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[현대] 핵무기 (두산)
핵무기 nunclear weapon 核武器 원자핵의 분열반응 ·융합반응에 의해서 일어나는 방대한 에너지를 살상 및 파괴효과에 이용하는 무기의 총칭. I. 개관 원자무기라고도 한다. 현대물리학의 진보에 따라 1930년대에 핵분열의 원리가 발견되어 그 에너지의 이용가능성을 예견할 수 있게 되었고, 제 2차 세계대전이 일어나자 주요 교전국에서는 핵에너지의 이용에 관한 연구에 박차를 가하였다. 미국에서도 A.아인슈타인 박사 등의 건의를 받아들여 맨해튼계획(Manhattan 計畵)이라는 암호명 아래 약 20억 달러를 투입해서 원자폭탄의 개발에 착수하게 되었다. 원자폭탄의 핵분열물질로서는 우라늄235 235U와 플루토늄239 239Pu가 사용된다. 우라늄235 235U는 천연산의 우라늄광석을 정제해서 얻어낸 금속우라늄 속에 0.7%밖에 포함되어 있지 않고, 나머지 99.3%는 비분열물질인 우라늄238 238U이므로 우라늄238 238U로부터 우라늄235 235U를 대량으로 분리시키고, 또한 그것을 원자폭탄에 사용할 수 있게, 순도 90% 이상으로 농축하는 작업이 가장 어려운 문제인데, 이 같은 농축우라늄을 제조하기 위해서는 방대한 공장시설과 막대한 전력이 필요하게 된다. 플루토늄239 239Pu는 원자로 속에서 분열반응을 끝낸 폐기물로부터 정제 추출된다. 우라늄235 235U가 분열반응을 일으킬 때에 발생하는 중성자가 비분열물질인 우라늄238 238U에 작용하여 핵분열물질인 플루토늄239 239Pu로 변하게 되는 것이다. 미국은 1942년 테네시주(州) 오크리지에 우라늄 분리공장을 건설하고 1943년부터 우라늄235 235U의 분리 ·농축작업에 착수, 원자폭탄 제조에 필요한 만큼의 양을 얻게 되었고, 1942년 12월에 오크리지에 건설한 1,000kW의 대규모 원자로로부터 플루토늄239 239Pu를 얻어내는 데 성공, 1943년부터 조업을 시작하여 1944년부터는 본격적인 생산에 들어가게 되었다. 원자폭탄의 제조를 위해서 1943년 7월 뉴멕시코주(州)의 로스앨러모스(Los Alamos)에 연구소가 설치되었고, 1945년 7월 16일 인류 최초의 원자폭탄 실험에 성공하였으며, 같은 해 8월 6일 우라늄235 235U를 사용한 원자폭탄을 일본의 히로시마[廣島]에, 8월 9일 플루토늄239 239Pu를 사용한 원자폭탄을 나가사키[長崎]에 투하하여 두 도시에 엄청난 피해를 주었다. 핵분열 반응을 일으키기 위해서는 일정량[臨界量]의 핵분열물질(5~20kg)이 필요하므로, 예전에는 폭발력을 크게 하거나 작게 할 수 없는 것으로 생각되었으나, 근래에는 폭발효율을 낮춤으로써 소형 원자폭탄을 만들 수 있고, 초임계량을 사용해서 효율을 높임으로써 대형 원자폭탄을 만들 수 있게 되었다. 이 같은 대소형의 원자폭탄의 출현으로 온갖 무기체계에 원자폭탄을 이용할 수 있게 되었다. II. 수소폭탄 개발 미국에 이어 소련도 1949년 원자폭탄 실험에 성공하게 되자 미국은 이론적으로는 제작이 가능한 것으로 알려진 핵융합무기인 수소폭탄의 개발에 착수하였다. 1952년 액체수소(중수소 또는 삼중수소)를 이용한 습식(濕式) 수소폭탄이 완성되어 11월 1일 서태평양상의 에니위톡(Eniwetok)에서 실험에 성공했으며, 소련에서는 1953년 수소화리튬을 이용한 건성수소폭탄(리튬폭탄)을 완성함으로써 수소폭탄이 실용화되었다. 1954년 미국은 수소폭탄의 외각을 우라늄238 238U으로 싼 3F 폭탄을 개발하여 3월 1일 비키니(Bikini)에서 실험하였는데 그 위력은 TNT 1,500∼2,000만 t(15∼20Mt)에 달하였다. 