서울 남산 외인아파트를 1996년에 폭파할 때 사용한 TNT의 양은 367㎏이었다. 이 정도로 한 순간에 아파트 두동을 폭삭 내려앉게 만들었다.
미국을 비롯한 군사 강국들이 개발하고 있는 새로운 화약은 이론상 단 6g만 있으면 이 정도의 위력을 낸다. 하프늄이라는 물질로 만드는 '하프늄 핵 화약'이 그것. 이 화약이 개발되면 핵무기와 일반 화약의 경계를 모호하게 만들 것이란 게 전문가들의 의견이다.
그렇게 되면 하프늄 화약은 수소폭탄.원자폭탄에 이은 셋째로 센 신종 폭탄의 자리를 잡게 될 전망이다.
이론상으로는 하프늄 1g이면 TNT 50㎏에 맞먹는 폭발력을 얻을 수 있다. 현재 실험실에서는 하프늄의 원자핵이 저장하고 있는 에너지의 4%를 순간적으로 뽑아내 폭발시키는 데까지는 성공했다.
이 정도만 돼도 TNT보다 2000배나 더 강력하다. 원자폭탄의 폭발력은 TNT의 2만5000배.
하프늄은 자연계에 6종이 존재하지만 그 양이 극히 적은 희귀물질. 원자로 안에서 핵폭발의 완급을 조절하는 재료로도 쓰인다.
화약용으로 연구되고 있는 하프늄은 자연산 하프늄이나 탄탈룸이라는 물질에 광자를 충돌시켜 만든다.
그렇게 만들어진 하프늄의 원자핵이 저장하고 있는 에너지를 순간적으로 뽑아 폭발력을 만드는 것이 연구의 핵심. 현재 하프늄은 X-선을 쪼여 폭발시키는 기술이 개발됐다.
하프늄이 신종 화약 후보로 관심을 끌고 있는 것은 핵 확산 금지조약에도 규제받지 않는다는 점이다.또 수소폭탄이나 원자폭탄과는 달리 강력한 초소형 미사일.폭탄도 만들 수 있다는 이점도 있다. 수소폭탄은 원자폭탄이 함께 장착돼 터져야 하고, 원자폭탄은 우라늄이 최소 10㎏이 넘어야 한다는 조건이 있다. 또 방사선 오염 등 엄청난 후유증을 동반한다. 하프늄 화약은 그런 후유증도 적다.
한국과학기술정보연구원 이준웅 전문연구위원은 "하프늄 화약이 개발되면 재래식 탄두보다 훨씬 강력한 초소형 미사일이 나올 수 있게 된다"며 "이미 그 기술 개발은 상당히 진척된 상태"라고 말했다.
박방주 기자
// 하프늄이란 ? ...으 미국은 하프늄까지 많다니 부럽다..--;;
하프늄
hafnium(Hf)
주기율표 4족에 속하는 금속원소.
지르코늄(원자번호 40)과 화학적 성질이 비슷하다. 네덜란드의 물리학자 디르크 코스터와 헝가리 태생 스웨덴의 화학자 조르주 샤를 드 헤베시가 1923년 노르웨이와 그린란드에서 산출된 지르콘의 X선 스펙트럼을 분석해 그 속에 함유되어 있던 하프늄을 발견했으며, 이 원소가 발견된 도시인 코펜하겐(근대 라틴어로 하프니아)의 이름을 따서 명명했다. 약간 희귀한 이 원소는 지각에 5g/t 정도가 분산되어 있고, 지르코늄 광물에 일정량(지르코늄의 약 2~3％)이 존재하는데 일부 알바이트와 잔류결정화의 생성물인 키르톨라이트와 마찬가지로 변형 지르콘은 하프늄이 더 많다(미국 매사추세츠 주 록포트에서 산출되는 키르톨리어트에는 산화하프늄 비가 17％까지 되는 것도 있음). 상업적으로 이용되는 하프늄을 포함하고 있는 지르코늄 광물은 미국(주로 플로리다), 오스트레일리아, 브라질, 아프리카 서부 및 인도의 해변모래와 하천·강의 자갈에서 발견된다. 하프늄 증기는 태양의 대기에서 확인되었다.
