적연질산
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
적연질산(IRFNA)은 다양한 조성을 가질 수 있는 질산 기반의 액체 산화제이다. 주요 조성으로는 IRFNA IIIa, IRFNA IV HDA, S-Stoff, SV-Stoff, AK20 등이 있다. 적연질산은 강한 산화력으로 인해 금속 용기를 부식시키는 성질이 있으며, 이를 억제하기 위해 불화수소(HF)와 같은 억제제를 첨가하기도 한다. 1960년대부터 로켓 추진제로 사용되었으며, 특히 구 소련의 탄도 미사일에 널리 사용되었다. 최근에는 북한의 로켓에서도 사용된 것이 확인되었다.
더 읽어볼만한 페이지
| 적연질산 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| IUPAC명 | 질산 |
| 다른 이름 | 적연질산 |
| 식별 정보 | |
| CAS 등록번호 | 52583-42-3 |
| ChemSpider ID | 해당 없음 |
| 성질 | |
| 화학식 | HNO3 + NO2 |
| 겉모습 | 액체, 붉은 연기 |
| 밀도 | 자유 NO2 함량이 증가함에 따라 증가 |
| 녹는점 | 해당 없음 |
| 끓는점 (섭씨) | 83 |
| 용해도 | 물에 혼합 가능 |
| 위험성 | |
| 주요 위험 | 피부 및 금속 부식, 심각한 눈 손상, 유독성 (경구, 경피, 폐), 심한 화상 |
| 인화점 | 해당 없음 |
| 자연 발화점 | 해당 없음 |
2. 화학 성분
적연질산은 질산을 주성분으로 하며, 이산화 질소(NO2), 물(H2O) 및 부식 억제제를 포함하는 혼합물이다.[1]
공기 중에서 붉은색 연기를 발생시키는데, 이는 사산화 이질소에서 생성된 이산화 질소 때문이다. 사산화 이질소의 함량에 따라 무색에서 갈색까지 다양한 색을 띠며, 상온에서 액체 상태로 존재한다. 상온에서 기체 상태인 사산화 이질소를 질산에 녹여 액체 형태로 보관할 수 있다.[1]
저장 탱크의 부식을 막기 위해 억제제를 첨가하며, 억제제가 첨가된 적연질산을 억제 적연질산(IRFNA, '''I'''nhibited '''R'''ed '''F'''uming '''N'''itric '''A'''cid)이라고 부른다. 억제제로는 플루오린화 수소 등 다양한 물질이 사용되지만, 일부는 기밀로 유지된다.[1]
2016년 2월 7일, 한국 해군은 북한의 광명성 로켓 1단 로켓 파편을 서해 해저에서 수거하여 분석한 결과, 북한이 적연질산을 산화제로 사용하고 있음을 확인했다.[1] 고정환 항우연 한국형발사체개발사업 본부장은 "북한이 사용하는 산화제인 적연질산은 로켓 규모를 키우는 데 한계가 있다"라고 언급했다.[1] 2012년 12월 발사된 은하 3호의 1단 로켓 역시 한국 해군의 분석 결과, 적연질산이 산화제로 사용된 것으로 밝혀졌다.[1]
적연질산은 남자에게 폐암, 여자에게 불임을 유발하는 매우 위험한 물질이지만, 장기간 상온 보관이 가능하다는 장점이 있다.[1]
2. 1. 주요 조성
| 종류 | 조성 |
|---|---|
| IRFNA IIIa | 83.4% HNO3, 14% NO2, 2% H2O, 0.6% HF (불산) |
| IRFNA IV HDA | 54.3% HNO3, 44% NO2, 1% H2O, 0.7% HF (불산) |
| S-Stoff | 96% HNO3, 4% FeCl3 (염화 제2철) |
| SV-Stoff | 94% HNO3, 6% N2O4 |
| AK20 | 80% HNO3, 20% N2O4 |
| AK20F | 80% HNO3, 20% N2O4, 불소 계열 부식방지제 |
| AK20I | 80% HNO3, 20% N2O4, 요오드 계열 부식방지제 |
| AK20K | 80% HNO3, 20% N2O4, 불소 계열 부식방지제 |
| AK27I | 73% HNO3, 27% N2O4, 요오드 계열 부식방지제 |
| AK27P | 73% HNO3, 27% N2O4, 불소 계열 부식방지제 |
적연질산(RFNA)은 강한 산화력을 가지고 있어 금속을 부식시키는 성질이 있다. 특히 스테인리스강, 알루미늄 합금, 철 합금, 크롬 도금, 주석, 금, 탄탈 등 다양한 금속 재료에 대해 부식 실험이 진행되었다.[5]
3. 부식
일반적으로 로켓 연료의 산화제로 사용되는 적연질산에는 부식을 억제하기 위해 약 0.6%의 불화수소(HF)가 첨가된다.[5][6] 불화수소는 저장 용기 표면에 금속 불화물 층을 형성하여 부식을 막는 역할을 한다.
