| | |
| 차르 봄바 프로토타입[1] | |
| | |
| 연구원과 함께 있는 모습 | |
| 개발 | 율리 크리톤 안드레이 사하로프 빅토르 아담스키 유리 바바예프 |
[CLEARFIX]
1. 개요
Царь-бомба| 차르 봄바 실험 기록영화 - 소련 붉은별 영화촬영소[2] |
Project 7000, Izdeliye 202, RDS-202, RDS-220 RN202, AN602라는 많은 명칭이 붙은, 1961년에 소련에서 실험했던 수소폭탄으로, 인류 역사상 가장 강력한 수소폭탄, 더 나아가 인류 역사상 가장 강력한 무기. 차르 봄바의 코드명은 개발자의 이름인 Ivan이며 차르 봄바의 뜻은 황제폭탄으로[3] 비슷한 작명법으로 미국에서 만든 초대형 재래식 폭탄인 모든 폭탄의 어머니라는 의미의 MOAB(Mother of All Bombs)[4]도 있다.
폭탄의 크기 자체는 길이 8m, 지름 2m에 무게는 27t이다. 웬만한 대형 트럭 한 대에 가득차는 수준의 분량이다. 크기도 굉장히 크지만 위력은 훨씬 어마어마하다.
재미있는 사실은 알고 보면 러시아어에서 Царь라는 말의 쓰임이 한국어의 접두어 왕과 의미상 같다는 점이다.[5] 왕대포, 왕뚜껑 등. 따라서 약간 의역하면 왕폭탄 정도가 되겠다. 러시아에서는 제정 러시아 시대부터 독보적으로 크고 아름다운 물건에 "차르"라는 말을 붙인 경우가 많은데 시리즈로 차르 대포나 차르 종, 차르 전차 등이 있다. 그나마 여기 등재된 차르 시리즈 중에서는 그나마 제 구실은 한 편이다.
위력은 50Mt(TNT 5천만 톤)이다.[6]
사실 흐루쇼프는 이 폭탄이 만들어지기 전에 먼저 추가 핵실험을 유예한다고 미국에게 먼저 약속하였다. 미국은 초기에 단순한 선전 책동이라고 낙인했지만 양국 사이에 어려운 핵실험 중단 논의가 2년 동안 시간만 끌면서 계속되었는데 그때 소련이 다시 핵실험을, 그것도 여태까지의 가장 강한 수소폭탄 실험을 재개하자 미국은 소련에게 분노해 보복의 차원에서 누가트, 스토락스, 도미닉이라는 작전명으로 네바다와 태평양에서 거의 100회 이상의 공중투하 핵무기, SLBM, 대잠 핵로켓 등의 전략 및 전술핵무기의 핵실험을 실시하였다.
2. 성능
| |
| 차르 폭탄의 실험 장소[7]와 막대한 피해 반경(60-80마일) |
길이는 8m, 지름은 2m, 무게는 27t다. 지금까지 실기폭 테스트가 있었던 폭탄 중 가장 크다. 참고로 리틀보이는 위력이 15kt이고 길이는 3m, 지름은 70cm, 무게는 4.4t 정도다.
리틀보이와 비교해보면 매우 강력함을 직감할 수 있다.
실험 예정지까지 안드레이 두르놉체프 소령이 조종한 Tu-95V 폭격기를 동원해서 날랐다.[8] 이 수송기는 항공 샘플과 필름 촬영기를 탑재한 Tu-16 관측기와 함께 동행하였고 두 비행기 모두 이륙 전에 복사열을 한계점까지 반사시키는 도료를 페인팅하였다. 그야말로 완전무장.
폭탄이 워낙 커서 수송기 Tu-95v는 자체 폭탄 탑재 도어를 만들어야 했고 동체의 보조 연료탱크를 포기해야 했다. 폭탄에는 무게만 800kg에 달하는 커다란 낙하산을 부착해 폭탄을 투하한 수송기가 45km까지 회피 및 관측할 시간을 주도록 설계했다.
