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인류가 창조한 진정한 첫번째 괴물

 
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2016-05-29 00:02:51
버락 오바마 미국 대통령은 2016년 5월 27일 원폭 투하 후 미국 현직 대통령으로는 71년 만에 처음 히로시마(廣島)를 방문했습니다. 오늘의 글은 1945년 8월 6일 히로시마에 투하된 인류 최초의 핵폭탄에 대한 이야기입니다.



1939년 7월에 유럽과 미국의 학계에서는 히틀러의 명령을 받은 독일 과학자들이 핵폭탄 제조를 위해 핵분열 연구를 추진하고 있다는 소문이 나돌았습니다. 이에 레오 실라르트를 비롯한 미국 측의 과학자들은 원자탄이 히틀러의 수중에 들어간다면 돌이킬 수 없는 재앙이 빚어질 것으로 걱정했습니다. 실라르트는 당대의 가장 영향력 있는 과학자인 아인슈타인을 움직여 루스벨트 대통령에게 편지를 보내기로 결심했습니다. 그 결과 1939년 8월에 아인슈타인이 서명한 편지가 루즈벨트 대통령에게 전해졌으며, 10월에 미국 정부는 우라늄위원회를 발족했습니다. 이를 계기로 독일보다 먼저 핵폭탄을 만들고자 하는 맨해튼 계획이 시행되었습니다. 그 성과가 나타나 1944년 여름에 미국은 핵폭탄을 제조할 수 있는 준비를 모두 갖추었습니다. 그러나 당시에 독일은 핵폭탄을 만들지 않고 있었을 뿐만 아니라 제조할 능력도 보유하지 못했습니다. 그리고 독일이 항복을 선언한 직후 미국은 핵폭탄 제조에 성공했습니다.

해리 트루먼 대통령이 이끄는 미국은 자신들이 만든 첫 번째 핵폭탄을 1945년 8월 6일 일본의 군사거점도시인 히로시마에 투하하기로 결정했습니다. 리틀 보이(Little Boy)라는 이름의 이 핵폭탄은 포신원리를 이용한 우라늄-235 폭탄이었습니다. 그 원리는 단순하여 포신장치로 우라늄-235 조각을 다른 조각을 향해 발사하면 각 조각이 합쳐지면서 연쇄 핵분열이 발생하는 임계질량을 넘게 됩니다.




우라늄-235 폭탄을 만드는 것은 매우 간단해서 재료만 갖춘다면 오늘날 실험도구를 다루는데 능한 대학생이 인터넷에 떠도는 제조 원리를 참조하면 자기 집 창고에서도 충분히 만들 수 있는 정도입니다. 진짜 어려움은 순수한 우라늄-235를 얻는 과정입니다. 1945년 8월 당시에 미국은 자신들이 끌어 모을 수 있는 우라늄-235를 전부 합쳐서 간신히 리틀 보이를 만들 수 있었습니다. 21세기 현대의 원심분리 기술을 사용한다고 해도 핵폭탄을 제조할 만큼 우라늄-235를 모으는 일은 국가적 프로젝트에 해당할 정도로 엄청난 예산과 인력이 필요하므로 단순한 국제 테러조직이 우라늄-235 핵폭탄을 만드는 것은 아예 불가능합니다.

자연 상태의 우라늄은 99.3%의 우라늄-238과 핵분열이 가능한 0.7%의 우라늄-235로 존재합니다. 우라늄-238을 분리해서 순수 우라늄-235를 얻는 작업을 우라늄 농축이라고 부릅니다. 이 두 동위원소는 화학적으로 완전히 동일한데다 원자량이 매우 비슷하기 때문에 일반적인 방법으로는 분리할 수 없습니다. 우라늄-238이 우라늄-235보다 약간 무겁다는 점을 이용해서 대규모 시설과 수천 개의 정교한 원심분리기를 거쳐서 우라늄 농축이 이뤄집니다. 1945년 당시에는 미국이 엄청난 비용을 들여 가까스로 리틀 보이 하나를 만드는 데 성공했고, 그 원리와 작동방식이 매우 단순하므로 폭발 실험을 거치지 않고 바로 히로시마에 실전 투하하기로 결정한 것입니다.

