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최근 수정 시각 : 2024-12-01 01:49:36

열화우라늄

열화우라늄탄에서 넘어옴
파일:s137384747.jpg
열화우라늄으로 만든 원통
1. 개요2. 이용
2.1. 민간2.2. 군사
3. 위험성4. 창작물에서의 열화우라늄

1. 개요

열화(劣化)우라늄. 감손(減損)우라늄 이라고도 하며, 영어로 쓸 경우 Depleted Uranium(DU).[1] 우라늄235의 함유량이 자연상태보다 낮은 상태인 우라늄이다.

흔히 천연 우라늄 원석의 우라늄235 함유량은 약 0.7%이고, 열화우라늄은 이보다 적게 함유된 우라늄을 지칭하는데, 보통 열화우라늄은 핵원료로 우라늄 235를 핵분열시킨 후인 사용 후 핵연료를 처리할 때나, 농축공정에서 만들어지는 잉여 우라늄238로 만들어진다. 우라늄235 함량이 매우 적기 때문에 핵분열이 힘든 것 이외에는 다른 우라늄과 차이점이 없으므로 합금제작과 같은 금속학적 용도나 연구실험용으로 사용이 가능하다. 일반적인 천연우라늄보다는 약해서 무시할만한 수준이긴 해도 약간의 방사능도 지니고 있다. 아래에서 언급되듯이 핵무기 자체의 폭발물을 열화 우라늄으로 만들 순 없으나, 핵무기 제조에 활용될 때는 있다.

2. 이용

2.1. 민간

일반적으로는 원자력 발전소에서 전환로나 고속증식로에서 블랭킷 연료로 사용하거나 플루토늄으로의 전환에 이용하였다.

또한 그 자체가 워낙에 무거우니 민간 항공기의 무게중심을 맞추는 무게추로 쓰인 적도 있다. 예를 들어 항공기의 무게중심을 조정하는 목적. 요즘처럼 CAD가 보편화되고 시뮬레이션이 간단해지기 전에는 실물을 만들어 보기 전에는 정확한 무게중심을 획득하기 어려운 데 반해, 제대로 잡지 못하면 대형참사를 유발할 수 있었다. 이런 문제 때문에 무거우면서 부피가 작은 중량물의 가치는 꽤 컸으며, 보잉 747 여객기만 해도 1968~1981년 생산분에서는 우라늄 무게추를 사용한 사례가 있다. 그러나 일반인들이 이 사실을 알고나서 "그래도 만에 하나 혹시나 방사능이 나오면 어쩌냐!" 라고 반발해서 텅스텐 무게추로 교체되었다.[2]

높은 밀도로 납보다 방사선 차폐재로 더 훌륭하지만 민간용 방사선 차폐제로는 가격이 더 싼 납이 주로 사용된다. 군사용으로는 방어능력과 방사선 차폐가 둘 다 돼서 자주 쓰이지만 민간에선 포탄방어 필요성이 없으므로 그냥 값싼 납을 쓰는 것이다.

2.2. 군사

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GAU-8에 쓰이는 30×173 mm PGU-14 철갑소이탄(AP-I)에 사용되는 열화우라늄 탄자의 사진.

우라늄의 원자량이 상당히 큰 관계로 밀도가 크다는 점에서 착안하여 현재는 전차관통자장갑판으로 쓰이고 있다. 대표적인 예시가 미군 M1 에이브람스M829 날탄과 열화우라늄 복합장갑이다.

사실 철갑탄 관통자로서의 사용은 텅스텐 재고가 부족했던 제2차 세계 대전 중의 독일도 시도한 바 있다. 다만 이때의 우라늄 관통자 계획은 그저 우라늄이 무겁다는 점에 착안한 것으로, 열화우라늄이 아니라 천연우라늄을 사용하려고 했었다. 당시에는 우라늄의 가공기술이 아직 확립되지 않은 상태여서 실용화에 이르지는 못했다. 미국이 열화우라늄을 관통자 재료로 선택한 것은 MBT-70의 개발 과정에서 텅스텐 카바이드 관통자의 불만족스러운 성능에 한계를 느끼고 열화우라늄에 주목하였기 때문이다.

