더러운 폭탄 ‘더티밤’(dirty bomb)은 왜 두려운가?

오늘날 악명(惡名)이 높은 3가지 가공(可恐)할 폭탄을 고른다면 코발트탄(cobalt b9omb), 중성자탄(neutron bomb) 그리고 더러운 폭탄(dirty bomb)일 것이다. 이 셋 중에서 현실적으로 가장 위협적인 폭탄은 쉽게 만들고 터뜨릴 수 있으며, 피해가 가공스러운 ‘더티밤’이다.

코발트탄은 핵융합폭탄을 이용한 방사성 폭탄

​코발트 폭탄은 1950년대에 구상(構想)했던 이론적인 핵융합폭탄의 하나이다. 코발트(Co)라는 원소는 니켈이나 구리 광산에서 채굴되는 원자량이 59(코발트-59)인 은백색의 금속이다. 만일 수소폭탄의 탄두 주변을 코발트-59로 감싸고 폭발시킨다면, 대량의 중성자가 발생하여 코발트-60을 생성하게 된다. 이때 생겨나는 코발트-60은 인체에 치명적인 방사선(감마선)을 내는, 반감기 5.27년의 방사성물질이다.

코발트탄은 폭발 규모가 작더라도 강력한 방사선이 나오기 때문에 장기간 큰 살상(殺傷) 효과를 내어 인류를 멸망시킬 가능성이 있다. ‘최후 심판의 무기’라고도 말하는 방사선 폭탄은 이론적으로 코발트-59 외에 금-197, 탄탈럼-181, 아연-64 등도 같은 효과를 낼 수 있다. 코발트탄은 반드시 고열의 핵폭탄이 폭발해야 Co-60이 생산된다. 이 폭탄이 실제로 존재하는지 여부(與否)는 확실하지 않다.

구리나 니켈 광산에서 함께 출토되는 코발트광(CoAl2O4)은 매우 아름다운 청색이기 때문에 코발트블루(cobalt blue)라 불리며 유리, 잉크, 페인트, 그림물감의 청색을 내는 원료로 이용된다. 순수한 코발트는 은백색이고 방사성이 없는 안전한 물질이지만, 동위원소인 CO-60은 강력한 감마선(개머선 gamma ray)을 방출한다. 의학에서는 코발트-60의 방사선을 이용하여 암조직을 파괴하며, 음식물의 살균, 방사선 촬영, ‘동위원소 추적자’(radioactive tracer) 등으로 이용한다. 코발트는 매장량이 적은 금속이며, 아프리카의 콩고가 최대 생산국이다.

​중성자탄(neutron bomb)

​핵폭탄은 살상력과 함께 강한 파괴력을 발휘한다. 중성자탄은 소형 수소폭탄 주변을 베릴륨과 리튬으로 둘러싸서, 수소폭탄이 폭발할 때 중성자가 대량 방출되도록 만드는 것이다. 미국은 1963년에 네바다 사막의 지하에서 첫 실험을 했던 것으로 알려져 있다.

중성자탄은 건물이나 건축물에 대한 파괴력은 약하지만, 고속(高速)의 중성자가 건물 속이나 장갑차, 지하 벙커 속으로 침투하여 높은 살상력(殺傷力)을 발휘한다. 방사선 피해가 매우 심한 ‘더러운 폭탄’에 반대된다고 하여 ‘깨끗한 폭탄’이라 불리기도 한다. 러시아는 1977년, 프랑스는 1980년에 중성자탄을 개발했으며, 중국도 보유하고 있을 것으로 짐작되고 있다.

대도시에 더티밤이 터진다면 체르노빌에서 일어난 비극과 비슷한 상상하기 싫은 재난이 발생한다.

​더러운 폭탄(dirty bomb)

핵무기를 두려워하는 가장 큰 이유는 폭발의 위력(偉力)도 있지만 장기간에 걸쳐 방사선의 피해가 심각하다는 데 있다. 그런데 치명적인 방사선을 방출하는 세슘-137과 같은 물질을 일반 폭약(爆藥)으로 싸서 폭발시키면, 세슘-137의 입자가 사방으로 흩어져 장기간(반감기 30년) 방사선을 내어 피해를 주게 된다. 이런 목적으로 만든 폭탄을 ‘더러운 폭탄’(dirty bomb)이라 한다.