1945년에 미국이 만드는데 성공한 또 다른 핵폭탄은 플루토늄 폭탄입니다. 폭탄의 핵심 재료인 플루토늄-239를 얻는 것은 우라늄-235를 정제하는 작업보다는 비교될 수 없을 정도로 쉽습니다. 하지만 플루토늄-239를 이용해서 핵폭탄을 만드는 것은 매우 어렵습니다. 흩어지기 쉬운 플루토늄의 연쇄반응을 얻어낼 수 있는 내폭기술은 21세기의 웬만한 국가들도 실험을 거치지 않고는 장담할 수 없을 정도로 개발하기 어렵습니다. 미국이 1945년 8월 9일 일본의 나가사키에 투하한 폭탄이 바로 플루토늄 핵폭탄입니다. 플루토늄 핵폭탄은 실전에 투하하기 전인 1945년 7월 14일 뉴멕시코 주 앨라모고도에서 역사적인 폭발 실험에 성공했습니다. 오늘의 글은 히로시마 원폭에 대한 것이어서 플루토늄 핵폭탄 이야기는 더 이상 하지 않겠습니다.

히로시마에 투하 될 예정인 리틀 보이에는 60kg 가량의 우라늄-235가 탑재되었고, 그 중에 36kg이 연쇄 핵분열에 따라 아인슈타인의 공식 E=mc² 에 의하여 에너지로 방출될 용도로 쓰였습니다. 만일 전부 에너지로 방출되면 거의 메가톤 급에 달하는 에너지였습니다. 그런데 우라늄 전부가 핵분열을 일으키게 하는 것은 극도로 어렵습니다. 원자핵이 분열할 때 추가로 나오는 중성자가 그 옆에 있는 원자핵의 분열을 연쇄적으로 일으키는데, 연쇄반응을 거칠 때마다 2배로 증가합니다. 핵폭탄 내의 원자핵 분열에서 연쇄반응은 수백만 분의 1초에 모두 종료됩니다. 만일 연쇄반응이 딱 한 세대 더 일어난다면 폭탄의 위력은 두 배가 되고 두 세대 더 일어나면 폭탄의 위력은 네 배가 됩니다. 그 때문에 핵폭탄의 위력을 예측하는 것은 정말 어렵고, 그 오차의 폭은 매우 큽니다. 히로시마에 투하된 리틀 보이는 탑재된 우라늄-235의 2%가 핵분열에 의해 에너지로 전환되었고 나머지는 폭발의 화학반응으로 흩어져서 실제로 방출된 에너지는 13킬로톤에 해당하는 정도였습니다. 만일 연쇄 반응이 한세대 더 일어났다면 폭탄의 위력은 두 배가 되어 26킬로톤이 되었을 것입니다.


리틀 보이의 길이는 약 3m이고 지름이 71 cm 무게가 무려 4.4톤입니다. 자칫 폭격기가 핵폭탄을 싣고 이륙하다 추락한다면 공군기지와 주둔 병력이 전멸할 위험이 있었습니다. 다행히도 미군은 이렇게 무거운 폭탄을 실어 나를 수 있는 안전한 폭격기를 기적같이 갖추고 있었습니다. 그 폭격기의 이름은 B-29입니다. B-29는 1945년 3월 10일 도쿄 대공습 때 엄청난 양의 폭탄을 도쿄 상공에 투하해서 일본의 수도를 불바다로 만든 공포의 폭격기입니다. 미국의 B-29 개발 계획에는 원자폭탄 개발 계획인 맨해튼 계획보다도 더 많은 예산이 소요되었을 정도로 2차 대전 당시 미군의 가장 강력한 필살기였습니다. B-29는 일본의 전투기에 격추당할 위험이 실제로 없을 만큼 높고 빠르게 비행하는 동시에 엄청난 양의 폭탄을 탑재하여 목표에 정확히 투하할 수 있는 월등한 능력을 갖추고 있었습니다. 한마디로 말해서 B-29가 있었기에 1945년 8월에 미군은 일본에 핵폭탄을 투하할 수 있었습니다.



