ANFO
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1. 개요
ANFO는 질산 암모늄과 연료유를 혼합하여 제조되는 폭발물로, 광산 발파 및 테러 등에 사용된다. 화학적으로 질소, 이산화 탄소, 물을 생성하며, 둔감하여 부스터를 필요로 한다. 저렴하고 제조가 용이하여 테러에 악용되기도 하며, 1970년 위스콘신 대학교 폭탄 테러, 1993년 세계 무역 센터 폭탄 테러, 2011년 노르웨이 테러 등에 사용되었다.
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| ANFO | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 폭약 |
| 구성 성분 | 질산암모늄 (94%) 연료유 (6%) |
| CAS 번호 | 13477-34-4 |
| 특성 | |
| 폭발 속도 | 3,200 ~ 4,700 m/s |
| 밀도 | 약 0.84 g/cm³ |
| 에너지 | 약 4.2 MJ/kg |
| 상대적인 효과 계수 (RE 계수) | 0.85 |
| 안전성 | |
| 위험성 | 산화제, 폭발 가능성 |
| 주의사항 | 습기 주의, 화기 엄금 |
| 활용 | |
| 주요 용도 | 광업 채석업 건설 |
| 사용량 | 연간 550만 톤 이상 |
| 기타 | |
| 관련 규정 | 국가별 폭발물 관련 법규 준수 |
2. 화학적 성질
ANFO 폭발의 화학 반응은 질산 암모늄과 긴 사슬 알케인(CnH2n+2)의 반응으로 질소, 이산화 탄소, 물을 생성한다. 이상적인 화학 양론적 균형 반응에서 ANFO는 약 94.5%의 질산 암모늄(AN)과 5.5%의 연료유(FO)로 구성된다. 실제로는 연료유를 약간 과량 첨가하는데, 연료유가 부족하면 성능이 저하되고 과량 투여하면 폭발 후 연기만 더 많이 발생하기 때문이다.[13] 최적의 폭발 조건에서는 앞서 언급한 가스들만 생성되지만, 실제 사용에서는 이러한 조건을 달성하기 불가능하며 일산화 탄소, 질소 산화물(NOx) 같은 유독 가스도 발생한다.
ANFO의 연료 성분은 주로 디젤을 사용하지만, 등유, 석탄 가루, 레이싱 연료, 당밀 등도 사용 가능하다.[6] 미세하게 분말화된 알루미늄을 혼합물에 첨가하면 폭발 감도를 높일 수 있다.[6]
2. 1. 폭발 특성
ANFO는 매우 둔감하여 3차 폭약(또는 "발파제")이다. 감광제가 없으면, 그 안에 있는 소량의 1차 폭약으로는 일반적인 (예: No. 8) 뇌관으로 폭발시킬 수 없다. 부스터 또는 프라이머라고 알려진 더 많은 양의 2차 폭약이 사용되어야 한다.[7] 과거에는 다이너마이트 1~2개가 사용되었지만, 현재는 토벡스 또는 캐스트 부스터(TNT/PETN 또는 이와 유사한 조성)가 사용된다.[8]ANFO는 기술적으로 고성능 폭약으로, 물질 내 음속보다 빠른 속도로 폭굉을 통해 분해되기 때문이지만, 낮은 감도는 일반적으로 규제되지 않는다. ANFO는 다른 산업용 폭약에 비해 중간 정도의 폭굉 속도를 가지며, 직경 약 12.70cm, 비제한, 주위 온도에서 3,200m/s로 측정된다.[7] 다공성과 두 구성 요소의 상 분리로 인해 폭발 속도가 열역학적 이상에서 멀기 때문에 ''비이상적인 고성능 폭약''으로 묘사된다.[9]
3. 구성
ANFO는 질산 암모늄(AN)과 연료유(FO)의 혼합물로 구성된 3차 폭약이다. 감광제가 없으면 일반적인 뇌관으로는 폭발하지 않으며, 부스터 또는 프라이머라고 불리는 2차 폭약이 필요하다.[7] 과거에는 다이너마이트가 사용되었지만, 현재는 토벡스 또는 캐스트 부스터가 사용된다.[8]
ANFO는 기술적으로 고성능 폭약이지만 낮은 감도로 인해 일반적으로 규제되지 않는다. 폭굉 속도는 중간 정도이며, 약 12.70cm 직경, 비제한, 주위 온도에서 3,200m/s로 측정된다.[7] 다공성과 구성 요소의 상 분리로 인해 폭발 속도가 열역학적 이상에서 멀기 때문에 ''비이상적인 고성능 폭약''으로 묘사된다.[9]
광산업에서 ANFO라는 용어는 고체 질산 암모늄 알갱이와 경유의 혼합물을 구체적으로 설명한다. ANFO 화학을 기반으로 하는 다른 폭발물로는 에멀전이 있으며, 내수성과 높은 벌크 밀도가 특징이다.
