수소폭탄, 원자폭탄의 수백배 위력 인류가 개발한 가장 위협적인 무기

[北 4차 핵실험]수소폭탄 맞나
중수소-삼중수소 융합해 위력 발휘… 美-英-佛-中-러 5개국 개발 성공

북한이 개발했다고 주장하는 수소폭탄은 원자폭탄이 폭발할 때 나오는 에너지로 핵융합을 일으켜 위력을 원자폭탄의 수백 배로 끌어올린 핵폭탄이다. 핵분열과 핵융합을 한 번에 이용해 위력을 한껏 키웠다는 점에서 인류가 발명한 가장 위협적인 무기로 꼽힌다.

과거 1차(2006년)와 2차(2009년) 핵실험에서 북한은 플루토늄 원자폭탄을 이용했다. 3차(2013년)는 명확하게 알려지지 않았다. 원자폭탄은 각각 플루토늄239와 우라늄235가 핵분열할 때 발생하는 에너지를 이용한 폭탄이다. 반면 수소폭탄은 원자폭탄이 폭발할 때 만들어진 고온(1억 도)의 환경에서 다시 핵융합 반응을 일으킨다. 이때 폭발력이 한층 강화된다. 수소폭탄의 폭발력은 원자폭탄보다 수십∼수백 배 강하다.

수소폭탄의 가장 큰 장점은 작고 가볍게 만들 수 있다는 데 있다. 소형화와 경량화에 성공하면 미사일에 실어 멀리 보낼 수 있기 때문에 무기화 측면에서 유리하다. 원자폭탄에는 핵분열이 연쇄적으로 일어나게 만드는 최소한의 양(임계질량)이 존재해 경량화에 한계가 있다. 플루토늄239는 적어도 6kg이 있어야 하고, 우라늄235는 순도 93.5%의 경우 52kg은 있어야 한다.

반면 수소폭탄이 핵융합을 일으킬 때는 임계질량이 없다. 핵분열로 기폭 작용이 한 번 일어나면 중수소와 삼중수소 등이 핵융합할 때 발생하는 에너지로 강력한 위력을 발휘하기 때문이다.

국제사회가 공식 인정하는 핵보유국은 유엔 안전보장이사회 상임이사국인 미국, 러시아, 영국, 프랑스, 중국 등 5개 국가다. 이 국가들은 원자폭탄과 수소폭탄을 모두 보유하고 있다.

미국은 1945년 세계 최초로 원자폭탄을 만들었다. 1952년 11월에는 태평양의 한 산호초 섬에서 수소폭탄 실험을 마치면서 수소폭탄 보유국으로도 자리매김했다. 당시 폭발력은 1945년 나가사키에 투하된 원폭 위력(21kt)의 320∼700배였다. 엄청난 위력 탓에 섬이 흔적도 없이 사라졌다. 전문가들은 수소폭탄 개발에 착수한 뒤 성공하기까지 걸리는 기간을 5∼8년 정도로 보고 있다. 서균렬 서울대 원자핵공학과 교수는 “기술 발전이 비약적으로 이뤄진 현재는 그 기간이 대폭 단축될 수 있다고 봐야 한다”고 말했다.

이재웅 동아사이언스 기자 ilju2@donga.com·손효주 기자