[북한 6차 핵실험] 이것이 궁금하다…원자탄과 수소탄의 차이는 뭘까?

지난 3일 북한의 6차 핵실험 이후 국내외에서 수많은 기사가 쏟아졌다. 대개 핵물리학에 대한 내용이다 보니 난해한 용어들이 담겼다.
가장 많이 궁금해하는 사항 3가지를 추려 풀어본다.

①원자탄과 수소탄의 차이는?
둘 다 핵폭탄이다. 미사일에 실리는 핵폭탄은 원자탄과 수소탄으로 나눌 수 있다.

핵 폭탄을 제조하는데 쓰이는 연료는 둘 모두 우라늄과 플루토늄이다.
원자탄은 우라늄이나 플루토늄의 핵분열을 이용한다. 물질의 기본입자는 원자다. 원자의 중심에는 핵이 있고 주위를 전자가 움직인다. 핵은 양성자와 중성자로 이뤄져 있다.

우라늄이나 플루토늄의 원자핵을 구성하는 중성자와 양성자는 쪼개기가 다른 원자들에 비해 상대적으로 쉽다. 하나의 핵이 쪼개질 때 중성자라는 게 튀어나와 옆의 핵을 때려 또 분열시킨다. 이런 일이 순식간에 연쇄적으로 일어난다. 그게 핵분열이다.

원자탄을 터뜨리면 농축한 우라늄이나 플루토늄을 인공적으로 핵분열을 일으킨다. 이 과정에서 엄청난 양의 에너지가 나오며 이는 곧 빛이나 열로 바뀐다. 온도의 경우 수천 도에서 수만 도까지 오른다. 원자력 발전은 핵분열 과정을 천천히, 조금씩 나오도록 조절한 뒤 그 열로 전기를 생산하는 것이다.

수소탄은 원자탄을 기폭장치로 이용한다. 우라늄이나 플루토늄이 1차로 핵분열을 해 고온ㆍ고압의 조건을 만들면 2차로 중수소ㆍ3중수소 등 물질들이 반응하면서 핵융합이 이뤄진다. 원자탄이 핵이 쪼개지는 것이라면 수소탄은 핵들끼리 합쳐진다. 두 개의 핵이 합친 뒤의 무게는 그 이전 개개의 무게 합보다 가벼워진다. 그 차이만큼 에너지가 발생한다. 이게 수소탄의 원리다. 수소탄은 ‘열핵폭탄’ 또는 ‘핵융합 폭탄’이라고도 부른다.

수소탄은 원자탄보다 훨씬 강력하다. 기본적으로 원자탄의 파괴력이 ㏏(킬로톤ㆍ1㏏=TNT 1000t) 단위라면 수소탄은 이보다 더 센 Mt(메가톤ㆍ1Mt=TNT 100만t) 단위다.

북한은 지난해 1월 4차 핵실험 때 수소탄을 터뜨렸다고 주장했다. 그러나 정부는 폭발력(6㏏)이 약했다는 이유에서 수소탄의 전 단계인 증폭 핵분열탄이라고 평가했다. 군 관계자는 “수소탄과 증폭 핵분열탄의 경계는 보통 50kt을 기준으로 한다”고 설명했다. 이번 6차 핵실험의 위력은 최소 50kt로 나타났다.

②전술핵과 전략핵은 뭔가?

미국의 대표적 전략핵 ICBM인 미니트맨. [사진 미 공군]

북한의 6차 핵실험 이후 정치권을 중심으로 미군 전술핵무기의 한반도 재배치 주장이 잇따라 나오고 있다. 송영무 국방부 장관이 지난달 30일 미국에서 제임스 매티스 장관과 만날 때 “야당이나 언론에서 전술핵 재배치 요구도 있었다”고 언급했다.

주한미군은 1960년대 한 때 950기의 전술핵무기를 한반도에 배치했다. 이 숫자는 1980년대 중반 150여기로 줄었다가 1991년 말 노태우 정부 당시의 한반도 비핵화 선언과 미 정부 방침에 따라 완전 철수됐다.

양욱 한국안보포럼 선임연구위원은 “전술핵과 전략핵을 구분하는 수십 가지 제각기 다른 기준이 있다”면서 “대체로 하나의 전구(戰區ㆍ전쟁지역) 안에서 타격하는 핵무기를 전술핵, 하나의 전구에서 다른 전구를 타격하는 핵무기를 전략핵으로 각각 나눈다”고 설명했다.