1961년 10월 30일 GMT+3 11시 32분(한국 시간 오후 5시 32분) 미튜시하 만의 핵실험장에 걸쳐 북극해의 노바야제믈랴 섬의 북쪽에서 폭파되었다. 폭탄은 고도 10.5km에서 투하되었고 고도 4.2km를 남겨둔 상태에서 폭발하도록 맞춰 두었다.
폭발하고 나서 지진이 발생했는데 지진의 규모는 실체파 규모 5.25이다.[9] 총 에너지의 양만 2.092×1017 J(줄)로 TNT 50Mt(메가톤)인데 이는 1.4초간 지구 전체에 도달하는 태양에너지 양의 합과 비슷한 수준이며 제2차 세계 대전 당시 소모 화약 전량의 10배에 달하는 에너지였다. 해발 4,200m 높이에서 폭발했는데 폭발의 화구는 지상에 닿을 정도였고[10] 위로는 해발 10,000m까지 닿아서 이 폭탄을 투하한 폭격기까지도 충격파 때문에 위험할 뻔했다. 800kg 무게를 자랑하는 슈퍼급 낙하산[11]을 달아서 도피시간을 최대한 길게 끌었는데도 이 모양이었다.
| |
차르 봄바의 투하 모습과 화구. 차르 봄바의 화구는 지름이 무려 8km나 된다.
미국의 계산에 의하면 위력이 58Mt이었지만 1991년 소련 붕괴 후 공개된 소련의 자료에 따르면 50Mt이었다고 한다. 폭발 후의 버섯구름은 높이 67km[12], 폭 30~40km까지 자라났다. 100km 바깥에서도 3도 화상을 입힐 수 있었다.[13] 900km 떨어진 핀란드의 건물 유리창 일부가 깨졌다고 한다. 충격파는 거의 700km 떨어진 곳에서도 감지될 정도였다고 한다. 게다가 폭탄에 의한 지진파만도 지구를 세 바퀴나 돌았다.
45km 밖에서 본 차르 봄바의 버섯구름
유명한 핵폭탄들의 위력을 나타낸 그래프. 주의할 점은 저 크기 비율이 버섯구름의 크기를 나타낸 게 아니라는 것이다. 그래프 좌측의 단위(kt, 폭발력 단위)에 유의하자. 실제 피해 범위라든지 버섯구름 크기 차이는 위에 나온 것보다 작다. 전략화 문단 하단 참고.
프랑스의 수도 파리에 떨어졌을 때의 피해를 가정하여 나타낸 그림. 노란색은 화구의 크기, 붉은색은 심각한 파괴범위(완파라고 말하는 정도의 피해)를 나타낸다. 붉은 원의 범위는 700제곱킬로미터를 넘으며 파리 시와 그 외곽을 둘러싼 미니 3주[14] 전역이 포함된다.
단적으로 리틀 보이와 비교하면 리틀 보이가 소도시 하나를 잿더미로 만드는 수준이라면 차르 봄바는 파리, 뉴욕, 서울 등의 수도급 대도시를 포함하는 광역권 자체를 문자 그대로 평탄화할 수 있는 수준이다.
더 무서운 건 이 폭탄은 당초 100Mt급으로 계획했던 물건이라는 점이다. 선전 목적에서 미국에서 실험했던 핵무기들과 자릿수를 다르게 하려다가 100Mt짜리를 진짜로 터뜨렸다가는 낙진의 위험이 너무 커서 50Mt 수준으로 줄인 것이다.[15] 실제로 이 무기의 디자인 자체가 100Mt급의 설계를 고려해 만들어졌기 때문에 내부의 납을 열화우라늄으로 바꾸는 약간의 개조를 거치면 100Mt급 위력이 나온다고 한다. 이 부분이 핵무기에서 중요한 역할을 하는 장치 중 하나인 반사재다.
기초 디자인에서는 우라늄 반사재를 이용한 것을 채택했지만 후에 납 반사재로 교체되면서 100Mt의 예상 위력이 절반인 50Mt급으로 줄었다. 납 반사재의 경우 핵융합으로 튀어나오는 고속 중성자를 다 먹지도 않고 먹어도 핵분열하지 않지만 우라늄 238은 고속 중성자를 먹고 핵분열되어서 더 강력한 위력을 보인다. 만약 초기 디자인대로 우라늄 반사재로 제작되었다면 두르놉체프 소령을 포함한 실험 참가 인원들은 제대로 대피하지도 못하고 핵의 불길에 휩싸였을 것이다.
