1. 개요
Hydrazine, N2H4 (NH2NH2나 H2NNH2, (NH2)2로 쓰기도 한다.)인화성, 유독성을 가진 무기 화합물. 산화제인 질산화합물과 접촉 시 따로 점화 장치나 절차도 필요 없이 자연발화(hypergolic)되기 때문에 우주공간에서의 재점화가 쉬워 로켓의 추진체로 쓰이기도 한다. 특히 간단하고 확실하게 동작해야 하는 우주선 자세제어용 추진기 등에 널리 쓰인다.
물과 비슷한 밀도와 액체로 존재하는 온도 범위를 갖고 있어 상온에서 액체 상태로 보관이 편하지만, 액체 상태에서는 부식성이 있어 신체에 직접 노출되면 피부에 화학화상을 일으킨다.
기체 상태에서도 신체에 매우 쉽게 흡수되어 눈과 호흡기에 즉각적인 독성을 나타내며, 다량에 급성 노출 시 폐부종, 발작, 의식불명 등을 초래하며 소량이라도 장기적으로 노출되면 간, 폐, 비장, 갑상선 등에 문제를 일으키는, 대단히 독하고 유해한 물질이다. 발암물질로는 2B 그룹에 속한다.[1]
다행인 점은, 반응성이 너무 좋은 나머지 인체축적성도 없고, 자연계에서 굉장히 빠르게 분해되어 사라진다는 것이다. 인체에 흡수되어도 잔여물이 몇 시간에서 이틀 사이에 소변으로 배출되며[2], 자연계에 누출된 경우에는 대기 중에 미량 포함된 오존, 이산화질소 등과 반응하여 빠르면 수 분, 길어도 1시간 내로 모두 분해된다. 토양에 흡수되어도 토양 내 공기와 반응하여 빠르게 분해된다.
때문에 누출된 하이드라진은 추후 조사에서 검출되지도 않고, 질소와 수소로만 이루어졌기 때문에 질소 기체와 수증기로 완전히 분해되어[반응식] 별도의 유독한 잔여물도 남지 않는다.(출처: EPA 등)
2. 사용되는 곳
하이드라진을 사용하는 발사체로는 독일의 Me 163와 미국의 타이탄 로켓 등이 있다.과거 우주왕복선 또한 하이드라진을 연료로, 정확히는 APU의 작동, 자세제어와 궤도 이동을 위해 사용한 적이 있으며, 이 때문에 비행기처럼 생긴 주제에 착륙하고 난 직후의 접근이 불가능했다. 착륙 후에도 하이드라진이 남아있을 수 있기 때문에 전부 사라진 이후에야 접근이 가능했기 때문. 그래서 우주왕복선 착륙 영상들을 보면 착륙하고 한참을 그냥 멈춰 있고 난 후에야 접근해 환기용 팬을 틀어놓고 나서 비로소 사람들이 다가간다. 소련의 부란은 이를 거울삼아 자세제어 엔진의 연료를 독성이 약한 등유를 사용하도록 만들었었다. 우주왕복선 외에도 많은 유인 우주선들은 십중팔구 하이드라진을 이용하였고 여전히 많이 쓰이는 추세이다.[4]
이 외에도 전투기, 예를 들어 F-16은 하이드라진으로 최대 10분 동안 작동되는 EPU라는, 전력과 유압을 만들기 위한 장치를 가지고 있다. EPU는 APU와는 다르게 100%의 출력을 내기 위한 시간이 고작 3초밖에 걸리지 않기 때문에 엔진 하나로 모든 유압과 전기 시스템을 작동시키는 F-16과는 찰떡궁합이다. 공중에서 엔진이 꺼진 상황에서 작동하면 3초만에 전력과 유압을 해결하고 엔진 재시동을 시도할 여유를 벌어주기 때문이다.[5] 과거 제 2차 세계대전 당시에는 아예 하이드라진을 연료로 사용하는 로켓 전투기 Me 163 같은 기체도 있었다. 연료로 쓰이는 물질이 하이드라진과 메탄올처럼 위험한 물질인 데다 동체착륙 비슷한 짓을 강요받는 기체라 300기 이상 생산되어 투입되었는데, 운용 부대 전체 손실 14기 중에 전투중 사망한 파일럿이 5명 뿐인 위험한 기체가 되었다.
