진공폭탄 ? 러시아가 사용했다는 살상무기를 알아보자!

진공폭탄에 대한 사람들이 궁금증이 끊이지 않고 있다.

 

현재 진행중인 러시아 우크라이나 전쟁에서 대량살상무기로 통하는 진공폭탄을 러시아가 사용했다는 주장이 있기 때문.

 

우크라이나 마르카로바 대사는 러시아가 주거지역을 겨냥해 진공폭탄을 사용했다고 주장한 바 이다.

진공폭탄은 산소를 빨아들여 초고온 폭발을 일으키는 방식으로 사람의 내부기관에 손상을 준다. 그 과정에서 일시적으로 폭발 반경을 진공 상태로 만들기 때문에 그런 이름이 붙었다.

열압폭탄으로 불리는 이 무기는 투하 지점에 무차별적으로 파괴력을 내는 까닭에 비윤리적인 대량살상무기로 인식된다.

일부에서는 핵폭탄을 제외한 무기 중 가장 치명적인 무기라는 평가도 있다.

진공폭탄에 대한 자세한 이야기는 아래에서 한번 알아보도록 하자.

진공폭탄 / 열압력화기 / Thermobaric weapon / Fuel-Air Explosive Bomb

분진폭발의 원리를 적용한 폭탄의 통칭이다. 기화폭탄이라고도 부르나 정확한 명칭은 열압력 화기(Thermobaric weapon)이며 기화폭탄이라는 명칭은 이 폭탄의 자세한 사항이 기밀로 취급받던 70년대에 언론에서 만들어낸 조어이다. 현재는 주로 액체연료를 사용하는 무기에 한하여 기화폭탄이란 명칭을 쓰고 있다. 고체 분말가루를 쓰는 무기는 딱히 따로 명칭이 없으며 액체, 고체 가리지 않고 이렇게 열과 압력으로 적에게 피해를 주는 탄은 열압력탄이라 부르고 있다.

 

종래의 폭탄과는 반대로 거의 화약을 사용하지 않으며 산화에틸렌, 프로필렌등의 인화점과 휘발점이 낮은 가연성 기체 혼합물을 탄이 목표물에 닿거나 근처에 가면 신관이 작동, 소형 폭약 등으로 1차 확산시켜 수십~수백 입방미터의 분무운을 만든다. 이걸로 개방공간 증기운 폭발(UVCE[1])이라는 현상을 일으킨다.[2] 개방공간 증기운 폭발이란 다량의 가연성 증기가 급격히 방출되어 증기운을 형성하고 점화되어 폭발하는 현상을 말한다.[3] 이 효과에 의해 인화성 기체가 충분히 퍼질 때까지 '약간'의 시간차를 둔 뒤 그리고 곧이어 점화가 되면 폭발, 순식간에 화구가 발생하는 한편 폭발하면서 주변으로 고압의 충격파를 방출한다. 이 과정이 약 0.3초 사이에 이뤄진다.

유효반경 안에 있는 생물체는 내장파열 등으로 즉사하거나 순간적으로 소살(燒殺)된다. 전차나 콘크리트 구조물의 경우는 열압력탄 특성상 약한 관통력으로 인해 항공폭탄 규모의 열압력탄을 사용한다. 이 경우 폭풍은 전차는 물론 콘크리트 벙커조차 하늘로 날려버릴 정도이다.