차르 봄바의 초기 계획에선 150Mt까지 계획되었다는 말도 있다. 다만 여기서 위력이 세 배 늘면 파괴 범위는 세 곱절이 아니라 [math( 3^{\frac2 3} )]만큼 늘어난다.([math( 3^{\frac2 3} )]은 약 2.08) 게다가 27톤씩이나 되는 너무 무거운 무게 탓에 폭격기를 개조해서 수송해야 했는데, 느려터진 폭격기를 몰고 미국 상공에 들어가면 당연히 격추당하고도 남으므로 상당히 비효율적인 무기이다.[16]
3. 전략화
차르 봄바는 ICBM의 사거리 및 제한 중량을 가뿐히 넘어 버렸는데 이를 안 소련은 초거대중량 운반용 슈퍼 ICBM 개발에 나서고 실제로 1962년 12월 24일 체르야빈스키에 의해 50Mt 탄두운반용 슈퍼 ICBM 개발에 성공했다고 선전했다. 소련은 이 ICBM을 발사하여 24.2Mt 탄두를 폭발시켰다. 결국 소련은 100Mt 폭발시 핵분열 위험부담이 엄청나고 수송기가 폭발로부터 안전하게 대피하지 못할 확률이 50%로 위험하기 때문에 위력은 절반이지만 세상에서 가장 강력한 무기를 만들어낸 것이다.폭탄의 위력이 너무 강력해서 방사성 물질이 전부 우주로 날아가 실험장소에서도 방사능이 검출되지 않았다는 도시전설이 있다. 방사능 낙진을 포함한 버섯구름이 대기권을 돌파했기 때문이라는 내용인데 사실이 아니다.
낙진이 적은[17] 이유는 차르 봄바가 수소폭탄이기 때문이다. 수소폭탄의 구조는 작은 원자폭탄을 터트려 중수소의 핵융합을 유도하는 것이기 때문에 폭발력에 비해 원래부터 검출되는 방사능은 매우 적다. 핵융합은 위력에 비해서는 낙진이 매우 적게 생기고, 대부분이 짧은 기간 동안 강한 방사선을 내뿜고 사라진다. 따라서 수십 kt급 원자폭탄보다 1만 배 강하다고 방사성 낙진도 1만 배나 많이 생기는 것은 아니다. 게다가 위에서 말한 납 반사재 덕분에 차르 봄바의 폭발력의 97%가 핵융합에서 나왔고[18] 낙진의 양도 매우 적어졌다. 또한 화구가 땅에 닿지 않는 높이에서 폭발했기 때문도 있다. 캐슬 브라보[19]처럼 지표에서 터뜨렸다면 방사능이 매우 많이 나왔을 것이다.
유명한 핵폭탄들의 위력을 비교한 그래프.[20] 중심부의 플라즈마 화구의 크기만 저 정도라는 것이니 무시무시한 위력이다.
4. 평가
차르 봄바는 역사상 인류가 사용한 가장 큰 위력의 무기로 기록되었고 제3차 세계 대전이라도 하지 않는 한 앞으로도 깨지지 않을 예정이고 깨져서도 안 될 엄청난 기록이다.이런 물건이 탄생한 까닭은 미국과 소련 양국이 냉전 하에서 서로 과시성 체제경쟁을 벌였기 때문이다. 마찬가지로 우주 경쟁 또한 경제적 가치가 전혀 없고 그 비용을 양국이 감당하기 어려웠음에도 서로 자존심 싸움을 벌였기 때문에 진행될 수 있었다.
