화합물 사전 - 육플루오린화황(Sulfur hexafluoride)


Teledyne hastings 사의 Mass Flow Meter / Controller 를 이용해 가스 유량을 측정할 수 있는 가스 화합물의 종류에 대해 알아보는 시간입니다.


이번 시간에는 유틸리티 산업에서 가장 중요한 기체중 하나인 원소기호 SF6 육플루오린화황에 대해 알아보도록 하겠습니다.

화합물 설명

육플루오린화황은 육불화황이라고도 불리는 무색, 무취, 무독성, 불연성을 가진 화합물입니다.

육플루오린화황은 황 원자를 중심으로 플루오린 원자가 정팔면체 구조를 취하고 있으며, 공기에 비해 5배가 넘는 매우 높은 밀도를 가지고 있습니다.


육플루오린화황은 매우 흥미로운 전기적 특성을 가지고 있는데, 바로 높은 전자 친화력입니다.

기체가 음이온을 형성할 때의 효율성은 전자와의 친화력에 의해 결정되는데, 육플루오린화황과 같이 전자와의 친화력이 높은 중성 기체 분자는 자유 전자를 쉽게 흡수해 안정적인 음이온을 생성할 수 있습니다.


또한 육플루오린화황은 전자 친화력이 매우 높기 때문에 높은 전기 절연력을 가집니다.

육플루오린화황 기체는 챔버 내부의 방전으로 인해 생성되는 자유 전자를 획득해 음이온을 생성하는데, 크기가 커진 음이온은 빨리 이동할 수 없기 때문에 방전된 전력이 빠르게 소멸합니다.


육플루오린화황이 가진 6개의 플루오린 원자는 각각 중간에 있는 황 원자의 외피와 2개의 전자를 공유합니다.

이 구조는 육플루오린화황이 광범위한 온도에서 안정성을 유지하는데 도움을 주며, 기체의 경우 최대 500℃ 까지 열적으로 안정성을 가집니다.


육플루오린화황은 대표적인 온실 가스 중 하나로, 교토 의정서에 의해 감축대상으로 지정되어 있습니다.

대기 중 양은 이산화탄소의 1% 미만으로 매우 적지만, 지구 온난화지수는 이산화탄소보다 평균 22,000배나 높습니다.

한번 배출되면 대기 중에 최대 3200년까지 남아 지구의 기온을 상승시키기 때문에 고전압 차단기와 같은 절연 장치를 제외한 모든 분야에서 사용이 금지됩니다.


ethylene oxide, 에틸렌옥사이드, 산화에틸렌, c2h4o, mfc
ethylene oxide, 에틸렌옥사이드, 산화에틸렌, c2h4o, mfc


















영어 이름 : Sulfur hexafluoride

한글 이름 : 육플로오린화황

다른 이름 : 육불화황

원소 기호 : SF6

몰질량 : 146.06 g/mol

밀도 : 6.6161 g/L (STP : 0 ℃, 760 Torr 기준)

녹는점 : -64 ℃

끓는점 : -50.8℃

화합물 사용 환경



세계에서 생산되는 육플루오린화황은 약 10,000톤 이상이며, 그 중 약 80%는 고전압 회로 차단기나 변압기, 가스 절연 스위치 등과 같은 전기 시설 및 부품에 사용됩니다.

육플루오린화황은 고전압 차단기 중 데드 탱크 브레이커(Dead Tank Breaker)방식에 주로 사용되는데 이 방식은 차단기의 외부 표면이 접지되며, 외부 차단기에 주로 사용됩니다.



육플루오린화황이 사용되는 데드 탱크 브레이커 방식의 외부 차단기 매커니즘

출처 : Teledyne Hastings Blog

http://info.teledyne-hi.com/blog



육플루오린화황의 절연 특성은 압력이 증가함에 따라 향상되기 때문에 차단기는 피스톤 동작을 통해 육플루오린화황 기체를 압축해 아크 영역으로 흐르도록 합니다.

전류는 접점이 분리되며 아크로 흐르고 생성된 아크는 압축된 육플루오린화황과 만나 빠르게 소멸됩니다.


추가적으로 차단기 제조 과정에서 Teledyne Hastings사의 진공 게이지를 사용해 펌프 작동 중 내부의 진공 수준을 측정할 수 있습니다.

절절한 진공도가 형성되면 해당 공간을 육플루오린화황으로 채우게 됩니다.


Teledyne Hastings사는 육플루오린화황과 쉽게 작동할 수 있는 진공 및 유량 측정기를 제공하고 있습니다.

육플루오린화황은 열전도율이 매우 높은데, 이것은 기체 분자가 회전 및 진동과 같은 많은 자유도를 갖는다는 의미입니다.


Mass Flow Controller 제품인 300 Vue 라인을 사용할 때 육플루오린화황의 가스 변환 계수(Gas Conversion Factor)는 0.27 이기 때문에, 질소 용으로 설정된 300 Vue 제품을 사용하려면 출력에 0.27를 곱해야 합니다.

하지만 아래의 사진과 같이 300 Vue 제품의 전면 TouchScreen Panel에서 사용 기체를 선택해 자동으로 변환 값으로 표시할 수 있습니다.


사용하는 기체를 선택하면 가스 변환 계수를 이용해 자동으로 변환 값으로 표시해주는

Mass Flow Controller300 Vue Series



하지만 밸브에 필요한 압력이 변경되어 더 높은 압력 강하가 필요할 수 있습니다.

다양한 사용 환경에서의 제품 선택 및 적용은 인포라드의 전문 엔지니어가 도움을 드릴 수 있습니다.

Wetted Material

가스 화합물의 종류에 따라 Mass Flow Meter / Controller 의 가스 접촉부 재료가 달라져야 하기 때문에 유량 측정을 위한 MFC 를 선택하기 전, 항상 가스 혼합물에 대한 Wetted Material 을 참고해야 합니다.

매우 만족(Excellent)

316 Stainless, Viton, Kalrez, TFE

좋음(Good, Most Conditions)

ChemRaz(505)

좋음(Good, Dry Gas Only)

Steele, Aluminum, Monel


좋지않음(Fair, Limited Life, Restricted Conditions)

없음

만족스럽지 않음(Unsatisfactory)

Buna-N, Zytel(Nyl6.6), Neoprene

만족스럽지 않음(Unsatisfactory, Dry Gas Only)

Brass


사용 불가(Unserviceability)

Constantan, Sn/Pb, Indium, Nickel, Nylon, Delrin, Polyethylene,


Teledyne Hastings 사의 Mass Flow Meter / Controller 는 다양한 종류의 가스 유량 측정이 가능하며, 각각의 가스에 맞는 Wetted Material 을 사용하여 높은 정확도의 유량 측정이 가능합니다.

가스 혼합물 및 사용 가능한 Wetted Material, 그리고 Mass Flow Meter / Controller 에 대한 문의는 아래의 링크를 참고하시기 바랍니다.





https://www.inforad.co.kr/



참고

https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_hexafluoride

https://en.wikipedia.org/wiki/Circuit_breaker

https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_hexafluoride_circuit_breaker

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sulfur-hexafluoride#section=Density

https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=2551-62-4&Type=IR-SPEC&Index=QUANT-IR,15

https://encyclopedia.airliquide.com/sulfur-hexafluoride

http://info.teledyne-hi.com/blog

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3582519&cid=40942&categoryId=32263

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=931953&cid=43667&categoryId=43667

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