장갑판에 썼을 때는 높은 밀도 덕분에 기존의 장갑재에 비해 두 배 정도의 방어력을 보이며, 이런 특징을 통해서 미군이 운용하는 M1 에이브람스(M1A1 HA부터)에는 열화우라늄이 사용된 복합장갑이 적용된다. 장갑판에 쓰면 높은 밀도로 방사선 차폐효과 덕에 방사능 공격을 피하는 효과는 덤.

공중장비에서는 A-10 공격기에 장착된 GAU-8 30mm 개틀링 기관포의 탄두로 사용된다. 보통의 텅스텐 탄두는 포탄이 장갑판에 충돌하는 순간, 단열압축에 의해 발생한 높은 열로 인해 포탄 끝부분이 연해져서 버섯처럼 뭉개지지만, 열화우라늄탄과 같은 열전도도가 낮은 금속의 경우 첨단부의 국소부위만이 연화되어 그 부분이 벗겨져 나가면서 뾰족한 탄심이 계속 유지되기 때문에 관통력 손실이 줄어든다. 이 현상을 '자기첨예화'라고 한다. 열화우라늄을 개틀링 탄두뿐만 아니라 전차포탄의 관통자로 쓰는 경우에도 자기첨예화 현상이 일어나서 관통력이 높아진다.

사실 강도나 밀도만 놓고 보면 텅스텐과 비교해서 큰 차이가 있는 것은 아니며 오히려 일반적인 상황에서 압력을 가하는 경우, 열화우라늄은 텅스텐보다 훨씬 연하다. 게다가 최근에는 특수처리를 통해 머쉬루밍 현상을 완화한 텅스텐 관통자도 나오고 있으니, 현재는 성능 자체만 보자면 텅스텐 탄심과 그리 큰 차이가 있지는 않다. 그럼에도 열화우라늄이 계속 사용되는 이유는 값이 싸기 때문이다. 금속 중에서도 상당히 고가에 속하는 텅스텐은 따로 특수한 처리를 추가로 해줘야 머쉬루밍 현상을 완화할 수 있기 때문에 더 비싸지는 편이다. 반면 우라늄은 단순 매장량으로 따지면 꽤나 흔한 금속이다. 거기다 열화우라늄은 보통 우라늄 핵연료 추출 후 나오는 일종의 폐기물이므로 값이 더더욱 싸다.

다만 이는 미국과 러시아만 해당되는 이야기에 가까운데, 미국이나 소련은 이미 우라늄 농축시설에서 열화우라늄을 한가득 만들어 놓았고 지금도 우라늄 광산과 원자력 발전소를 다수 보유하여 부산물로 열화우라늄이 지속적으로 생산되기 때문에 단가가 특히나 더 저렴해진 것이다.

80년대 초반 한국도 열화우라늄탄 개발 연구를 진행했다. 2004년 국감의 과기부 보도자료에 따르면 원자력연구소가 지난 1980년대 중반에 미국으로부터 방사선 차폐재로 개발하려고 감손육불화우라늄(DUF6)을 수입했으나 관통자 시제품을 제작한 후 연구를 종결했다. 몰리브덴-우라늄합금으로 만든 차폐재는 성능시험을 완료한 후 보관중이고, 티타늄-우라늄 합금으로 만든 관통자는 폐기 후 원자력연구소의 저장소에 보관 중이다. 비공식 소식에 따르면 80년대 미국에게 열화우라늄탄용 금속우라늄 개발 사실이 발각돼 모두 파기됐으며, IAEA도 1987년 한국의 열화우라늄탄용 금속우라늄 개발사실을 인지한다. 국제적인 압박에 따라 한국은 열화우라늄탄 개발 연구를 중단하고 자기첨예 기능이 있는 텅스텐 관통탄 연구로 선회하여 개발을 성공하였다. 이 텅스텐 관통탄은 앞서 언급된 것처럼 관통력에서는 열화우라늄탄에 버금가나 가격과 제조 난이도가 높다.