지르코늄에서 하프늄을 분리할 때 선호되는 방법인 분별 결정과 증류는 이온 교환과 용매추출 기술로 대체되었다. 이 금속 자체는 사염화하프늄을 마그네슘으로 환원(크롤 법)하거나 사요오드화물을 열분해(드 보에르 반 아르켈 법)해서 만든다. 하프늄 금속은 단단하고 스테인리스 강과 같이 보인다. 하프늄은 열중성자를 잘 통과시키지 않고 내식성이 뛰어나기 때문에 원자로 제어봉을 만드는 데 사용된다. 하프늄은 철·티탄·니오브·탄탈 같은 전이금속과 합금을 만든다. 탄화탄탈 4㏖과 탄화하프늄 1㏖의 혼합물은 지금까지 알려진 내화성이 가장 뛰어난 물질로서 녹는점은 4,215K이다.
하프늄은 공기와 반응하지 않으며(산화물이나 질소화물의 보호막을 형성함), 약산에 녹지 않는다. 하프늄의 가장 흔한 산화상태는 ＋4이지만, 소수의 3가 화합물도 알려져 있다. 하프늄은 지르코늄과 화학적 성질이 유사한데, 이는 전자배열이 비슷하고 이온 반지름과 원자 반지름이 거의 동일하기 때문이다. 하프늄의 반지름은 란탄족 수축결과 지르코늄의 반지름과 일치한다. 천연 하프늄은 6개의 안정한 동위원소인 174Hf(0.2％), 175Hf(5.2％), 177Hf(18.5％), 178Hf(27.1％), 179Hf(13.8％), 180Hf(35.2％)의 혼합물이다.
원자번호 72
원자량 178.49
녹는점 2,150℃
끓는점 5,400℃
비중 13.31(20℃)
원자가 4
전자배열 2-8-18-32-10-2
또는 (Xe)4f145d26s2
// 희귀금속인 하프늄 생산법 러시아 개발완료 기사
하프늄과 지르코늄 귀금속의 새로운 가공 기술 [출처 : SciTecLibrary.com : 2002년 10월 30일] --------------------------------------------------------------------------------
국가 단일기업 "전러시아 화학기술 과학 연구 연구소"는 희귀금속인 하프늄과 지르코늄의 새로운 생산기술을 개발했다. 이 기술은 생산 과정을 현저히 단순화시켜주고, 순수 합금속괴 산출량을 증가시켜 준다.
특수한 특성을 지니고 있는 은색 및 백색 금속인 하프늄의 특징적 우수성으로는 용해온도가 2230℃이고, 밀도는 13.35g/cm3인 점을 들 수 있다. 지르코늄도 강도와 불용해성에서 거의 같은 수준의 특성을 지니고 있고, 지르코늄의 지수는 이보다 낮기는 하지만(용해온도-1855℃, 밀도-6.51g/cm3), 이 금속을 기초로 한 합금은 하프늄 합금 지수에 비해 결코 뒤지지 않는다.
그래서 이 희귀 금속은 특히 귀하고 값비싸다. 왜냐하면 이들 금속은 원자로와 전극, 플라스마트론의 축과 보호를 조절한다. 이 재료를 기초로 한 내열성 고융점 합금 성분은 항공과 로켓 기술분야에 대체될 수 없는 재료이다.
그러나 자연에 있는 순수 하프늄과 지르코늄은 찾을 수 없고, 야금학자들은 첨가물이 있는 가운데 이들 원소들의 4불화물에서 칼슘열학적으로 환원시키고, 이후 요오드화합물 정제의 방법과 전자광선 용해가공으로 첨가물을 제거하는 방법으로 순수 하프늄과 지르코늄을 만든다.
이 기술은 완벽하지는 않다. 왜냐하면 제한된 합금에만 적용되고 2개의 정제 작업 즉, 요오드화합물 정제와 용해가공을 이행하는 것이 필요하기 때문이다.