 

통상폭탄보다 순간적인 파괴력이 낮은데 이런걸 쓰는 이유는 통상폭탄으로 구조물을 붕괴시키기 어렵기 때문이다. 일반적인 폭탄은 순간적인 폭압과 파편으로 인마살상을 하는데 만약 폭압을 버틸만한 구조물 뒤에 숨어있다면 통상폭탄으로 살상하기 힘들어진다. 열압력폭탄은 폭심지를 중심으로 폭발이 퍼져나가는게 아니라 부피 단위의 폭발을 하기 때문에 구조물 안에 혹은 뒤에 있는 적도 골고루 잘 구워질 수 있다. 해당 효과를 제외한다면 에너지 대비 살상력은 소이탄이나 통상 폭탄에 비해 강하지는 않다. 관통력도 거의 없는 수준이라 제대로 밀폐된 벙커나 전차를 공격할 경우 성형작약탄이나 벙커버스터가 더 효과적일 수 있다. 다만 이게 나온 배경은 콘크리트 건물이 즐비한 시가전을 대비한 거라서 빌딩에 한발 쏴주면 시가전 타개 효과는 타의 추종을 불허한다.

 

일반 폭탄은 폭약이 터질 때 발생하는 고압에 의해 폭탄 껍데기 자체가 압력을 못 견디고 파괴되어 생기는 파편, 혹은 미리 넣어둔 파편이 튕겨져 나가면서 주변에 피해를 입히는 방식이다. 반면 열압력 탄두는 파편 발생량이 상대적으로 거의 없으며, 온전히 그 열과 압력으로 주변에 피해를 준다.

 

 

폭발 지역 주변에서 압력을 재면 고폭탄은 열압력탄보다 아주 빠른 시간 안에 주변 대기(ambient) 보다 높은 압력으로 치솟는다. 그러나 다시 아주 짧은 시간 안에 주변보다 낮은 압력으로 떨어진 뒤 일반 대기와 유사한 압력에 도달한다. 반면 열압력탄은 최대 압력 값(Peak Pressure) 자체는 낮지만, 대기압 보다 압력이 높거나 낮은 시간이 좀 더 오랫동안 지속된다.

이렇게 압력이 높아졌다 낮아졌다를 겪는 것이 충격파(blast wave)다. 이러한 압력 변화는 그냥 압력이 높아졌다 낮아지는 것이 아닌 순간적인 팽창에 의해 공기가 떠밀려서 바깥으로 퍼지는 현상에 가깝다. 그렇기에 사람은 열에 의해 피해를 입지 않더라도 충격파에 의해 튕겨져 나갈 수 있으며 폭심 한가운데 있을 경우 갈기갈기 찢겨질 수도 있다. 특히 이 충격파는 공기가 통하는 곳이라면 어쨌거나 전달되기 때문에 엄폐물 뒤, 동굴 안쪽이나 벙커 내부의 적을 공격하는 용도로 특히 많이 쓰이는 편이다.

일반적으로 충격파에 의한 피해는 단순히 최대압력치-피크 프레셔만을 의미하는 것이 아니라 지속적인 압력의 누적치 즉, 압력 변화량의 적분 값(impulse;충격량, 시간에 따른 작용 압력의 적분 값)과 피크 프레셔를 복합적으로 계산한 수치가 총충격파에 의한 피해량이다. 그런데 일반적인 고폭탄은 순간적으로 폭발력이 주변에 퍼지지만 일시적으로 폭발을 하고 퍼져버리므로 그 압력의 지속성이 낮은 편이다. 반면 열압력탄의 경우는 이러한 순간적인 폭발력은 일반 고폭탄보다 낮지만 지속적으로 주변에 압력을 주어 피해를 지속시키는 것이다.

열압력탄은 이렇게 충격파가 잘 생성되게 하기 위해 (순간 압력은 높지만 압력 변화 시간이 짧은) 화약 대신 인화성 물질을 사용하는 것이다.

폭발이 일어나면 양압과 음압이 교대로 일어나는데, 폭발 순간 강력한 양압이 폭발의 폭풍이고 팽창된 공기가 다시 수축하면서 음압(-압력; 주변 대기보다 기압이 낮은 상태) 상태가 되어 공기가 다시 폭심 안쪽으로 몰려들었다가 다시 주변으로 퍼지는데, 열압력탄은 그래프에서 보듯이 이 지속시간이 길다.