그렇다고 국군이 열화우라늄탄을 아예 안 쓰는 것은 아닌데, 다름이 아니라 불곰사업시 도입한 T-80U의 3BM32가 열화우라늄 날탄이다. 따라서 적은 수량이나마 보유 및 사용은 하고 있는 셈이다.[3] 덤으로 그동안 주한미군용으로 열화우라늄탄이 춘천이나 평택기지 등에 보관되어있었고 매향리 등지에서 사격 훈련에 사용되었다고 한다. 그리고 2022년 4월경 수원 공군기지에 보관된 110만 발에 달하는 열화우라늄탄을 미국 본토로 옮기기로 결정되었다.

일부 사람들은 열화우라늄탄이 아메리슘 총알 같은 소형 핵폭탄이라고 착각하는 경우가 있다. 핵무기의 정의는 핵분열/융합 시 발생하는 열에너지를 무기로 활용하는 것이며, 열화우라늄탄 자체가 핵폭발을 일으키는 일 따위는 없다. 다만 열화우라늄이 핵무기에 전혀 안 쓰인다고는 할 수 없는데, 우라늄 238을 추출해서 수소폭탄의 겉에 씌우면 더러운 폭탄과 유사하게 방사능을 더욱 증가시키는 효과가 있다. 이를 3F폭탄이라고 부른다. 이 경우 우라늄 238이 고속 중성자를 먹고 핵분열을 일으키기 때문에 폭발력도 상당히 더 강해진다. 수소폭탄의 위력 절반가량이 우라늄 238의 핵분열에서 방출된다고 알려져있다.

이 외에도 보다도 훌륭한 방사능 차폐재이기도 하다. 자체 방사능은 무시해도 될 수준이고[4], 납보다 더 큰 원자핵의 크기와 높은 밀도덕에 방사능을 더 잘 막아낸다. 다만 이게 핵연료 재처리 과정에서 나오는 만큼 아무나 못 구하는 물질이라 문제. 그래도 효과 하나는 확실해서, 열화우라늄 장갑재를 채택한 M1 에이브람스는 이 장갑재의 방호효과와 양압장치 덕에 우수한 NBC 성능을 지니고 있다. 그야말로 이이제이 의 예시다.

3. 위험성

열화우라늄은 미약하나마 방사성을 띠므로 탄두가 장갑판을 관통할 때 발생하는 열화우라늄 분진도 미약한 방사능을 띠고 있다. 그래서 딱 한발 정도 방사능은 괜찮을 수도 있다.

그러나 열화우라늄의 거의 대부분을 구성하는 우라늄 238의 반감기는 45억 년으로, 이론적으로 따져볼때 열화우라늄의 방사능이 인체에 어떠한 영향을 미치거나 하기는 대단히 힘들다. 저 정도로 반감기가 긴 물질이면 분진을 한껏 들이마신다 해도 피폭량은 엑스레이 몇 번 찍거나 국제선 항공기를 몇 번 타는 것과 별다를 게 없거나 더 적은 수준이다.

사실 열화우라늄의 위험성과 독성이 문제가 되는 이유는 열화우라늄이 방사성 원소이기 때문이 아니라 단순히 우라늄이 중금속이기 때문이다. 즉 그 자체의 위험성이다. 우라늄이 대기 중에 노출되면 우라늄과 산소와 결합하여 생성된 산화우라늄이 미세한 분말 형태로 흩어지는데, 이를 흡입할 경우 건강에 치명적인 악영향을 끼칠 수 있다.[5] 일단 이건 엄연히 이나 수은 같은 중금속이다. 때문에 미군의 경우에는 열화우라늄 장갑 혹은 열화우라늄 탄을 적재하고 있는 전차의 경우 피격 시 불어오는 바람을 안고 대피하도록 교육하고 있다.