임의의 합금을 얻을 수 있는 기술도 중요한 결점을 가지고 있는데, 이로 말미암아 순도가 낮은 금속을 얻게 되고, 칼슘과 요드 재료를 많이 소비하는 과정, 즉 요드화합물 정제를 하는 작업이 추가적으로 필요하다. 그리고 이 생산은 높은 압력에서 이뤄지고, 이 압력은 요오드의 부분적 증발로 말미암아 용해과정에서 발전하는데, 결국 폭탄에서 이 과정을 시행할 필요성이 생기게 된다.
국가 단일기업 "전러시아 화학기술 과학 연구 연구소"의 연구팀은 희귀금속인 하프늄과 지르코늄을 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이 기술은 생산 과정을 현저히 단순화시켜주고, 순수 하프늄과 지르코늄과 이들의 합금속괴 산출량을 증가시켜 준다.
이들은 이 새로운 기술을 사용해 99/1 질량% 하프늄과 1/99 질량% 지르코늄을 함유하는 하프늄과 지르코늄 합금을 얻는데 성공했다.
첨가물로 사용되는 알류미늄은 환원 용해와 정제 용해가공 단계에서 산화과정을 시작할 수 있게 한다. 이 방법은 원료로 하프늄과 지르코늄의 환원과 정제 후에 0.01∼0.1질량%까지 낮아지는 금속에 대해 산소 0.2∼0.5질량%를 갖는 승화되지 않은 하프늄과 지르코늄 4불요소(tetrafluoride)를 사용한다. 최종적으로 진공-열역학 처리로 얻어진 금속에서 질소 함유량이 낮아지는데, 이는 4불요소 표면의 흡착 공기량이 약 4배 줄어 들고, 예를 들면 아르곤 같은 비활성 가스로 기공이 채워지기 때문이다.
이 기술은 요오드화합물 정제 처리과정을 제외시키는 방법으로 이들 희귀원소들의 생산공정을 현전히 단순화시키고 하프늄과 지르코늄, 이들의 합금의 직접 생산을 높인다.
//한국 국방과학연구소가 하프늄을 텅스텐 관통자 생산에 적용한다는 내용
이들 연구 중 열전도도가 낮은 망간(Mn)이나 하프늄(Hf)을 텅스텐중합금에 첨가하여 열이 밖으로 전달되는 것을 방해하려는 시도는 대단히 흥미로운 연구 결과를 낳았다. 고속 충돌 시험 결과 텅스텐중합금에 첨가된 망간과 하프늄은 텅스텐중합금의 국부적 변형을 크게 촉진시킨다는 사실이 입증되었다. 그러나 망간이나 하프늄이 첨가된 텅스텐중합금은 아직까지 날개안정철갑탄의 관통자로 사용되기에는 해결되어야 할 제조 공정상의 문제점을 갖고 있다.
망간과 하프늄은 텅스텐중합금의 다른 구성 원소들(텅스텐, 니켈, 철)에 비해 산소(O₂)를 좋아해서 수소나 진공 분위기에서 제조하여도 〈그림 6〉에서 볼 수 있는 바와 같이 시편 내부에 기공들(pores)을 남긴다. 이러한 기공들은 텅스텐중합금 관통자의 기계적 성질(인장 강도와 연신율)을 낮추어 관통자가 목표물에 충돌 시 부러지는 원인이 된다.
최근에 국방과학연구소에서는 `분위기 조절법'과 `재소결법'이라는 새로운 방법을 개발하여 실험실 조건에서 기공의 생성을 억제하였으나, 양산 공정에 적용하기 위해서는 아직도 많은 노력이 필요한 상태이다.