순수 결정 질산 암모늄의 밀도는 1700kg/m3이지만, 폭발물 등급 AN의 개별 알갱이는 약 1300kg/m3이다. 밀도가 낮은 이유는 각 알갱이 안에 작은 구형 공기 주머니가 있기 때문이며, 이것이 "핫 스폿"을 생성하여 ANFO를 민감하게 만든다. 미세하게 분말화된 알루미늄을 첨가하면 감도와 에너지를 높일 수 있지만, 비용 문제로 상업적 사용에는 선호되지 않는다.[9]
ANFO의 벌크 밀도는 약 840kg/m3이다. 지표 광산에서는 전용 트럭으로, 지하 광산에서는 송풍 장착 방식으로 채워진다.
AN은 흡습성이 뛰어나 공기 중의 물을 쉽게 흡수하므로 습한 환경에서는 사용에 주의해야 한다. AN은 물에 완전히 용해되므로 고인 물이 있는 구멍에는 채울 수 없다. 습한 채굴 조건에서는 에멀전과 같이 내수성 폭발물을 사용하는 것이 일반적이다.
3. 1. 연료
ANFO 폭발의 화학 반응은 질산 암모늄과 긴 사슬 알케인(CnH2n+2)의 반응으로 질소, 이산화 탄소, 물을 생성하는 것이다. 이상적인 화학 양론적으로 균형 잡힌 반응에서 ANFO는 약 94.5%의 질산 암모늄(AN)과 5.5%의 연료유(FO)로 구성된다. 실제로는 연료유를 약간 과량으로 첨가하는데, 연료유가 부족하면 성능이 저하되고 과량 투여는 폭발 후 연기만 더 많이 발생시키기 때문이다.[13] 폭발 조건이 최적일 때 앞서 언급한 가스만이 생성물이다. 실제 사용에서는 이러한 조건을 달성하는 것이 불가능하며, 폭발은 일산화 탄소 및 질소 산화물(NOx)과 같은 적당량의 유독 가스를 생성한다.ANFO의 연료 성분은 일반적으로 디젤이지만, 등유, 석탄 가루, 레이싱 연료, 심지어 당밀도 대신 사용되어 왔다. 혼합물에 미세하게 분말화된 알루미늄을 첨가하면 폭발을 더 쉽게 일으키는 감도를 갖게 된다.[6] 주성분인 질산암모늄은 경유를 잘 흡수하도록 다공질의 프리르 형태의 것을 사용한다. 이것은 질산암모늄 제조 공장에서 높은 탑 꼭대기에서 열 용융 질산암모늄을 스프레이하여 낙하 중에 냉각하여 입자로 만든다. 질산암모늄은 보존 중에 공기에서 습기를 흡수하여 굳어지는 성질이 있으므로 유기 방결제를 첨가하지만, 법규상 0.2% 이하로 규정되어 있다. 유기물이 있으면 질산암모늄의 폭발성이 증가하여 위험하기 때문이다. 또한 ANFO는 뇌관으로는 기폭되지 않는 것이 법규상의 절대 조건이지만, 어떤 종류의 유기 방결제는 제품 ANFO의 뇌관 감도를 높여버린다.
