리틀보이와 팻맨

[管韻]

리틀보이와 팻맨

리틀 보이는 세계 최초로 실험용이 아닌 실전을 위해 제작된 핵무기이다. 사상 최초로 적을 공격하기 위해, 그리고 사람들이 실제로 사는 도시에 대해 행해진 핵공격의 주인공이며, 전체 역사상 이런 사례는 단 두 번 있었다.

우라늄-235를 이용한 원자폭탄이며, 우라늄 64kg이 사용되었다. 그러나 안정적인 핵분열을 성공하기 위한 구조물로 인해 전체 무게는 4,400kg에 달하며, 그런 구조물 규모에도 불과하고 유일한 실전에서도 불발될까봐 노심초사했다고. 이름은 말 그대로 모양에서 따왔고 암호명은 루스벨트였으며, 리틀 보이는 루스벨트의 별명이었다.

길이는 3m이며, 직경은 71cm 정도로 가늘고 긴 편이다. 이는 핵분열을 유발하는 방식 때문인데, 우라늄을 임계질량 이내로 두 조각을 만들어 둔 후, 블록을 맞추듯 한 조각을 폭발로 날려서 다른 한 우라늄에 맞추는 방식(Gun-type fission weapon)이다. 굉장히 드문 방식으로, 실제 기폭도 4번만 이루어진 방식이다. 우라늄을 초고농축하는 것에는 엄청난 시간과 비용이 들어서, 초기의 몇몇을 제외하고 거의 대부분 플루토늄을 핵연료로 사용한다. 플루토늄을 핵연료로 쓰는 경우 이 포신형 방식으로는 제대로 된 폭탄을 만들 수 없어서 내파 방식을 개발해 냈고 이후로는 거의 내파 방식만 쓰이게 되었다.

폭탄을 설계할 당시 과학자들을 고민에 빠뜨린 점에는 이 폭파 구조에 사용하는 '포신'이 있었다. 기존 화포의 포신을 응용해서 우라늄을 맞추는 방식으로 하려 했더니, 포신의 부피와 무게가 너무 나가서 그대로 폭탄에 적용하기가 곤란했기 때문이다. 아무리 계산을 해도 제한된 크기의 폭탄에 적절한 포신을 설계하기가 힘들었는데, 모 학자의 역발상 때문에 해결할 수 있었다. 일반적인 화포는 포탄이 날아가는 화염과 반동을 적절히 억제해서 사격할 수 있도록 적절히 두꺼워야 하지만, 리틀 보이에 사용되는 '포신'은 어차피 우라늄을 쏜 뒤 아주 짧은 시간 후 핵반응에 의해 소멸될 테니 기존 화포의 것보다 얇고 가볍게 만들어도 상관 없다는 발상이었다.

폭발력은 16Kt으로 팻 맨보단 약한 수준이지만, 16Kt이라는 숫자가 TNT 16,000톤의 위력이라는 뜻이니 결코 무시할 수준이 아니다. 그것도 원래 계획상 위력의 1/10 수준이었는데도.

리틀 보이는 히로시마시에 투하된 것이 가장 유명하지만, 실제로는 32발이나 생산되었다.

이 리틀 보이의 위력은 이후 핵무기의 '기준'이 되었다. 사상 최초로 실전에 사용된 핵무기라서 가장 상세한 자료들이 축적되었기 때문이다. 대형 핵무기나, 각종 에너지의 크기에 대해 '핵무기(원폭)의 ~배 위력'이란 표현이 나올 경우 십중팔구는 이 리틀 보이의 위력을 기준으로 한다.

앞서 히로시마에 떨어진 리틀 보이보다 덩치가 컸기에 '뚱보(Fat Man)'라는 이름이 붙었다. 위력은 21kt. 이 폭탄의 암호명은 처칠이었다. 처칠의 별명이 팻 맨이었기 때문. 무게는 약 4,670kg이다. 이후에 생산된 B41이 이보다 1000배 강한데 더 가벼운 걸 생각하면 정말 대단한 기술 발전을 알 수 있다. 길이는 3.3m에 직경 1.5m로 항공폭탄치고 매우 굵은 편이다. 팻 맨이라는 이름에 걸맞다. 플루토늄은 고작 6.2kg 들어간다고 한다.

세간에 알려지지 않은 사실이지만, 리틀 보이에 사용된 우라늄 U235의 동위원소인 U238을 사용했다고 한다. 또, 이 놈을 터뜨리기 전후로 팻맨과 비슷한 이름의 Pumpkin Bomb, 즉 호박 폭탄이라는 재래식 폭탄을 개발하였다. 이 놈은 무게도 팻 맨과 거의 비슷하며, 모양은 실로 똑같다고 할 수 있는데, 꽤나 자주 사용되었던 폭탄이다. 실제로 1945년 7월 20일, 유명한 에놀라 게이 기체들 중 하나인 스트레이트 플러시의 기장 클로드 이설리가 황궁을 향해 이 호박 폭탄을 투하하였는데, 이것이 명령을 어긴 것으로 간주되어, 스트레이트 플러시의 지위는 리틀 보이 투하 임무에서 기상 관측용 비행기로 내려갔다.

흔히 나가사키에 떨어진 팻 맨이 유일하다고 생각하지만, 실제로는 냉전기 120개가 양산됐다. 물론 초기 원폭의 한계로 보다 효율이 높은 원자폭탄에 밀려 퇴역했지만... 이후 개발된 폭축형 원자폭탄인 Mk.4, Mk.6, Mk.18도 모두 팻 맨의 개량형 모델들이다. 그리고 소련 최초의 원자폭탄인 RDS-1도 팻맨과 모양이 거의 같다.

투발 수단으로는 나가사키에 팻맨을 투하했던 B-29는 물론이고 B-36, B-50에도 탑재할 수 있었다. 리틀 보이가 농축 우라늄을 이용한 총신형 방식의 원자폭탄인 것과 달리 팻 맨은 내파 방식의 핵분열을 이용한다. 플루토늄을 둘러싼 폭약이 안쪽의 플루토늄이 뭉쳐지게 하며, 동시에 압력을 줘서 임계질량이 되도록 유도한다.

[管韻]

우리나라에서 초가집 짓고 전기도 없던 세상에 살때 유럽은 핵폭탄을 연구하고 있었습니다.