걸프 전쟁에 참여한 군인들 중 걸프증후군이라는 정체불명의 질환의 원인으로 의심되고 있으나 미군에서는 공식적으로 이를 인정한 바는 없고, 각국에선 열화우라늄 탄의 사용이 인체에 끼치는 영향을 두고 갑론을박이 벌어지고 있다.#[6] 확실한 질병인지 확인되지 않아서인지 증상은 천차만별… 심지어는 정신이상에 정력감퇴까지 된다는 소문이 돌고있다. 실제 미군이 자의로 격파시킨 에이브람스 전차를 조사할 때 방진복을 입고 조사하는 장면이 찍혀 미군들도 일단은 조심하는 것으로 보인다.[7]

미군이 열화우라늄탄을 썼던 지역에서 전쟁 이후 사람들이 각종 질병에 걸리거나 기형아가 생기는 경우가 많아서 특히 의심을 사고 있는 부분. 다만 여기에 대해서는 민간인들이 전쟁통에 의료 서비스를 제대로 받지 못해서라거나, 특히 이라크의 경우 이라크군이 연합군의 진격을 방해하기 위하여 유전에 일부러 불을 지른 통에 유독물질이 많이 퍼져서 그런 것이라는 주장도 있다. WHO에서도 열화우라늄은 문제될 것이 없다는 입장.

한편 주한미군도 상당한 양의 열화우라늄탄을 보유하고 있다. 미국의 기밀 해제 문서에 따르면 주한미군이 오산, 수원, 청주 공군기지에 열화우라늄탄 약 3백만 발을 보유하고 있으며 일부는 한국군 탄약고에 비치되어 있다. 1997년도에는 열화우라늄탄 한 발이 행정상의 오류로 경기도 연천 폐폭발물 처리장에서 폭파처리된 것이 언론에 보도되기도 했다. 한국도 열화우라늄탄에서 안전하지 않다는 이야기.

한때 일본 야후에서 일본어로 열화우라늄(劣化ウラン)으로 검색하면 1순위로 미국 국방부의 페이지가 뜨고 들어가보면 일본어로 열화우라늄탄은 인체에 무해합니다란 내용이 주구장창 설명되어 있었다. 현재는 야후의 검색방식변경과 열화우라늄 설명 페이지가 늘어나서 뜨지 않는다.

미군의 열화우라늄탄 사용에 대해 비난여론이 거세지만 미군은 아직까지 열화우라늄탄과 열화우라늄 장갑판을 사용 중이다. 최근에는 대체물질도 좀 찾으려는 노력도 하는 듯하나 대체물질(아마도 자기첨예화 성능을 강화한 텅스텐)들은 대부분 수출형 무기에 사용되고 있다.

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열화우라늄 무기체계를 미국만큼 자주 쓰는 러시아에서도 논란은 지속되고 있다. 아르마타 장갑차량인 T-14, T-15의 방어력 테스트를 위한 실제 파괴 실험에서 사용된 열화우라늄탄과 열화우라늄 장갑판이 파괴되면서 나온 열화우라늄 분말로 시험장이 오염된 걸 제독하라고 시험장이 있는 주정부가 시험을 주도한 중앙정부에게 소송을 거는 일도 있었다.

2022년 러우전쟁에서 영국은 우크라이나에 지원한 첼린저 전차용으로 열화 우라늄탄을 공급하기로 하면서 열화 우라늄탄 사용 후 결과물 제거와 청소를 영국이 도와줄 의무는 없다고 영국 국방 장관이 발표했다.# 2023년 5월에 러시아의 대대적인 우크라이나 서부 공습을 통해 열화우라늄탄이 보관된 탄약고 하나가 터져버렸는데 이를 가지고 국내 친러 유튜버들은 우크라이나 서부가 마치 방사능에 전부 오염되어 고통받고 있다는 등 가짜뉴스를 펼치고 있다.