적연질산의 부식성은 물 함량과 금속 불순물에 따라 달라진다. 불화수소가 포함된 적연질산의 평균 물 함량(H2O%)은 2.4%에서 4.2% 사이였고,[7] 불화수소가 없는 경우에는 0.1%에서 5.0% 사이였다.[7] 금속 불순물이 발생하면 물 함량은 2.2%에서 8.8% 사이로 증가했다.[7]
금속 부식 실험 결과, 여러 종류의 스테인리스강은 부식에 대한 저항성이 높았다. 알루미늄 합금은 고온에서 스테인리스강만큼 성능이 좋지는 않았지만, 사용이 불가능할 정도는 아니었다. 주석, 금, 탄탈은 스테인리스강과 비슷한 수준의 높은 부식 저항성을 보였다.[5]
3. 1. 부식 억제
적연질산은 저장 탱크의 부식을 방지하기 위해 억제제라는 물질을 첨가한다. 억제제를 첨가한 적연질산을 억제 적연질산(Inhibited Red Fuming Nitric Acid, IRFNA)이라고 한다.[5][6] 불화수소(HF)는 저장 용기 표면에 금속 불화물 층을 형성하여 부식을 억제한다. 로켓 연료의 산화제로 사용될 때, 적연질산은 일반적으로 약 0.6%의 불화수소를 포함한다.[5][6]
적연질산이 বিভিন্ন 재료의 부식 속도에 미치는 영향을 테스트하기 위해 스테인리스강, 알루미늄 합금, 철 합금, 크롬 도금, 주석, 금, 탄탈을 사용했다. 실험 결과, 여러 종류의 스테인리스강이 부식에 대한 저항성을 보였다. 알루미늄 합금은 고온에서 스테인리스강만큼 견디지 못했지만, 부식 속도가 사용을 금지할 만큼 높지는 않았다. 주석, 금, 탄탈은 스테인리스강과 유사한 높은 부식 저항성을 보였다. 인산은 고온에서 부식 속도를 증가시킨 반면, 황산은 부식 속도를 감소시켰다.[5]
3. 2. 물 함량과 부식
적연질산(RFNA)에 불화수소(HF)가 포함된 경우, 평균 H2O%는 2.4%에서 4.2% 사이였다.[7] HF가 포함되지 않은 경우, 평균 H2O%는 0.1%에서 5.0% 사이였다.[7] 부식으로 인한 금속 불순물을 고려했을 때, H2O%는 2.2%에서 8.8% 사이로 증가했다.[7]
3. 3. 금속 부식 연구
스테인리스강, 알루미늄 합금, 철 합금, 크롬 도금, 주석, 금 및 탄탈을 사용하여 적연질산(RFNA)이 각 재료의 부식 속도에 미치는 영향을 테스트했다.[5] 16% 및 6.5% RFNA 샘플과 위에 나열된 다양한 물질을 사용하여 실험을 진행했다. 많은 종류의 스테인리스강이 부식에 대한 저항성을 보였다. 알루미늄 합금은 고온에서 스테인리스강만큼 잘 견디지 못했지만, 부식 속도가 RFNA와의 사용을 금지할 만큼 높지 않았다. 주석, 금 및 탄탈은 스테인리스강과 유사한 높은 부식 저항성을 보였다. 이러한 재료는 고온에서도 부식 속도가 크게 증가하지 않기 때문에 더 유용하다. 인산이 존재하면 고온에서 부식 속도가 증가했고, 황산은 부식 속도를 감소시켰다.[5]
4. 역사적 이용
적연질산은 1960년대부터 발연질산을 대체하는 상온 저장 가능한 액체 산화제로서 비대칭 디메틸히드라진 등의 연료와 조합하여 로켓의 추진제로 사용되었다.[2] 그 배합은 HNO3에 N2O4를 13%와 3%의 물 H2O이다.[2] 액체 산소를 산화제로 사용하는 로켓과 달리, 연료와 적연질산을 혼합하는 것만으로 발화하므로 로켓에서 점화 계통이 필요 없어지며, 또한 일반적으로 고체 연료에 비해 비추력이 크기 때문에 특히 구 소련이 설계한 탄도 미사일에서 많이 사용되었다.[2] 구 소련에서는 AK(Azotna Kislota: 러시아어로 질산의 의미) 뒤에 사산화이질소의 양을 나타내는 숫자를 붙여 표시한다.[2] AK20의 경우 질산 80%에 사산화이질소가 20% 녹아 있음을 나타낸다.[2] AK20과 AK27이 존재하며, 첨가물의 차이에 따라 AK20I, AK20F, AK20K, AK27I, AK27P로 구분된다.[2]
제2차 세계 대전 중 독일군은 적연질산을 여러 로켓에 사용했다.[3] 이 혼합물은 S-Stoff(96%의 질산과 4%의 염화 제2철) 및 SV-Stoff(94%의 질산과 6%의 사산화이질소)라고 불렸다.[3]
5. 북한의 사용
한국 해군이 은하 3호(2012년 12월 발사)와 광명성 로켓(2016년 2월 7일 발사) 1단 로켓 파편을 서해 해저에서 수거해 분석한 결과, 두 로켓 모두 산화제로 적연질산을 사용한 것이 밝혀졌다.[1] 고정환 항우연 한국형발사체개발사업 본부장은 "북한이 사용하는 산화제인 적연질산은 로켓 규모를 키우는 데 한계가 있다"고 말했다.[1]
적연질산은 남자에게 폐암, 여자에게 불임을 유발하는 매우 위험한 물질이지만, 장기간 상온 보관이 가능하다.[1]
참조
[1]
논문
Problems in Storage and Handling of Red Fuming Nitric Acid
1983-10-01
[2]
백과사전
Red Fuming Nitric Acid
De Gruyter
2022-01-01
[3]
서적
Ignition!: An Informal History of Liquid Rocket Propellants
https://books.google[...]
Rutgers University Press
2018-05-23
[4]
서적
The Merck index: an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals
Merck
[5]
논문
Corrosion of Metals in Red Fuming Nitric Acid and in Mixed Acid
1948-10-01
[6]
기술보고서
Corrosion Studies in Fuming Nitric Acid
https://apps.dtic.mi[...]
Wright Air Development Center
2024-01-02
[7]
논문
Determination of Water in Red Fuming Nitric Acid by Karl Fischer Titration
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com