3. 대중매체에서
- 2013년작 SF 영화 유로파 리포트에서는 목성권에 가다가 통신이 작살났다고 EVA를 진행하던 중 우주선을 뜯어보다 한 대원이 우주복에 하이드라진을 뒤집어쓰고 산소는 얼마 안 남은 것을 본 미션 사령관이 하이드라진을 뒤집어 쓴 대원을 우주 저 멀리로 내쫓아버리며, 하이드라진을 뒤집어 쓴 대원도 상황을 납득한다.
-
앤디 위어의 소설인
마션에서는 마크 와트니가 물을 구하기 위해 화성의 막사 안에서 하이드라진에 촉매를 이용해 질소와 수소로 나눈 뒤 산소와 결합시켜 물을 만들기위해 불을 붙인다. 불을 붙여서 수소와 질소로 분해한 다음, 그 수소를 이산화탄소에서 분리한 산소와 함께 다시 태워서 물로 만든다.
중독을 막으려 수동 산소호흡기를 썼는데, 자기가 뱉어내는 날숨의 잔류 산소는 고려하지 않은 결과 폭발한다
- 미국 드라마 원 헌드레드에서는 자연발화가 쉽다는 점을 이용해 폭약으로 자주 사용된다.
- 데드 스페이스 시리즈에서는 화염방사기의 연료로 사용된다.
- 아스트로니어에서는 우주선(셔틀)을 이륙시키 위한 추진기의 재료로써 사용된다.
4. 기타
독버섯 가운데 지로미트린을 포함하는 마귀곰보버섯이 있는데, 이는 몸 속에서 하이드라진 유도체로 변화하여 심하면 사망할 수 있다.
[1]
인간에 대한 연구 결과는 부족하지만 동물 실험 등에서 발암성이 드러난 물질로, 인간에 대한 잠재적 발암성을 가진 물질이라는 뜻이다(possible human carcinogen). 납, 휘발유, 전자파 등이 여기 속한다. 그런데 발암물질 목록을 보면 알겠지만 2군은 김치나 아스파탐 등 안전하다고 검증된 식품이나 첨가물부터 '65°C 이상의 물'까지 별의 별 물질들이 다 존재해서 그냥 눈꼽만큼이라도 암 가능성이 있다면 다 들어가는 분류이다.
[2]
물론 대사 과정에서 생성된 물질이 인체에 크게 피해를 끼친다. 대신 수은, 납, 카드뮴 등 중금속처럼 몸 속에 쌓여 만성적으로 해를 끼치지는 않는다는 뜻.
[반응식]
오존 반응 : N2H4 + O3 → N2 + 2H2O + O2
이산화질소 반응 : N2H4 + 2NO2 → N2 + 2H2O + NO(여기서 NO는 다시 NO2로 산화된다.) [4] 관련 일화로, 아폴로-소유즈 테스트 프로젝트에서 아폴로가 재진입 이후 기내로 하이드라진 자세제어 로켓의 퓸이 유입되어 승무원들이 병원 신세를 지기도 하였다. 여담으로, 소유즈의 귀환선은 과산화수소 연료를 사용하여 그나마 덜 유독한 편이다. [5] 물론 EPU를 사용한 이후 비상착륙 등 활주로에 내렸을 경우 파일럿이 하이드라진의 독성 탓에 밖에 나갈 수 없게 되므로 제독요원이 즉시 주변에 물과 제독용 약제를 섞은 용액을 살포해 제독해주어야 한다. 그래서 하이드라진 누출 상황과 관련된 훈련도 많은 편이다.
이산화질소 반응 : N2H4 + 2NO2 → N2 + 2H2O + NO(여기서 NO는 다시 NO2로 산화된다.) [4] 관련 일화로, 아폴로-소유즈 테스트 프로젝트에서 아폴로가 재진입 이후 기내로 하이드라진 자세제어 로켓의 퓸이 유입되어 승무원들이 병원 신세를 지기도 하였다. 여담으로, 소유즈의 귀환선은 과산화수소 연료를 사용하여 그나마 덜 유독한 편이다. [5] 물론 EPU를 사용한 이후 비상착륙 등 활주로에 내렸을 경우 파일럿이 하이드라진의 독성 탓에 밖에 나갈 수 없게 되므로 제독요원이 즉시 주변에 물과 제독용 약제를 섞은 용액을 살포해 제독해주어야 한다. 그래서 하이드라진 누출 상황과 관련된 훈련도 많은 편이다.