현재까지 실험된 수소폭탄 중 최대의 것은 소련이 1961년에 실시한 것으로 위력은 58Mt인 것으로 알려졌다. III. 종류 핵무기는 핵분열반응을 이용한 이른바 원자폭탄과 강화 원자폭탄, 핵융합반응을 이용한 융합폭탄 및 순융합폭탄 ·중성자폭탄 ·초(超)플루토늄폭탄 등으로 나뉘며, 원자폭탄에는 표준형과 대형 및 소형이 있고, 융합폭탄에는 수소폭탄·3F 폭탄·X선 폭탄 등이 있다. 표준형 원자폭탄은 우라늄235 235U ·플루토늄239 239Pu 1kg을 분열물질로 사용하고 TNT 2만 t(20 kt)분의 폭발에너지를 방출한다. 소형 원자폭탄은 반응량이 1kg 이하인 것을 가리키며, 실험제조된 것에는 폭발 에너지가 TNT 1t 정도의 것까지 있다. 대형 원자폭탄은 반응량 1kg 이상의 것을 가리키며, TNT 500kt 정도의 것까지 있다. 강화 원자폭탄은 원자폭탄에 리튬 같은 열핵물질이 포함된 것으로, 위력은 수백 kt 정도이다. 융합폭탄은 일명 열핵무기라고도 하며, 수소폭탄과 3F폭탄이 이에 속한다. 이 폭탄은 위력이 Mt(TNT 100만 t)급이지만, 이론상 얼마든지 크게 만들 수가 있다. X선폭탄(일명 스펙트럼 폭탄)은 수소의 융합부분이 많고, 반응온도가 높으며, 많은 X선을 방출하는 폭탄으로서 주로 대기권 밖의 미사일 요격용에 사용된다. 보통의 융합폭탄은 기폭용(起爆用)으로 분열폭탄(원자폭탄)을 사용하는데, 분열폭탄을 사용하지 않고 융합반응을 일으키게 하는 폭탄이 순융합폭탄이다. 중성자폭탄은 폭풍에 의한 파괴효과를 수반하지 않고, 중성자를 주로 한 방사선으로 인원을 살상하는 폭탄인데, 미국에서는 생산단계에 들어간 것으로 알려졌다. 초플루토늄 폭탄은 플루토늄보다 무거운 인공원소를 분열물질로 사용하는 폭탄으로서 제조기술상의 문제는 해결되었으나, 생산량이 제한되고 생산비가 비싸므로 실용화되지는 못하고 있다. 핵무기는 사용목적에 따라 도시나 국가산업시설, 전략핵무기 등을 공격하기 위한 전략핵무기(0.5~수십 Mt), 주로 군사목표를 공격하기 위한 전술핵무기(0.5Mt 이하), 제1선 부대를 주목표로 하는 전장(戰場) 핵무기(대체로 1kt 이하), 적의 항공기 ·미사일을 공격하기 위한 대공핵무기(kt급), 적의 잠수함을 공격하기 위한 대잠핵무기(kt급) 등으로 분류된다. 운반 및 발사수단에 따라 항공기 탑재용 ·대포용 ·미사일용 ·수중무기용 등으로 구분할 수 있다. 항공기용은 폭탄형태로 된 것으로 0.5kt~25 Mt 정도의 위력을 가진 것이 대부분이며, 대포용은 포탄형식으로 되어 있는 것으로서 2∼20kt 정도의 것이 사용된다. 미사일용은 미사일의 탄두에 장치되는 것으로 ICBM ·IRBM ·SLBM 등 탄도미사일에는 50kt~25Mt 정도의 것이, 지대지미사일과 공대지미사일에는 kt급, 지대공에는 0.5~20kt급, ABM에는 kt~1Mt급, 공대공미사일에는 20kt급 정도의 것이 사용된다. 수중무기용은 핵폭뢰 ·수중로켓 ·어뢰 등에 장치되는 것으로 보통 1~20kt 정도의 핵무기가 사용된다. IV. 효과 핵무기의 파괴력과 열효과는 보통의 폭약과는 비교할 수 없을 정도로 크고 방사선을 방출하는 것이 특징이다. 핵무기가 폭발하면 극히 짧은 시간 내에 방대한 에너지가 방출되어 섭씨 수십만도 이상의 고온상태가 되며, 방출에너지의 대부분은 X선이 되면서 사방에 방사된다. X선은 대기권 밖에서는 흡수되지 않고 원거리까지 전파되는데, 1Mt급의 경우는 수 km의 거리범위에 살상효과를 미친다. 그러나 대기권 내에서는 주위의 공기에 흡수되면서 급격히 감퇴되지만 다량의 X선을 흡수한 공기는 고온으로 인해서 불덩어리[火球]를 형성하게 되며, 이 불덩어리에서 적외선 ·가시광선 ·자외선 등의 광선이 방출되어 주위 일대에 소이효과(燒夷效果)를 미치게 된다. 