2,3,3,3-테트라플루오로프로펜

2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(2,3,3,3-Tetrafluoropropene), HFO-1234yf,는 화학식 CH2=CFCF3를 가진 하이드로플루오로올레핀 (HFO)이다. 주요 용도는 낮은 지구 온난화 지수 (GWP)를 가진 냉매이다.

냉매로서 R-1234yf로 지정되며, 케무어스에서 옵테온 YF, 허니웰에서 솔스티스 yf라는 이름으로 판매된다. R-1234yf는 또한 제오트로픽 냉매 혼합물 R-454B의 구성 요소이기도 하다.

HFO-1234yf는 이산화 탄소보다 GWP가 낮으며, 이산화 탄소는 R-134a보다 1,430배 덜 강력하다. 이러한 이유로 2,3,3,3테트라플루오로프로펜은 차량용 에어컨의 R-134a를 대체하는 가장 중요한 물질이다. 2022년 기준으로, 미국 신규 자동차의 90%가 HFO-1234yf를 사용할 것으로 추정된다.

이전 차량용 냉매와 달리 2,3,3,3테트라플루오로프로펜은 인화성 물질이다. 이것이 얼마나 위험한지는 아래에서 논의한다. 한 가지 단점은 이것이 단사슬 퍼플루오르화 카르복실산(PFCA)으로 분해되며, 이는 잔류성 유기 오염 물질이라는 점이다.

 자동차 산업의 채택 
HFO-1234yf는 바바라 해빌랜드 마이너가 이끄는 듀폰 팀이 허니웰의 연구원들과 공동으로 개발했다. 이들의 목표는 2011년에 발효된 유럽 지침 2006/40/EC를 충족하는 것이었다. 이 지침은 유럽에서 판매되는 모든 신차 플랫폼이 에어컨 시스템에 이산화 탄소보다 150배 미만의 지구 온난화 지수 (GWP)를 가진 냉매를 사용해야 한다고 규정했다. HFO-1234yf는 처음에는 100년 GWP가 4로 간주되었지만, 현재는 100년 GWP가 1 미만(이산화 탄소는 GWP 1.0)으로 간주된다.

2006/40/EC를 준수하기 위해 개발된 대안들 중에서 HFO-1234yf는 자동차 제조업체에게 가장 낮은 전환 비용을 제공했다. 이는 이전 자동차 에어컨 냉매인 R-134a의 "거의 완전한 대체품"으로 사용될 수 있으며, R-134a는 100년 GWP가 1430이다. HFO-1234yf는 인화성 때문에 일부 다른 특수 장비가 필요하지만, 정비소에서 R-134a와 매우 유사하게 취급될 수 있다. HFO-1234yf와 R-134a 기반 시스템 간의 호환성에 영향을 미치는 또 다른 문제는 윤활유 선택이다.

2010년 7월 23일, 제너럴 모터스는 2013년 미국 쉐보레, 뷰익, GMC, 캐딜락 모델에 HFO-1234yf를 도입할 것이라고 발표했다. 얼마 지나지 않아 허니웰과 듀폰은 HFO-1234yf 생산을 위해 중국 창수시에 제조 시설을 공동으로 건설할 것이라고 발표했다. 2012년, 캐딜락은 R-1234yf를 사용하는 최초의 미국 자동차를 생산했다. 그 이후로 크라이슬러, GMC, 그리고 포드 모두 차량을 R1234yf로 전환하기 시작했다.

일본 자동차 제조업체들도 R1234yf로 전환하고 있다. 혼다와 스바루는 2017년 모델부터 새로운 냉매를 도입하기 시작했다. 2017년부터 2018년까지 BMW는 모든 모델을 R-1234yf로 변경했다. 2018년 기준으로, OEM(Original Equipment Manufacturer)의 신차 중 50%가 R-1234yf를 사용할 것으로 추정된다.

