핵무기

핵무기 또는 핵폭탄은 원자력 핵분열 및 핵융합 에너지를 군사적 살상무기로 이용하는 장치 또는 도구로써 핵분열 에너지를 평화적으로 이용하는 경우와 극단적으로 대비된다. 핵무기는 2차 세계대전 중에 미국이 맨하탄 프로젝트에서 우라늄탄과 플로토늄탄을 개발한 이래 공식적으로 P5라 통칭되는 5개국(미, 러, 중, 영, 프) 외에 이 비공식적으로 4개국(이스라엘, 인도, 파키스탄, 북한)이 보유한 것으로 알려지고 있다.

핵실험과 핵무기 현황

핵실험

미국은 1945년 7월 16일 미 뉴멕시코주에서 약 20 kT 규모 TRINITY 실험을 실시한 이후 1980년까지는 중국 등 핵무기 보유국은 대기권 핵실험을 실시하였다. 1996년까지 P-5 핵무기 보유국들은 지하 핵실험을 실시하였으며 인도와 파키스탄이 20세기 수차례 핵무기 실험을 실시한바 있다. 21세기에는 북한이 2006, 2009, 2012년 각각 1회 및 2016년 1월과 9월 등 총 5회의 지하 핵실험을 실시하였다.

국가	미국	러시아	영국	프랑스	중국	인도	파키스탄	북한	합계
대기권핵실험	217	165	21	48	23	0	0	0	474
지하핵실험	719	466	23	144	13	6	6	5	1,382
합계	936	631	44	192	36	6	6	5	1,856

핵무기 현황

1945년 미국이 일본에 두 차례 핵폭탄을 투하한 이래 2017년까지 총 1,800 회가 넘는 핵폭탄 실험이 실시되었다. 2016년 6월 현재 러시아가 총 7,300기, 미국이 7,000기 등 전 세계적으로 15,350기의 핵무기가 존재하는데 이는 2015년 12월과 비교하면 약 350기의 핵무기가 감축된 것이다. 2016년 6월 기준으로 전 세계적으로는 총 105,502기의 핵무기 제조가 가능한 핵분열 용이물질(fissile material)이 있는바 총 1,755기 핵무기 제조가 가능한 고농축 우라늄(HEU)과, 각각 25,012기와 59,088기 핵무기 제조가 가능한 군사용, 상용 Pu 재고량이 지구상에 있는 것으로 알려지고 있다.

핵무기 분류

• 원자탄(순수 핵분열무기) : 우라늄 또는 플루토늄의 핵분열 에너지를 이용한 폭탄으로 최대 폭발력은 500 Kt 정도이다
• 수소탄(핵분열/핵융합 결합 무기) : 핵융합의 수소탄을 폭발시키기 위해서 원자탄을 기폭제로 고온의 플라스마를 만든다. 핵분열-핵융합-핵분열의 순차 반응을 이용한 폭탄도 있으며 핵융합 무기의 크기는 이론적으로 한계가 없다.
• 중성자탄 : 수소탄의 일종으로 방사선(중성자) 방출을 강화한 폭탄이다.

핵무기 위력

일반적으로 핵폭발 시 생성된 에너지량을 TNT 폭발 시 방출하는 에너지 량으로 폭발력(yield)을 표시하며 통상적으로 1KT는 방출 에너지가 TNT 약 907톤(미터법 기준)에 해당한다. 실제로 히로시마에 투하된 원폭의 경우 15KT 규모였고 나가사키 투하탄은 21KT 규모였다. 수소폭탄 경우 실제 1961년 10월 30일 폭발 시험을 실시한 구소련 짜르탄의 위력은 50MT 규모였으며, 북한이 실험한 핵폭탄의 위력은 5차 핵실험의 경우 약 20KT 내외로 추정된다.

주요 핵실험 규모

핵무기에 필요한 핵분열 용이물질(Fissile Material)량

핵폭탄 제조에 필요한 핵분열 용이물질량(임계 질량)은 핵무기 설계 및 기폭장치 성능에 따라 달라질 수 있으나 통상적으로는 아래 표에서 보여주는 규모의 핵분열 용이물질이 필요하다.

	플루토늄($^{239}Pu$) 폭탄	고농축 우라늄($^{235}U$) 폭탄
구형, 반사체가 없는 핵폭탄	10 kg	56 kg
구형, 반사체가 있는 핵폭탄	4 kg	20 kg
구형, Tamper 장착, 폭약으로 고밀도 압축가능 핵폭탄	3~4 kg	15~20 kg
최신 설계 핵폭탄	1.14 kg	2.5 kg

핵폭발 효과

핵폭발로 사람과 환경에 미치는 효과는 폭발 즉시 그 효과가 나타나는 초기효과와 폭발 후에 상당 기간 지속적으로 효과가 나타나는 잔류효과로 구분된다.

• 초기(즉발) 효과 : 충격파, 폭풍, 열, 이온화 방사선(EMP효과 포함) 형태로 발생하며 핵폭발 후 몇 초에서 몇 분 이내에 뚜렷한 파괴 효과가 발생한다.
• 잔류(지연) 효과 : 방사성물질의 흡수, 방사성 낙진 등의 형태로 인체와 환경에 수 시간에서 수백 년 동안 손상을 입히며 폭발 장소에서 멀리 떨어진 곳까지 영향을 준다.
• EMP 효과 : 핵폭발에 의한 고온과 고 에너지의 방사선은 대기를 이온화시키고 저자기파를 발생시켜 전자기기들을 일시적 또는 영구적으로 불능화 시킨다. EMP의 형성은 매우 강렬하나 특정 발생파 종류에 따라 그 지속시간은 약 10^-8초 정도로 짧으며 폭발 에너지의 약 0.3%(폭발고도에 따라 다름)가 EMP 에너지로 변환된다.