3. 화약의 역사
화약이 인류 역사위에 등장 한 것은 그리스의 불로 기원전 4~5세기경부터 화공구(火工具)로 사용된 것이 최초이 며 화약의 발전은 6단계로 구분할 수 있다.
1단계
화약의 출현에서 14세기에 이르는 기간을 말한다. 이때에는 주로 질산칼륨(초석)을 주로 하여 황, 목탄 등을 더한 흑색화약이 주를 이렀다고 할 수 있다.
2단계
철포, 로케트 등 비행도구의 용도와 신호용 꽃물 등 통신용으로 사용된 화약이 주를 이룬 14세기말에서 15세기를 말한다. 전쟁 때 지뢰의 사용이 시작된 시기가 이 때 이다. 이 시기에 일본은 포르투갈로부터 총과 화약을 도입하게 되었으며 화약제조를 시작하게 된 시기이다.
3단계
17세기경으로서 광산이나 토목공사에 화약을 사용하게 되는 시기이다. 도화선의 발명이 있었으며 착암기가 개발되 었으나 실용화 되지 못하였고 천공법에 의한 발파방식이 정립되는 시기로서 현재 발파공법의 모체가 이루어진 시기 라 할 수 있다.
4단계
19세기경으로 급격한 산업의 발달로 광산, 채광 및 토목공사가 활발히 이뤄지기 시작하였으며 도화선을 이용한 도 화선 발파가 실용화 되었고 니트로셀룰로오스의 등장으로 말미암아 겔 상의 폭약이 개발되어지게 되었으며 다이너 마이트의 원료인 니트로글리세린이 개발된 시기이다. 이 시기를 한마디로 말한다면 흑색화약시대에서 다이너마이 트시대로 변환되는 시기라 할 수 있다.
5단계
20세기경으로 새로운 대형 착암기의 등장이 주목할 일이었으며 발파시 발생되는 유해물질의 제어가 세계적으로 관 심사였고 뇌관의 출현을 들 수 있는데 초창기에는 뇌홍만을 이용한 뇌관이 사용되었으나 점차 발전되어오고 있다.
6단계
초유폭약(ANFO)의 개발과 슬러리 폭약, 에멀젼 폭약의 개발을 들 수가 있다.
4. 화약류의 분류
화약류를 크게 분류하면 조성, 용도, 성능, 법규상으로 나눌 수 있다.
4.1 조성에 의한 분류
1) 화합화약류
· 니트로화합물 : 피크린산, TNT, 테트릴(tetryl), 헥조겐 (RDX) 등
· 질산에스테르 : 니트로글리세린 (NG), 니트로글리콜(Ng), 니트로셀룰로오스(NC), penthrite 등
· 기타 화합화약류
2) 혼합화약류
· 질산염 혼합화약류 : 흑색화약, 질산암모늄폭약, 함수폭약 등
· 염소산염 혼합화약류 : 세딧트 (cheddite), 백색화약 등
· 과염소산염 혼합화약류 : 카릿트(carlit) 등
· 액체산소폭약 : LOX
4.2 성능에 의한 분류
1) 화약(완성화약류, 저급화약류)
폭연을 이용한 것으로 폭속 2,000m/sec미만으로 주로 추진작용을 목적으로 한다. 분해작용은 느리지만 점화가 용 이하고 발사력이 강하다. (무연화약, 흑색화약)
2) 폭약(맹성화약류, 고급화약류)
폭발반응이 신속하여 폭속 2,000 ~ 8,000 m/sec로 빠르고 폭굉과 등시에 파괴작용을 수반한다. (다이너마이트, 카릿트, 트리니트로톨루엔(TNT)
4.3 용도에 의한 분류
1) 발사약
총포의 탄환을 추진 발사하는데 사용되는 것으로 추진약으로 하며, 무연화약을 주제로 하고 여기에다 니트로글리세 린 등을 배합하여 만든다. (무연화약, 흑색화약)
2) 파괴약
· 작약 : 교량, 콘크리트와 같은 아주 견고한 물체를 파괴하는데 사용한다. (TNT, 피크린산, 테트릴)
· 폭파약 : 암석의 발파, 터널의 굴진, 채탄 등에 사용하고 있다. (다이너마이트류, 초안폭약 등)
3) 기폭약(점화 또는 점폭약)
연소 또는 폭발에 의하여 다른 화약 등에 점화 또는 점폭을 목적으로 한다. (뇌홍, 아지화연, DDNP, 테트라센, 트리시네이트)
4) 화공품
화약류를 어느 목적에 적합하게 가공한 것이다. (도화선, 도폭선, 뇌관, 총용뇌관, 신호연관, 신호탄, 불꽃, 연화 등)
4.4 법규에 의한 분류
1) 화약
·흑색화약 그 외 질산염을 주로 한 화약
· 무연화약 그 외 질산에스테르를 주로 한 화약
