산업용 폭약은 광산, 토목, 건설 등의 산업분야에 특수목적으로 사용되는 폭약으로 취급의 안전성, 적절한 폭력조절 을 통한 요구 목적별 폭약을 생산하고 있으며, 반면에 군용폭약은 폭발, 파괴, 살상 등의 군사적인 목적으로 사용되 는 폭약으로 탄체의 파편을 만들어 파괴하는 용도로 쓰이는 작약과 전폭약 등 폭발시 파괴력이 큰 것이 우선된다.

1. 산업용 폭약의 종류 및 특징

국내에서 생산되는 산업용 화약류를 크게 나누면 NG계열의 Dynamite류 (1세대)와 ANFO(2세대) 그리고 Emulsion계(3세대) 폭약으로 나눌 수 있다. 화약 역사에 있어서 처음으로 원료자체가 비폭성물질 (폭약이 아닌 물질)을 예감제로 하는 제3세대 에멀젼 (Emulsion) 폭약이 등장하였으며, 이는 앞선 세대의 폭발위력에 견줄만한 성능을 갖고 있다. 우리나라의 화약 공급업체 중 (주)고려노벨화약에서는 NG 계열의 폭약을 제외한 ANFO와 Emulsion계 폭약을 생 산하고 있으며, (주)한화에서는 NG 계열의 폭약을 중심으로 ANFO 및 Emulsion계 폭약을 생산하고 있다.

1) NG 계열 폭약 (Dynamite)

1867년 알프레드 노벨이 니트로 글리세린을 규조토에 흡수시켜, 취급이 안전한 제품에 붙여진 이름이나 현재는 니 트로 글리세린을 기재로 하는 폭약의 일반명사로 되었다. 우리나라의 KS에서는 니트로길을 기재로 하고, NG 함유 량이 6% 이상의 것으로 규정하고 있다.

Dynamite(NG계열)는 원료자체가 폭성물질이어서 동적위력은 강하나 NG은 화기에 대해서 안전을 요하므로 화기 와는 거리가 떨어진 장소에 보관하여야 하고 충격이나 마찰은 피해야 한다. 또한, 환경 친화도가 기타 함수폭약에 비하여 떨어지므로 진동이나 소음과 주변 암반의 이완대 (Crack Zone)를 증 가시킨다. 특히 터널에서 Dynamite 발파후 유독가스의 배출로 심한 두통이나 심지어 마비증세를 일으킬수 있어 세 계적으로 사용빈도가 줄어들고 있다.

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2) 함수폭약

함수폭약에는 슬러리 (Slurry) 폭약과 에멀젼 (Emulsion) 폭약이 있으며 둘 다 질산암모늄 (NH4NO3)가 주재료이고 물을 함유하고 있다는 점은 공통이지만 각각 다른 개념에서 발전하였다. 즉, 슬러리 폭약은 질산암모늄 수용액에 조제와 가교제를 가하여 분산된 상태이고 에멀젼 폭약은 기름과 질산암모늄 수용액을 계면 활성제로 유화시킨 것이다. 함수폭약의 특징으로는 안전성(열, 마찰, 충격등), 내수성 및 후가스 등이 NG 계열의 폭약이나 ANFO에 비해서 우수한 폭약이다. 함수폭약의 단점으로는 폭약 내부의 기포의 단열 압축에 의한 열에너지에 기폭성이 의존하므로 (Hot Spot현상에 의한 기폭) 가압하의 기폭능력이 상대적으로 저하하는 소위 사압현상의 가능성을 항시 내재하

고 있다는 점이다. Slurry 폭약중에 포함되는 기포는 가스 발생제에 의한 것이기 때문에 이 기포가 압축된다든지 탈포되는 경우에는 매

우 기폭감도가 저하되고 불폭할 가능성이 증대된다. 따라서 발파를 하였을 때 전단의 충격파를 받은 경우에 기포가 압축되어 기폭감도가 저하해서 불발잔류할 가능성이 크다. 이는 수심이 깊은 경우든지, 전단의 폭발가스가 암석의 균열을 통해서 후단의 폭약을 가압하는 소위 정압이 인가되는 경우에도 기포가 압축되어 기폭감도가 저하된다.

한편, Emulsion 폭약의 경우는 가스 발생제에 의한 기포와는 다르며, 무기질의 증공구체를 사용하므로서 그 물리적 강도는 가스 기포보다는 상당히 강하기 때문에 내 동압성이나 내 정합성이 Slurry 폭약보다 우수하다. 즉 사압현상에 대한 저항성이 강하다고 할 수 있다.

