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HMX

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1. 개요

HMX는 대부분의 폭약보다 제조가 까다로운 고성능 폭약으로, 군사용으로 주로 사용된다. 헥사민을 아세트산 무수물, 질산 및 황산, 또는 질산과 폴리인산과 반응시켜 제조하며, RDX의 부생성물로 얻어지기도 한다. 군사적으로는 핵무기, 고분자 결합 폭약, 로켓 추진제 등에 사용되며, 유정 천공 및 소행성 탐사에도 활용된다. HMX는 RDX보다 가격이 비싸며, 환경으로 유입될 수 있어 분석 방법이 개발되었다. 독성은 RDX보다 낮으며, 생분해 및 식물 정화를 통해 환경 정화가 가능하다.

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HMX - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
HMX
HMX 구조
HMX 3D 모델
HMX 3D 모델
IUPAC 명칭1,3,5,7-테트라니트로퍼하이드로-1,3,5,7-테트라조신
다른 이름HMX
옥토젠
화학식C₄H₈N₈O₈
분자량296.155 g/mol
CAS 등록번호2691-41-0
UNIILLW94W5BSJ
ChEBI33176
PubChem17596
SMILESC1N(CN(CN(CN1[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]
물리적 성질
외형고체
밀도1.91 g/cm³
녹는점276 ~ 286 °C
용해도5 g/L (물, 20 °C)
폭발물 특성
충격 민감도낮음
마찰 민감도낮음
폭발 속도9100 m/s
RE 계수1.70
트라우츨 값153
폭속 (가비중 1.7)8350 m/s
폭속 (가비중 1.84)9120 m/s
위험성
GHS 그림 문자GHS01 GHS06
GHS 신호어위험
H 문구H201, H205, H241, H301, H304, H319, H311
P 문구P210, P250, P280, P370+380, P372, P373
NFPA 704F: 1
H: 3
R: 3
주요 위험폭발성
자동 발화점336°C

2. 생산

HMX는 대부분의 폭약보다 제조가 더 복잡하여 특수 용도로만 사용된다. HMX와 RDX는 헥사민을 초산과 무수 초산 혼합 용매에서 질산 암모늄질산 혼합물을 사용하여 질화하는 바흐만 공정으로 생산되며, 주요 생성물은 특정 반응 조건에 따라 결정된다.[2]

2. 1. 제조 방법

HMX는 대부분의 폭약보다 제조하기가 더 까다로워 전문가에게 제한되어 있다. 제조 방법은 다음과 같다.

1. 헥사민을 아세트산 무수물과 반응시킨다.

2. 질산황산을 섞어 나이트로화한다.

3. 질산과 폴리인산을 2단계로 나이트로화한다.

헥사메틸렌테트라민을 무수초산으로 처리한 후, 질소 상에서 2단계로 니트로화하여 얻는다.

HMX 제조 방법


완성된 물질은 RDX와 HMX가 섞여 있으므로 용매에 녹여 용해도의 차이를 이용하여 분리한다.[2] HMX는 RDX보다 수율이 적으며, 무수초산법에서 RDX의 부생성물이다.

3. 응용

HMX는 거의 예외적으로 군용으로만 쓰인다.

자세한 내용은 아래 목차를 참고하면 된다.

3. 1. 군사적 용도

HMX는 거의 예외적으로 군사적 용도로만 쓰인다.

HMX는 TNT와 혼합하여 녹여서 주조할 수 있는 폭발물인 옥톨을 만드는 데 사용된다.[3] HMX를 포함하는 고분자 결합 폭약 조성물은 미사일 탄두 및 관통 성형 작약 제조에 사용된다. 또한 HMX는 핵무기의 폭발물, 고분자 결합 폭약 형태, 그리고 고체 로켓 고체 추진제로 사용된다.[3]

3. 2. 기타 용도

HMX는 유정 천공 과정에서 강철 케이싱을 천공하는 데 사용된다. HMX는 유정 내에서 폭발하여 강철 케이싱과 주변 시멘트에 구멍을 뚫고 탄화수소 함유 지층으로 연결되도록 설계된 성형 작약으로 제작된다. 이렇게 생성된 경로는 지층 유체가 유정 내부로 흘러 표면으로 이동할 수 있게 한다.[4][5]

