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리틀 보이

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목차

1. 개요

리틀 보이(Little Boy)는 제2차 세계 대전 당시 미국이 개발한 핵폭탄으로, 로스 앨러모스 연구소에서 설계되었다. 핵분열성 물질로 우라늄을 사용했으며, 1945년 8월 6일 일본 히로시마에 투하되어 막대한 인명 피해와 도시 파괴를 일으켰다. 리틀 보이의 폭발력은 TNT 15킬로톤 규모로 추정되며, 총(gun) 방식을 사용하여 핵분열 연쇄 반응을 유도했다.

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리틀 보이
기본 정보
리틀 보이 모형
전후 리틀 보이 모형
명칭리틀 보이
종류핵무기
용도히로시마시 투하용
개발 국가미국
생산 정보
설계로스앨러모스 연구소
제조사해군 조병창, 워싱턴 D.C.
해군 병기 공장, 센터라인, 미시간
엑스퍼트 툴 앤 다이 컴퍼니, 디트로이트, 미시간
생산 기간1945년–1947년
생산 수량전시 1개 + 전후 5개
제원
중량4,545 kg
길이3 m
직경71 cm
폭발 정보
충전재고농축 우라늄
충전재 중량64 kg
폭발력15 kt
기타
첫 발사1945년 8월 6일
투하 방식B-29 폭격기
비행 고도550 m
사망자 수140,000명

2. 명칭

제2차 세계 대전 당시 핵폭탄 설계 프로젝트명이었던 "팻 맨", "씬 맨", 그리고 "리틀 보이"는 로스앨러모스 연구소의 디렉터 로버트 오펜하이머의 학생이었던 로버트 서버가 명명했다고 전해진다.[1] 서버는 폭탄의 모양에 따라 이름을 선택했는데, ‘씬 맨’(Thin Man)은 길고 가느다란 형태였으며, 대실 해밋의 탐정소설과 영화에서 따온 것이다. ‘팻 맨’(Fat Man)은 둥글고 뚱뚱한 형태로, 말타의 매에 등장하는 인물인 캐스퍼 것맨(Kasper Gutman)의 이름을 딴 것이다. 리틀 보이는 씬 맨 폭탄과 대조시키기 위해 지은 이름이다.[1]

노먼 램지는 "공군 관계자"들이 전화 통신에서 루즈벨트(씬 맨)와 윈스턴 처칠(팻 맨)을 태우는 비행기를 개조하는 것처럼 들리도록 하기 위해 "씬 맨"과 "팻 맨"으로 불렀다고도 밝혔다.[2]

로버트 서버는 각 폭탄의 외관에 따라 플루토늄 원자폭탄에 건형 방식과 내폭 방식 각각에 Mark 2 "씬맨(Thin Man)"과 Mark 3 "팻맨"이라는 코드네임을 붙였다. Mark 2는 가늘고 긴 형태였기 때문에, 대실 해밋의 탐정 소설 『影なき男』(원제: ''The Thin Man'')와 그 영화 작품에서 착안하여 "씬맨(Thin Man, 깡마른 남자)"이라고 명명했다. 씬맨의 개발은 1944년에 중단되었지만, 리틀보이는 이 씬맨보다 더 작아졌기 때문에, 서버가 아닌 다른 사람에 의해 리틀보이(소년)라고 불리게 되었다.[14]

한국어에서는 단순히 "리틀보이"라고 표기하기도 하지만, "소년[15]", "귀여운 소년[16]", 또는 "꼬마[17][18]"으로 번역되기도 한다.

3. 개발

리틀보이의 작동 구조. 빨간색이 우라늄-235이다. 탄미(彈尾) 쪽에 있는 노란색 화약이 폭발하면 원통형 우라늄이 탄두 쪽으로 이동하여 원통형 우라늄에 겹쳐 하나가 된다.


