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천안함이 북한 어뢰에 피격됐다는 결정적 증거로 제시된 어뢰 잔해에 씌어진 '1번' 글씨와 관련해 미국 버지니아대 물리학과 교수가 폭발한 어뢰 잔해일 경우 유기 마커펜으로 씌어진 1번 글씨는 타서 지워져버릴 수밖에 없다는 과학적 결론이 제시돼 주목된다.
최문순 국회 천안함침몰사건진상조사특별위원회 소속 위원(민주당 의원)은 31일 '1번'과 관련된 의혹을 해소하기 위해 이 글씨가 과연 폭발 과정에서 남아 있을 수 있는지 여부를 전문가(버지니아대 물리학과 교수)에게 분석과 의견조회를 의뢰해 답변을 받은 결과를 공개했다.
최 의원은 전문가가 "250kg의 폭약량에서 발산될 에너지 양에 근거해서 간단한 계산을 해보면, 폭발 직후 어뢰의 추진 후부의 온도는 쉽게 350 °C 혹은 1000 °C 이상까지도 올라가게 되는데, 이러한 온도들에서 유기 마커펜의 잉크는 타버리게 된다"고 답변했다며 "파란색 '1번' 표기는 지워질 수밖에 없다는 결론"이라고 강조했다.
최 의원은 "합동조사단의 흡착물질 분석 결과를 설명한 국방과학연구원의 이근득 박사의 경우도 폭발과정에서 발생하는 열은 기본적으로 3,000도 이상 발생한다는 의견을 진술한 바 있다"고 덧붙였다.
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▲ 지난달 20일 민군합동조사단이 제시한 천안함 공격 어뢰 잔해물. 1번 글씨에 뚜렷이 보인다. ⓒ인터넷사진공동취재단 |
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다음은 최 의원이 답변을 받은 미국 버지니아대 물리학과 교수의 답변 번역본과 영문원본 전문이다.
<한글 번역본>
사실
- 마커의 잉크는 크실렌, 톨루엔 그리고, 알콜로 이루어져있다.
- 각각의 끓는점은 138.5 °C (크실렌), 110.6 °C(톨루엔), 78.4°C(알콜)이다.
주요 의문: 어뢰의 프로펠러 부분이 폭발시 150 °C 이상 다다를 수 있는가.
의문1. 어뢰 폭발시 발생하는 에너지의 크기는 얼마인가?
답 1. 원자력 규제 위원회(Nuclear Regulatory Commission)에 의하면, 폭발시 방출되는 에너지, E의 크기는 E(kJ 단위) = 4500 * W(kg 단위) 이며, 이때 W는 화약의 무게이다. 대략 60%의 에너지가 열, Q로 변환된다. 따라서, 250kg의 화약의 경우, 방출되는 열의 크기는 Q(kJ) = 4500 * 0.6 * 250 kg = 6.81 * 10^5 (kJ) = 6.81 * 10^8 (J)
의문 2. 철로 된 1700kg의 어뢰 부분이, 예를 들어, 바다의 온도 4 °C로부터 150 °C까지 증가하려면 얼마나 많은 열이 필요하나?
답 2.
사실:
- 화약의 무게 250kg을 제한 후, 철 부분의 최대 무게는 1700 kg - 250 kg = 1450 kg.
- 철의 비열은 420 J/kg/C 이다.
- 따라서, 요구되는 에너지의 크기는 420J/kg/K * 1450 kg * 150 = 9.135 * 10^7 J 이다. 이는 만일 폭발시 발생하는 열의 13%만이 철로 전달되었다고 하더라도, 철의 온도는 150 °C 이상으로 증가하게 되며, 마커의 잉크는 타버리게 된다는 것을 의미한다.
의문 3. 만일 폭발의 모든 열이 철로 전달되었다면, 철 부분의 온도는 얼마가 될까?
답 3.
Q = 6.81 * 10^8 (J)
비열 = 420 J/kg/°C
Q = 무게 * 비열 * 온도증가
온도증가 = Q / 무게 / 비열 = 6.81 * 10^8 /1450 /420 = 1118.23 °C
결론적으로, "250kg의 폭약량에서 발산될 에너지 양에 근거해서 간단한 계산을 해보면, 폭발 직후 어뢰의 추진 후부의 온도는 쉽게 350 °C 혹은 1000 °C 이상까지도 올라가게 됩니다. 이러한 온도들에서 유기 마커펜의 잉크는 타버리게 됩니다."
<영문 원본>
FACTS
- Ink of a permanent marker is made of xylene, toluene, or alcohol
- Boiling temperatures are 138.5 C (xylene), 110.6 C (toluene), 78.4 C (alcohol)
The main question: can the temperature of the propeller part of the torpedo reach above 150 C at the explosion?
Question 1: what is the energy released by the explosion of the torpedo?
Answer 1: According to the Nuclear Regulatory Commission, the energy released by an explosive, E, is
E (in kJ) = 4500 * W (in kg)
where W is the weight of the explosive.
About 60 % of E goes to heat, Q.
Thus, for a 250 kg explosive, the heat emitted is Q (kJ) = 4500 * 0.6 * 250 kg = 6.81 * 10^5 (kJ) = 6.81 * 10^8 (J).
Question 2: How much heat is required to increase the temperature of the steel part of the 1700 kg torpedo up to 150 C from the temperature of the ocean water, say 4 C?
Answer 2:
Facts:
- After subtracting the explosive mass, 250 kg, the maximum mass of the metal part will be 1700 kg 250 kg = 1450 kg.
- The specific heat of steel is 420 J/kg/C.
- Thus, the required energy is about 420 J/kg/K * 1450 kg * 150 = 9.135 * 10^7 J. This means that if only 13 % of the total heat released by the explosive was transferred to the steel, the steel will heat up to 150 C and the ink of the permanent marker would have burnt out.
Question 3: If all the heat of the explosive was transferred to the steel part, what temperature the steel part will become?
Answer 3:
Q = 6.81 * 10^8 (J)
Specific heat = 420 J/kg/C.
Q = Weight * Specific heat * temperature increase
Temperature increase = Q/Weight/Specific heat = 6.81 * 10^8 / 1450 / 420 = 1118.23 C
In Conclusion,
"Based on the energy that will be released by a 250 kg explosive, my simple estimation tells that the temperature of the propulsion section of the torpedo will become easily 350 C or higher than 1000 C right after the explosion. Those temperature will burn out the ink of an organic permanent marker."
chh@mediatoday.co.kr