 8월 6일 히로시마에 리틀 보이를 투하하는 데 사용되었던 폭격기는 에놀라 게이(Enola Gay)라는 이름의 B-29 였는데, 기체 명칭인 에놀라 게이는 기장인 폴 티베트 대령의 모친인 에놀라 게이 티베트(Enola Gay Tibbets)로부터 따온 것이었습니다. 에놀라 게이는 일본 본토에서 비행시간으로 6시간 떨어진 서태평양 티니언 섬 북쪽에 있던 미 공군 기지 비행장에서 이륙하여 히로시마로 향했고, 리틀 보이는 히로시마 현지 시각 08시 15분에 고도 9,470 미터 상공에서 투하됐습니다. 투하 직후 리틀 보이는 히로시마 상공을 43초 동안 낙하하여 600미터 고도에서 폭파되었습니다. 600미터 고도는 폰 노이만을 비롯한 최고의 물리학자들이 계산을 통해 폭발의 위력이 가장 크게 발휘되는 높이라고 결론 내렸기 때문입니다.

핵폭탄 내부에서 농축된 36kg의 우라늄 덩어리랄 향해 발사된 중성자는 백만 분의 1초 동안 중성자 파편이 두 배가 되는 연쇄반응을 80번을 거치고 종료되었고, 80번째 연쇄 반응에서는 방출된 엄청난 열 때문에 주변 금속이 녹아 더 이상의 연쇄반응 없이 모든 반응이 끝났습니다. 그 사이에 우라늄 원자핵들이 쪼개지면서 섭씨 1천만도 이상의 고온이 생성되었고, 산산이 부서진 리틀 보이는 자체적으로 감마선을 내뿜기 시작했습니다. 하늘이 찢어지는 듯한 섬광이 나타났습니다. 출근길에 그 섬광을 직접 본 시민은 다행히 살아남았어도 눈의 시력을 상실했습니다. 섬광에 이어 엄청난 열에너지가 생성되어 밖으로 뿜어져 나왔습니다. 그 열기는 지구에 한번도 존재하지 않았던 엄청난 가속도로 공기를 밀어냈습니다. 세상에서 가장 빠른 태풍보다 몇십배 빠르게 폭풍이 불었습니다. 그 사이에 에놀라 게이는 후폭풍의 영향을 받지 않을 만큼 안전한 장소로 날아갔습니다.

리를 보이는 사라지면서 반경 1.6 킬로미터 이내의 모든 것을 지워버렸으며, 70%의 히로시마 건물들이 파괴됐습니다. 히로시마 인구의 4분의 1이 그 자리에서 사망했습니다. 히로시마 시 전체는 초고온의 열과 비명소리 신음소리로 가득 찼고, 방사선과 분진 덩어리의 잿빛 대기가 태양마저 가려 사방이 밤처럼 어두운 가운데 사방이 불지옥으로 변했습니다. 거대한 버섯 모양의 구름이 솟아오르면서 지구상에서 첫 번째로 만들어진 핵폭탄의 임무는 성공적으로 끝났습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=1uDLey1OoMU
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Comments
2016-05-29 00:30:35

정말 무시무시하네요. 요즘에 개발된 핵무기의 위력은 70년 전 것들보다 훨씬 강력하겠죠?

WR
2016-05-29 00:38:08

요즘 기술까지 갈 것도 없습니다. 1961년 소련에서 실험했던 수소폭탄인 차르봄바(Tsar Bomba)의 위력만 해도 히로시마에 투하된 핵폭탄의 위력에 3천배가 넘습니다.

2016-05-29 00:40:51

.... 그렇다는것은 이제 실전에서 핵이 쓰인다는것은 세계가 멸망한다는 말이겠군요. 정말 무섭습니다.

WR
2016-05-29 00:47:10

차르봄바를 벤치마킹 한 폭탄을 지금 북한이 만들어 실험하려 하고 있으니 더더욱 황당하지요.

2016-05-29 03:06:41

그 차르봄바가 50메가톤의 위력이었다는데 원래는 100메가톤이었다는 이야기로 알고 있습니다.