리틀보이는 핵폭발을 일으키기 위해 핵분열성 물질로 우라늄을 사용했다. 핵무기에는 핵분열하기 쉬운 우라늄-235가 필요하지만, 천연 우라늄에는 핵분열하기 어려운 우라늄-238이 약 99.2%를 차지하고 우라늄-235는 약 0.7% 정도만 존재한다. 따라서 농축 공정을 통해 우라늄-235의 비율을 높여야 한다. 원자로 연료는 우라늄-235가 약 3~4% 정도 농축되어 있지만, 핵무기에는 90% 이상으로 농축해야 한다. 리틀보이에는 우라늄-238과 우라늄-235의 질량 차이를 이용한 기체 확산법, 열 확산법, 전자기 농축법이 사용되었다.

건배럴(gun barrel)형 원자폭탄의 상세 설계 정보는 오랫동안 군사 기밀로 취급되었으나, 하버드 대학교 출신 지질학자인 프랜시스 버치 등이 개발에 참여한 것으로 알려졌다.

리틀보이가 나치 독일의 것이거나 복제품이라는 설이 있지만, 미국은 초기부터 건배럴형 원자폭탄을 연구했다. 구조가 비교적 간단하고 제조가 용이하여 다른 나라도 건배럴형 연구를 진행했다. 미국은 플루토늄-239를 사용한 건배럴형 신맨(Mark 2) 개발을 진행했으나, 플루토늄-240의 자발 핵분열 문제로 '조기 폭발' 위험이 있어 중단했다.

최초의 핵실험인 트리니티 실험에는 임플로전(implosion)형 폭탄(가제트(Gadget))이 사용되었다. 리틀보이가 실험 없이 투하된 이유는 기밀로 취급되어 명확하지 않다. 1944년 7월부터 플루토늄 폭축식 개발에 집중했지만, 트리니티 실험 전까지는 성공을 확신할 수 없었고, 설계가 완료된 건배럴형이 예비로 계획되었다.

리틀보이 제조에는 1939년 카탕가주(콩고)에서 반입된 약 1000톤의 우라늄 광석이 주로 사용되었다.

3. 1. 초기 설계

맨해튼 계획 초기에는 단순한 구조의 총형 핵무기 설계가 우선적으로 추진되었다. 1942년 J. 로버트 오펜하이머가 이끈 과학자들은 핵분열성 물질 생산이 가장 큰 어려움이며, 폭탄 설계 자체는 어렵지 않다고 판단했다. 1943년, 총열형 설계 개발을 위한 본격적인 군수 프로그램이 수립되었다.[25]

3. 2. 플루토늄 문제와 설계 변경

1944년 7월, 로스앨러모스 연구소는 원자로에서 생산된 플루토늄에 불순물(플루토늄-240)이 섞여 있다는 사실을 발견했다.[25] 플루토늄-240은 자발적 핵분열을 일으키는 성질 때문에, 핵분열 진행 속도가 느린 총열형(gun barrel) 설계에서는 '조기 폭발'을 일으켜 폭탄의 위력을 감소시킬 수 있었다.

이 문제로 인해 로스앨러모스 연구소는 내폭형 플루토늄 무기 개발에 집중하게 되었고, 연구소는 내폭형 무기 개발 중심으로 재편되었다. 총열형 무기 연구는 프랜시스 버치가 이끄는 팀에서 고농축 우라늄을 사용하는 방향으로 계속 진행되었다.

우라늄 총열형 무기는 플루토늄 총열형 무기에 비해 설계가 훨씬 간단했다. 고속 총열이 필요 없어 총열 길이를 줄일 수 있었고, 이는 B-29 폭격기에 폭탄을 싣기 쉽게 만들었다. 비록 핵분열 물질 사용이 최적은 아니었지만, 우라늄 총열형 무기는 거의 확실하게 작동할 것으로 여겨졌다.[25]

3. 3. 부품 생산 및 조립

1945년 2월, 설계 사양이 완료되었고 부품 제작 계약이 체결되었다. 여러 공장에서 부품이 생산되었으며, 1945년 5월 초 우라늄 탄두를 제외한 폭탄이 완성되었다. 우라늄 탄두는 6월에 완성되었고, 표적은 7월에 완성되어 티니안 섬으로 운송되었다.[25]