(1) Slurry 폭약

슬러리 폭약은 미국의 (M.A.Cook)에 의하여 1960년경 발명되었다. Slurry 폭약은 반교질상으로 합성수지제

Tube 17151010112295 mono methyl amine mono nitrete (MMAN),thlene grycol mono nitrete (EGMN), Ethyl alchohol amine mono nitrete(EAMN), 알루미늄 등의 유기질산염, 질산에스텔, 금속분말등 비화약류를 첨부하고 Dynamite와 비교해서 폭발위력은 낮지만 안전성을 가지고 있다는 특징을 가지고 있다. Slurry

폭약은 폭약내 물을 포함하고 있기 때문에 다른 폭약에 비하여 충격, 마찰, 화염에 안전하고 후가스도 양호하다. 그러나 이후 개발된 Emulsion계 폭약(1970년대)에 비하여 폭발위력이 떨어지고 상대적으로 조성이 불안정하여 장기간 저장이 어렵고 예감제로 사용되는 MMAN은 폭발위험이 있는 가연성 원료라는 단점을 가지고 있다.

(2) Emulsion(에멀젼) 폭약

Slurry 폭약과는 전혀 다른 개념에서 연구 개발되어온 것이 Emulsion 폭약이며 화약 역사에 있어서 처음으로 원료 자체가 폭약이 아닌 물질을 예감제로 하는 제3세대 폭약이 등장하였으며 앞선 세대의 폭발위력 (Dynamite)에 견줄 만한 강도를 갖고 있다. 1977년 Atla Powder Co. 의 Cherles G. Wade 등에 의한 특허는 미소 증공구체로서 Glass micro ballon을 쓴 Capsensitive한 emulsion 폭약을 최초 공개하고 상품화에 성공했다. 그 후 세계 각국에서 Emulsions 폭약의 연 구는 진행되어 잇따른 상품화에 성공하였으며 이후 소위 Dynamite로 부터 Emulsion 폭약으로의 이행은 세계적인 추세이다. Emulsion 이란 서로 섞이지 않은 액체끼리 한쪽 액체 중에 다른 액체의 소적이 분산하고 있는 계를 총칭한다. 예를 들면 물 중에 석유의 작은 방울이 분산하고 있는 것과 같은 계이다. 통상, 양자에는 비중 차이가 있으므로 작은 방울 이 수 mm이상에서 분리되고, 방물이 매우 작은 경우에는 균일하게 분산된다. 일반적으로 분산입자를 분산상 또는 분산질이라고 하고 매질을 연속상 또는 분산매라고 한다. 따라서 Emulsion이 란 액체의 연속성에 액체의 분산상이 작은 방울로 분산되고 있는 계이다. Emulsion은 그 형태에 따라 다른 2종류로 분류할 수 있다.

- 수증유적형(OW형) : 물이 연속상, 기름이 분산상

- 유증수적형(W/O형) : 기름이 연속상, 물이 분산상

Emulsion 폭약은 조성선택이 비교적 자유롭기 때문에 slurry 상태에서 교질 상태까지 폭 넓은 약질을 구할 수 있 다. 따라서 장약공에 흘러 속에 집어넣을 수 있는 bulk형으로부터 Dynamite (NG계열)와 거의 비슷한 상태까지 약 질을 변화시킬 수 있지만 현재는 생산되는 제품은 Dynamite와 같은 교질 상태의 것이다.

Emulsion 계 폭약의 특성은 제조시 폭약성분이 아닌 원료를 사용하여 최종단계에서 폭약으로 분류되므로 제조상 안전하고 마찰, 열 기타 작업장에서 있을 수 있는 기계적 충격에 대해 ANFO 나 Slurry 폭약 보다도 둔감하여 사고 방지차원에서 탁월하며 에멀젼계 폭약으로 밀장전이 가능하여 발파공의 거의 100 % 까지 장전할 수 있어 발파효율 을 증대시킬 수 있으며 넓은 범위의 온도에서 경도를 유지하므로 온도변화에 상관없이 사용 (NG 계열의 폭약은 온 도의 변화에 따라 취급시 위험요소가 크다) 가능하며 유해가스를 발생시키지 않아 후가스가 상대적으로 적고 작업자들의 건강 위생상 우수하며 내수성이 우수하여 터널과 같이 막창에 항상 물이 있는 곳에서도 유해 가스의 발생을

