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[비센의 재미있는 과학 이야기] 핼리팩스 대폭발

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작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일17-12-12 09:32 조회325회 댓글0건

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지난 12월 6일은 노바스코샤 주 핼리팩스에서 대폭발 사고가 일어난지 100주년이 되는 날이었습니다. 당시 폭발의 위력은 TNT 2.9킬로톤 정도의 폭발로 추정되며, 이 사고로 약 2000여명이 사망하고 9000여명의 부상자가 발생한 엄청난 사건이었습니다. 이 폭발사고는 캐나다 역사상 가장 큰 재앙으로 기록되고 있으며, 원자폭탄이 사용되기 이전 시대에 인간에 의해 발생한 가장 큰 폭발사건으로 남아있습니다. 

 

1917년 12월 16일은 1차 세계대전 종전을 1년정도 앞둔 전시였습니다. 화물선들이 폭발물을 포함한 많은 물자들을 바쁘게 실어 나르고 있었으며, 핼리팩스는 대륙간을 오가는 배들의 관문 역할을 담당하는 주요항구였습니다. 이렇게 많은 배들이 드나드는 항구이지만, 항구로 진입하는 입구에 매우 좁은 해협이 있어서 언제나 사고의 위험이 있는 곳이기도 합니다. 도로에서 중앙선을 기준으로 차들이 차선을 지켜 오고 가듯이 해협을 지나는 배들에게도 항해시 따라가야하는 정해진 방향이 있는데, 해협을 지나는 배들 중 한척이 정해진 방향의 반대방향으로 우회를 하는 바람에 충돌을 일으켜 일어난 사고였습니다. 쉽게 말씀드리면 중앙선 침범에 의한 화물차량의 폭발사고와 같은 것입니다. 다른 점이 있다면, 작은 화물차량과는 달리 충돌을 일으킨 두 화물선 중 한척에 트라이나이트로톨루엔(TNT), 벤졸, 니트로셀룰로오스와 같은 폭발물이 1000톤가량 선적되어 있었고, 이 폭발물이 한꺼번에 폭발을 일으키면서 유례없는 대폭발이 일어난 것입니다. 기록에 의하면 폭발 당시 선박의 잔해는 공중 300미터 이상을 날아올랐고, 철파편이 핼리팩스 도심에 비처럼 떨어졌다고 합니다. 주변 약 160헥타르에 해당하는 지역이 완전히 파괴되었고, 폭발 중심부에서는 폭발에 의한 높은 온도에 의해 엄청난 양의 물이 순간적으로 증발해버리는 바람에 물이 몰려들어 해안가에 쓰나미가 덮치기까지 했다고 합니다. 

 

트라이나이트로톨루엔(trinitrotoluene, C7H5N3O6)이란 흔히 TNT라고 불리는 가장 유명한 폭발물 중 하나로 1863년 독일 화학자 요세프 빌브란트(Joseph Wilbrand)에 의해 만들어졌으며, 본 칼럼 서두에서 핼리팩스 대폭발의 정도를 말씀드리기위해 사용했던 것처럼 폭발력에 대한 기준을 위해 사용됩니다. 폭발의 위력을 비교할 때, TNT 얼마정도의 양이 한꺼번에 폭발한 것과 비슷하다 라는 식으로 표현하는 것이 이 기준에 의한 것입니다. 참고로 2차 세계대전 당시 히로시마에 투하된 원자폭탄(리틀 보이)의 위력이 약 TNT 15킬로톤, 나가사키에 투하된 폭탄(팻 맨)은 약 TNT 20킬로톤에 해당합니다. 핼리팩스 대폭발은 약 2.9킬로톤정도에 해당하니, 원자폭탄의 십 분의 일정도의 위력에 해당하는 폭발이었던 것입니다. 니트로글리세린(nitroglycerin)은 폭발성이 강한 무색의 액체입니다. 1847년에 발명된 이후, 강한 폭발성 덕분에 1800년대말 무기나 폭파 현장에서 널리 사용되었습니다. 하지만 매우 불안정한 액체상태이기 때문에 보관이나 이동이 쉽지 않아서 폭발사고의 주 원인이 되기도 했습니다. 이런 불안정성을 보완하기 위해 니트로글리세린을 약 6%정도 포함한 고체형 폭발물을 개발한 것이 노벨상으로 유명한 알프레드 노벨입니다. 폭발물의 대명사로 TNT와 다이너마이트가 혼용되어 사용되기 때문에 간혹 두가지가 같은 종류의 폭발물로 알고 계시는 분들도 계시지만, 이 두가지는 화학 성질 완전히 다른 두 종류의 폭발물입니다. 니트로 글리세린은 다이너마이트의 원료로도 유명하지만 협심증을 치료하는 약으로도 사용되는 물질입니다. 어르신들 중에 니트로 글리세린이라는 이름을 많이 들어본 듯하다고 생각되는 분들이 계실 수도 있는데, 이는 아마도 심장병에 사용되는 약의 성분으로 자주 사용되는 물질이기 때문일 것입니다. 니트로 글리세린을 복용하면 체내에 많은 양의 산화질소를 만들어내는 작용을 합니다. 산화질소는 혈관을 확장시키는 물질이기 때문에 효과적으로 혈압을 떨어뜨리는 기능을 할 수 있습니다. 혀밑에 넣어 녹이는 방법으로 복용하는 알약을 설하정이라고 하는데, 급성협심증 발작을 일으킬 때 응급으로 복용하는 설하정이 바로 니트로글리세린 정입니다. TNT라고 불리는 트라이나이트로톨루엔도 신진대사를 활발히 하는 역할이 있다고 해서 이와 비슷한 성분의 약들이 사용되기도 했지만, 현재는 발암물질을 포함하고 있는 등의 문제점으로 인해 사용되고 있지는 않습니다. 원래 처음부터 빌브란트가 TNT를 발견한 것은 염색약을 만들려고 연구하던 중 우연히 만들게 된 것으로 알려져 있습니다. 염색약을 만들다가 폭발물이 만들어지고, 폭발물과 같은 성분의 화합물이 심장치료제로 사용된다는 것이 의아하게 들리실 수도 있지만, 이는 폭발물, 의료약품이 화학적으로는 비슷한 유기물질(organic compounds)의 일종이 때문에 가능합니다. 탐지견이 마약이나 폭발물 등을 공항이나 주요 건물에서 찾아낼 수 있는 것도 유기물의 미세 가루에서 나는 독특한 냄새를 감지해서 가능한 것입니다. 