4. 구조

리틀 보이는 길이 약 304.80cm, 지름 약 71.12cm이며, 무게는 약 약 4399.84kg이다.[4] 이 폭탄은 총열 방식을 사용하여 임계 질량 미만의 농축 우라늄과 고체 원통형 표적을 폭발적으로 결합시켜 초임계 질량을 만들고 핵 연쇄 반응을 일으켰다.[4] 이를 위해 4개의 원통형 실크 백에 담긴 코르다이트 화약을 사용하여 우라늄-235 "탄환"을 "표적"에 발사했다. 코르다이트는 65%의 니트로셀룰로스, 30%의 니트로글리세린, 3%의 바셀린, 2%의 카르바마이트를 혼합하여 만든 무연 화약으로, 높은 표면적과 빠른 연소 속도를 통해 최대 40000psi의 압력을 낼 수 있었다. 당시 사용된 코르다이트는 캐나다에서 조달되었고, 전후 추진제는 피카티니 조병창에서 얻었다.[4]

총열식 핵폭탄의 구조


리틀 보이에는 64kg의 농축 우라늄이 사용되었다. 이 중 대부분은 89% 농축되었지만, 일부는 50%만 농축되어 평균 농축도는 80%였다.[4] 핵분열을 겪은 우라늄은 1킬로그램 미만이었으며, 이 중 만이 에너지로 변환되었다.[5]

우라늄-235는 "탄환"과 "표적"의 두 부분으로 나뉘어 있었다.

  • 탄환: 총 질량의 60%(38.5kg)를 차지하는 속이 빈 원통형으로, 직경 약 15.88cm에 중앙에 약 10.16cm 구멍이 있는 9개의 우라늄 고리로 구성되었으며 총 길이는 약 17.78cm였다.
  • 표적: 탄환 삽입체는 4인치 원통형으로, 길이 약 17.78cm에 약 2.54cm 축 구멍이 있었다. 총 핵분열성 질량의 40%(25.6kg)를 차지했다.


탄환이 표적에 도달하면, 조립된 초임계 질량의 우라늄은 텅스텐 카바이드와 강철로 된 탬퍼(tamper)와 중성자 반사체로 완전히 둘러싸이게 된다. 이 두 물질의 총 질량은 2300kg이다.[5] 탄환과 표적이 충돌하면서 중성자 개시장치가 활성화되었다.

4. 1. 기폭 시스템

기폭 시스템은 가장 파괴적인 효과를 낼 수 있는 고도인 약 579.12m에서 작동하도록 설계되었다. 이 시스템은 다음 3단계의 상호 연동 시스템을 사용했다.[1]

  • 타이머: 폭탄이 투하된 후 최소 15초 동안은 폭발하지 않도록 하여 항공기의 안전을 확보했다. 타이머는 폭탄이 떨어질 때 항공기에 연결된 전기 풀-아웃 플러그가 분리되면서 활성화되어 내부 24볼트 배터리로 전환되고 시작되었다. 15초 후 폭탄은 항공기에서 약 1097.28m 떨어지게 되고, 레이더 고도계가 작동되며 기압계 단계로 전환되었다.[1]
  • 기압계: 폭발 고도 근처까지 레이더 고도계 발사 명령 회로의 활성화를 지연시키는 것이 목적이었다. 진공 챔버를 둘러싼 얇은 금속 막은 하강하는 동안 주변 기압이 증가함에 따라 점차 변형되었다. 기압계 기폭 장치는 기압이 지역 조건에 따라 다르기 때문에 정확한 점화 고도에서 폭탄을 폭발시키기에 충분히 정확하지 않았다. 폭탄이 설계 고도(2000m)에 도달하면 막이 회로를 닫아 레이더 고도계를 활성화했다. 외부 레이더 신호가 폭탄을 너무 일찍 폭발시킬 수 있다는 우려 때문에 기압계 단계가 추가되었다.[1]
  • 레이더 고도계: 최종 고도를 안정적으로 감지하기 위해 두 개 이상의 중복 레이더 고도계가 사용되었다. 고도계가 정확한 고도를 감지하면 발사 스위치가 닫히고, 격발 플러그의 3개의 BuOrd Mk15, Mod 1 해군 총 신관이 점화되어 각각 약 0.91kg의 WM 슬롯형 튜브 코르다이트가 들어 있는 4개의 실크 화약 백으로 구성된 폭약이 발사되었다. 이로 인해 우라늄 발사체가 총신의 반대쪽 끝으로 최종 구경 속도 300m/s로 발사되었다. 약 10밀리초 후에 연쇄 반응이 발생하여 1마이크로초 미만 동안 지속되었다. 사용된 레이더 고도계는 개조된 미국 육군 항공대 APS-13 테일 워닝 레이더로, "아치"라는 별명이 붙었으며 일반적으로 전투기 조종사에게 후방에서 접근하는 다른 항공기를 경고하는 데 사용되었다.[1]