전술핵은 주로 눈 앞의 적을 공격하는 데 쓰이며, 전략핵은 적국의 도시나 산업시설을 파괴하는 용도를 갖고 있다. 양 선임연구위원에 따르면 전술핵은 전략핵보다 위력이 작고, 투사거리도 짧다.

냉전 시대엔 다양한 전술핵이 있었다. 사람이 매고 적진 깊숙이 침투한 뒤 설치하는 핵배낭, 적 기계화 부대를 한꺼번에 몰살 시키는 핵지뢰, 적 항공기를 격추하는 핵 대공 미사일, 적 수상함이나 잠수함을 공격하는 핵어뢰ㆍ핵기뢰 등이다.

미국은 F-15ㆍF-16ㆍF-18 등 전투기에 달 수 있는 B61 전술핵도 보유하고 있다. 또 이지스함의 순항미사일인 토마호크에도 전술핵 탄두를 달 수 있다.

반면 최대 사거리 5500㎞ 이상인 중거리탄도미사일(IRBM)과 대륙간탄도미사일(ICBM)에 탑재한 핵탄두를 전략핵으로 분류한다. 또 B-2나 B-52와 같은 전략 폭격기의 핵미사일과 핵폭탄, 오하이오급 전략 핵잠수함에서 발사하는 잠수함탄도미사일(SLBM)도 전략핵이다.

냉전 시대 미국의 전술핵 무기 중 하나인 핵배낭 H-912. [사진 위키피디어]

청와대는 아직 전술핵 재배치를 검토하지 않는다고 발표했다. 미국도 전술핵 재배치보다 지금과 같은 확장적 억제(Extended Deterrence) 전략을 선호한다. 확장적 억제는 한국과 같은 동맹국을 보호하기 위해 미국이 핵우산을 제공한다는 개념인데, 핵우산으로는 전술핵보다 전략핵을 선호한다. 특히 한국에 전술핵 재배치를 꺼리는 이유는 ▶한반도 비핵화 원칙을 깨게 되고 ▶중국을 필요 이상으로 자극하며 ▶미국도 전술핵을 줄이고 있기 때문에 보유량이 많지 않기 때문이다.

③히로시마와 나가사키 원폭과 위력차이는?

1945년 8월 9일 나가사키에 원폭이 떨어진 뒤 일어난 버섯구름. [사진 위키피디어]

북한이 6차 핵실험에 터뜨린 핵폭탄의 위력은 최소 50㏏로 군 당국은 추정했다. 이는 히로시마(15㏏)와 나가사키(21㏏)에 떨어뜨린 원폭보다 최소 2~3배 강한 폭발력을 갖고 있는 셈이다.

이 정도 위력이면 얼마의 사상자를 낼까. 히로시마의 경우 폭심(폭탄 투하 지점)에서 반지름 1.6㎞의 모든 것을 파괴했다. 11㎞ 이내엔 불바다가 일었다. 이 폭발로 모두 7만~14만6000 명이 그 자리에서 숨지거나 원폭 후유증을 앓다 죽었다. 나가사키에선 3만9000~8만 명이 원폭 때문에 숨진 것으로 집계됐다.

물론 기적도 있었다. 히로시마에서 폭심과 가까운 곳에서도 생존자가 발견됐다. 노무라 에이조는 폭심에서 170m 떨어진 강화 콘크리트 건물 지하에 대피해 살아남았다. 폭심에서 300m 떨어진 히로시마 은행 지하금고에 숨었던 다카쿠라 아키코도 대표적인 생존자 중 한 명이다.

2004년 미국의 민간단체인 천연자원보호협회(NRDC)는 북한이 15㏏ 핵폭탄을 서울 상공에서 터뜨리면 62만~122만 명이 사망할 것이라는 보고서를 발표했다. 같은해 미국의 국방위협감소국(DTRA)은 서울 상공에서 100㏏ 규모의 핵탄두가 폭발하면 31만 명이 즉사하는 등 모두 630만 명의 사상자가 발생하는 것으로 추정했다.

이철재 기자 seajay@joongang.co.kr