[과학] 텍사스 비료공장 폭발물질 - 무수암모니아란?

# 텍사스 비료공장의 폭발 원인은 ‘무수 암모니아’

이번 비료 공장 폭발의 유력한 원인은 비료의 원료인 ‘무수암모니아(anhydrous ammonia)’ 로 추정하고 있습니다. 이 비료 공장에서는 ‘무수암모니아’ 가스와 질산을 반응시켜 질산암모늄 비료를 만들고 있습니다. 이번에 사건이 발생한 비료 공장에는 약 5만 4000 파운드의 ‘무수암모니아’가 보관되어 있었다고 합니다. 그렇다면 대체 이 ‘무수암모니아’는 어떤 물질일까요?

 

무수암모니아는 물과 결합하지 않은 암모니아를 말합니다. 위의 내용은 물질안전보건자료에 나와 있는 정보입니다. 무수암모니아의 화학물질명은 Ammonia, Anhydrous 입니다. 화학식은 NH₃ 입니다. 일반적으로 질식을 일으킬 수 있는 극도로 매운 냄새를 가진 무색의 가스이며, 인체에 노출 시에 심각한 화상과 더불어 심할 경우 사망에 이르게 하는 물질입니다.

무수암모니아를 사용하는 이유는?

그렇다면 이렇게 위험한 무수암모니아를 사용하는 이유가 무엇일까요? 그 해답은 암모니아 속의 질소 원자에 있습니다. NH3의 화학식을 가지는 암모니아는 식물의 질소공급원으로 매우 유용한 물질입니다. 식물들이 자라나는데 필수적인 유기물(단백질)을 합성할 때에는 질소가 꼭 필요합니다. 일반적으로 질소고정 박테리아 등이 토양에 질소를 공급해주는 역할을 했지만, 근대로 오면서 농업 생산량이 증대되면서 토양 속의 질소 농도가 부족하게 됩니다.

따라서 인위적으로 토양 속에 질소를 공급해줘야 합니다. 근대로 넘어오면서 공업적으로 질소를 수소와 반응시켜 암모니아를 만들 수 있게 되었습니다. 이 암모니아를 이용해서 농업 비료를 만들 수 있습니다. 이것이 바로 암모니아계 질소비료입니다. 암모니아 대량 생산 기술은 하버-보슈(Haber-Bosch)에 의해서 개발되었습니다. 이렇듯 암모니아는 우리 생활에 매우 유용한 물질입니다.

하지만 이렇게 유용한 암모니아의 약점이 바로 폭발 위험과 독성입니다. 암모니아는 물에 잘 녹는 성질이 있고, 녹는 과정은 발열 과정이라 열을 발생합니다. 게다가 공기 중에서 가열하게 되면 암모니아는 질소와 수소로 분해됩니다. 여기에서 발생된 수소가스는 폭발을 일으킬 수 있습니다. 게다가 물이 포함되지 않은 무수암모니아는 인체에 심한 화상을 일으킬 수 있습니다.

무수암모니아 노출시 대처방법

만약에 무수암모니아가 누출 되었을 땐 어떻게 대처해야 할까요? MSDS에서는 유출 되자마자 150피트 (45.7 미터) 이상 떨어질 것을 권하고 있습니다. 또한 낮은 지역을 벗어나고, 바람이 부는 방향 위쪽에 머무르기를 권고하고 있습니다. 폭발이나 화재 시에는 용기 내부에 물을 절대로 뿌리지 말라고 합니다.

무수암모니아를 들이 마셨을 경우에는 즉시 의학적 처치를 받아야 하며, 먹었을 때는 다량의 물이나 우유를 먹이되 위장세척 혹은 구토를 일으키지 말라고 적혀 있습니다. 이 과정에서 의식이 없는 사람에게는 입으로 어떤 것도 주지 말라고 합니다. 바로 기도가 막힐 수 있기 때문입니다. 무수암모니아는 알려진 특별한 해독제는 없습니다. 따라서 증상 별로 의사에게 보여줘서 처치를 받아야 합니다.

@강시현

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