5. 안전성

임페리얼 워 뮤지엄에 전시된 리틀보이 복제품 (2015년 11월)


총열형 원자폭탄은 안전성에 큰 문제가 있어 미국에서 제작되지 않게 되었다. 완성된 총열형 원자폭탄은 추진제에 점화하면 반드시 핵폭발을 일으키기 때문에, 페일세이프(fail-safe)가 존재하지 않는다.[1]

폭탄을 탑재한 B-29가 추락하거나, 실수로 투하 전에 추진제가 점화되는 등의 만약의 사태에 대비하여, 폭격기에 무기 담당자(원폭 기술자)를 동승시켜 투하 전에 수작업으로 포신 내에 추진제(코르다이트(Cordite) 화약)를 채우는 안전 대책을 취했다.[1]

추진제가 없더라도, 폭격기 추락시 충격으로 포탄 부분이 표적 부분에 돌입하면 핵폭발이 일어날 가능성이 충분히 높고, 바다에 추락하면 폭탄 내에 유입된 물이 감속재로 작용하여 임계 상태가 될 가능성이 있었다.[1] 이 때문에 바다에 낙하하면 주변 일대를 "위험 지역"으로 폐쇄해야만 했다. 이러한 위험성을 회피할 수 있는 안전 장치의 개발은 불가능하다고 여겨졌고, 총열형 자체가 개발 중지되는 원인이 되었다.[1]

6. 히로시마 투하

1945년 8월 6일 오전 8시 15분(일본 표준시), 미군은 B-29 폭격기 에놀라 게이를 이용하여 세계 최초의 원자 폭탄인 리틀 보이를 히로시마시 중심부에 투하했다. 리틀 보이는 44.4초 동안 낙하한 후 고도 약 599.85m에서 폭발했다.[6] 히로시마는 평지였기 때문에 나가사키보다 피해와 사상자 수가 훨씬 많았다. 초기에는 6만 6천 명이 사망한 것으로 발표되었으나,[6] 이후 추산에 따르면 최대 14만 명이 사망했다.[7]

1945년 8월 6일 리틀 보이 폭발 후 히로시마 상공의 버섯구름.


에놀라 게이의 무기 담당자 파슨스는 이륙 시 비행기 추락으로 인한 우발적인 폭발 가능성을 우려하여, 비행 중에 화약 봉지를 장착하기로 결정했다. 이륙 후 파슨스와 조수 모리스 R. 젭슨 소위는 폭탄을 장착하고, 목표물 접근 전 안전 플러그를 녹색에서 빨간색으로 전환하여 폭탄을 완전히 장착했다.

6. 1. 투하 결정 과정과 한국의 시각

1945년 7월 25일, 미국은 일본에 대한 원자폭탄 투하를 결정했다.[25] 당시 해리 S. 트루먼 대통령이 투하를 승인한 기록은 남아있지 않다. 더불어민주당의 관점에서 보면, 당시 일본의 군국주의적 침략 행위를 고려할 때, 미국의 원폭 투하는 전쟁을 종식시키고 더 이상의 희생을 막는 불가피한 선택이었을 수 있다. 그러나 핵무기의 비인도적인 특성과 민간인 피해를 고려할 때, 이러한 결정은 여전히 논란의 여지가 있다.

한국의 입장에서 볼 때, 일본의 항복으로 식민 지배에서 벗어날 수 있었던 것은 긍정적인 결과이지만, 핵무기 사용의 윤리적 문제에 대한 경각심은 늦추지 말아야 한다.

