1. 무독성, 불연성
SF6 가스는 현재 가장 우수한 절연 및 아크 소호 매질로, 절연유보다 훨씬 뛰어난 절연 성능과 아크 소호 성능을 제공합니다.
분자 구조는 꼭짓점 위치에 6개의 플루오린 원자가 있고 중심에 황 원자가 위치하여, 정팔면체로 알려진 완전 대칭 공유 결합 구조를 형성합니다.
EEA(유럽환경청)에 따르면, 환경 온도에서 육불화황은 무색, 무취의 무독성 가스 로, 화학적 안정성과 불활성이 매우 높습니다. 또한 불연성이며 공기보다 약 5배 무거워, 알려진 가장 무거운 가스 중 하나입니다.
2. 인공적으로 제조됨
20세기에 Moissan과 Lebeau는 플루오린 가스 내에서 황을 연소시켜 육불화황(SF6)을 얻었습니다. 1930년대에는 Schub와 Gamble이 SF6 제조 방법을 제안했습니다. 거의 같은 시기에 영국은 변압기에 SF6를 사용할 것을 제안했습니다. 1942년에는 소련도 케이블과 배터리에 SF6를 사용했습니다. 이후 미국에서 SF6의 산업 생산이 시작되었습니다. 미국, 영국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 러시아, 일본 등의 국가에서 SF6를 생산할 수 있습니다. 특히 일본의 Kanto Denka와 Electrochemical Corporation의 자회사인 Asahi Salt는 1970년대에 연간 1,000톤의 생산 능력을 보유하고 있었습니다.
SF6 제조 공정은 황과 플루오린의 반응을 포함합니다. 일반적인 공정 개요는 다음과 같습니다.
황을 일반적으로 약 500~600°C의 고온으로 가열합니다.
가열된 황에 플루오린 가스를 주입하면 두 물질이 반응하여 SF6를 형성합니다.
3. 수명 – 매우 김(3,200년)
SF6 가스는 매우 안정적입니다. 분자 구조는 꼭짓점 위치에 6개의 플루오린 원자가 있고 중심에 황 원자가 위치하여, 정팔면체로 알려진 완전 대칭 공유 결합 구조를 형성합니다. 일반적으로 상온에서는 화학 반응을 일으키지 않으며, 전기 장비의 최대 허용 온도 범위(최대 150°C) 내에서도 반응하지 않습니다. 150°C 이상에서는 일부 플라스틱과 약한 화학 반응을 보일 수 있으며, 200°C 이상에서는 구리 및 알루미늄과 서서히 반응합니다. SF6 가스는 약 500°C 부근에서 분해되기 시작합니다.
US EPA 정보에 따르면 SF6 는 대기 중 수명이 3,200년에 달하는 매우 안정적인 화학물질입니다. 이 가스가 배출되면 수세기 동안 사실상 분해되지 않은 상태로 대기 중에 축적됩니다. 따라서 상대적으로 적은 양의 SF6 도 전 지구적 기후 변화에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
4. 더 높은 유전 강도. 공기 대비 2.5배의 절연 특성
SF6는 전기음성도가 매우 높은 가스로, 그 분자는 자유 전자를 쉽게 흡착하여 큰 질량의 음이온을 형성합니다. 이로 인해 가스 내 충돌 이온화 과정이 약화되어 높은 전기 절연 강도를 나타냅니다. 균일한 전기장에서는 SF6의 절연 강도가 공기보다 약 2.5배 높습니다. SF6 가스는 t≈2000K 부근에서 열분해 피크를 보입니다. 따라서 교류 아크의 영점 통과 시 SF6는 공기보다 아크 경로에 훨씬 강한 냉각 효과를 제공합니다. 아크 소호 능력은 공기의 약 100배입니다.
5. 공기보다 5배 무거움
육불화황의 밀도는 공기의 약 5배입니다. 따라서 사람이 육불화황을 흡입한 후 말하면 기계적 파동의 파장이 길어져 목소리가 더 남성적인 톤처럼 들리게 됩니다.
6. 온실가스
전 지구적 기후 변화에 대한 관심이 높아지면서 온실가스, 에너지 효율, 배출 저감, 저탄소 생활과 같은 용어가 공공 영역에서 더 자주 등장하고 있습니다. 일반적으로 대중은 이산화탄소를 주요 온실가스이자 지구 온난화의 주요 원인으로 인식합니다. 그러나 과학적 관점에서 육불화황은 인류가 알고 있는 가장 강력한 온실가스로, 온난화 잠재력이 이산화탄소보다 23,900배 높습니다. 육불화황 가스의 무분별한 방출을 통제하는 것은 매우 시급한 과제입니다. 따라서 새로운 절연 재료에 대한 연구개발을 강화하는 것뿐 아니라, 육불화황에 대한 대중의 인식을 높이고 주요 사용 산업 및 분야에서 규제 조치를 강화하여 육불화황이 전 지구적 기후 변화에 야기하는 과제에 공동으로 대응할 필요가 있습니다.
1997년 일본 교토에서 열린 유엔기후변화협약 당사국총회 제3차 회의에서 채택된 “교토의정서“는 다음에 언급된 6가지 온실가스의 감축을 명시적으로 규정하고 있습니다. [1] 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6). 이 중 후자의 세 가지 가스는 온실효과를 유발할 잠재력이 가장 높습니다. 다만 전 지구 온난화에 대한 기여도 비율 측면에서는 차이가 있습니다.
전 세계 SF6의 약 80%는 가스 절연 개폐장치(GIS)의 절연 매질로 사용됩니다. 전 세계 SF6의 연간 배출량은 약 8,100톤이며, 이는 매년 약 1억 대의 신차가 배출하는 이산화탄소 배출량에 해당합니다. 또한 SF6는 대기 중 수명이 최소 1,000년에 달합니다.
SF6 배출에 대한 국제적 관심이 높아지면서, 여러 국가에서는 사용을 규제하고 SF6 가스의 회수 및 재사용 을 강화하기 위한 정책을 도입했습니다.
이상은 SF6 가스 특성에 대해 알아야 할 6가지입니다. 이러한 특성을 바탕으로 SF6 가스를 안전하고 효과적으로 사용할 수 있도록 하는 것이 현재 우리가 중점적으로 추진하고 있는 과제입니다.