2017년에 허니웰은 화합물에 대한 수요 증가를 처리하기 위해 루이지애나주 가이즈마르에 새로운 공장을 열었다. 허니웰과 듀폰은 HFO-1234yf에 대해 발행된 대부분의 특허를 보유하고 있으며 2018년에도 주요 제조업체로 남아 있었다.

 가연성 
이 제품은 ASHRAE에 의해 약간 가연성으로 분류되었지만, SAE 인터내셔널의 수년간의 테스트 결과 차량에서 일반적으로 경험하는 조건에서는 제품이 점화되지 않는 것으로 입증되었다. 2008년에 실시된 테스트에서는 점화를 위해 를 초과하는 온도와 PAG 오일과의 혼합이 필요하다는 것을 나타냈다. 일단 불이 붙으면 2,3,3,3테트라플루오로프로펜은 매우 부식성이 강하고 독성이 있는 기체 상태의 플루오린화 수소와 플루오린화 카보닐을 방출한다.

2012년 8월, 메르세데스-벤츠는 이 물질이 시뮬레이션된 정면충돌에서 점화된다는 것을 보여주었다. 테스트를 진행한 한 다임러의 선임 엔지니어는 "우리는 충격에 얼어붙었다는 것을 부인하지 않겠다. 우리가 방금 본 것을 이해하는 데 하루가 걸렸다"고 말했다. 연구원들이 2,3,3,3테트라플루오로프로펜과 에어컨 컴프레서 오일을 뜨거운 자동차 엔진에 분사했을 때, 혼합물은 세 번 중 두 번 불이 붙었다. 9월에 다임러는 보도 자료를 발행하고, 냉매를 사용하는 자동차의 리콜을 제안하며 자체 설계에 구형 냉매를 계속 사용했다. 독일 자동차 제조업체들은 더 안전할 것이라고 주장하는 이산화 탄소 냉매 개발을 주장했다.

2012년 10월, SAE 인터내셔널은 다임러의 주장을 조사하고 이전 테스트를 확장하기 위해 새로운 협력 연구 프로젝트 CRP1234-4를 설립했다. 이 조사는 R-1234yf가 차량 화재 노출의 추정 위험을 증가시키지 않는다고 결론 내렸다. 왜냐하면 "다임러가 완료한 냉매 방출 테스트는 비현실적이었고" "점화에 유리한 극단적인 조건을 만들었기" 때문이다. 독일의 도 자체 테스트를 실시했다. 2013년 8월 유럽 연합에 제출한 보고서에서 KBA는 R-1234yf가 R-134a보다 잠재적으로 더 위험하지만, 심각한 위험을 구성하지는 않는다고 결론 내렸다.

Auto Service Professional에 기고한 고든 자크는 이 논란을 다음과 같이 요약했다.

HFO-1234yf와 10-11%의 R-134A를 혼합하여 ASHRAE에서 A2L로 분류하기 위해 검토 중인 하이브리드 가스를 개발 중이며, 이는 "사실상 불연성"으로 설명된다. 이 가스들은 R451A 및 R451B라는 이름으로 검토 중이다. 이 혼합물들의 GWP는 약 147이다.

HFO-1234yf의 가연성을 낮추기 위해 다른 첨가제가 제안되었는데, 예를 들어 트라이플루오로아이오도메테인은 대기 수명이 짧아 낮은 GWP를 가지지만, 약간 돌연변이원성이 있다.

 환경 영향 
대기 중에서는 R-1234yf가 트라이플루오로아세트산 (TFA(A))으로 분해되며, 이는 물에 축적될 수 있다.

다른 HFO는 2차 대기 분해 산물로 HFC-23을 생성하는 것으로 나타났다. HFC-23은 GWP100이 14,800인 매우 강력한 온실가스이다. 그러나 HFO-1234yf는 HFC-23을 형성하지 않는 것으로 밝혀졌다.

 같이 보기 
 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234ze)

 각주 

분류:자동차 화합물
분류:냉매
분류:트라이플루오로메틸 화합물