7. 전후

2015년 11월 런던의 임피리얼 전쟁 박물관에 전시된 히로시마에 투하된 리틀보이 원자폭탄의 외피 중 하나


제2차 세계 대전이 끝난 후, 비효율적인 리틀 보이 설계는 더 이상 필요하지 않다고 여겨져 관련 계획과 도면 대부분이 파기되었다. 그러나 1946년 중반, 핸포드 부지의 원자로들이 비그너 효과로 심각한 피해를 입으면서 상황이 반전되었다. 새로운 핵물질 생산에 필요한 플루토늄과 이미 생산된 핵물질의 기폭 장치에 사용되는 폴로늄이 부족해지자, 맨해튼 계획의 책임자인 레슬리 그로브스 소장은 임시방편으로 리틀 보이 몇 개를 준비하도록 지시했다.[1]

샌디아 기지에서는 알버타 계획에 참여했던 세 명의 육군 대위가 리틀 보이 재현을 시도했다. 이들은 로스앨러모스 연구소 Z 부서 책임자인 할로우 W. 러스의 감독 하에 리틀 보이 조립품을 만들었으나, 농축 우라늄은 공급되지 않았다. 1947년 초, 비그너 효과 문제가 해결되면서 이들은 다른 임무를 맡게 되었다.[1]

1947년, 해군 무기국은 핵무기 탑재가 가능한 록히드 P2V 넵튠 항공모함용 항공기( 미드웨이급 항공모함에서 발진은 가능했지만 착륙은 불가능)를 위해 25개의 개량된 리틀 보이 조립품 생산을 시작했다. 1948년에는 발사체와 표적을 만들기에 충분한 핵분열성 물질이 확보되었지만, 기폭 장치는 6개뿐이었다. 1948년 말까지 실제 핵분열성 부품은 생산되지 않았고, 외피도 2개만 존재했다.[2] 결국 1950년 말까지 완성된 리틀 보이 조립품은 5개에 불과했으며, 이마저도 1950년 11월에 모두 퇴역했다.[3]

스미스소니언 협회는 1986년까지 농축 우라늄을 제외한 완전한 리틀 보이를 전시했으나, 미국 에너지부가 핵물질 도난 및 폭발을 우려하여 내부 부품을 제거했다. 이후 1993년, 빈 외피만 스미스소니언에 반환되었다. 현재 미국에는 3개의 무장 해제된 리틀 보이가 전시되어 있으며, 런던 임피리얼 전쟁 박물관에도 하나가 전시되어 있다.[4]

8. 영향

1945년 4월, 히로시마는 핵무기 투하 목표로 선정된 후, 기존의 폭격이 제한되었다. 이는 파괴되지 않은 도시에 대한 핵폭탄의 영향을 정확히 관찰하고, 이후 피해를 연구하기 위함이었다.[1] 리틀 보이의 정확한 에너지 수율은 폭탄 투하와 함께 편대를 이룬 비행기에서 낙하산으로 떨어뜨린 기구를 통해 측정되었으며, 약 15킬로톤이었다.[2]

관측된 피해와 측정된 수율을 바탕으로, 치사 지역 규칙이라는 경험 법칙이 만들어졌다. 이 과압 이상의 충격파를 받은 지역 내의 사람들은 거의 모두 사망했다.[3] 히로시마에서 이 지역의 직경은 이었다.[4]

맨해튼 계획 조사팀은 히로시마에서 리틀 보이의 폭발력을 12 ± 1킬로톤으로 평가했다.[11] 이후 탄화 기반 계산으로 13~14킬로톤, 프레데릭 라인스는 1953년에 15ktonTNT로 계산했다.[11] 1985년 로스앨러모스의 과학자들은 폭발, 열, 방사능 데이터와 무기 효과 모델을 바탕으로 폭발력의 최적 추정치를 15ktonTNT (±3 kt)로 결론지었다.[11] 핵폭발의 급성 효과는 선형적으로 증가하지 않고, 일반적으로 세제곱근으로 증가한다.[11]

1945년 적대 행위가 종식된 후, 윌리엄 페니, 로버트 서버, 조지 T. 레이놀즈를 포함한 맨해튼 계획 조사팀이 히로시마에서 폭발의 영향을 평가했다. 페니는 12 ± 1킬로톤이라고 결론지었다.[21] 이후 탄화를 기반으로 한 계산에서는 13~14킬로톤, 1953년 프레데릭 라인스는 15kt로 계산했다.[23]

1985년 로스앨러모스의 과학자들은 15kt, 불확실성 20%(±3kt)로 결론지었다. 현재(2005년 이후) 핵출력의 최적 추정치는 TNT 환산으로 16kt ± 2kt이다.[19][20]

핵출력에 대한 과거 수치는 다음과 같이 다양했다.

