나노공학 - 천안함/ 흡착물질이 어뢰 폭발 증거 ?

s나노공학 천안함 최종.docx

 

 

개요

2010년 3월 26일 천안함이 침몰한 사건이 발생했다. 이에 정부는 민군 합동 조사단을 꾸려 선체 인양후 폭발원인에 대한 분석 작업에 들어갔다. 합동 조사단은 어뢰에 의한 폭발로 인한 침몰이라고 결론 지었으나 이 중 강력한 증거라고 제시했던 흡착물에 관해 어뢰 폭발의 증거인 비정질 산화 알루미늄이 아니라는 문제가 제기됐다. 이에 합조단에서는 합당한 반박 근거를 제시하지 못하고 다른 물질일 가능성을 간과했음을 인정했다.

 

 

1. 서론

 

2010년 3월 36일 서해 백령도 해상에서 해군 초계함인 천안함이 반쪽으로 두동강난채 침몰했다. 승조원 104명 중 단 58명이 구조되었으며 나머지 승조원들은 산화되었다. 이는 승조원의 죽음에 대한 애도부터 천안함의 침몰 원인과 북한의 공격인가에 대한 의문, 사건 후 국내외 정세등 한동안 온 나라를 떠들썩하게 했다. 또한 민군합동조사단이 침몰 약 한달 만에 선체인양을 하여 침몰원인에 대한 조사에 착수 하였다. 합조단은 전자빔을 시료 표면에 주사 시켜 다시 튕겨져 나오는 전자들로 시료의 입체적인 이미지를 얻을 수 있는 SEM(주사 전자 현미경)과 ), 물질을 구성하는 원자를 판별 할 수 있는 EDS(에너지 분광기), 결정성 물질의 구조에 대한 정보를 얻을 수 있는 XRD(X선 회절기) 등을 사용하여 분석한 결과 어뢰 공격에 의한 침몰로 결정지었으나 결과보고서에 대한 여러 가지 의문이 제기되면서 그 논란은 더욱 가열이 되었다. 그 중에서 정부가 어뢰 폭발로 인한 침몰의 강력한 증거들 중 하나로 제시했던 흡착물이 과연 어뢰폭발에 의한 증거로서 타당한가에 대한 논란이 끊임없이 제기되고 있다. 

 

 

2. 정부의 결과 보고서

 

인양후 조사과정에서 좌현 상부 갑판위치의 알루미늄 판재, 파단면의 상부갑판, 함미 외벽, 비알루미늄 재질의 전원케이블에서 흰색 분말의 흡착물질이 발견되었다. 이에 정부의 민군합동조사단(이하 합조단)은 5차에 걸쳐 이 물질에 대한 정밀 분석 작업에 들어갔다.

 합조단은 SEM(주사 전자 현미경), EDS(에너지 분광기),  XRD(X선 회절기)을 이용하여 성분 분석을 하였다. 합조단은 이 데이터들로 다음과 같은 성분 분석 결과를 도출했다.

  

SEM 이미지로 볼 때 그림1과 같이 미세입자들이 뭉쳐져 있는 모습이었으며, 에너지 분광 검색 결과 산소, 나트륨, 알루미늄, 황, 염소 등의 원소성분으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. (그림2) 또한 3의 XRD 데이터에서 X선 회절피크가 관찰되지 않는 것으로 보아 흡착물질에는 결정질이 존재하지 않는다 세가지 자료를 종합하였을 때 흡착물질은 미세입자가 응집되어 있는 상태이며, 주성분은 비결정성의 알루미늄 산화물이고, 그 외 소량의 황 또는 황화합물과 소금으로 구성되어 있다.

 

알루미늄 첨가 화약의 폭발재로 생성되는 알루미늄 산화물은 비결정성으로 알려져 있으며 이는 앞에서 설명한 바와 같이 너무 빠른 산화과정(폭발과정)에서 산소와 알루미늄 원자가 정량적으로 화학적인 결합을 하지 못하거나 액체상태에서 고체로의 급격한 냉각속도에 의해 결정격자가 미처 만들어지지 못하기 때문인 것으로 판단된다. [1]

 

합조단은 위와 같은 분석 결과를 통해 비결정질의 알루미늄 산화물이 발견된 것으로 보아 이 흡착물질은 천안함이 폭발에 의한 것임을 보이는 증거라고 발표했다.

 

그림1. 함미부분에서 발견된 흡착물질의 SEM이미지[1]

-          시료1. 사병식당 주방 알루미늄 앵글, 시료2. 사병식당 주방 정수기 벽면, 시료3. 사병식당 주방 배전반 망사케이블, 시료4. 사병식당 주방 상부 망사케이블, 시료5. 76mm 함포 포신. 시료 1과 2는 알루미늄 합금, 시료 3과 4는 비알루미늄 합금, 시료5는 철이 표면재질이다. (이하 그림2, 3에서 동일)

-           

그림2.  EDS 데이터 [1]

 그림3. XRD 데이터 [1]

 

3. 문제 제기

정부의 천안함 조사결과 보고서에 반박하여 이 흡착물질이 합조단이 주장하는 비결정질 알루미늄 산화물이 아니라는 문제가 제기되었다.  그 중 대표적인 주장이 양판석박사의 비결정질 알루미늄 산화물이 아닌 상온 또는 저온에서 생성되는 수산화물인 바스알루미나이트라는 것이다.

또한 안동대 정기영 박사의 흡착물질 분석결과 이 물질은 비정질 산화알루미늄이 아니라 비정질 알루미늄 황산염 수산화물이라는 분석도 있다.