4. 역사
ANFO 폭약이 발명된 것은 1950년대 후반이지만, 발명자는 불명이며, 제조법의 특허도 존재하지 않는다. 다만 당시 북미에서는 로버트 아커나 멜빈 쿡이 질산 암모늄과 여러 물질을 조합한 저렴한 폭약의 특허를 다수 취득했다. 특히 쿡은 질산 암모늄과 물, 둔감제 등 비교적 입수하기 쉬운 원료로 만들어진 슬러리 폭약을 캐나다의 광산에서 실용화하기도 했으며, 누군가가 디젤 연료로 입수하기 쉬운 경유와 질산 암모늄을 섞어 보았을 것이다. 특허가 없기 때문에 북미에서 세계로 급속히 확산되었다. 일본에서 제조가 시작된 것은 1964년이다.
다이너마이트보다 안전하고 저렴하여 쇄석 등의 갱외 발파에 급속히 사용이 확대되었다. 처음에는 기존의 다이너마이트 제조자가 ANFO를 제조하여 다이너마이트와 마찬가지로 한 개씩 포장했다. 그러나 그렇게 하면 ANFO의 장점을 활용할 수 없기 때문에, 발파 업계에서 제조하여 봉투 포장 등 벌크 상태로 발파 현장으로 운반하여 발파공에 주입하게 되었다. 또한 화약류 단속법 개정으로 이동식 제조기의 사용이 가능해져, 비료용 질산 암모늄과 경유로 발파 현장에서 제조하게 됨으로써, ANFO의 장점을 완전히 누릴 수 있게 되었다.
ANFO가 다이너마이트와 제조량에서 비견될 정도가 된 것은 1973년이며, 최근에는 다이너마이트의 약 3배 이상의 양이 사용되고 있다. 지역에 따라서는 이것을 사용한 밀렵이 성행하고 있으며, 재료를 어디서든 입수할 수 있어 단속이 어렵다.
테러리스트가 사용하는 저렴한 무기 중 하나이며, 차량 폭탄이나 급조 폭발물과 같은 공격 수단의 주된 폭약으로 사용되는 경우도 많다. (노르웨이 연쇄 테러 사건 등)
5. 산업적 이용
광산업에서 ANFO라는 용어는 고체 질산 암모늄 알갱이와 경유의 혼합물을 구체적으로 설명한다. ANFO 화학을 기반으로 하는 다른 폭발물도 존재하며, 가장 일반적으로 사용되는 것은 에멀전이다. 에멀전은 반응물이 취하는 물리적 형태에서 ANFO와 다르며, 내수성과 더 높은 벌크 밀도가 특징이다.
순수 결정 질산 암모늄의 밀도는 1700kg/m3이지만, 폭발물 등급 AN의 개별 알갱이는 약 1300kg/m3이다. 밀도가 낮은 이유는 각 알갱이 안에 작은 구형 공기 주머니가 있어 발파용 AN과 농업용 AN의 주요 차이점을 나타내기 때문이다. 이러한 공극은 ANFO를 민감하게 만드는 데 필요하며, 소위 "핫 스폿"을 생성한다. 미세하게 분말화된 알루미늄을 ANFO에 첨가하여 감도와 에너지를 모두 높일 수 있지만, 상업적 사용에서는 비용 문제로 인해 이 방법이 선호되지 않는다.[9]
ANFO의 벌크 밀도는 약 840kg/m3이다. 지표 광산에서는 AN과 FO 성분을 제품을 분배하기 직전에 혼합하는 전용 트럭으로 구멍에 채우고, 지하 광산에서는 ANFO를 송풍 장착 방식으로 채운다.
AN은 흡습성이 뛰어나 공기 중의 물을 쉽게 흡수하며, 습한 환경에서 흡수된 물은 폭발 기능에 지장을 준다. AN은 물에 완전히 용해되므로 고인 물이 있는 구멍에는 채울 수 없다. 따라서 습한 채굴 조건에서는 고인 물을 제거하고 구멍에 라이너를 설치해야 하며, 에멀전과 같이 내수성 폭발물을 사용하는 것이 일반적이다.
