[대학저널 최진 기자] POSTECH(포항공대, 총장 김도연) 화학공학과 박태호 교수, 통합과정 이준우 씨는 국방과학연구소 류병태 박사, 부경대 원용선 교수와의 공동연구를 통해 세계 최초로 화약의 노화 원인을 화학적으로 규명하고 수명을 연장시킬 방안을 찾았다.
화약은 높은 폭발 압력을 가지고 있는데 만들고 바로 폭발시키는 것이 아닌 만큼 오랜 시간이 지나도 초기의 폭발력을 유지하는 것이 꼭 필요하다. 하지만 그 동안 알 수 없는 원인으로 화약에 노화가 생겨 폭발력의 변화가 생겼고, 이 때문에 일정 시간이 지나면 폐기해야 했다.
노화의 메커니즘을 파악해 화약의 수명을 예측하고 노화를 예방할 수 있다면 폐기 기간을 연장할 수 있다. 하지만 무기로도 사용되는 만큼 화약에 대한 접근 자체가 쉽지 않아서 그 동안 세계적으로 화약에 대한 연구가 활발하게 진행되지 못했다.
연구팀은 화약을 만들 때 위험하기 때문에 고습도의 환경에서 작업하는데 주목했다. 수분이 노화와 연관성을 가지고 있는지 실험을 통해 확인했는데 인공적으로 수분을 더해 화약을 노화 시키자 발열량이 줄어드는 것을 확인했다. 발열량이 줄어드는 것은 폭발력이 줄어든다는 의미다. 그 원인을 전자현미경 TEM-EDS로 분석한 경과 보론(Boron)이란 금속 물질이 수분 노화로 두꺼워져서 폭발력이 줄어든 것을 최초로 확인했다.
화약의 노화를 막기 위해선 3가지가 더 필요하다. 먼저 공정상에서 습도를 제어하고, 화약을 보관할 때 파이로 작동기구를 수분에 노출되지 않도록 밀봉해야 하며, 보론을 화학 처리해 노화되는 것을 막으면 화약 노화를 지연할 수 있다.
연구를 주도한 박태호 교수는 “화학적인 분석을 통해 화약 노화 메커니즘을 밝히고 화약 노화와 분석 기법에 대해 세계 최초로 설명했다”며 “화약의 노화원인을 미리 차단하고 수명을 예측해 폐기 기간을 연장시켜 국방비 예산절감에 큰 도움이 될 것”이라며 말했다.
한편 이번 연구는 ‘유도탄용 고성능 PMD 기술’ 사업의 일환으로 방위사업청과 국방과학연구소의 지원으로 수행됐다. 연구논문은 국제 학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재됐다.
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