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이온성 액체의 제2 진화: 용매와 분리로부터 화약과 같은 첨단재료로

전문가 제언: ○ 오늘날 화약은 테러의 위험이 있어 에너지 물질(Energetic material)로 학계에서 부르고도 있다. 현대 화약에는 여러 문제점이 있다. 예를 들면 독성 있는 히드라진, 충격에 예민한 금속, 할로겐화물 등의 사용이 바람직하지 않다. 고체는 충격에 취약하고, 높은 녹는점 등으로 저장과 취급에 불편하다. 그러나 취급에 편한 액체는 휘발성 문제가 있다.

○ Alfred Nobel이 고성능 화약인 니트로글리세린을 규조토에 흡수시켜 안전성을 제고하였고, 이후 기폭제로 6% 이상의 니트로글리세린(NG), 질산나트륨, 질산암모늄 등을 함유시켜 가소성 부여로 충격과 취급에 편리하도록 고안한 것이 광산용 GD(Gelatine Dynamite)이다. 이와 같이 화약에서는 안전성과 높은 에너지의 보유가 핵심기술이다.

○ 이러한 화약의 문제점은 실온 이온성 액체(RTIL)의 100℃ 이하의 낮은 녹는점에 의한 저장, 취급의 편리성, 높은 열안정성, 불휘발성에 가까운 저휘발성, 높은 밀도, 화학적 안정성, 그린 용매성 등에 의해 해결될 수 있을 것이라고 기대되었다. 이에 화약용 이온성 액체(Energy Ionic Liquid: EIL)의 연구가 인기를 얻기 시작하였다. 양이온과 음이온의 개별적 모듈성에 의한 맞춤성 특성의 제어가 큰 장점으로 나타났다.

○ 본문은 2005년 6월 미국 대통령상을 수상한 Alabama 대학의 이온성 액체의 권위자인 Rogers 교수 그룹의 여러 교수들이, 그린 용매로 사용되던 이온성 액체의 장점을 활용하여 화약의 문제점 해결을 위한 기본기술을 축적해 나간 내용을 소개한 것이다. 치환된 알킬 이미다졸륨의 아졸륨 양이온과 에너지성 니트로 및 시아노기로 치환된 트리아졸륨을 포함한 아졸레이트 음이온에 의한 EIL 기술을 궁극적으로 확립하였다.

○ 2005년 미국 공군연구소에서 TNT 화약을 EIL에 의해 용융, 주조 가능한 1-amino-3-methyl-1,2,3-triazolium nitrate 등의 염으로 대체하기 위한 연구결과를 보고하였다. 이 기술을 2007년 미 해군에서 전투기용으로 평가 중에 있다는 보고가 보인다. 우리나라에서는 이러한 보고가 보이지 않고 있으나, 보안상으로 발표가 안 된 것으로 이해하고 싶다.

저자: Metlen, MSA; Rogers, RD; AF Metlen, Marcin Smiglak Andreas; Rogers, Robin D.
자료유형: 학술정보