플루오린화수소

경고! 이 물질은 위험 물질입니다.

이 문서에서 설명하는 물질을 섭취 및 복용하거나 함부로 취급할 경우 인체에 심각한 피해를 초래할 수 있으므로 각별히 주의해야 합니다.

1 개요

　　　
HF한국주택금융공사가 아니다
Hydrogen fluoride / Hydrofluoric acid/ fluoric acid
弗酸

분자량	20.01	Cas No.	7664-39-3
녹는점	-83.6˚C	끓는점	19.5˚C	산도(pKa)	3.17

수소의 플루오린화물로서 발연성(發煙性)이 강한 무색의 유독성 액체이다. 할로젠 원소의 수소 화합물치고는 이례적으로 약산. 불산, 플루오르산, 불화수소산이라고도 불린다. 약산으로 유통되는 것은 HF의 수용액으로, 100% HF는 사실 강산이다. 단지 100% 플루오린화수소가 끓는점이 낮고 많이 불안정해 접할 일이 거의 없을 뿐이다.

그리고 무엇보다도 일반인들은 절대 가까이 해서는 안될 물질이다.

2 용도

화학식은 HF. 무색투명한 액체로 발연성과 자극성이 매우 강하다. 불연성이라 불에 타거나 폭발하지는 않는다. 물과 매우 비슷한 액체지만 담겨 있는 모습이 물과 약간 다르다. 테플론 그릇에 담아두면 물과 달리 나무테처럼 동그란 물결이 희미하게 보인다. 물론, 증발하므로 벤트가 있는 곳에서만 사용해야 한다. 참고로 끓는점이 19.5˚C에 불과하기 때문에 실험실 온도를 저온으로 유지하거나 물에 희석해 쓴다. 또 아예 묽은 용액을 쓰기도 한다.

반응성이 풍부해 촉매제나 탈수제로 이용하고, 반도체 실리콘 웨이퍼의 제조과정 중 습식 세정에 사용되어 웨이퍼 표면의 산화물을 제거하는데 사용되어 반도체 산업에 많이 사용된다. 물론, 웨이퍼를 수령하고 공정에 들어가기 직전에도 습식 세정을 하여 산화막을 없앨 때 자주 사용된다. HF에 노출된 실리콘 웨이퍼 표면은 재산화에 안정적이고 높은 저항성을 갖게 된다. 실리콘이란 게 오래 내버려두면 공기 중의 산소와 결합하여 매우 얇은 유리가 생기는데, 이걸 재산화라 표현하는 것이다. CPU나 DRAM을 만들 때는 이 과정을 진공 시설에서 열을 주어 가속시키는 Thermal Oxidization 이라는 공정으로 우리가 쓰는 반도체들을 만든다.

유리를 녹이기 때문에 예전부터 유리의 세공에 사용되었고, 이외에도 옥탄가가 높은 휘발유를 만들 때라든가 용접이나 로켓 연료를 만들 때에도 사용된다.

또한 알루미늄 제련에 필요한 빙정석을 인공적으로 생산하는 데도 많이 쓰인다. 이외에도 세정제, 부식액, 불화물이나 유기불소 화합물의 생성에 사용되기도 한다. 프라이팬에 코팅되는 물질이자 플루오린화수소 자기 자신을 보관하는 용기를 만드는데도 쓰이는 테플론도 플루오린화수소 없이는 만들기 힘들다.

각종 초강산을 합성할 때도 사용된다. 플루오린화수소 자체는 약산이지만 다른 물질과 반응해 pH가 0 이하로 내려가는 온갖 해괴한 산성 물질들이 튀어나오는 것. 당장 항목 들어가서 초강산들의 목록을 살펴봐도 분자에 플루오린이 끼어있는 경우가 꽤 많다. 이런 경우 대부분 플루오린화수소가 합성 과정에 들어간다.

이렇게 상당히 유용하고 쓰임새가 풍부한 물질이다. 그런데....

3 참 지랄맞은 성질

Fluorine - Periodic Table of Videos

다른 할로겐 원소와 수소와의 화합물이 전부 강산인 것과는 달리, 약산이다. pK_a는 3.2 정도. 특이한 것은 유리를 녹일 수 있는 산이라는 것이다!! 때문에 화학계통 한정의 마이너한 공대개그로 '체내(혈관이라던가)에 유리조각이 들어가면 이걸 주입해서 안전하게 녹여 내상을 방지할 수 있다.' 같은 낚시를 시전하는 경우가 있지만 아래 항목에서도 설명하겠지만 절대 하지마라. 내상을 입기 전에 심장이 멈추면 유리조각이 돌아다닐 리가 없다

불산은 엎지르지만 않으면 얌전한 황산이나 왕수보다 훨씬 고약한 녀석이기 때문에 어지간한 실험실에서는 불산은 취급하지 않는다.