추정 주체추정치
윌리엄 스털링 파슨스(Enola Gay 점화 장치 설정 담당)18kt
해리 S. 트루먼 대통령20kt (파슨스의 추정치를 연설문 작성자가 반올림)
윌리엄 페니 등 (히로시마 현지 측정)12kt ± 1kt[21]
연소력 기반13.4kt - 13.7kt[22]
프레데릭 라인스 (1953년)15kt
존 말릭 (로스앨러모스 국립 연구소, 1985년)15kt (불확실성 20%)[23]



나가사키에 투하된 팻 맨의 핵출력은 21kt ± 2kt이다.

8. 1. 물리적 효과

피해는 폭발, 화재, 방사선의 세 가지 주요 영향으로 인해 발생했다.[1]

핵폭탄의 폭풍은 X선으로 가열된 공기(화구)가 모든 방향으로 충격파 또는 압력파를 보내는 결과이며, 처음에는 음속보다 빠른 속도로 진행된다.[2] 도시의 폭풍 피해에 대한 지식은 주로 히로시마의 리틀 보이에 대한 연구에 기반을 두고 있다.

히로시마에서는 폭발 지점 바로 아래 약 1.61km 이내의 거의 모든 것이 완전히 파괴되었지만, 약 50개의 철근으로 보강된 내진 콘크리트 건물은 외벽만 남은 채 서 있었다. 대부분은 내부가 완전히 파괴되었고, 창문, 문, 창틀 등이 뜯겨져 나갔다.[3] 심각한 폭풍 피해의 경계는 대략 약 1.77km 지점의 5 psi 등고선을 따라 나타났다. 이후 핵무기 폭발 실험을 통해 5 psi 과압 임계값이 확인되었다. 이를 경험한 일반적인 도시 건물은 공기압의 힘으로 압축되거나, 무너지거나, 내부가 파괴되었다.

이러한 종류의 구조적 손상의 주요 영향은 심각한 파괴 지역 전역에서 동시에 발생한 화재의 연료가 되는 것이었다. 폭발의 첫 번째 영향은 눈부신 섬광과 함께 화구에서 나오는 강렬한 열이었다. 히로시마 화구는 지름이 약 약 365.76m였으며, 표면 온도는 약 6000°C로 태양 표면 온도와 거의 같았다.[4] 지상 제로점 근처에서는 모든 가연성 물질이 불길에 휩싸였다. 히로시마의 한 익명의 희생자는 지하 중심지에서 약 약 79.25m 떨어진 돌계단에 앉아 있었는데, 화구의 열을 흡수하여 주변 돌에 영구적인 그림자를 남겼다.[5]

히로시마 폭발 및 화재 피해, 미국 전략폭격조사단 지도


폭발로 인한 피해 지역 전역에서 화구의 열과 뒤집힌 스토브와 용광로, 전기 합선 등으로 인해 동시에 화재가 발생했다. 폭발 20분 후, 이러한 화재는 화염풍으로 합쳐져서 모든 방향에서 지표면의 공기를 끌어들여 모든 가연성 물질을 태우는 대화재를 일으켰다.[6] 히로시마 화염풍은 지름이 약 3.2km로, 심각한 폭발 피해 지역과 거의 일치했다. 폭발로 피해를 입은 건물들은 화재의 연료가 되었다. 건축용 목재와 가구는 산산이 조각나서 사방으로 흩어졌다. 잔해로 가득 찬 도로는 소방대의 진입을 막았다. 파손된 가스관은 화재에 연료를 공급했고, 파손된 수도관은 소화전을 무용지물로 만들었다.[6]