따라서 미국이나 러시아가 마음만 먹는다면 얼마든지 깰 수는 있는 기록이다. 실제로 계획된 무기 중에도 소련의 R-46의 탄두는 차르 봄바를 뛰어넘는 위력으로 만들어질 계획이었지만 다행스럽게도 계획이 취소되었다. 현재는 냉전이 끝났고 신냉전도 이전의 것과는 성격이 많이 달라졌으므로 굳이 이런 프로젝트에 전세계로부터 오는 큰 비판을 감수하면서 엄청난 예산까지 들일 이유가 없다. 왜냐하면 그 정도 위력의 수소폭탄을 개발하는 건 전혀 불필요하기 때문이다. 도시를 초토화시키는 (혹은 그러겠다고 위협하는) 전략핵은 더 작은 위력만으로도 이미 목적 달성에 충분하기 때문이다. 그리고 넓은 면적을 초토화시키려면 이런 큰 것 하나보다는 작은 것을 여러 발 쏘는 게 훨씬 효율이 좋다.
현재는 ICBM과 같은 탄도미사일의 기술도 점점 발달하기 때문에 미래에는 ICBM 한 발에서 수소폭탄 여러 발이 탄도 미사일의 종말단계나 그 이전 단계에서 분리되어 낙하하여(MIRV) 훨씬 더 넓은 범위에 더 끔찍한 피해를 줄 수 있다고 추측한다.
5. 차르 시리즈 일람
6. 여담
화산, 지진, 태풍[21] 등의 총 에너지를 나타낼 때 보통 리틀 보이[22]의, 또는 차르 봄바의 에너지의 n배라고 표기를 한다.7. 관련 문서
- 캐슬 브라보 - 미국 최대의 실기폭 핵실험
- Mk.17 / Mk.24 - 미국 최초의 실전 배치용 수소폭탄. 크기만 놓고 보면 사실상 미국판 차르 봄바라고 할 수 있다.
- B41 - 인류 역사상 두번째로 강력한 무기이자[23] 인류 역사상 두번째로 강력한 수소폭탄으로 미국이 보유했던 가장 강력한 무기
[1] 위의 사진은 모형이다. 러시아 사로프 시의 핵무기 박물관 전시[2] 폭발 장면은 22분 40초경에 나온다.[3] 러시아어로 황제는 '임페라토르'지만 전통적인 군주 명칭인 '차르'도 자주 사용되었다.[4] 이 명칭은 단순히 별명으로, 원래 주어진 이름은 Massive Ordnance Air Blast(공중폭발 대형폭탄)이다. 머릿글자 MOAB에 맞게 의미를 바꾼 것이다.[5] 러시아어로 Царь, бомба 모두 주격인 명사의 결합형이다. 단 문장에서 쓰일 때는 뒤에 있는 бомба의 성을 따라가므로 여성명사가 된다. Царьская бомба. Царь는 제왕이라는 뜻도 있기 때문에 말 그대로 제왕폭탄.[6] 총 에너지를 지진의 규모로 환산하면 규모 8.3 정도가 된다. 참고로 1960년 칠레 대지진의 리히터 규모가 8.3이다.[7] 노바야제믈랴섬이다.[8] 차르 봄바가 너무 커서 폭탄창 문을 탈거하고 케이블로 매달아 목표 지점까지 나른 후에 투하했다고 하는데 사진에서 폭격기 동체 아랫부분에 달린 것이 그것이다. 단순한 케이블이 아닌 합금강으로 만든 수백여 줄의 케이블에 매달고 폭탄의 질량과 관성에 대한 영향을 최소화하기 위해 다중 도르래와 케이블의 길이를 자동으로 조절할 수 있는 모터와 감속기까지 장착했다. 참고로 미국의 B-36들 중 2개의 폭탄창을 1개로 합친 기체라면 기내 탑재가 가능했을 것이다. 저렇게 폭탄을 폭격기 동체에 달아서 투하하는 방법은 폭격기의 폭장량을 감안해서 탑재는 가능하지만 폭탄창보다 폭탄이 더 큰 경우에만 하는 방법이다. 이것과 비슷한 사례가 제2차 세계 대전 당시 영국에서도 있었는데 그게 현대 벙커버스터들의 선조뻘 되는 지진폭탄인 그랜드슬램 되시겠다.