플루오린의 반응성이 무지막지하므로, H+ 외의 음이온의 활성이 별로 없는 다른 산, 심지어 음이온이 꽤 좋은 산화제인 질산마저도 능가하는 반응성을 보인다. 어지간한 금속들은 기본이요, 심지어 규소 화합물인 유리나 실리콘 등도 녹인다. 따라서 취급시에는 백금 이나 폴리에틸렌, 테플론제 기구를 사용하여야 한다. 보관은 플라스틱에 하는 게 대부분. 이 때문에 보통 반도체 공정시 실리카를 패터닝 하는 데 많이 사용된다. 주로 Wet Etch공정에 사용되는데, 대학원 랩실에서 물과 헷갈려서 유리 비커에 넣고 실험하다가는 랩실 쫓겨날 각오를 해야 할 것이다. 물론, 이 공정에 쓰이는 물질은 주로 NH4F와 물로 대량 희석한 Buffered HF, BHF라 불리는 물건인데, 이놈도 피부에 떨어졌다가는... 너는 이미 죽어있다.

제법은 보통 형석(CaF₂)에 황산을 가한 다음 고열로 반응시켜서 얻는다.

물과 매우 잘 섞이며, 강력한 수소 결합으로 다시 분리하기가 쉽지 않다. 수용액은 보통 플루오린화수소산(Hydrofluoric Acid)이라고 부른다. 이 화합물에서 플루오린을 분리하기 위해 수많은 사람들이 플루오린의 독성에 희생당했다. 그래서 이것을 발견한 무아상 또한 한쪽 눈을 잃었다고...

위험 기준치로는 TWA 0.5 ppm, STEL 3 ppm, Ceiling 2.5 mg/m³, LCLo 50ppm/30분 이다.

4 버틸 수 없는 위험성

4.1 유출속도가 버틸 수가 없다!

자연소멸되지 않아 알칼리성 수용액으로 중화시켜야 하는데 이걸 빨리 하지 않으면 주위로 다 퍼지고 만다. 분자량도 작아서 확산속도가 상당히 빠르다. 구미 불산가스 누출 사고의 경우 이 작업을 하루가 꼬박 지난 뒤에야 해서 피해가 걷잡을 수 없이 커졌다.

4.2 위험성이 버틸 수가 없다!

Chicken in Acid Conclusion - Periodic Table of Videos

영국 노팅엄대 실험실에서 플루오린화수소에 닭다리를 하루동안 담가 놓는 실험을 한 결과. 양 옆은 강산으로 유명한 염산과 황산이다. 염산과 황산에 담긴 닭다리는 산에 노출된 부위만 녹아들었지만, 플루오린화수소의 경우는 닭고기의 형상 자체는 눈에 띄게 손상된 기색이 없는 대신 고기 내의 색소가 전부 파괴되어 고기 전체가 맛있어 보이는 백숙처럼종잇장처럼 창백해졌다. 또한 산을 중화시키기 위해 염기성 용액에 담근 결과 플루오린화수소에 들어있었던 닭다리가 다른 두 닭다리보다 많은 기포가 올라오는 것을 볼수 있다. 이는 플루오린화수소가 고기 내부까지 완전히 침투해 산에 직접적으로 노출되지 않은 부위까지 많은 양의 산이 스며들어 있기 때문이다.

일단은 약산이다. 그러나 막강한 반응성으로 악명 높은 플루오린의 화합물이라, 인체에는 강산으로 유명한 염산이나 황산보다 위험하다. 피부에 접촉시 플루오린화수소가 수소 결합을 통해 흡수되어 신체의 혈관을 통해 돌아다니는데, 혈액속의 칼슘이온, 마그네슘이온과 반응하여 저칼슘혈증과 저마그네슘혈증을 일으키며 심장마비를 일으킬수도 있다. 또한 뼈까지 들어가면 뼈와 화학 반응을 일으켜 뼈 자체를 손상시키며 심하면 신체의 일부분을 절단해야 된다. 하지만 실험자가 실수로 다리에 떨어트려 즉시 다리를 절단했으나 얼마안가 사망한 사례도 있다. 그래서 고등학교에서 실험용도로 사겠다고 하면 애초에 고등학교에서 쓸만한 물건이 아니기 때문에 웬만하면 안 파는 경우가 많다. 생물학적 반감기도 최장 20년으로 매우 길기 때문에 사망하지 않더라도 평생 고통을 받으며 장애인으로 살아야 한다.