// 미국의 1999년까지의 개발진척도
지난 1999년 ‘하프늄’이라는 물질의 특성이 연구되면서 상황이 달라졌다. 하프늄의 핵에 중성자와 양자를 넣어 이성질체를 만들면 정상 상태보다 훨씬 높은 에너지 레벨을 갖게 된다. 미 텍사스 주립대학의 연구진이 발표한 논문에 따르면 하프늄은 주입된 에너지보다 60배나 많은 에너지를 방출하는 것으로 알려졌다. 그러므로 반응로의 크기를 줄이더라도 많은 에너지를 얻을 수 있다. 이에 따라 미 공군연구소는 하프늄을 이용한 양자 핵반응로를 글로벌 호크의 엔진으로 장착하면 비행 시간을 여러 달로 늘릴 수 있다는 결론에 도달했다. 라이트 패터슨 미 공군기지의 크리스토퍼 해밀턴은 “지금 핵 반응로 엔진 프로젝트를 검토중이며 물리학적 원리를 이해하는 단계에 와 있다”고 설명했다.
아자! 209(127.0.xxx.xxx)2005-12-11 19:58:34달에 무진장 매장되어 있지 않을까하는 공상을... ㅋㅋ
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민방위(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 17:37:39지르코늄은 품질 좋은 놈이 함경북도학성군 학남면 달리동에 매장되 있다고요?. 결국 우리 수중에 있는것이 아니네-.-;;
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alfa156(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 17:27:38그리고 글로벌호크UAV에 하프늄 엔진다는 것도 Popular Mechanics잡지에서 2004년 5월 특종보도했다가 아무래도 오버했다고 생각했는지 지금은 인터넷 홈페이지에서 기사를 삭제햇습니다. 포퓰리즘? 2005-12-10
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만경봉(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 17:19:29실제로 실험실에서 뽑아낼 수 있는 최대 수준이 4 % 입니다. 실제로 2000 배 수준이 한계이고 이것도 격발시스템이나 보호장치 케이스 등의 중량은 제외한 순수한 하프늄 중량대 성능입니다. 최소한 격발장치와 안전장치 및 내 충격 케이스 등을 고려할 경우 이 수치도 또 떨어지겠지요. 일단 하프늄 양으로만 계산할때 순항미사일 용 탄두 하나 양이라는 말이지요. 100 kg 의 하프늄을 사용하면 200 톤급 탄두가 가능하고 여기에 격발 및 안전장치 케이스 등을 나머지 400 kg 정도로 계산한 것입니다.
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alfa156(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 17:19:07어쨋든 미국 DARPA도 당초 2004-2005 2년간 3000만 달러 연구 예산 신청했다가 2005년에만 400만 달러로 의회에서 예산을 삭감당했네요. 아직은 기초적 물리학 연구레벨 이상은 무리라는게 이유였답니다.
만경봉(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 17:01:57100 kg 모두 폭탄으로 만들어도 TNT 200 톤 분량에 불과합니다. MK 84 400 개 분량입니다. 이것으로는 별의미가 없지요. 만일 500 kg 순항미사일 탄두에 하프늄으로 채운다면 1 기를 만들고 끝나는 양입니다.
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alfa156(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 16:52:40하프늄이 지르코늄에 2-3% 섞여있다.............<br>지르코늄은 품질 좋은 놈이 함경북도학성군 학남면 달리동에 매장이 있군요. 길이 100m, 폭 10m, 깊이 20m, 지르콘 함량은 0.01%, 총 광량은 5 ton. 어린이 손가락만한 주상결정으로 산출<br>5톤의 2%면 100kg의 하프늄을 추출할 수 있겠네요.
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만경봉(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 16:46:44하프늄탄을 개발하려면 요구되는 것들 ; 지르코늄 광물 확보 / 지르코늄 - 하프늄 추출 기술 - 플랜트 확보 / 고출력 감마레이저 개발 / 하프늄 펌핑 및 기폭 기술 개발 / 위의 장비를 필요한 만큼 소형화 기술 개발 / 장착 플랫폼 선정 및 양산 / 새로운 개념의 무기 사용을 위한 전술 교리 개발 / 실전배치 입니다. 중간 단계의 확보를 위한 정치적 - 기술적 - 예산상의 문제를 다 극복한다 가정하고 가장 빠른 시간표를 그려보아도 미니멈 20 년이 넘습니다. 차라리 소형 원폭을 개발하는 것이 빠를 것입니다
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만경봉(127.0.xxx.xxx)2005-12-10 16:24:47최근 무기게시판이 SF 무기게시판으로 변했나보죠 ?
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