줄일 수 있어 환기시간을 단축할 수 있으며 발파시 인근의 민원발생원인 소음 및 진동을 경감시킬 수 있다는 등의 장 점을 가지고 있다. Emulsion 폭약의 또 다른 장점으로는 장기간 저장하여도 폭약의 폭속 및 폭력의 변화를 거의 동

반하지 않고 일정하다는 점이다. NG 계열의 폭약은 시간의 경과에 따라 “노화현상” 이 발생하여 폭력이 떨어지고

폭속이 저하된다. Emulsion 폭약의 단점으로는 Dynamite에 비하여 비중이 작아 장약량이 증가할 수도 있다.

3) ANFO (Ammonium Nitrate Fuel oil : 초유폭약)

ANFO 폭약이란 질산암모늄 (NH4NO3)을 주성분으로하여 연료유를 혼합한 일종의 초안폭약으로 세계에서 가장 일반적 (세계 폭약 소비량의 약 80% 차지)으로 사용된다. 폭약 중 안정성이 우수한 저폭속 · 저비중 제품으로 주로 노천발파에 이용되며, 사용처는 연암~ 경암으로 형성된 현장에 매우 유리하고, 특히 대형 석산이나 석회석 채석장에 널리 사용되고 있다. ANFO의 주원료는 일반적으로 비료로 사용되고 있는 질산암모늄이 약 95% 정도 함유되어 있어 기폭제 (예 :Emulsion 폭약이나 Dynamite) 없이는 폭공하지 못할 정도로 안전하고 폭약중에서 가장 값이 경제적이라는 큰 장 점을 가지고 있다. 그러나 수공에는 사용할 수 없고 흡습되면 폭굉능력이 저하되며 NOx 나 CO등 유독가스의 발생 으로 후가스가 나쁘다는 단점이 있다.

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4) 정밀폭약

고성능폭약 발파시 결점의 하나인 주변 암반에 심한 균열과 거친 단면의 생성을 보완하고 과발파를 방지하기 위하 여 특수제어와 활성제를 사용한 폭약으로 순폭성이 양호하고, 내수성 및 내한성, 취급의 용이하며 모암 균열의 극소 화, 여굴방지, 발파 마무리면의 미려함과 정밀성을 향상시킨 Smooth Blasting 공법에 필요한 제성능을 완벽하게

충족시켜 주는 특수폭약이다. | 터널이나 노천에서 예정 굴착면을 생성할 때 조절발파공법에서 사용되며, 이때 요구되는 모암 균열의 극소화, 여굴의 방지, 예정굴착면의 미려함과 정밀성을 만족시키는데 사용되어 발파효율, 안전성과 경제성을 향상시킬 수 있다.

5) 미진동 폭약

(1) 로벡스(LOVEX)

미진동폭약은 안정된 기폭 성능을 발휘하면서 기존의 에멀젼계 폭약에 비해 비중을 34% 감소시켜 약실의 투사면 적을 증가 시키고 폭속을 40% 낮춰 동적위력은 대폭 감소시키면서 정적위력은 별차이를 나타내지 않도록 만들어 졌다. 감소된 동적 충격파로 특히 폭원 근거리 진동발생을 감소시킬 수 있으며 균열권 축소에 따른 파쇄영역의 감소는 공 간격을 줄여 보완하였으며 이후 균열의 확대 및 조장과 암편의 팽창 및 이동 등의 메카니즘에 필요한 정적위력은 일 반폭약과 유사한 위력을 갖도록한 특수 폭약이다.

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(2) 뉴카이넥카(New Kinecker-II)

New Kinecker- II 는 기존의 New Kinecker- | 한단계 업그레이드시킨 미진동화약으로 도심지 발파나 발파공해 로 인한 민원예상지역의 미진동발파가 요구되는 현장에서 발파진동 및 소음을 최소화하여 최적의 시공성 및 경제성

을 달성할 수 있도록 한 저폭속 폭약이다.

New Kinecker- II 는 일반에멀젼 대비 약 50% 정도의 진동감소효과가 있으며 연결캡을 사용하여 하나의 뇌관으로 여러개의 폭약이 순폭 가능하여 암질에 따라 다양한 패턴으로 미진동발파가 가능하다.