핵폭발 이후④ 열복사선 효과
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핵폭발 이후④ 열복사선 효과

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입력 : 2013-04-04 14:05:00 | 수정 : 2013-04-09 10:03:07

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핵폭발은 태양의 중심과 같은 정도의 열을 발생시킨다. 이 열은 폭심에서 외부를 향해 초속 30만 ㎞로 확산된다. 지상폭발의 경우 화구의 중심 및 폭심지 안 5㎞이내의 모든 것은 녹아서 기체상태로 증발해 버린다. 이 같은 열복사선으로 인해 원거리에 있는 인마와 물체들도 곧바로 발화한다. 1Mt 공중폭발의 경우 폭심으로부터 11㎞에서도 3도 화상을, 13㎞에서는 2도 화상을 입는다.


막대한 열에너지가 응축된 화구
핵폭발의 폭심지 상공으로 치솟아 오르는 불덩어리를 ‘화구’라고 한다. 핵폭발시 단위질량 당 개방되는 에너지가 막대하기 때문에 그 주변지역은 1,000만 ℃에 이른다. 일반폭약 폭발의 2,000~3,000℃와는 비교할 수 없을 정도로 높다. 이러한 초고온으로 인하여 핵무기 구성요소 가운데 핵분열물질을 제외하고는 모두 증발해버린다. 대기권 내 핵폭발에서는 방출되는 전자파 에너지가 모두 대기에 의해 폭발점의 2~3m 이내에 흡수되어 대기를 초고온으로 달굼으로써 증발된 핵탄두의 잔해를 포함한 공기와 가스 형태의 빛을 내는 열구熱球 즉 거대한 화구를 형성한다.

상향운동과 화구의 냉각에 따라 특징적인 ‘버섯구름’이 형성된다. 화구가 냉각됨에 따라 그 속에 들어 있는 증발한 물질이 고체입자의 구름을 형성하면서 응축한다. 공중폭발 후에는 물이 응축된 물방울이 흰구름 형태를 띈다. 지표폭발의 경우에는 이 구름 속에는 다량의 먼지나 파편(화구가 지표면에 접촉할 때 증발한 물질이나 그 후 발생하는 강한 상승기류에 의해 딸려 올라온 물질 등)이 들어 있다. 이들 먼지나 띠끌은 폭발에 의해 생성된 방사성 물질에 오염돼 방사성 낙진이 되어 지상으로 떨어진다.

초고온 에너지와 열 복사선으로 극심한 인명 피해
핵폭발이 일어나면 수백만 ℃에 달하는 열에너지와 가시광선이 초당 30만㎞의 속도로 전파되는데 이 열에너지에 노출된 사람들은 고온의 열로 인하여 사망하거나 심한 화상을 입게 된다. 또한 이 열에너지는 산림이나 건물에 화재를 일으키고 또 자동차의 연료탱크와 화약/탄약의 폭발 그리고 도시의 가스관과 주유소를 파괴시키면서 사람들에게 2차적인 화상을 입힌다.

한국의 경우 이제는 지방 중소도시까지 모두 도시가스관과 주유소가 시가지에 밀집되어 있다. 핵폭발 시 가장 직접적이고 대량파괴적인 가해요소는 대규모의 화재다. 핵폭발 시 모두 대피해야 하므로 소방기능을 기대할 수 없다. 대화재는 저절로 멈출 때까지 기다리는 수밖에 없다. 북한 핵탄두가 무서운 것은 이 때문이다. 특히 핵 폭발지점 부근 지상에는 3,000∼4,000℃에 달하는 고온에 노출된 사람들은 즉각 모두 사망에 이르고 건물에 화재가 발생한다. 대도시에 존재하는 초고층 빌딩의 구조물은 대부분 H빔 형태의 기둥들을 콘크리트로 싸매고 있다. 실험에 의하면 두께 1m에 싸여 있는 철골조 H빔은 외부온도 2,000℃ 내외에서 중력을 견디지 못하고 구부러진다. 핵폭발 시 화구 속 또는 인접한 지역에 있던 고층빌딩은 모두 철골조가 휘어져 붕괴된다. 2002년 뉴욕의 9.11 항공기 테러 때에 항공유가 폭발하면서 발화된 열로 인하여 WTC빌딩이 그대로 주저 앉아 버리는 광경을 목도한 것이 그 실례다. 당시 빌딩에 가해진 열은 대략 2,500℃ 정도다.

핵폭발이 일어나면 제일 먼저 지상에 도달하는 것이 열복사선이고 그 다음에 폭풍이 도달하게 되므로 화재로 인해 약해진 구조물들은 2차적으로 도달하는 폭풍에 의해 피해가 더욱 증폭되고 화재를 더욱 확대시키게 된다. 그리고 핵폭발 시 강력한 빛의 섬광이 빛나는데 이때 발산되는 섬광이 직접 사람의 눈 초점과 마주친 사람은 망막에 화상을 입어 영구적인 실명을 하게 되고, 그 이외의 노출된 사람들은 너무나 강한 섬광에 의해서 일시적인 실명을 일으키게 된다.

1945년 8월 히로시마와 나가사키에 투하된 20㏏ 정도의 핵무기에 의하여 복사열로 인한 피해범위를 분석해 보면 핵폭발 지점으로부터 1.2㎞ 이내에 있었던 시민들은 모두 사망했다. 2.5㎞ 이내에서는 3도 화상을 입었으며, 4㎞ 이내에서는 2도 화상을, 5㎞ 이내에서는 1도 화상을 입었다. 그리고 2㎞ 이내에 있던 건물이나 산림은 모두 화재로 소실되었고, 3㎞ 이내는 산발적 화재 발생이, 5㎞ 이내도 화재 발생이 있었던 것으로 알려졌다. 또한 30㎞ 이내에 있었던 주민들이라도 화구를 바라본 경우 상당기간 실명으로 고통을 겪었다.


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