4. 창작물에서의 열화우라늄

우스갯소리로 판타지에 나오는 마검이 열화우라늄 같은 방사능 금속이나 방사능 보석이 원료가 아니냐는 이야기가 있는데, 상당히 그럴싸한 이야기다. 검에서 정체모를 기운이 나오고, 사용자가 검을 집은 후 부터 미치고 몸이 쇠약해지는 것을보면 말이다. 실제로 방사능마검이 돌죽에서 고정 아티팩트로 등장하기는 하지만 안타깝게도 열화우라늄이 아닌 플루토늄 재질이다. 폴아웃 4에서는 미국 독립전쟁 시기 쉠 드로운이라는 이름의 대장장이가 만든 마검으로 도신이 방사성 금속으로 만들어진 검이 하나 나온다. 동봉된 편지를 보면 제작 당시에는 방사능이 알려지지 않았던지라 ‘악마의 검’ 운운하는 것을 볼 수 있다. 도신 자체에서 약한 녹색 빛이 나올 뿐만 아니라 공격시 방사능 피해가 추가된다.



[1] depleted가 고갈되었다는 뜻이 있어서, 간혹 이걸 직역해 고갈된 우라늄이라는 오역이 나오기도 한다.[2] 미국 원자력 규제위원회의 보고서 참조. 여담으로 보고서에 따르면 이미 우라늄 무게추를 달고 나온 기종들에 대해서는 텅스텐 무게추를 별도로 제공했지만 교체는 항공사 재량이라 교체여부는 보잉도 모른다고.[3] 다만 3BM32는 꽤나 연식이 있는 탄이라 현재 국군의 120mm K276보다도 관통력이 떨어진다. 구형 125mm 주포는 신형탄인 3BM42M을 사용해야 K276과 비슷한 급이 되지만 국군이 보유한 80U의 수량도 적고 별다른 개선 의지도, 추가 도입할 일도 없으니 사용할 일은 영영 없을 것이다.[4] 우라늄 238과 235의 반감기는 각각 45억년7억년이다. 이게 문제가 될 정도면 지구상에 안전한 곳은 없다.[5] 대중적으로 우라늄 하면 핵연료나 핵폭탄 재료라는 인식이 대부분인데, 그 핵연료는 상대적으로 불안정한 우라늄 235(반감기 7억년)를 뽑아내 농축한 것이고 열화우라늄은 천연우라늄에서 불안정한 동위원소를 뽑아내고 남은 찌꺼기다.[6] 사우디군 지휘관의 회고록에서는 "우린 미군 니들이 열화우라늄탄 펑펑 쓰는 옆에서 싸웠는데도 별일 없는데?"라고 하기도 하고 걸프전 직전에 미군 장병들에게 접종된 백신이 부작용을 일으켜 발병했다는 주장도 제기되고 있다. 개전 직전에 이라크의 생화학 무기가 염려되어 오만가지 백신을 다 맞았기 때문에... 실제로 이 백신에 대해서 실제 미해병대 저격수 출신의 앤소니 스워포드가 쓴 책을 바탕으로 영화화한 자헤드에도 확실한 검증이 되지 않은 백신 접종에 대해 언급하고 있다. 크루거라는 미해병이 백신 먹고 뭔 탈나도 책임을 따지지 않겠다는 서명을 하라고 할 때 빡쳐서 안 먹고 버티다가 사익스 하사가 이라크 군이 사용한 화학 무기로 인해 발생한 온갖 기형아 꼴 나고 싶으면 먹지 말라고 하고 그러기 싫으면 싸인하고 약 쳐먹으라고 말해 결국은 복용시켰다. 그 외에도 사담 후세인이 저지른 유전 방화 사건이 원인이라는 이야기도 있다. 실제로 사담 후세인이 걸프전 당시에 유전에다 불을 지르는 만행을 저질렀는데, 이 때 대량의 원유가 타면서 생긴 분진 때문에 대기가 심각하게 오염되었다. 게다가 이 불을 진화하는 데도 상당히 오래 걸렸다.[7] 오해하면 안 될 게 이 방진복은 방사능보다는 위에서 서술된 중금속 분말 흡입을 막기 위함이 크다. 석면 문서의 석면 해체 작업용 방호복과 비슷한 사례.[8] 위쪽에 컴펜세이터 역할을 하는 구멍이 없다[9] 현실의 40mm유탄은 수류탄과 별로 다를게 없다.