수소폭탄(Hydrogen Bomb)은 'H폭탄' 또는 '열핵폭탄'이라고도 불리며, 인류가 만든 무기 중 가장 강력한 파괴력을 지닌 핵무기입니다.
수소폭탄의 작동 원리는 핵융합(fusion) 반응에 기반하기 때문에 '융합폭탄'이라고 부르기도 합니다. 지구상에서 가장 강력한 무기인 셈입니다.
원자폭탄 vs 수소폭탄
원자폭탄은 우라늄 235(235U)나 플루토늄 239(239Pu)처럼 무거운 화학 원소를 사용해 만들어집니다. 반면 수소폭탄은 이름 그대로 가벼운 원소인 수소(H)를 핵심 연료로 사용합니다.
제2차 세계대전 당시 히로시마와 나가사키에 투하된 원자폭탄(각각 우라늄 235와 플루토늄 239로 제작)은 핵분열(fission), 즉 원자핵을 쪼개는 반응으로 폭발했습니다.
반면 수소폭탄은 핵융합(fusion), 즉 원자핵들이 서로 결합하는 반응을 이용합니다. 따라서 두 폭탄의 가장 큰 차이는 바로 핵반응의 방식에 있습니다.
수소폭탄의 작동 원리
수소폭탄의 폭발은 약 1,000만 ℃에 달하는 극고온 환경에서 일어나는 핵융합 반응에서 시작됩니다.
이 과정에서 수소의 동위원소인 중수소(deuterium)와 삼중수소(tritium)가 서로 결합합니다. 동위원소란 양성자와 전자의 수는 같지만 중성자의 수가 다른 원소를 말합니다.
두 원자핵이 결합하면 헬륨 원자핵이 생성되면서 막대한 에너지가 방출됩니다. 헬륨의 원자질량은 수소의 약 4배에 달하기 때문입니다.
즉, 가벼운 원자핵이 무거운 원자핵으로 바뀌는 과정에서 엄청난 에너지가 나오며, 이로 인해 핵융합 반응은 핵분열보다 수천 배 더 강력한 위력을 냅니다.
수소폭탄의 파괴력
수소폭탄의 파괴력은 메가톤(megaton) 단위로 측정됩니다. 1메가톤은 TNT 화약 100만 톤의 폭발력에 해당합니다. 반면 원자폭탄의 위력은 대체로 킬로톤(kiloton), 즉 TNT 1,000톤 규모로 측정됩니다.
참고로 원자폭탄이 실전에 사용된 유일한 사례는 제2차 세계대전 말기로, 일본의 히로시마와 나가사키 두 도시가 완전히 파괴되었습니다.
역사상 가장 강력한 수소폭탄은 1961년 소련이 실험한 '차르 봄바(Tsar Bomba)'로, 약 50메가톤의 위력을 기록했습니다.
에네웨타크 환초 핵실험
1952년 11월 1일, 미국은 마셜 제도의 에네웨타크 환초에서 '아이비 마이크(Ivy Mike)'라는 코드명의 수소폭탄 실험을 진행했습니다. 그 폭발력이 워낙 강력해 지름 약 2km에 달하는 거대한 크레이터가 생겨났습니다.
이 섬은 제2차 세계대전 종전 이후 무인도가 되었고, 이후 핵실험장으로 활용되었습니다.
1970년대부터 주민들이 섬으로 돌아오기 시작했으며, 미국은 본격적인 제염 작업에 착수했습니다. 1980년에는 해당 섬이 오염에서 벗어난 것으로 공식 판정되었습니다.
비키니 환초 핵실험
마셜 제도에 위치한 비키니 환초 역시 1946년부터 1958년까지 미국의 핵실험 장소로 사용되었습니다.
이곳에서만 20회가 넘는 수소폭탄 실험이 진행되었고, 그 결과 환초는 사람이 살 수 없는 땅이 되었습니다. 비키니 환초는 핵실험의 참상을 증언하는 장소로서 유네스코 세계유산에 등재되었습니다.
맨해튼 프로젝트와 수소폭탄의 탄생
미국이 주도한 맨해튼 프로젝트(Manhattan Project)는 1940년대 원자폭탄 개발을 담당한 비밀 계획입니다.
프로젝트는 물리학자 줄리어스 로버트 오펜하이머(Julius Robert Oppenheimer)가 이끌었으며, 여기에 참여했던 물리학자 에드워드 텔러(Edward Teller, 1908~2003)는 이후 '수소폭탄의 아버지'로 불립니다.
또 다른 참여자인 필립 모리슨(Philip Morrison, 1915~2005)은 미국의 물리학자로, 원자로 개발 연구에 기여한 인물입니다.
