【오산인터넷뉴스】문부홍 시민기자 = 최근 북한의 무력위협이 심각한 수준이다.

4차 핵실험과 미사일 발사준비,개성공단 폐쇄운운 하는 등 협박수준이 과거에 비해 다양하고 치밀해 졌다.

우리에게 최대 위협이 되는 핵무기를 알아 보자.

▲히로시마형 원자폭탄(위/우라늄235)과 나카사키형(아래/플루토늄239) 원자폭탄구조

현대는 원자폭탄과 수소폭탄을 구별하지 않고 그냥 핵폭탄이라고 부른다.

◎그렇다면 핵폭탄은 어떻게 생겼을까?

위의 그림은 과거 일본 히로시마(리틀보이/15kt위력)와 나카사키(핏맨/21kt위력)에서 폭발한 기본적 원자폭탄 구조로, 고농축우라늄(HEU)과 플루토늄을 핵원료로 사용한다.

▲히로시마와 비슷한 15kt급 핵실험 장면(북한도 3차핵실험을 통해 이정도 위력이라 추정)

◎핵폭탄은 어떻게 폭발하는가?

*포신형=우라늄을 사용하며 핵폭발 위력이 낮다.
 
우라늄(U235)은 약18kg의 구(球) 형태로 뭉쳐 있으면 저절로 폭발하는데 이를 ‘임계질량’이라고 한다.

이런 성질을 이용해 한쪽에 10kg, 다른 한쪽에 8kg으로 분리해 놓았다가 기폭장치를 폭발시켜 순간 합치게 하면 임계질량에 이르고 곧 핵폭발(초임계/연쇄반응)에 이르게하는 방식이다,

북한이 3차 핵실험에 사용했다고 추정하는데 이부분에 전문가들 사이에  이견이 많다.

*내폭형=플루토늄(Pu239)을 사용하며 핵 위력을 높게 할 수 있다.

플루토늄의 임계질량은 약 8kg의 구(球) 형태로 약 5kg의 미임계량의 플루토늄만 사용한다.

이 미임계질량의 플루토늄 외부에 고속폭약으로 감싸서 터뜨리면 플루토늄이 압축을 당하게 된다.

즉 플루토늄 원자간의 간격이 강제로 가깝게 되어 자발중성자가 포화상태에 이르고 곧 핵폭발 하게된다.(세계 핵강대국은 모두 플루토늄형 핵폭탄을 사용한다)

북한이 1,2차 핵실험에 사용했으며 100만분의 1초 기폭제어 기술이 필요하다.

▲과거 핵실험에 동원된 군인들-이들 상당수가 방사능 후유증에 사망했다.

◎핵폭탄 위력은 어떻게 나타나는가?

일반폭탄은 TNT의 양으로 강·약을 조절하지만 핵폭탄은 일정량의 핵원료가 모이면 폭발하는  ‘임계질량’특성 때문에 우라늄(혹은 플루토늄)양을 늘려서 위력을 높일 수 없다.

그런데 임계질량하의 핵폭발은 효율이 형편없다.

히로시마에 떨어진 리틀보이의 핵효율은 15kt으로 불과 1.8%(2%가정)였는데, 만약 100%의 핵효율이라면 750kt 의 핵출력을 보였을 것이다.

이처럼 핵무기 기술에 따라 다양한 차이를 보이게 된다.

핵폭발 위력을 적극적 높이는 방법으로 소규모 핵융합을 유도해 핵분열효율을 높이는 핵융합 부스팅(증폭 핵분열탄)이 있는데 수소폭탄(핵융합)과 방법이 유사하다.

미국의 가장 큰 핵실험은 캐슬 브라보(Castle Brave)로 15Mt(15.000kt)의 핵출력이 보였다.

이 수소폭탄 위력의 절반 이상이 원자폭탄과 같은 핵분열에서 나왔는데, 강력한 핵폭탄은 핵분열과 핵융합이 적절한 조화를 이뤄야 됨을 알 수 있다. 