[9] 참고로 규모 8.3이라고 이미 서술되어 있는데 왜 여기서는 규모 5.25라고 하지?라고 의문을 품을 수 있는데 위에 규모 8.3이라는 수치는 차르봄바의 총 에너지의 양을 나타낸 것이지 터뜨렸을 때 발생하는 지진의 규모를 나타내는 것이 아니다.[10] 사실은 닿진 않았다. 당초 화구가 지상에 닿을 것으로 예상했는데 지면에서 반사된 충격파로 인해 아래쪽이 약간 찌그러졌다. 밑의 사진을 참조하기 바람.[11] 나일론이 사용되었는데 덕분에 소련 쪽 합성섬유 공급이 후달렸다는 말도 있지만 섬유산업은 못해도 톤 단위로 찍어내는 만큼 800kg은 공급이 후달릴 만큼 결코 많은 양이 아니므로 신빙성은 없는 말이라고 할 수 있다.[12] 오존층보다도 2배 이상 높다. 중간권에 닿을 정도.[13] 어떤 기록에는 관측자들이 100km 떨어져 있었다는 이야기가 있는데 사실은 관측자들은 270km 떨어져 있었다. 거기서도 폭발로 인한 열(물론 당연히 열풍이 아닌 복사열)이 느껴졌을 정도라고 한다. 참고로 270km이면 서울에서 광주광역시까지의 거리다. 이게 실감이 나지 않는 사람을 위해 첨언하자면, 만약 서울특별시청에 떨어졌다고 가정할 때 수도권 전역과 충남 북부, 충북 북서부, 강원 서부와 북한의 개성, 연안, 금천 사람들도 직접 화구가 보일 정도로 야외에 노출된 상태라면 3도 화상을 입을 수 있단 소리다.[14] 오드센 주, 발드마른 주, 센생드니 주, 파리를 동그랗게 에워싸고 있는 모습에서 착안해 '프티 쿠론느(소왕관) 3주'라고 부르기도 한다.[15] 만약 100Mt급을 터뜨렸다면 소련 전역이 피해를 입었을 것이라는 떡밥이 자꾸 도는데 그런 문제였으면 애초에 노바야제믈랴 섬에서 실험하지도 않았을 것이다. 100Mt 짜리에 소련 전역이 초토화된다면 100Mt의 반쪽짜리 위력을 내는 50Mt짜릴(완전히 똑같은 효율을 가졌다고 가정할 때 낙진량은 반이 되고 폭발 반경은 80%다.) 모스크바에서 얼마 안 떨어진 곳에서, 그것도 무인도도 아닌 섬에서 터뜨린다는 것 자체가 말도 안 되는 소리다.[16] 러시아에서, 그리고 역사상 가장 큰 ICBM인 R-36조차도 페이로드는 약 9톤급이다.(사실 엄밀히는 R-7이 더 크다) 27톤이나 나가는 차르 봄바를 달 수 있는 로켓은 타이탄 IV 이상의 상용로켓 정도의 크기나 새턴 시리즈(새턴 IB, 새턴 V), 에네르기아 같은 대형 발사체가 있어야 한다. 특히 이를 위성궤도 밖으로 날려보낼 만큼 강력한 로켓은 역사상 새턴 V밖에 없다. 아레스V는 취소됐고 에네르기아는 로켓 특성상 지구궤도 내는 가능하지만 정지궤도 20톤이 한계라 그 이상은 어렵다. 현재 개발중인 SLS가 완성된다면 둘로 늘어난다. 50Mt급 탄두를 더 소형화하면 된다.[17] 위력에 비해 적다는 것이다.[18] 97%인 48.5Mt이 핵융합이고, 3%인 1.5Mt이 핵분열인데, 1.5Mt이면 히로시마 폭탄 100발을 동시에 떨어뜨린 수준과 같다. 결코 만만치 않은 방사능 양이다.[19] 6mt으로 예상되었으나 리튬이 핵반응에 참가하는 바람에 15mt으로 위력이 뻥튀기되었다. 당연히 이후 남태평양 지역에 엄청난 낙진을 안겨주었고 일부는 하와이까지 건너가기도 했다.[20] 대부분 퇴역했고 W88만 현역이다. 피스키퍼는 퇴역했지만 탄두인 W88은 트라이던트 II로 옮겨졌다.[21] 또는 허리케인[22] 히로시마에 투하한 원폭.[23] 다만 무게 대 위력으로는 가장 강력하다.