어뢰 흡착물을 새로 분석을 하여 데이터를 얻은 결과 XRD를 이용한 데이터에서 흡착물이 모두 비결정질이라는 것은 동의하나  전자현미경 분석결과 얻은 흡착물질의 성분비가 바스알루미나이트의 성분비 - Al 23.25% H 4.34% S .691% O 65.5% [2] - 와 유사하므로 산화물이 아닌 바스알루미나이트 라는 점이다. [3]

 

 

	Al	S	Cl	OH
Average	4.086	0.945	0.511	9.489
Minimum	3.935	0.848	0.414	9.311
Maximum	4.293	1.02	0.689	9.58

표1. 연돌 흡착물에 대한 2 차 전자현미경 분석결과

 

또한 다른 문제제기로 이승헌교수가 독자적으로 99.99% 순도의 알루미늄 시료의 온도를 1100도까지 올려 40분 가량 유지한후 산화된 정도를 측정하는 실험을 진행한 결과 대부분 결정질 산화 알루미늄이 나왔으므로 합조단이 주장하는 것 처럼 대부분이 비결정질 산화물이 나오는 것이 아니며 분석오류라고 주장했다.

 

 

4. 양 측 주장 분석

 

천안함 흡착물질의 감식결과에 대해 주장이 갈리고 있다. 크게 이 흡착물은 폭발로 인해 생성된 비결정질 산화알루미늄이며 어뢰에 알루미늄이 쓰인다는 점으로 볼 때 어뢰에 의한 폭발이 맞다는 정부측 주장과 이 물질은 비결정질 산화알루미늄이 아니므로 어뢰에 의한 폭발이라는 증거가 되지 못한다는 주장이다.

정부입장의 반대측도 정부측의 EDS 데이터로부터 얻어진 흡착물의 성분에 대해서는 동의하고 있으나 그 성분이 어떤 물질인가에 대해서 입장이 갈리고 있는 것이다.

 

양 측의 주장 중 먼저 정부와 반대 측 의견 중 이승헌교수의 주장은 독자적인 실험의 결과를 들어 정부측 결과에 반박을 했으나 이는 명백히 잘못된 전제의 실험으로 이 실험의 결과는 흡착물질과의 연관성이 없다. 재연실험의 타당성을 위해서는 당시 환경과 비슷한 조건에서 실험이 행해져야 사건과 개연성이 있다고 볼 수 있다. 즉, 정부측의 주장처럼 폭발하는 시점과 비슷한 환경이 주어져야 하는 것이다. 그러나 이 교수의 실험에서는 폭발할 때의 고온 고압 조건을 갖추지 않았고 이는 단순히 알루미늄을 가열했을 때 생기는 산화물의 비율만 측정을 한 실험에 불과하므로 전혀 타당한 주장이 아니다.

 

양판석 박사의 주장은 흡착물의 구성성분비를 측정하여 흡착물이 산화알루미늄이 아닌 바스알루미나이트라는 것이다. 이는 합조단이 간과하고 있던 점을 잘 지적한 실험이다. 합조단은 결과보고서에서 SEM , EDS 분석결과 비결정질 산화알루미늄이라고 결과를 도출하였지만 비결정질로 판단한 근거는 있으나 산화알루미늄이라고 판단한 근거는 찾아볼 수 없다.  구성성분을 보았을 때 알루미늄 황산염 바스알루미나이트 등 다른 형태로도 존재 할 수 있음을 간과하고 산화 알루미늄으로 결론 지은 것이다.

또한 이와 같은 지적에 명확한 답을 제시하지 못하고, 추적 60분에 방영된 국방부 기자 간담회에서 알루미늄 황산염 수산화물의 가능성을 염두에 두고 분석을 하였으나 황산, 황 화합물이 어떻게 결합이 되어있는지 밝히지 못하고 있다고 답을 했다.

 

 

5. 결론

합조단과 반대측 주장은 흡착물질이 산화 알루미늄이 아니라 황과 결합한 물질이라고 주장한다. 또한 합조단에서는 황과 어떻게 결합이 되어있는지 밝히지 못했고 산화알루미늄과 알루미늄 황산염 수산화물이 엄밀히 말하면 다른 물질이지만 이를 전부 통칭해서 산화알루미늄이라고 칭한 것이라고 밝혔다. 이는 결과 도출에 간과한 점이 있다는 것을 인정한 것이다. 또한 합조단측은 알루미늄 황산염 수산화물이 폭발에 의해 생긴다는 근거를 가지고 있지 않으며 일각에서는 이 알루미늄황산염 수산화물이 침전, 부식에 의해 생긴다는 주장이 있다.

그러므로 합조단 측의 이 흡착물이 폭발의 강력한 증거라는 것은 맞지 않다.

 

6. 참고 문헌

[1] 천안함 조사 결과 보고서 부록 V__흡착물질 분석 결과

[2] Basaluminite Mineral Data http://webmineral.com/data/Basaluminite.shtml

[3] 천안함 및 어뢰 흡착물의 분석결과 , 양판석

 

---

 

 오탈자, 출처 불명확 수정안함. 

과제 의미는 EDS에 관한 조사와 EDS데이터 분석인데,

역시 과제의미를 잘못 아는 바람에 그에 대한 내용은 언급에서만 그침.
스스로 판단한 기술적인  근거는 없고 양 측 주장 정리에 불과함.

양측 주장 정리할때에 어느 측 주장인지, 사실인지 명확하게 정리할 필요가 있음. 또한 비정질 산화알루미늄이 어떻게 근거가 되는지에 대해서 설명이 부족한듯.