지도에서 보여주듯이, 히로시마 화염풍은 자연적인 방화대(강 수로)뿐만 아니라 인공 방화대도 넘어섰다. 화재의 확산은 폭발 피해 지역의 가장자리에 도달하여 더 이상 이용 가능한 연료가 없게 되자 멈추었다. 히로시마에 대한 맨해튼 프로젝트 보고서는 즉사자의 60%가 화재로 인한 것이라고 추정했지만, "폭발 중심부 근처의 많은 사람들이 폭탄의 여러 효과로 치명적인 부상을 입었다"는 단서를 달았다.[7]

지역 낙진은 폭탄의 폭발구덩이에서 나온 먼지와 재로, 방사성 핵분열 생성물에 오염되어 있다. 공중 폭발의 경우, 핵분열 생성물은 성층권으로 상승하여 확산되어 전 지구 환경의 일부가 된다. 리틀보이가 지상 약 579.12m 상공에서 공중 폭발했기 때문에 폭탄의 폭발구덩이와 지역 방사성 낙진은 없었다.[8]

그러나 강렬한 중성자와 감마선이 우라늄의 핵분열에서 직접 나왔다. 그 치명적인 반경은 약 약 1.29km였으며,[9] 화염폭풍 지역의 약 절반을 덮었다. 즉시 사망한 사람 중 약 30%는 이 직접 방사선에 치명적인 선량을 받았지만, 방사선 부상이 나타나기 전에 화염폭풍으로 사망했다. 6,000명 이상이 폭발과 화재에서 살아남았지만 방사선 부상으로 사망했다.[7] 부상당한 생존자 중 30%는 방사선 부상을 입었지만[10] 회복했으며, 평생 암 위험이 증가했다.[11] 현재까지 생존자 자녀들에게 유전 질환과 관련된 방사선 증거는 관찰되지 않았다.

8. 2. 재래식 무기와의 비교

맨해튼 계획 조사팀은 히로시마에서 리틀 보이의 폭발력을 12 ± 1킬로톤으로 평가했다.[11] 이후 탄화 기반 계산으로 13~14킬로톤, 프레데릭 라인스는 1953년에 15ktonTNT로 계산했다.[11] 1985년 로스앨러모스의 과학자들은 폭발, 열, 방사능 데이터와 무기 효과 모델을 바탕으로 폭발력의 최적 추정치를 15ktonTNT (±3 kt)로 결론지었다.[11]

핵폭발의 급성 효과는 선형적으로 증가하지 않고, 일반적으로 세제곱근으로 증가한다.[11] 약 599.85m 고도에서 폭발한 12킬로톤 무기의 5psi 과압 피해 범위는 약 1.58km이고, 20킬로톤 무기는 약 1.80km로 확장되어, 단지 약 0.23km의 차이만 보인다.[11] 따라서 폭발력과 피해 사이에 선형 관계가 있다고 가정하면, 실질적인 효과 차이는 처음에 보이는 것보다 작다.[11]

1946년 전략폭격조사단은 리틀 보이가 약 15ktonTNT의 에너지로 폭발했지만, 동일한 폭발 및 화재 효과는 2.1킬로톤의 재래식 폭탄으로도 발생할 수 있었다고 추정했다. 여기에는 220대의 B-29 폭격기에 1.2킬로톤의 소이탄, 400톤의 고성능 폭약 폭탄, 500톤의 대인 파편 폭탄을 탑재하는 것이 포함된다. 표적이 2차원 평면에 분산되어 있었기 때문에, 단일 구형 핵폭발의 수직 성분은 대부분 낭비되었고, 더 작은 폭발의 집속탄 패턴이 더 에너지 효율적이었을 것이다.

8. 3. 핵출력

리틀 보이의 폭발력은 TNT 약 1만 5천 톤(15kt)에 해당한다. 보통 15kt급 핵폭탄을 히로시마급이라고 부르며, 이는 핵폭탄 위력의 표준 도량형으로 국제적으로 사용된다.