1메가톤이 올라갈수록 실제의 위력은 배로 상승하고 100메가톤은 진짜 지구가 멸망할 수 있어서 위력을 축소했다는 이야기를 들은 적있는 사상 최악의 폭탄으로 알고 있습니다.
실제 50메가톤의 차르봄바가 서울시 광장에 떨어진다는 가정을 하면 서울시 전체가 증발해버린다는 걸 들었을 때 세계3차 대전은 진짜 인류멸망이라는 말이 생각나게 하더군요.
WR
2016-05-29 13:37:58

현재 미국과 러시아의 무기 개발 기술은 차르봄바의 위력을 훨씬 능가하는 코발트폭탄을 언제든지 만들 수 있을 만큼 진전되어 있습니다.

2016-05-29 00:35:22

아이러니하게도 핵이 전쟁을 억제시키고 있으니..

WR
2016-05-29 00:38:39

그러게요~

2016-05-29 00:50:25

물리쪽 지식은 거의 없지만 글로만 읽어도 무시무시하네요. 어렸을 때는 만약 핵폭탄이 떨어질거면 그냥 내 머리 위에서 터져서 고통없이 갔으면 한다...는 생각도 했었죠. 가능하진 않지만 만약 핵융합방식이라면 어떤 위력이 될지 궁금해집니다.

WR
2016-05-29 00:57:12
수소폭탄의 원리가 바로 핵융합입니다.

그리고 핵폭탄이 머리 위에서 터질 필요도 없이 몇 킬로 근방에서만 터져도 사람은 흔적도 없이 사라집니다. 아래 사진은 히로시마 평화기념관에 보존된 끔찍한 현장인데, 핵폭탄의 열 때문에 계단에 있던 사람이 그래도 사라진 흔적입니다.
https://lostintegrity.files.wordpress.com/2011/03/hiroshima-and-miyajima-165.jpg
WR
2016-05-29 00:59:45
롸져훼데르님께 쓴 댓글입니다. 오타도 있습니다. 그래도--> 그대로
1
2016-05-29 01:19:40

저당시 핵폭탄을 사용해서 그 결과로 오게 될 휴유증들을 충분히 알고 있었는지가 정말 궁금합니다.

경험적으로 쉽게 상상하기 어려울 정도로 큰 재앙이라서 오히려 체감하지 못했던 것일까요.

일본에서 원폭 투하 후 결과를 보고서도 냉전 시대에 만능처럼 핵무기를 사용하려 했다는 것도 정말

아이러닉한 것 같습니다.

소련에서 폭격기를 날려보내면 격추하겠다고 지대공 핵미사일을 개발하고, 소련 침공을 대비해 독일에 핵지뢰를 매설하겠다는 계획을 세우고...낙진으로 지역을 오염시켜서 적이 점령하지 못하게 하겠다는 발상을 했다는 것 자체가 정말 믿기 어렵습니다.

아직까지도 핵을 놓지 못하고 있다는게 정말 안타깝네요.. 핵전쟁의 결말을 다들 알면서도 참..

1
2016-05-29 12:49:42

결론부터 말씀드리자면 당시에는 잘 알지 못했다는 게 사실입니다. 물론 순간 파괴력에 대해서는 히로시마와 나가사키의 실전 투하를 거치면서 어느 정도 파악하고 있었습니다만, 핵무기의 진정한(?) 위력인 방사능 낙진같은 2차 피해에 대해서는 피해 당사국인 일본은 물론이고 미국조차도 제대로 알고 있지 못했죠.

일본은 당시 히로시마나 나가사키에서 많은 사람들이 폭발 직후 구명활동을 벌이다 방사능으로 인한 2차 피해를 입었습니다.

미국은 이야기가 좀 바뀝니다만 폴아웃 시리즈를 해 보셨다면 좀 이해가 빠르실지도 모르겠습니다. 폴아웃의 대명사격인 무기 중 하나로 팻맨(...)이라는 휴대용 전술핵 발사기가 등장하는데요. 이게 그냥 상상의 산물이 아니라 실제 미국에서 당시 개발을 추진하던 물건입니다(물론 이름이 저렇진 않습니다...). 리틀보이나 팻맨이 그 막강한 위력 상 마구 쓸 수 없는 전략적 무기라는 점을 감안해 전술적으로 사용할 수 있도록 핵무기 소형화를 추진했던 바 있으며 휴대형 핵무기 발사기도 이런 계획의 일환입니다.