한편 열압력탄은 폭발해도 크레이터 같은 것이 크게 남지 않고 넓은 영역에 고르게 폭발 압력이 분포되다 보니 공격용 뿐만 아니라 지뢰 제거용으로도 많이 쓰인다. 미군은 이라크군이 폭 수백 미터에 걸쳐 애써 매설한 지뢰밭을 편안하게 무전기로 근접항공지원을 요청해서 파괴하였다.

열압력 화기는 한때 국제연합에서는 비인도적인 무기로 금지 항목에 추가하는 것을 검토했으나 현재 사용에 제약이 없다. 하지만 국제 인도주의법(IHL)의 원칙에 따라 여러 국가에서 갖가지 형태로 보유하고 있음에도 인명살상용으로는 잘 사용되지 않고 있다.

 

각종 매체나 언론에서는 이 열압력탄의 위력이 과장되어서 표현되는 경우가 많다. 한 방에 주변을 몰살한다거나 소형 핵폭탄에 버금간다는 식의 표현을 쓰는 경우도 있는데 아마도 기화폭탄이 터지면서 발생한 버섯구름 때문이 아닌가 싶다. 기화폭탄 특성상 충격파와 화염효과가 강하기 때문에 핵폭탄 비슷한 버섯구름이 생기는 경우가 있다.

같은 크기의 탄두라면 일반 폭약+파편을 사용하는 고폭탄(HE)이 훨씬 강력하다. TNT 환산 기준이라면, 열압력탄이 고폭탄보다 2~3배 강하다. 일반적으로는 적 공격용 무기로 쓸 거라면 차라리 일반 폭탄이 더 낫다. 특히 일반 폭탄은 폭발 시 발생하는 파편에 의하여 의외로 폭탄이 떨어진 지점에서 먼 거리의 비 장갑 목표물에 대해서도 효과가 크지만, 기화폭탄은 일정 거리를 벗어나면 위력이 급격히 줄어든다.

 

 

이 때문에 (외교/정치적 문제에 신경을 많이 쓰는 선진국의)군대에서 도리어 민간인 피해를 우려하여 제한된 지역에만 피해를 주고자 할 때 열압력탄을 쓰기도 한다. 물론 그런 거 신경 안 쓰는 러시아군에서도 잘 사용한다. 러시아에서는 핵> 생화학무기> 열압력탄으로 평가한다. 즉, 고폭탄의 압도적 가성비때문에 가난한 국가에선 개발/배치가 부담스럽고, 당장에 열압력무기를 많이 쓰는 국가만 봐도 군대에 돈을 많이 때려박는 국가들이다.

대신 열압력 폭탄 폭발 시 발생하는 압력은 충격파 형태로 공기를 타고 전달되므로 벙커나 지하갱도 입구처럼 폭탄을 직접 때려 넣어도 파편이 대부분 목표물 내부로 파고들지 못하는 엄폐물에 때려 넣고 보기에 적합하다. 대게릴라전에서 자주 쓰이는 것도 이 때문이다.

지하시설 타격을 전문으로 할 경우에 열압력탄과 원리/효과가 비슷한 방법으로 쉽게 사용되는 것이 있다. 바로 LPG. 다량의 가스를 벙커나 동굴 입구로 집어넣고 그 뒤에 화염방사기나 인화성 신호탄 등을 까넣는 방식이다. 가스 살포/점화를 빠르게 하도록 만든 것이 열압력탄두. 생각보다 LPG의 폭발력이 대단해서, 웬만큼 강화된 시설이라도 심대한 타격을 주고 지하 벙커나 동굴을 쉽게 무너뜨려 생매장으로 마무리시킬 수 있는 수준, 단점은 군사용으로 제대로 설계해서 가스가 안 들어갈 정도로 완전 밀폐가 가능한 문이 여러 개 있다면 효과를 발휘하기 어렵고 가스가 충분히 들어갈 정도로 시간이 필요하다.