우주 탐사선 ''하야부사 2''는 태양풍에 노출되지 않은 물질에 접근하기 위해 소행성에 구멍을 내는 데 HMX를 사용했다.[6]

4. 가격

RDX보다 위력이 높지만 수확량이 적기 때문에 가격이 비싸다.[18]

1kg당 약 10000JPY으로, RDX(1kg당 1000JPY)보다 비싸다.[19][20]

5. 안전성 및 환경 문제

HMX는 환경 및 인체에 영향을 미칠 수 있다. HMX가 을 유발하는지 여부는 현재 정보가 불충분하다. 미국 환경 보호청(EPA)은 정보 부족을 이유로 HMX를 인간 발암성 물질로 분류할 수 없다고 결정했다.[11]

HMX 노출이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 자료는 제한적이다. HMX는 RDX와 유사하게 중추신경계(CNS)에 영향을 주지만, 훨씬 더 많은 양에 노출되어야 그러한 영향이 나타난다. 한 연구에서 지원자들에게 패치 테스트를 실시한 결과 피부 자극이 발생했다. 탄약 공장 근로자 93명을 대상으로 한 또 다른 연구에서는 혈액, 간, 자가 면역 또는 신장 질환이 발견되지 않았으나, HMX 노출 정도를 정확히 측정하지는 않았다.

여러 동물을 대상으로 한 실험에서 HMX 노출에 대한 연구가 진행되었다. 전반적으로 독성은 매우 낮은 것으로 나타났다. HMX는 섭취 시 흡수가 잘 되지 않으며, 피부에 닿으면 가벼운 피부 자극을 일으키지만, 지연성 접촉 과민 반응은 일으키지 않는다. 토끼와 설치류에서 운동 실조, 진정, 과운동증, 경련 등 다양한 급성 및 아급성 신경 행동 효과가 보고되었다. 동물 연구에서 나타난 HMX의 만성 효과에는 헤모글로빈 감소, 혈청 알칼리성 인산분해효소 증가, 알부민 감소 등이 있으며, 동물의 간과 신장에서도 병리학적 변화가 관찰되었다.

북부 북미산 메추라기(''Colinus virginianus'') 알에서 가스 교환율을 화학적 스트레스 지표로 사용한 결과, HMX 노출과 관련된 대사율 변화는 관찰되지 않았다.[12] HMX의 생식, 발달, 발암 가능성에 대한 자료는 없다.[2][13] HMX는 TNT 또는 RDX보다 독성이 덜한 것으로 간주된다.[14] HMX에 오염된 물을 정화하는 방법은 성공적인 것으로 입증되었으며,[15] 야생 및 형질전환 식물 모두 토양과 물에서 HMX를 식물 정화할 수 있다.[16]

5. 1. 분석 방법

HMX는 군사 및 민간 분야에서 널리 사용되므로 공기, 물, 토양을 통해 환경으로 유입된다. 현재 환경 평가에서 다양한 매트릭스 내 HMX 농도를 정확하게 정량화하기 위해 역상 HPLC 및 더 민감한 LC-MS 방법이 개발되었다.[9][10]

5. 2. 독성

HMX가 암을 유발하는지 여부를 판단하기에는 현재 정보가 불충분하다. 미국 환경 보호청(EPA)은 정보 부족을 이유로 HMX를 인간 발암성 물질로 분류할 수 없다고 결정했다.[11]

HMX 노출이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 자료는 제한적이다. HMX는 RDX와 유사하게 중추신경계(CNS)에 영향을 주지만, 훨씬 더 많은 양에 노출되어야 그러한 영향이 나타난다. 한 연구에서 지원자들에게 패치 테스트를 실시한 결과 피부 자극이 발생했다. 탄약 공장 근로자 93명을 대상으로 한 또 다른 연구에서는 혈액, 간, 자가 면역 또는 신장 질환이 발견되지 않았다. 그러나 이 연구에서는 HMX 노출 정도를 정확히 측정하지 않았다.