공기는 열에 의해서 팽창하므로, 폭풍과 같은 충격파가 되면서 파괴효과를 일으키게 된다. 핵반응에 의해서 발생되는 α입자·β입자는 공기 속에 흡수되므로 큰 효과를 미치지 않으나, 중성자 ·γ선은 상당한 거리까지 도달하여 인체에 방사선 효과를 미치게 된다. 분열반응에 의해 발생한 방사성동위원소는 지표면폭발(저공폭발 및 얕은 지하폭발을 포함) 때 바람이 부는 방향에 짙은 방사능오염지대를 형성한다. 이러한 여러 효과는 폭발에너지의 크기, 폭심(爆心)으로부터의 거리, 폭발위치(주로 높이) 등에 의해서 강도가 달라진다. 예컨대 폭풍효과로 인해서 목조건물이 파괴되고, 노출된 사람이 치명상을 입는 범위는 20kt급일 때 약 1km, 20Mt의 경우는 약 10km 내외가 된다. 초기 핵방사선(중성자와 γ선)에 노출된 사람이 100%의 치명상을 입는 범위는 20kt급일 때 약 1km, 20Mt일 때 약 5km가 된다. 열효과로 인해서 노출된 사람은 3도화상을 입고, 가연성 물질이 점화되는 거리는 20kt일 때 약 2km, 20Mt은 약 50km 이내가 된다. 전략미사일 기지와 같은 지하구조물을 공격하기 위해서는 지표면 폭발이 가장 효과적이며, 파괴거리는 폭발시에 생기는 불덩어리의 반지름보다 2~3배의 거리까지 도달한다. 불덩어리 반지름은 1Mt일 때 200m, 20Mt일 때 500m 정도이다. 공중폭발의 경우에는 방사능을 지닌 폭발생성물이나 폭탄의 잔편이 작은 입자가 되어 대부분 성층권으로 올라간 후 서서히 방사성을 줄이면서 넓은 지역에 강하하게 되므로 국지적인 짙은 오염지대를 형성하지는 않으나, 지표면 폭발시에는 대량의 흙 ·암석 ·먼지 등이 불덩어리에 끌려들어가 응결되면서 상당히 큰 입자가 되므로 폭심 부근의 바람 부는 쪽에 잔류 강하방사능에 의한 짙은 오염지대를 형성하게 된다. Mt급의 더러운 수소폭탄(3F폭탄)이 지표면에서 폭발할 경우 잔류 강하방사능에 의한 오염지대는 바람 부는 쪽 100~200km의 거리, 20km의 폭으로 형성되며, 그 지역 내에 있는 노출된 사람에게 100%의 치사효과를 미치게 된다. 지하폭발의 경우에는 국지적 방사능 강하현상은 없다. V. 핵방어 핵공격에 대한 방어에는 핵무기가 폭발되기 전에 운반수단이나 무기 자체를 요격 격추하는 적극적 방어와 핵무기의 살상·파괴효과를 최소한으로 막기 위한 소극적 방어가 있다. 소극적 방어에는 인원·시설을 소개(疏開)하는 방법과 방공호·지하엄체(地下掩體)에 의해서 차폐되는 방법이 있다. 대규모의 핵공격에 의한 폭풍·열·방사선을 막고 안전하게 살아남기 위해서는 200m 이상의 깊이를 가진 지하호에 에어컨디셔너 장치와 수십일을 견딜 수 있는 거주시설 등을 갖추어야 하나, 미국에서도 아직 완벽한 것은 건설되지 못하고 있다. 그러나 1m 정도의 흙을 덮은 방공호라도 그 속에 들어가 있기만 한다면 20Mt의 핵폭탄에서는 폭심으로부터 약 6km, 1Mt일 때에는 2km, 20kt일 때 600m 범위 밖에서는 치명적인 타격을 면하여 살아남을 수 있다. VI. 핵실험금지회의 핵실험의 정지 및 금지 문제는 1954~1956년의 국제적인 군축교섭의 주제 중의 하나였으나 소련이 다른 군축문제를 접어두고 핵실험금지문제만을 별도로 해결할 것을 주장함으로써, 일괄처리를 원하던 미국 ·영국과 의견충돌이 생겨 진전을 보지 못하였다. 1958년 3월에 소련이 일방적으로 핵실험의 정지를 선언한 것이 계기가 되어 미국 ·영국도 그해 10월부터 자발적으로 핵실험을 정지하게 되었고, 1958년 10월부터 제네바에서 당시의 핵보유국인 미국 ·영국 ·소련 3개국간에 핵실험금지회의가 열렸다. 