 

핼리팩스는 노바스코샤 주의 주도로서, 캐나다 동부 해안에서는 가장 큰 도시이지만 인구가 40만명도 되지 않는 작은 도시입니다. 앞서 설명드렸듯이 대서양을 통한 교역항의 역할이 도시의 주된 역할이며, 대서양을 통해 들어오는 배들의 관문에 해당하기에 해군기지로서 군사적 요충지 역할도 갖고 있습니다. 현재도 캐나다 해군기지가 주둔해 있는 군항이 있는 곳이기도 합니다. 작은 항구도시이기에 잘 알려지지는 않았지만, 핼리팩스가 전세계의 주목을 받은 역사적 사건이 사실 크게 두가지 있습니다. 그 중 하나의 사건이 대폭발사고이고, 이보다 앞서 대폭발사고가 일어나기 5년전 핼리팩스 항구 근해에서 엄청난 배 침몰사건이 발생하였는데, 그것이 바로 타이타닉호의 침몰입니다. 타이타닉호가 침몰된 곳이 바로 핼리팩스 항구 동북해역입니다. 지금도 바다속 약 4000미터 해저에는 인양되지 않은 타이타닉호가 잠들어 있으며, 1998년 개봉된 타이타닉이라는 동명의 영화를 제작한 영화감독 제임스 카메룬이 영화제작시 직접 사고 해역에 들어가 침몰되어있는 타이타닉호를 탐사했었다는 일화가 있기도 합니다. 당시 사고로 사망한 시신들이 인양되어 도착한 곳도 핼리팩스 항구였으며, 이들을 기리기 위해 현재도 핼리팩스에는 타이타닉호에 대한 전시관이 마련되어 있습니다. 

 

그저 일종의 화학반응과 특이한 성질의 화학물의 발견이 엄청난 재앙을 가져오는 폭발물을 만들어 내고, 원자핵에 대한 자연법칙의 깨우침이 원자폭탄이라는 무시무시한 살상무기를 가능하게 한 것처럼 과학의 발전은 원하지 않은 좋지 않은 방향으로도 그 결과를 만들어 내기도 합니다. 군사무기뿐만 아니라 환경오염, 인간 복제 등의 문제들로 인해 과학발전과 인류의 도덕성은 마치 서로 대립되는 것처럼 느껴지기도 합니다. 하지만, 칼 세이건이 말한 것처럼 과학이란 지식 그 자체를 의미하는 것이 아니라, 생각하는 방법을 말합니다. 생각하는 방법을 통해 좋은 결과를 만들어 낼 것인지, 나쁜 결과를 만들어 낼 것인지는 과학의 부산물이라고 할 수 있습니다. 그러기에, 과학과 함께 자연 질서와 섭리에 대한 윤리 도덕성에 대한 고찰이 함께 해야 할 것입니다. 과학자들은 과학이라는 생각하는 방법을 이용해 결과물을 만들어 내는 것에 그치지 않고, 그것에 의해 야기되는 영향들에 대한 사회적 책임 또한 잊지 않아야 한다고 생각합니다. 대폭발 100주년을 기념하여 돌아가신 분들을 기리고 대참사에 대한 예방을 다시 한번 생각해봐야 하겠지만, 그와 함께 과학과 도덕적 관념의 공존에 대해서도 한번 더 생각해 보는 계기가 되었으면 합니다.

 

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