WR
1
2016-05-29 13:28:54
말씀처럼 당시에는 방사선의 피해에 대해 잘 몰랐습니다. 그 때문에 페르미, 폰노이만 등 맨해튼 계획에 적극 참여했던 많은 과학자들도 암으로 세상을 떠났습니다.
2016-05-29 10:36:35

한국전쟁때 맥아더가 중국에 핵무기 쏘자고 주장했다고 알고있는데 그때 핵무기가 중국에 떨어졌다면 어떻게 됐을지... 

WR
2016-05-29 13:31:31
그 당시 맥아더는 본인이 미국 대통령에게도 대놓고 결례를 범하는 등 유아독존격의 망상광으로 치닫고 있었습니다. 우리가 그동안 그에 대해 너무 너그럽게 평가하는 듯 해서 안타깝습니다.
2016-05-30 11:13:14

맥아더는 만주지방에 핵을 투하하자고 한걸로 알고있습니다
북괴군을 밀어낸 시점에서 전쟁을 끝내버리기 위해, 김일성을 도와 참전하려던 중공군과 김일성의 잔당들을 전멸시키기 위해 핵 사용을 요구했던걸로 알고 있는데요
군사적 측면에서는 타당성 있는 전략이였다고 봅니다

WR
2016-05-30 11:57:20

당시 맥아더는 중공군의 개입을  전혀 예상하지 못하는 등 최고 지휘관으로서 큰 실수를 범했습니다. 1950년 10월에 트루먼 대통령이 웨이크 섬까지 와서 맥아더를 만났을 때, 그는 거만하게 굴면서 조기 승리를 장담했었지요. 전혀 뜻하지 않게 중공군에게 서울까지 밀리자 맥아더는 평정심을 많이 잃었습니다. 맥아더가 만주에 핵을 투하하자고 주장한 가장 큰 이유는 당시 중국에 핵무가가 없었고, 소련의 핵무기 보유량도 미국보다 훨씬 적었기 때문입니다. 하지만 당시 70이 넘은 맥아더는 명령 계통을 무시하면서 아시아 대륙 전체를 큰 전쟁터로 만들고자 했습니다.

2016-05-30 12:51:00

아 그렇군요^^

저는 맥아더가 만주에 핵을 사용하자고 한 시점을 50년 11월~12월로 알고 있었습니다

WR
2016-05-30 13:47:24

제가 미국에서 공부할 때 맥아더에 대해 깊게 파헤쳤던 적이 있었습니다. 너무 흥미로운 인물이라서요. 매니아에 글을 쓰고 싶기는 한데, 글 하나로 정리가 될 수 있을지 의문이 들고 있네요.

2016-05-29 11:17:37

정말 아이러니하군요
히틀러의 원폭이 재앙이라면서,
정작 원폭의 실사용은 미국이 행하는군요.

미국이 행하는 행동은 언제나 정의롭다는 것이 2차세계대전 이후의 국제논리 인것 같아요.

WR
2016-05-29 13:33:14

독일은 절대악 자신들은 절대선이라고 신앙처럼 믿고 있었으니까요. 2차대전 이후에는 미소 양 진영으로 갈려서, 소련의 몰락 전까지 국제관계는 거의 모든 것이 진영론리에 의해 이뤄졌습니다.

1
2016-05-29 12:54:49

일본의 반핵운동이나 발언이 아무래도 식민지 피해를 입은 한국에서는 피해자 코스프레라는 시선으로 보이기 쉽습니다만, 원론적으로 이야기하자면 저도 핵무기가 두 번 다시 사용되어서는 안 된다는 데 동의합니다. 그 위력과 2차 피해는 물론이고 상호확증파괴를 행사해서 과연 무엇이 남을지도 의문이구요.

게다가 북한은 둘째치고 전쟁의 양상이 테러리즘으로 흘러가고 있는 최근 20년간의 양상을 보면 상호확증파괴에 의해 담보되는 핵무기로 인한 전쟁억지력이 앞으로 얼마나 유지될는지에 대해서도 회의적입니다.

WR
1
2016-05-29 13:35:01

공감합니다. 1990년대 초에 소련이 붕괴되던 때, 수많은 핵무기들 중에 하나도 테러집단에 넘어가지 않은 것이 기적처럼 생각됩니다.

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