ANFO
ANFO는 Ammonium Nitrate / Fuel Oil의 약자로, 질산암모늄과 연료유를 혼합하여 만든 산업용 벌크 고성능 폭약을 가리킨다. 'AN/FO'로도 표기되며, 영어 발음은 '앤포'(/ˈænfoʊ/)이다.
구성과 화학적 특성
ANFO는 다공성 프릴(prill) 형태의 질산암모늄(NH₄NO₃) 약 94%와 경유(2호 연료유) 약 6%를 중량비로 혼합한 조성물이다. 질산암모늄은 산화제이자 연료 흡수체 역할을 하며, 연료유는 환원제 역할을 한다. 이상적인 화학양론적 반응에서는 약 94.5%의 질산암모늄과 5.5%의 연료유가 사용되지만, 실제 현장에서는 성능 저하를 방지하기 위해 연료유를 다소 과량 첨가하는 것이 일반적이다.
폭굉 반응 시 질산암모늄과 장쇄 알칸 탄화수소(CₙH₂ₙ₊₂)가 반응하여 질소, 이산화탄소, 수증기를 생성한다. 실제 사용 조건에서는 완전 연소가 어려워 일산화탄소와 질소산화물(NOx) 등의 유독 가스가 일부 발생한다.
연료 성분으로는 일반적으로 디젤유가 사용되지만, 등유, 석탄 분진, 니트로메탄, 당밀 등이 대체 연료로 사용되기도 한다. 미세한 알루미늄 분말을 첨가하면 폭굉 감도와 에너지가 증가한다.
폭발 특성
ANFO는 감도가 매우 낮은 3차 폭약(blasting agent)으로 분류된다. 일반적인 뇌관(No. 8)으로는 기폭되지 않으며, 다이너마이트나 펜톨라이트 등의 보조 폭약(부스터)을 사용하여 기폭시켜야 한다. 130mm 직경, 무포장, 상온 조건에서 폭굉 속도는 약 3,200m/s로 측정된다. 다공성과 두 성분의 상 분리로 인해 열역학적 이상값에 미치지 못하는 비이상적 고성능 폭약으로 설명된다.
역사와 개발 배경
ANFO의 사용은 1950년대에 시작되었다. 원래 비료용으로 개발된 프릴형 질산암모늄이 다공성 구조로 연료유를 잘 흡수한다는 점이 발견되면서 폭약으로서의 활용이 시작되었다. 1955년에 개발되어 폭약 산업에 혁명을 일으킨 것으로 평가된다.
산업적 용도
ANFO는 석탄 광산, 채석장, 금속 광산, 토목 건설 등에서 널리 사용된다. 저렴한 비용과 제조의 용이성이 주요 장점이며, 미국에서 연간 사용되는 폭약의 약 90%가 광업 부문에서 소비되는 것으로 추산된다. 눈사태 위험 완화(avalanche hazard mitigation)에도 사용된다.
ANFO는 물에 대한 저항성이 낮아 함수공(含水孔)에는 사용할 수 없으며, 습한 환경에서는 유제(emulsion) 폭약이 대안으로 사용된다. 표면 광산에서는 전용 트럭이 질산암모늄과 연료유를 현장에서 혼합하여 장전하며, 지하 광산에서는 공기 압송 방식으로 장전된다.
규제
대부분의 국가에서 질산암모늄은 비료로 널리 사용되지만, 폭약 제조에 악용될 수 있어 구매와 사용에 허가가 요구되는 경우가 많다. ANFO는 대부분의 조건에서 뇌관 비감응성(非感應性)이므로 법적으로 고성능 폭약이 아닌 발파제(blasting agent)로 분류된다.
사고 및 테러 사용
혼합되지 않은 질산암모늄 자체도 폭발적으로 분해될 수 있어 여러 산업 재해의 원인이 되었다. 대표적인 사례로 1921년 독일 오파우(Oppau) 폭발, 1947년 미국 텍사스시티 재해, 2013년 미국 웨스트 비료공장 폭발, 2015년 중국 톈진 폭발, 2020년 베이루트 폭발 등이 있다.
또한 ANFO는 여러 테러 및 준군사 조직에 의해 사용된 이력이 있다. 1970년 미국 위스콘신대학 매디슨 캠퍼스의 스털링 홀 폭탄 테러, 1972년부터 아일랜드 공화국군(IRA)의 차량 폭탄, 1995년 미국 오클라호마시티 연방청사 폭탄 테러, 2011년 노르웨이 오슬로 폭탄 테러 등이 대표적인 사례이다. 이로 인해 여러 국가에서 질산암모늄 비료의 판매와 사용에 대한 규제가 강화되었다.
환경적 영향
ANFO 사용과 관련된 환경적 위험으로는 제한된 수역에서의 부영양화(eutrophication)와 질산염·유류에 의한 지표수 및 지하수 오염이 지적된다.