▲국방연구원이 발표한 지진강도에의한 북한 핵실험 위력 산출

북한은 1,2차 핵실험에서 2kt 미만의 핵출력을 보여 실패라고 단정했지만,  3차 핵실험은 5~12,5kt의 핵출력이 나왔다고 추정했고 높게는 15~20kt으로 히로시마,나카사키 수준으로 보는 국가도 있다.

폭발위력을 산정할때 특정지역 지형조건및 폭발깊이.암반종류,전파경로,공동의 크기등에 따라 달라지며 정확한 위력은 핵실험 당사자인 북한 만이 알것이다. 

▲북한 보유 추정치와 비슷한 나카사키의  21kt 의 핵폭탄이 오산 상공에서 핵폭발시 피해 가상도

어떤 언론은 서울에 핵폭발시 피해 가상도를 보도했는데 1Mt(1.000kt)이 서울 상공에서 폭발하면 최대 1천200만명의 사망자가 발생한다는 국방연구원 자료를 인용했다.

국방연구원이나 원자력통제원은 미국 랜드연구소 시물레이션 자료(과거 히로시마 피해기준)와 일본 도쿄 핵폭발 시물레이션 자료를 인용한 것으로 많은 지하철,강화콘크리트로 건설된 현대 도시에 적용하는건 다소 무리가 있다.

▲15kt의 핵폭발로 폐허가된 히로시마 시가지(건물은 적십자 빌딩)

▲소형화된 다탄두 핵무기(탄두 한개가 300kt의 위력)

◎핵폭발 효과와 위력은 어떤가?

핵무기가 폭발하면 즉시 폭풍, 열, 이온화 방사선은 몇 분 이내로 뚜렷한 파괴효과가 나타나며 방사성 낙진과 기타 환경영향은 수 시간에서 수 백년간 영향을 준다.

핵폭발 에너지는 각각 폭풍 (60%), 열(35%),방사선(2%) , 방사성 낙진(방사선의 5~10%) , 핵EMP(전자기펄스) 0.3% 등이다.
 

▲복사열에의한 피해 도표

◎핵폭발시 대처요령은 있는가?

극히 제한적인 대피가 가능한 정도로 핵폭발시 망막손상과 복사열을 피하기 위해 폭발섬광을 보지 말고 즉시 직사 노출에서  피해야 한다.

이후 들어닥칠 폭풍에 대비, 신속히 지하시설물로 피하거나 산이나 높은 언덕 뒤로 대피한다.

핵폭발 뒤 방사능오염 지역을 신속하게 벗어나야 한다.(방사능은 바람을 따라 확산되므로 바람불어오는 방향으로 이동해야 한다)

깊고 사방으로 연결된 지하철은 핵폭발시 가장 좋은 대피장소다.

▲ 영국 디펜스지가 발표한 핵을 제외한 세계 2012 군사력순위표

북한은 아직 전략적으로 사용할 수준의 핵위력과 미사일에 탑재 할만한 크기로 소형화 되지 않았다는 게 다수 국내·외 전문가들의 견해이지만 북한이 핵보유국이 되는 건 시간문제다.

재래식 전력에서 북한 군사력에 앞선 한국이지만, 비대칭 전력의 핵무기 앞에선 이 균형이 깨질 수 밖에 없다.

이제 정치권도 우리의 핵무장과 미국의 전술핵무기 한반도 재배치 이야기가 솔솔 흘러 나오고 있다.

북한핵문제는 2014년 만료되는 한·미원자력협정 개정에서 핵심인  ‘우라늄 농축(저농축)과 재처리’협상과정에 커다란 걸림돌로 작용할 것으로 보인다.

미국 또한  “한국이 우라늄 농축과 재처리를 통해 핵무기를 많드는데 사용할 것”이라는 의심의 잦대로 우리를 볼 것이다.

의외로 북한핵에 우리가 선택할 수 있는 카드가 많아 보이지 않는다.

문부홍 시민기자(moon20090705@hanmail.net)