여러 동물을 대상으로 한 실험에서 HMX 노출에 대한 연구가 진행되었다. 전반적으로 독성은 매우 낮은 것으로 나타났다. HMX는 섭취 시 흡수가 잘 되지 않는다. 피부에 닿으면 가벼운 피부 자극을 일으키지만, 지연성 접촉 과민 반응은 일으키지 않는다. 토끼와 설치류에서 운동 실조, 진정, 과운동증, 경련 등 다양한 급성 및 아급성 신경 행동 효과가 보고되었다. 동물 연구에서 나타난 HMX의 만성 효과에는 헤모글로빈 감소, 혈청 알칼리성 인산분해효소 증가, 알부민 감소 등이 있다. 동물의 간과 신장에서도 병리학적 변화가 관찰되었다.

북부 북미산 메추라기(''Colinus virginianus'') 알에서 가스 교환율을 화학적 스트레스 지표로 사용한 결과, HMX 노출과 관련된 대사율 변화는 관찰되지 않았다.[12] HMX의 생식, 발달, 발암 가능성에 대한 자료는 없다.[2][13] HMX는 TNT 또는 RDX보다 독성이 덜한 것으로 간주된다.[14] HMX에 오염된 물을 정화하는 방법은 성공적인 것으로 입증되었다.[15]

5. 3. 생분해

야생 및 형질전환 식물 모두 토양과 물에서 HMX를 식물 정화할 수 있다.[16]

5. 4. 환경 정화

야생 및 형질전환 식물 모두 토양과 물에서 폭발물을 식물 정화할 수 있다.[16]

5. 5. 개선 연구

HMX의 민감도를 줄이고 일부 제조 특성을 개선하기 위한 연구가 진행 중이다.[7][8]

참조

[1] 서적 Explosives Engineering Wiley-VCH 1996
[2] 웹사이트 Nitramine Explosives http://www.globalsec[...] Globalsecurity.org 1996-06-19
[3] 논문 A New Method of Preparing the High Explosive RDX1 1949
[4] 간행물 Casing Perforation Overview https://www.epa.gov/[...] U.S. Environmental Protection Agency 2013-03-11
[5] 논문 Oil well perforation technology: Status and prospects 2014-12
[6] 논문 Small carry-on impactor of Hayabusa2 mission
[7] 논문 HMX surface modification with polymers via sc-CO2 antisolvent process: A way to safe and easy-to-handle energetic materials https://linkinghub.e[...] 2022-01
[8] 논문 Litchi-like Core–Shell HMX@HPW@PDA Microparticles for Polymer-Bonded Energetic Composites with Low Sensitivity and High Mechanical Properties https://pubs.acs.org[...] 2020-01-22
[9] 논문 Development of an extraction and cleanup procedure for a liquid chromatographic–mass spectrometric method to analyze octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine in eggs 2007-02-15
[10] 논문 Liquid chromatography/electrospray ionization tandem mass spectrometry analysis of octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) 2006-07-30
[11] 웹사이트 Octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetr... (HMX) (CASRN 2691-41-0) | IRIS | US EPA http://www.epa.gov/i[...] EPA. Environmental Protection Agency 2012-11-15
[12] 논문 Effects of HMX exposure upon metabolic rate of northern bobwhite quail (Colinus virginianus) in ovo 2008-05-01
[13] 웹사이트 Fact Sheets http://mmr-iagwsp.or[...] Mmr-iagwsp.org 2012-05-24
[14] 웹사이트 Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information - Sponsored by OSTI http://www.osti.gov/[...] Osti.gov 1994-12
[15] 문서 Treatment of RDX & HMX Plumes Using Mulch Biowalls ESTCP Project ER-0426 2008
[16] 논문 Phytoremediation of explosives (TNT, RDX, HMX) by wild-type and transgenic plants 2012-12
[17] 서적 Explosives Engineering Wiley-VCH 1996
[18] 서적 Solid Rocket Propulsion Technology http://www.sciencedi[...] Pergamon 1993-01-01
[19] 웹사이트 Indian Mil Lab: We’ve Created The World’s Most Powerful Conventional Explosive https://www.livefist[...] 2020-02-26
[20] 웹사이트 Most powerful military explosive tamed for use https://newatlas.com[...] 2012-09-11



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