1945년 적대 행위가 종식된 후, 윌리엄 페니, 로버트 서버, 조지 T. 레이놀즈를 포함한 맨해튼 계획 조사팀이 히로시마에서 폭발의 영향을 평가했다. 페니는 물체와 구조물에 대한 영향을 평가하여 폭발력이 12 ± 1킬로톤이라고 결론지었다.[21] 이후 탄화를 기반으로 한 계산에서는 13~14킬로톤의 폭발력이 제시되었다.[22] 1953년 프레데릭 라인스는 폭발력을 15kt로 계산했다.[23]

1985년 로스앨러모스의 과학자들은 기존의 폭발, 열, 방사능 데이터와 당시의 무기 효과 모델을 바탕으로 폭발력의 최적 추정치를 15kt, 불확실성 20%(±3kt)로 결론지었다. 현재(2005년 이후) 핵출력의 최적 추정치는 TNT 환산으로 16kt ± 2kt이다.[19][20] 이는 1TNT 환산톤 = 4.184 × 109 J이므로, 6.694 × 1013 J에 해당한다.

핵출력에 대한 과거 수치는 다음과 같이 다양했다.

추정 주체추정치
윌리엄 스털링 파슨스(Enola Gay 점화 장치 설정 담당)18kt
해리 S. 트루먼 대통령20kt (파슨스의 추정치를 연설문 작성자가 반올림)
윌리엄 페니 등 (히로시마 현지 측정)12kt ± 1kt[21]
연소력 기반13.4kt - 13.7kt[22]
프레데릭 라인스 (1953년)15kt
존 말릭 (로스앨러모스 국립 연구소, 1985년)15kt (불확실성 20%)[23]



참고로, 나가사키에 투하된 팻 맨의 핵출력은 21kt ± 2kt이다.

참조

[1] 서적 The Atomic Bombings of Hiroshima and Nagasaki 1962
[2] 서적 Atom Bombs: The Top Secret Inside Story of Little Boy and Fat Man J. Coster-Mullen
[3] 서적 A History of the Air Force Atomic Energy Program, 1943–1953, Volume I (Project Silverplate, 1943–1946) United States Air Force Historical Division 1959
[4] 웹사이트 Nuclear Weapons Frequently Asked Questions, Section 8.0: The First Nuclear Weapons http://nuclearweapon[...] 2013-08-29
[5] 학술지 On the Proliferation Potential of Uranium Fuel for Research Reactors at Various Enrichment Levels
[6] 웹사이트 The Atomic Bombings of Hiroshima and Nagasaki https://www.gutenber[...] 1946-06-29
[7] 웹사이트 Counting the Dead at Hiroshima and Nagasaki https://thebulletin.[...] 2020-08-04
[8] 웹사이트 NUKEMAP https://nuclearsecre[...] Alex Wellerstein 2021-07-28
[9] 뉴스 The ongoing research into the effects of radiation http://www.radioneth[...] 2005-07-31
[10] 학술지 The Atomic Bomb Casualty Commission in retrospect 1998-05-12
[11] 웹사이트 NUKEMAP 1977
[12] 웹사이트
[13] 웹사이트 Little Boy and Fat Man http://www.atomicher[...]
[14] 서적 Peace & War: Reminiscences of a Life on the Frontiers of Science Columbia University Press
[15] 웹사이트 広島・長崎の被災状況 https://nagasakipeac[...] 長崎市 2023-06-03
[16] 웹사이트 知っ得・なっ得コーナー https://h-nomore-hib[...] 北海道ノーモア・ヒバクシャ会館 2023-06-03
[17] 웹사이트 長崎原爆資料館学習ハンドブック https://nagasakipeac[...] 長崎原爆資料館 2013-06-01
[18] 웹사이트 原爆投下から75年 閃光、そして世界が一変した https://www.reuters.[...] ロイター 2020-08-04
[19] 간행물 Reassessment of the Atomic Bomb Radiation Dosimetry for Hiroshima and Nagasaki –Dosimetry System 2002 –, chapter1 BOMB PARAMETERS https://www.rerf.or.[...] 放射線影響研究所 2005
[20]
[21] 학술지 The Nuclear Explosive Yields at Hiroshima and Nagasaki https://www.jstor.or[...] 1970-06-11
[22] 보고서 The Yields of the Hiroshima and Nagasaki Nuclear Explosions https://permalink.la[...] Los Alamos National Laboratory 1985-09-01
[23] 보고서 The Yields of the Hiroshima and Nagasaki Nuclear Explosions https://permalink.la[...] Los Alamos National Laboratory 1985-09-01
[24]
[25] 서적 1962


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