핵폭발 피해 반경: 핵폭탄은 얼마나 멀리 미치나

핵무기의 피해 반경은 하나로 정해져 있지 않습니다. 폭발은 여러 개의 원을 한꺼번에 그리고, 원마다 피해의 종류가 다릅니다. 화구, 건물 붕괴, 드러난 피부의 화상, 깨지는 유리창이 각각 다른 원입니다. 원의 크기는 주로 위력에 따라 달라지지만, 위력보다 훨씬 느리게 커집니다. 히로시마 원폭보다 천 배 강한 무기라고 해서 천 배 멀리까지 닿지는 않습니다. 대략 열 배 멀리 닿을 뿐입니다.

아래 표는 20톤짜리 포탄부터 50메가톤의 차르 봄바까지, 여러 무기의 주요 피해 반경을 정리한 것입니다. 수치는 시뮬레이터가 쓰는 것과 같은 모델로 계산했으며, 심한 파괴가 가장 넓게 퍼지는 높이에서 공중폭발한 경우를 기준으로 합니다.

원을 읽는 법

공학자들은 폭풍 피해를 과압, 곧 평상시보다 높아진 공기 압력으로 나타내며 단위는 제곱인치당 파운드(psi)입니다. 20 psi에서는 철근콘크리트 건물도 무너지고 안에 있던 사람은 거의 살아남지 못합니다. 5 psi에서는 일반 주택이 주저앉으며, 미국 의회 기술평가국(OTA)의 사상자 모델은 이 구역 주민의 약 절반을 사망자로 계산합니다. 1 psi에서는 건물은 버티지만 유리는 버티지 못해, 날아다니는 파편이 아주 넓은 지역에서 사람들을 다치게 합니다.

화상 구역은 폭풍 구역과 다르게 움직입니다. 열은 빛처럼 직선으로, 순식간에 퍼지기 때문에 공기가 얼마나 맑은지, 길을 막는 것이 있는지에 따라 닿는 거리가 달라집니다. 맑은 날에는 큰 무기의 3도 화상 반경이 주택 붕괴 구역보다 훨씬 바깥까지 이어집니다. 안개나 비, 언덕 하나만 있어도 이 반경은 크게 줄어들 수 있고, 그래서 시뮬레이터는 지형 그림자를 그릴 수 있습니다.

위력이 큰 무기에서는 초기 방사선이 가장 짧게 닿습니다. 300킬로톤 폭발의 경우 약 500 rem의 치사량은 2 km 정도까지만 미치는데, 이는 완전 파괴 구역의 한참 안쪽입니다. 작은 무기는 예외입니다. 몇 킬로톤 이하에서는 방사선 원이 심한 파괴 원보다 넓습니다.

위력이 열 배여도 거리는 두 배 남짓인 이유

폭발은 에너지를 공기의 부피 속으로 퍼뜨리고, 부피는 거리의 세제곱에 비례해 커집니다. 그래서 특정 과압이 나타나는 거리는 위력의 세제곱근에 비례합니다. 위력을 8배로 늘리면 원은 두 배가 되고, 1,000배로 늘리면 열 배가 됩니다. 열은 이보다 조금 더 가파르게 늘어나는데, 큰 화구는 더 오래 빛나기 때문입니다.

현대의 핵무기고가 거대한 폭탄을 버린 이유가 여기에 있습니다. 100킬로톤 탄두 열 발을 도시 위에 흩어 터뜨리면, 총 위력은 같아도 1메가톤 한 발보다 훨씬 넓은 면적을 파괴합니다.

공중폭발과 지표폭발

폭발 높이에 따라 양상이 달라집니다. 목표 상공 높은 곳, 300킬로톤 탄두라면 약 2 km 높이에서 터지면 충격파가 지면에 반사되며 스스로를 증폭합니다. 그 결과 5 psi 원은 같은 무기가 지표에서 터질 때보다 약 1.5배 넓어집니다. 지표폭발은 에너지 일부를 크레이터를 파는 데 쓰기 때문에 폭풍이 덜 멀리 가지만, 대신 흙먼지를 끌어올려 그것이 방사성 낙진이 됩니다. 미사일 사일로 같은 방호된 군사 목표는 지표폭발로, 도시는 전쟁 계획상 공중폭발로 공격합니다.

숫자가 담지 못하는 것

지도 위의 원은 평탄하고 트인 땅을 가정한 평균값입니다. 실제 도시에는 동네 전체를 가려 주는 언덕이 있고, 폭풍을 막기도 하고 길을 따라 몰아가기도 하는 고층 건물이 있습니다. 열 펄스로 생긴 불이 합쳐져 히로시마에서처럼 화재 폭풍이 되면 피해는 원 바깥까지 번집니다. 어떤 원도 그 뒤에 이어질 병원, 도로, 전력의 붕괴는 반영하지 않습니다. 규모를 가늠하는 용도로 보시기 바랍니다. 내가 사는 거리 위에 그려 보려면 시뮬레이터를 열고 도시와 무기를 고른 뒤 「폭파」를 누르세요.