2020년 8월 4일 레바논 수도 베이루트에서 질산암모늄 폭발 사고가 발생해 수백 명이 사망하고 수천 명이 부상을 입었다. 보도에 따르면 폭발 당시 규모 3.3의 작은 지진이 측정됐다.
사고 발생 전 항구 지역 창고에는 질산암모늄 2,750톤이 보관돼 있던 것으로 알려졌다. 이 질산암모늄은 현지 세관에서 압수해 6년 동안 그곳에 보관해 온 것으로 알려졌다. 부적절한 보관으로 인해 결국 폭발이 발생했습니다.
1659년 독일 과학자 글라우버가 처음으로 질산암모늄을 제조했습니다. 질산암모늄(NH4NO3)은 비료와 폭발물을 만드는 데 사용할 수 있는 널리 사용되는 화학 원료입니다. 질산암모늄은 투명 또는 백색 결정 형태의 암모늄염으로 물에 쉽게 용해되며 수분을 흡수하고 굳어지기 쉽습니다.
순수한 질산암모니아는 상온에서 매우 안정적이며, 마찰이나 충돌 등의 기계적 거동으로 인해 폭발을 일으키기 위해서는 다른 물질과 혼합될 필요가 없습니다. 그러나 온도가 110°C 이상에 도달하면 온도에 따라 분해 생성물이 달라집니다.
온도가 400℃ 이상에 도달하면 격렬한 분해가 일어나 폭발, 즉 4NH4NO3?3N2+2NO2+8H2O가 발생합니다. 매우 강력한 C4 폭발물은 화염에 던져져도 폭발하지 않습니다.
질산암모늄 1kg은 분해되면 900리터의 가스가 생성된다. 밀폐된 환경에서 가열한 뒤 격렬하게 분해되면 급격한 압력 상승으로 큰 충격파와 고온이 발생한다. 생성되면 주변 건물을 즉시 파괴할 수 있습니다.
역사상 질산암모늄으로 인한 폭발사고는 수없이 많았다. 1947년 미국 텍사스 시티 항구에서 2,000톤이 넘는 질산암모늄을 싣고 있던 선박에 불이 붙어 폭발했습니다. 이 사고는 거의 600명이 사망하고 3,500명이 부상을 입은 미국 역사상 가장 심각한 산업 폭발이었습니다. 우리나라에서는 질산암모늄 폭발 사고가 많이 발생했습니다. 현재 질산암모늄은 우리나라의 '특별관리 유해화학물질 목록'에 포함되어 엄격한 관리를 받고 있습니다.
(위 사진은 폭발 전 레바논 수도 베이루트 도심항의 모습)
TNT(트리니트로톨루엔) 1kg이 폭발할 때 발생하는 에너지는 대략 4.2×10^6 줄이며, 순수 질산암모늄 1kg이 완전히 폭발할 때 방출되는 에너지는 약 1.45×10^6줄로, 이는 TNT 폭약 0.35kg이 폭발할 때 생성되는 에너지와 동일합니다. 레바논 수도 항구 일대에는 2,750톤의 질산암모늄이 보관돼 있다(참고로 질산암모늄으로 만든 폭발물이 아니라 질산암모늄이다). 완전 고온 자가분해 폭발이 일어난다면 그 위력은 대략 이는 TNT 폭발물 960톤에 해당하며 충격 반경은 2㎞에 달한다. 폭발 중심부의 생명 확률은 거의 0이다.
폭발 현장 사진(아래 사진 참조)에 따르면 항구 일대에서 크고 깊은 분화구가 터져 나온 모습이다. 실제로 완전폭발은 불가능하지만 위력은 최소 TNT 500톤 이상이다. 구체적인 폭발력은 향후 전문적인 연구가 이루어질 때까지 알려지지 않을 것입니다.
2015년 8월 12일 천진시 천진항에서 TNT 약 450톤에 해당하는 폭발 사고가 발생해 165명이 사망하고 798명이 부상을 입었다. 레바논 폭발은 확실히 텐진항 사건보다 위력이 강해 사상자 수는 더 많을 것으로 예상된다.
현재 일부 소형 전술핵탄두는 최소 생산량이 수백 톤에 불과하다. 레바논에서 발생한 질산암모늄 폭발은 소형 원자폭탄 못지않게 강력했지만 핵 방사능은 없었다. 하지만 TNT 1만3000톤의 폭발력을 지닌 히로시마 원자폭탄에 비하면 여전히 미약하다.
나는 과학탐험가다. 더 흥미로운 내용을 알고 싶다면 나를 따라와라!