인체 노출 시 화상을 일으키는데, 신경계를 손상시키기 때문에 처음에는 고통 등의 증상이 없을수도 있으며 일단은 약산이라 당장 눈앞에서 살이 녹아들어가지도 않는다. 이때문에 노출되더라도 노출되는 순간을 눈으로 직접 확인하지 못했다면 노출 사실을 알지 못해 치료가 늦어지고 손상이 더 심각해진다. 고농도 불산가스에 노출되면 폐와 심장에 치명적인 영향을 주어 급사하거나 뼛속까지 스며들면 일단 뼈 안에 칼슘은 기본으로 파괴되어 고칼슘증이 발생, 피부만 노출되었다고 안심할것이 아니다. 피부의 겉면에 상처가 생기는게 아니라 아예 진피층을 파괴한다. 이 때문에 상처에 흉터가 생기는 수준이 아니라 아예 아물지를 않기 때문에 후유증도 막심하다. 그러니까 여기 노출되면 그냥 죽는다고 생각하면 된다.

호흡기 접촉시 점막손상으로 인한 질식까지 이를 수 있는데, 2012년 구미 불산가스 누출 사고 현장의 주변에 있던 소들이 콧물을 질질 흘리는 이유가 이것 때문으로, 불산가스에 노출된 사람이 감기증상을 보이면 꼭 병원에서 정확한 진단을 받아야 한다. 진짜 위험한 놈이다.

해독제의 경우 칼슘제제(일반적으로 건강보조식품으로 먹는 그 칼슘정제가 아니다.)와 칼슘 글루코네이트(최소 대학병원급 병원에나 가야 있다. 일반병원이나 약국엔 없다.)가 있으며 구하기 어렵고 비싸지만, 불산 치료용 중화제가 별개로 존재한다. 불산에 노출되었다고 해도 제시간에 치료만 받으면 어쩌면 살 수는 있다는 것이다. 그저 이론상으로...빨리 죽는게 더 나을지도 모른다.ㄷㄷㄷ

하지만 침투성으로 인한 합병증으로 신체의 일부분을 절단해야 하는 일이 생기니 해독제 먹고 버티자 따위의 생각은 하지 말자. 게다가 한두푼 하는것도 아니고 구하기도 어렵다.

일반적으로 화학 실험용 벤치나 특수 환기 시설이 장착된 곳에서 사용해야 하는 물건이다. 몸에 닿거나 마시면 거의 죽는 물질이고, 가만히 내버려 두면 증발해 결국 당신이 들이마시게 되므로 아무런 환기 대책도 없이 이 물질을 사용하는 건 자살행위다. 참고로 반도체 공장에서는 이것과 동급의 무시무시한 물질들을 많이 사용한다. 일례로 우리가 매일 보는 스마트폰은 이 불산 없이는 제조가 불가능하다. AP는 물론 터치스크린, TFT-LCD 액정 등등 이거 없으면 반도체 공정이란건 생각할 수가 없다.
직쏘가 무슨 방법으로 이런 위험한 것을 만들었는지 신경쓰면 지는거다.

4.3 불산과 방사선의 비교

한번 피폭되면 치명적인 방사선과 달리, 불산은 해독제인 칼슘 글루코네이트제제등이 있다. 대학병원 등에서 치료법으로 경정맥 주사(intravenous injection)로 주입하고 팔, 발가락등의 노출 시에 경동맥 주사(intra-arterial injection)로 치료제제를 주입 하는데, 일반적인 정맥주사에 비해 동맥은 깊은데에 위치해 있어 신경과 뼈등이 있고 혈관벽이 두꺼워 엄청난 통증을 견뎌야 한다(...) 병원내에서 맞는 가장 아픈주사중 하나도 바로 동맥주사(...)

그나마도 노출되고 나서 거의 바로 맞아야 하므로 병원이 멀다면...GG. 청주 불산유출 사고가 일어난 G사의 경우도 피부에 맞거나 한 경우는 근처 약 10~15분 거리의 충북대학교병원으로 바로 이송시켰다. 방사능 물질처럼 위험한 물질로 알려져지만 엄청나게 긴 반감기와 생물농축이 되는 방사능 물질만큼 위험한 것은 아니다. 인체에 매우 유해한 물질인것에는 변함 없지만.(...)

5 사건 및 사고

5.1 구미 불산가스 누출 사고

2012년 9월 27일, 반도체공장이 많은 구미시에서 누출사고가 일어나 사망 5명, 부상 18명에, 주변지역 3km이내의 주민이 대피하는 일이 있었다. 자세한 경과는 해당 문서 참조.

6 기타

쏘우6에서 윌이 사망할때 이 불산을 이용한 처형트랩으로 죽였다. 자세한 것은 쏘우/트랩참고.