더러운 폭탄은 테러 집단이 사용할 염려가 있기 때문에 9/11 테러 사건 이후 매우 경계하고 있다. 실제로 1995년에는 체첸 분리주의자들이 세슘-137을 모스코바 공원에서 폭발시키려 했으나 미리 발견되어 실현되지는 않았으며, 이후에도 알카에다 테러리스트들이 몇 차례 시도하려다가 사전에 발각(發覺)되었다고 한다. 더러운 폭탄이 어디선가 사용된다면, 체르노빌 원자력발전소에서 발생한 비극이 재현될 수 있다. 그러므로 이 폭탄은 살상이나 파괴보다 심리적으로 극도의 공포를 주는 무기이다.

용어 해설

방사능(放射能 radioactivity)：

원자의 핵은 막대한 에너지를 가졌다. 원자의 구조가 불안정한 원소(방사성원소)는 핵분열(fission)을 하거나(양성자와 중성자를 방출), 핵융합(fusion 양자와 중성자가 결합)을 하여 안정한 상태의 핵이 되려고 한다. 이러한 불안정한 우너소의 핵 또는 화합물이 방사선(알파 입자, 베타 입자, 감마선)을 방출하는 현상을 말한다.

방사성을 가진 물질의 핵(radioactive atom)이 붕괴되면서 입자와 에너지(감마선)를 방출(radiation)하는 것을 나타낸다.

방사선(放射線 radiation ray)：

어떤 원소의 핵이 붕괴될 때 방출되는 알파입자(헬륨의 핵), 베타입자(전자나 양전자), 감마선(전자기파)을 통칭하여 방사선이라 한다. 넓은 의미의 방사선에는 태양에서 오는 모든 파장의 빛(전자기파)인 적외선, 자외선, 가시광선, X-선, 감마선 및 라디오파 모두가 포함된다. 이들 방사선은 파장이 짧을수록 강한 에너지를 가졌다.

방사성(放射性 radioactive)：

방사선과 방사성은 혼돈된다. 방사성은 ‘방사능을 가진’ 의미이다. 원자번호 82번 비스무트보다 원자량이 큰 원소들은 핵을 구성하는 양성자와 중성자가 너무 많기 때문에 불안정하여, 알파입자(양성자 2개와 중성자 2개 = 헬륨의 핵)를 방출하는 성질(방사성)을 가졌다. 이 외에 인공적으로 만든 여러 가지 동위원소와, 동위원소가 포함된 화합물들도 방사선을 낸다.

방사성 추적자(radioactive tracer) :

탄소(C-12)의 동위원소인 탄소-14(C-14)의 핵은 중성자 8개와 양성자 6개로 이루어져 있다. C-14의 핵은 베타 입자를 방출하면서(반감기 약 5,730년) C-12로 돌아가는 성질이 있다. 과학자들은 잎에서 광합성이 진행되는 복잡한 화학변화 과정을 추적할 때, CO2의 C가 C14인 동위원소를 사용했다. 과학자들은 광합성 과정 중에 C-14에서 방출되는 방사선(알파 입자)을 탐지하여 어떤 화학변화 과정을 거치는지 추적할 수 있었다.

이런 방사성물질(원자 또는 화합물)의 성질을 이용하여 화학변화 과정이나 고대 유물 또는 화석의 나이 등을 탐지하는 것을 ‘방사성 추적’이라 하며, 여기에 이용되는 것들을 ‘방사성 추적자’라고 하고, 방사성 표지(表識 radiolabeling)라는 표현도 쓴다.

방사성 추적자로 잘 쓰이는 것은 반감기가 짧은 삼중수소, 탄소-11, 탄소-14, 산소-15, 불소-18, 인-32, 황-35, 테크네튬-99, 요드-123, 갈륨-67 등이다. 가장 무섭고 더러운 더티밤은 전자게임, 공상과학영화 등에 잘 등장한다. – YS

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