광산에서는 일반적으로 차량에 동력을 공급하는 것과 동일한 경유를 사용하여 현장에서 ANFO를 제조한다. 이론적으로는 많은 연료를 사용할 수 있지만, 경유는 낮은 휘발성과 비용으로 인해 이상적이다.
5. 1. 규제
질산 암모늄은 농사용 비료로 폭넓게 쓰인다. 많은 국가에서 질산 암모늄을 이용해 손쉽게 비료폭탄을 제작할 수 있기 때문에 적합한 라이센스를 소지한 구매자만이 질산 암모늄을 구매할 수 있게 제한하고 있다.[9]대부분의 조건에서 ANFO는 뇌관에 둔감하므로 법적으로 발파제(3차 폭발물)로 분류되며 고성능 폭약으로 분류되지 않는다.[10][11]
질산 암모늄은 농업에서 비료로 널리 사용되며, 즉석 냉찜질팩에도 사용된다. 많은 국가에서 질산암모늄의 구매 및 사용은 적절한 면허를 취득한 구매자로 제한된다.
ANFO의 주성분인 질산암모늄은 경유를 잘 흡수하도록 다공질의 프리르 형태의 것을 사용한다. 이것은 질산암모늄 제조 공장에서 높은 탑 꼭대기에서 열 용융 질산암모늄을 스프레이하여 낙하 중에 냉각하여 입자로 만드는 것이다. 질산암모늄은 보존 중에 공기에서 습기를 흡수하여 굳어지는 성질이 있으므로 유기 방결제를 첨가하지만, 법규상 0.2% 이하로 규정되어 있다. 유기물이 있으면 질산암모늄의 폭발성이 증가하여 위험하기 때문이다. 또한 ANFO는 뇌관으로는 기폭되지 않는 것이 법규상의 절대 조건이지만, 어떤 종류의 유기 방결제는 제품 ANFO의 뇌관 감도를 높여버린다.
6. 테러 및 범죄 이용
질산 암모늄은 농사용 비료로 널리 쓰이며, 이를 이용해 비료폭탄을 쉽게 제작할 수 있기 때문에 대한민국을 포함한 많은 국가에서 라이센스 소지자만 구매할 수 있도록 제한하고 있다. ANFO는 여러 테러 및 범죄에 사용되어 왔다.
- '''주요 테러 사건:''' (하위 섹션 '주요 테러 사건' 참조)
- '''대한민국:''' (하위 섹션 '대한민국' 참조)
6. 1. 주요 테러 사건
ANFO는 폭탄 테러에 사용되었다. 최초의 사용은 1970년 위스콘신 매디슨 대학교의 학생 시위 때였다.[29][30] 당시 학생들은 ''야생 동물을 위한 포트홀 폭파''라는 제목의 위스콘신 보존부 책자[13][14]를 통해 ANFO의 제조 및 사용 방법을 배웠으며, 그 결과 스터링 홀 폭탄 테러가 발생했다.ANFO 차량 폭탄은 IRA에 의해 채택되어 1993년 세계무역센터 폭탄 테러 등에 사용되었다. 1972년 임시 IRA에 의해 채택되었으며, 1973년까지 북아일랜드 분쟁으로 인해 대부분의 폭탄에 약 21.32kg의 질산 암모늄이 소비되었다.[15] 얼스터 자원 봉사대 (UVF) 또한 ANFO 폭탄을 사용했으며, 종종 부스터로 젤리그나이트를 혼합하여 1974년 5월 더블린과 모나한 폭탄 테러에서 사용했는데, 이로 인해 34명이 사망하고 거의 300명이 부상을 입었다. 더블린에서는 ANFO 자동차 폭탄이 사용되었다.[16]
ANFO 보다 정교한 파생형인 ANNM(ammonium nitrate with nitromethane as the fuel)은 1995년 오클라호마 폭탄 테러에 사용되었다.
