때문에, 종래의 어뢰처럼 생성물을 기외로 배출할 필요가 없어 어뢰의 성능 향상에 기여하고 있다.^[62]

4. 용도

육플루오린화 황은 높은 절연성 때문에 변압기, 절연 개폐 장치 등 전력 기기의 절연 매체로 사용된다.^[15] 2000년까지 전력 산업에서 생산된 육플루오린화 황의 약 80%를 사용한 것으로 추정된다.^[15] 이 외에도 반도체 제품이나 액정 패널 제조 과정에서 실리콘 에칭제로 사용되며, 마그네슘 주조용 불활성 기체로도 쓰인다.^[16] 특수한 예로 어뢰의 엔진 연료에도 사용된다.

4. 1. 산업용

4. 2. 의료용

4. 3. 기타 용도

• 미국 해군의 Mark 50 어뢰 폐쇄 랭킨 사이클 추진 시스템은 고체 리튬과의 발열 반응에서 육플루오린화 황에 의해 구동된다.^[35]
• 도로 대기 확산 모델 보정에 사용된 추적 기체였다. 이 연구 프로그램은 미국 환경 보호청의 후원을 받아 캘리포니아주 서니베일의 101번 국도에서 수행되었다.^[26]
• 건물 및 실내 인클로저의 단기 환기 효율 실험과 침투율 결정에 추적 기체로 사용된다.
• 해양학에서 디아피크날 혼합 및 대기-해양 가스 교환을 연구하기 위한 추적 물질로 사용되었다.^[28]
• 오락용으로 육플루오린화 황을 들이마시면 공기보다 밀도가 훨씬 높기 때문에 목소리가 상당히 낮아진다.
• 과학 시연에서 가벼운 호일 보트가 탱크에서 떠 있을 수 있으며, 공기로 채워진 풍선도 떠 있을 수 있기 때문에 "보이지 않는 물"로 사용된다.

5. 환경 문제

육플루오린화 황(SF₆)은 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)에서 지정한 가장 강력한 온실 가스이다. 100년을 기준으로 했을 때 지구 온난화 지수가 CO₂의 23,900배에 달한다.^[42] 육플루오린화 황은 대류권과 성층권에서 비활성이며, 대기 수명은 800~3,200년으로 매우 길다.^[43]

육플루오린화 황의 전 세계 평균 혼합비는 산업화 이전 약 54 경 분율^[10]에서 2023년 10월 현재 11.5조 분율(ppt) 이상으로 증가했으며, 연간 약 0.4 ppt(3.5%)씩 증가하고 있다.^[44][45] 1980년대와 1990년대에는 평균 전 세계 육플루오린화 황 농도가 연간 약 7% 증가했는데, 이는 주로 마그네슘 생산, 전력 회사 및 전자 제조업체에서의 사용으로 인한 것이다. 이산화 탄소에 비해 육플루오린화 황의 방출량이 적어 지구 온난화에 대한 전체적인 개별 기여도는 0.2% 미만으로 추정되지만,^[46] 2020년 현재 육플루오린화 황 및 유사한 인공 할로겐화 가스의 집단적 기여도는 약 10%에 달했다.^[47]

유럽에서는 육플루오린화 황이 여러 용도에 대한 사용을 금지하거나 규제하는 F-Gas 지침의 적용을 받는다.^[50] 2006년 1월 1일부터 육플루오린화 황은 고전압 개폐 장치를 제외한 모든 응용 분야에서 추적 가스로 금지되었다.^[51] 2013년에는 미국 에너지부가 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소와 같은 미국의 연구소에서 가스가 고전압 절연체로 사용되는 누출을 식별하고 해결하기 위한 3년간의 노력을 통해 연간 누출량을 1034kg만큼 줄이는 성과를 거두었다고 보고되었다.^[52]

6. 생리적 영향 및 주의사항

육플루오린화 황은 무독성 기체이지만, 폐에서 산소를 대체하여 과다 흡입 시 질식의 위험이 있다.^[53] 공기보다 밀도가 높아 대량 방출 시 낮은 곳에 가라앉아 해당 지역에 들어가면 심각한 질식 위험을 초래한다. 이는 전기 장비 절연체로 사용될 때 특히 관련이 있는데, 작업자가 육플루오린화 황을 포함하는 장비 아래 참호나 구덩이에 있을 수 있기 때문이다.^[54]

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