· 기타(과염소산염을 주로 한 화약)
2) 폭약
· 뇌흥, 아지화연, DDNP 및 그 외 기폭약
· 초안폭약, 염소산카리 폭약, 카릿트 그외 초산염, 염소산염 또는 과염소산염을 주로한 폭약
· 니트로글리세린, 니트로글리콜 및 폭발에 사용할 수 있는 그 외의 질산에스테르
· 다이나마이트 기타의 질산에스테르를 주로 한 폭약
· 폭발에 사용할 수 있는 트리니트로벤젠, 트리니트로톨루엔, 피크린산, 트리니트로크롤벤젠, 테트릴, 트리니트로 아니, 헥사니트로디페닐아민, 트리메틸렌 트리니트로아민, 니트로기 3이상을 함유한 기타의 화합물 및 이들을 주 로 한 폭약
· 액체산소폭약 및 기타의 액체폭약
· 기타(폭발의 용도에 사용할 수 있는 초산요소 및 그것을 주로 한 폭약, DDNP를 포함하여 무수산을 75% 이상 함유한 폭약)
3) 화공품
· 공업뇌관, 전기뇌관, 총용뇌관 및 신호뇌관
· 실탄 및 공포탄 · 신관 및 화관
· 도폭선, 미진등파쇄기, 도화선 및 전기도화선
· 신호염관 및 신호화관 · 연화 및 기타
5. 산업용 폭약과 화약의 원료로 사용되는 화약류
1) 흑색화약(Black powder)
가연물로서 목탄과 유황, 산화제로서 질산칼륨의 3성분의 혼합물이다. 배합비는 질산칼륨(KNO3) 75%, 유활(S) 10%, 목탄(C) 15%이고, 소량이면 연소하고, 다량이면 폭연한다.
2) 무연화약(Nitrocellulose, NC)
다이너마이트의 원료와 총탄이나 포탄의 발사용 추진화약의 주원료로 사용되며 산과 알코올이 작용하면 에스테르 가 생기고, 이것에 속하는 화약(NC)과 폭약(NG)에 알코올을 착용시키면 다시 본래의 물질로 환원한다. 셀룰로오스를 질산과 황산의 혼합산으로 니트로화 한 것으로 면화약이라고도 부르며 분자속의 질산에스테르기의 수에 따라 강면화약 (N=13% 이상), 약면화약(N=12% 이하)으로 구분한다.
3) 니트로글리세린 (Nitroglycerine, NG)
NG는 다이너마이트의 주성분으로, 8% 이상의 NG 성분을 포함하는 폭약을 다이너마이트라고 하며, 최근까지 발
파용 폭약으로서 많은 총애를 받아왔다. NG의 제조방법은 진한 질산과 진한 활산의 혼산으로 글리세린을 질화 (nitration)시키면 니트로기가 산소원자에 결합한 질산에스테르인 니트로글리세린이 생성된다.
4) 티엔티(Trinitrotoluene, TNT)
TNT는 군용 폭약의 표준으로 많이 사용되며 원자탄의 위력도 TNT를 기준으로 몇 메가톤이라고 계산한다. 산업용 으로는 슬러리폭약의 첨가제, 도폭선의 원료로 쓰거나 연안(平安)과 혼합하여 폭약을 제조하는 등 그 용도가 광범 위하다.
5) 피크린산
니트로 화합물에 속하는 폭약으로 2, 4, 6 트리니트로페놀이며, 산업용폭약으로 사용하기 보다는 군용 폭탄 및 포 탄에 많이 쓰이고 단독으로 발파용에 사용되는 일은 극히 드물다.
6) 테트릴(Tetyl, Tetranitromethyl Aniline)
테트릴은 공업뇌관과 신관의 첨장약 및 전폭약으로 널리 사용되고 있다. 그 제조방법은 디메틸아닐린을 진한 황산 에 녹인 다음 여기에 질산과 황산의 혼산을 넣고 니트로화하면 테트릴이 생성된다.
7) 펜트리트(Penthrite, PENT)
PETN과 TNT를 각각 50 : 50으로 혼합하여 주조한 것을 펜트리이트라고하고 ANFO처럼 감도가 낮은 폭약의 booster 용으로 사용한다. PENT 단독으로도 공업뇌관의 첨장약과 도폭선용으로 사용한다.
8) 디니트로나프탈렌(Dinitronaphthalene, DNN)
디니트로나프탈렌은 다이너마이트의 성분으로 많이 사용되는 물질로서 초화의 회수에 따라 TNT까지 생성된다.
9) 헥소겐(Hexogen, RDX)
RDX는 니트라민에 속하는 폭약으로 고성능 폭약 중에서 가장 위력이 커서 전폭약으로 널리 사용되고 있다. RDX의
제조방법은 헥사메틸렌 테트라민을 초산으로 초화시켜서 제조한다.