콜롬비아 혁명군 및 ETA와 같은 단체에서도 ANFO가 사용되었다. 1992년 빛나는 길은 두 개의 ANFO 트럭 폭탄을 사용하여 페루 리마에서 타라타 폭탄 테러를 저질렀다.
스자좡 폭탄 테러는 2001년 3월 16일 중국 스자좡을 강타했다. 짧은 시간 내에 여러 ANFO 폭탄이 4개의 아파트 건물 근처에서 폭발하여 총 108명이 사망하고 38명이 부상을 입었다.[17]
2011년 7월 노르웨이 테러에서 ANALFO(알루미늄 강화형 ANFO) 폭탄이 사용되었다.[31] 2011년 7월 22일, 일반 ANFO보다 10~30% 더 파괴력을 높이는 950kg (알루미늄 분말 150kg)의 알루미늄 분말로 강화된 ANNM 폭발물이 오슬로 폭탄 테러에 사용되었다.[21][22]
ANFO는 한때 FLNC (코르시카 민족 해방 전선)가 f15 폭탄과 함께 널리 사용했다. 1987년 2월 28일 바스티아의 세무서 건물을 폭파하는 데 사용되었다.
2009년 11월, 파키스탄의 카이베르 파크툰크와주 정부는 이 화학 물질이 폭탄 제조에 사용되었다는 보고에 따라 상부 디르, 하부 디르, 스와트, 치트랄 및 말라칸드 지역에서 황산 암모늄, 질산 암모늄 및 질산 칼슘 암모늄 비료의 사용을 금지했다.
2010년 4월, 그리스 경찰은 아테네 교외의 카레아스에 숨겨진 은신처에서 180kg의 ANFO 및 기타 관련 물질을 압수했다. 이 물질은 이전에 "혁명 투쟁" 테러 단체가 감행한 공격과 관련된 것으로 추정되었다.
2010년 1월, 아프가니스탄의 하미드 카르자이 대통령은 탈레반 반군의 무장 세력이 폭탄 공격에 이 물질을 사용했음을 보여주는 조사 결과에 따라 질산 암모늄의 사용, 생산, 저장, 구매 또는 판매를 금지하는 법령을 발표했다.[18][19][20]
2016년 4월 13일, 두 명의 IRA (IRA) 용의자가 더블린에서 67kg의 ANFO를 소지한 채로 검거되었다.[23]
2018년 3월 6일, 그리스 아테네에서 극우 네오 나치 단체 콤바 18의 8명이 이민자와 활동가에 대한 여러 차례의 공격 혐의로 체포되었다. 그들은 50kg의 ANFO를 소지하고 있었다.[24]
테러리스트가 사용하는 저렴한 무기 중 하나이며, 차량 폭탄이나 급조 폭발물과 같은 공격 수단의 주된 폭약으로 사용되는 경우도 많다.
6. 2. 대한민국
질산 암모늄은 농사용 비료로 폭넓게 쓰인다. 그러나 질산 암모늄을 이용해 쉽게 비료폭탄을 제작할 수 있기 때문에, 대한민국을 포함한 많은 국가에서는 적합한 라이센스를 소지한 바이어만이 질산 암모늄을 구매할 수 있도록 제한하고 있다.7. 환경 문제
혼합되지 않은 질산 암모늄은 폭발적으로 분해될 수 있으며, 여러 산업 재해의 원인이 되었다.
- 1921년 오파우 폭발 사고 (독일)
- 1947년 텍사스 시티 재해 (텍사스 시티, 텍사스)
- 1995년 오클라호마 시티 폭탄 테러
- 2004년 룡천 참사 (북한)
- 2011년 노르웨이 테러 (오슬로, 노르웨이)
- 2013년 웨스트 비료 회사 폭발 사고 (웨스트, 텍사스)
- 2015년 톈진 폭발 사고
- 2020년 베이루트 폭발 사고
환경적 위험으로는 제한된 수역에서의 부영양화와 지하수 또는 지표수의 질산염/경유 오염 등이 있다.
참조
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