흥미돋 핵무기의 현대 도심에서의 위력계산

[도적]

출처: https://www.fmkorea.com/7180740245

주의: 해당 작성자는 해당 전공이 아닌 타 전공 석사이므로, 계산이 적절치 않을 수 있음.

이 글은 북한과 전쟁시 핵무기의 위력이 어느정도일까 생각하다가 다들 개활지 위력으로만 적혀있어서 여기저기 뒤져서 알아옴

계산과정은 1977년 발행되고 2022년에 개정된 온라인판 The Effects of Nuclear Weapons를 참고했으며, 해당 내용은 Chapter 3에 나오며, 링크는 다음과 같음

https://atomicarchive.com/resources/documents/effects/glasstone-dolan/chapter3.html

일단 해당 교과서는 미국 표준단위계(....)를 사용하므로 피트로 표시되어 있음.

d는 폭심지에서부터의 직선거리, h는 폭발고도를 의미하는 것으로 보임

그리고 high pressure range와 intermediate pressure range, 그리고 low pressure range 등등으로 폭발고도나 폭심지에서부터의 거리에 따라 계산하고 있음

먼저 high pressure range의 1kt 기준표는

와 같고

intermediate pressure range의 경우에는 

와 같음

우리가 판단근거로 삼을 내용은 다음과 같음.

1. 베이루트 폭발 사고(2020) 당시 폭심지 바로 옆(60m ; 200피트 가량) 사일로 건물이 한쪽 벽만 무너지고 아직까지 잘 서 있으며, 해당 폭발사고는 약 1kt의 폭발력을 지닌 것으로 판단되며, 사일로는 35MPa의 압축강도를 가지는 철근콘크리트로 지어졌다는 점에서, 해당 사일로에 가해졌을 과압(overpressure)이 몇 psi였는지

2. 콘크리트의 압축강도는 보통 18~60MPa까지 다양하며, 20psi 이상의 과압이 긴 시간(폭풍우 등) 가해지면 파괴된다는 점

3. 2017년 북한 핵 실험 당시 추정 폭발력은 50kt(한국), 140kt(미국), 160kt(일본), 250kt(38North)등으로 다양했으며, 풍계리 핵실험장이 감당가능한 최대 폭발력은 282kt이라는 점

먼저, 베이루트 폭발 사고 당시엔 지상에서 터졌으니 폭발고도는 0에 가깝고, 폭심지에서부터의 거리는 200피트 가량이었으므로, high pressure range 그래프를 통해 순간 약 500psi(3.447MPa)의 과압이 가해졌던 것으로 보임.

만약 북한이 300kt급 핵미사일을 콘크리트 밀집지역에 날린다고 볼 때, 

폭발고도를 1피트 로 놓고 300의 세제곱근(소숫점 셋째짜리에서 반올림하며 6.69)으로 나누면...1kt 환산고도가 0.14피트가 되어버리므로 그래프에서 찾을 수 없다(...)

때문에 환산고도 100피트를 맞추기 위해 우리는 669피트 상공(약 204미터)에서 터트려야 한다

공식을 통해 계산하면 669피트 상공에서 터진 300kt급 핵무기는 100피트 상공에서 터트린 1kt 핵무기의 위력과 같으며, 

high pressure range의 그래프에서 500psi의 여압은 폭심거리 상공 100피트, 폭심거리 200피트에서 도달하므로(약)

300kt 핵무기에서 500psi 이상의 여압을 가지는 폭심거리는 200 x 6.69 = 1338(피트)이다

환산하면 407m

재료공학상 이렇게 계산하는게 맞는지 모르겠지만 만약 콘크리트가 저품질이라 베이루트 폭발 당시의 콘크리트의 절반 정도밖에 안된다고 가정하고 순간 200psi까지만 견딘다고 보면, 1kt기준 267피트의 폭심거리가 되고, 1786피트가 되며, 이는 544.3m이다.

결론

300kt급이라도 빌딩숲 사이에서라면 500m 이상 떨어지면 생존확률이 높다.

추가자료 1. 참고한 베이루트 폭발 당시의 사일로

추가자료 2. 폭발 전후 위성사진

출처

공식 및 내용: Griffith, C., Meyer, E., The Effects of Nuclear Weapons, Online Edition, 2022

참고자료 1,2 : https://www.grainsilo.com/grain-technology/lebanon-beirut-explosion.html

[쟈근판다]

서울은 워낙 빌딩숲이라 그래도 한순간에 전부 몰살 이런일은 없겠네 그나마 조금 안심이다...ㅠ

[마음이 건강한 부자]

핵도 핵인데 콘크리트 파편 튀는것들 때문에 많이 죽는다고 하더라 ㅜ 어차피 3차세계대전 낼거 아니면 핵 못쓰겠지만 좀 돌은 새끼가 아니라서 모르겠네 ㅆㅂ