이 회의는 처음 1년 동안에 핵실험금지 조약 초안의 전문(前文)과 본문 17개 조항 및 제3부속문서를 채택했으나(60년 제2부속문서를 채택한 바 있다), 그 후 지하핵실험의 관리문제 ·사찰문제 등에 대한 의견의 차이로 인해 진전하지 못하고 있다가 1961년 소련이 사상 최대의 핵실험을 재개함으로써 결국 1962년 1월 제353차 회의를 끝으로 중단되었다. VII. 핵무기확산방지문제 핵실험금지회의는 각국의 이해관계에 얽혀 중단되었으나 이 문제에 대한 국제간의 노력은 계속되어 1963년 8월 5일에 핵실험금지조약이 미국 ·영국 ·소련간에 체결되었다. 이때부터 그 다음에 달성하여야 할 군축문제로서 핵무기의 확산방지문제가 크게 부각되었다. 그 배경에는 그 동안에 중국이 핵무기를 보유하게 된 사실과 세계적으로 원자력의 평화적 이용이 본격화되어가는 등의 정세변화가 깔려 있었다. 그 결과 1965년 핵확산금지조약(핵무기확산방지조약)의 미국 초안과 소련 초안이 제출되어, 18개국 군축위원회와 국제연합 총회에서 심의를 하게 되었다. 처음 미 ·소간에 의견 대립이 있었으나 다음해에 NATO의 핵전력 창설문제가 논의 대상이 되면서 양국간의 의견이 접근하게 되어 1967년 7월 1일에 핵확산금지조약이 조인되고, 1970년 3월에 발효하게 되었다. 이 체결은 ① 핵보유국은 핵무기나 핵폭발장치, 또는 그 관리권은 어떠한 자에게도 넘겨주지 못하며, 또한 비보유국이 핵무기나 핵폭발장치의 제조, 또는 그 관리권을 취득하려고 할 때 원조 ·장려 ·권유를 하지 않을 것, ② 비보유국은 핵무기나 핵폭발장치를 제조하거나 취득하지 못하며, 또한 그 제조에 관해서 원조를 받지 않을 것 등을 골자로 하고 있다. 이 조약의 실제적인 효과는 ②항의 규정에 있으며, 그것은 핵보유국을 미국 ·영국 ·소련 ·프랑스 ·중국의 5개국으로 한정하고 다른 국가에게는 보유할 수 없도록 하기 위한 것이다. 그러나 이 조약은 비보유국의 핵무기 보유를 금지하면서 비보유국을 핵공격이나 그 위험으로부터 지켜주기 위한 보장을 하지 않고, 원자로(原子爐)의 국제사찰도 비보유국만 받게 규정하고 있으므로, 잠재적 핵보유국으로 알려진 이스라엘 ·인도 ·남아프리카공화국 등은 서명하지 않고 있다. 또한 핵보유국인 중국 ·프랑스가 서명하지 않는 것도 이 조약의 효과를 한정시키는 결과가 되고 있다. 이와 같은 성격을 지닌 핵확산금지조약은 1973년 제4차 중동전쟁을 전후해서 큰 격동을 겪게 되었다. 그 하나는 인도의 지하핵실험 실시이고, 다른 하나는 브라질이 원자력개발책을 진전시킨 사건이다. 인도는 1974년 5월 라자스탄 사막에서 지하핵실험을 실시하면서 핵무장의 의도가 없다는 것을 강조하였으나, 그것이 평화적 목적을 위한 것이라 할지라도 군사목적으로서의 전용(轉用)이 가능하므로 핵무기확산의 우려가 그만큼 높아짐과 동시에 핵확산금지조약을 뿌리째 뒤흔들어 놓은 결과가 되었다. 제4차 중동전쟁 후 석유무기화 전략으로, 서유럽 선진국과 개발도상국들 사이에도 에너지의 안정공급을 확보하기 위한 수단으로 원자력발전소를 도입하는 기운이 높아지게 되었다. 그 결과 이스라엘 ·이집트 ·이란을 비롯한 상당수의 국가가 발전용 원자로를 건설하게 되었는데, 그 중에서도 최대의 것이 1975년 독일로부터 도입한 브라질의 포괄적인 원자력시설이다. 이것은 발전용 원자로, 농축우라늄 제조공장, 플루토늄 재처리시설 등이 포함되는 것으로서 핵무기의 확산문제와 직결되는 것이다. 오늘날, 핵무기확산방지보다 효율적인 조치를 추구하기 위한 핵연료사이클평가(INFCE)를 위해 국제회의가 활동하고 있다. 출전 : [두산세계대백과 Encyber Deluxe], ㈜두산, 2002 |
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