수소폭탄

3. 개발 양상

현재까지 공식적으로 수소폭탄 실험에 성공한 국가는 미국, 러시아(구 소련), 영국, 프랑스, 중국, 북한 6개국으로 알려져 있다.^[66][67] 수소폭탄은 일반적으로 핵분열 폭탄(원자폭탄)을 기폭제로 사용하여 중수소, 삼중수소 등 수소 동위원소의 핵융합 반응을 유도, 원자폭탄을 훨씬 능가하는 폭발력을 얻는 무기이다.

초기 수소폭탄 개발 경쟁은 제2차 세계 대전 이후 미국과 소련 간의 냉전이 심화되면서 본격화되었다. 미국은 1952년 아이비 마이크 실험에서 최초의 수소폭탄 장치를 폭발시켰고, 1954년 캐슬 브라보 실험에서 고체 중수소화 리튬을 사용한 실용적인 건식 수소폭탄 실험에 성공하며 소형화 및 실용화의 길을 열었다. 소련 역시 미국과의 경쟁 속에서 독자적인 수소폭탄 개발에 성공했다.

수소폭탄의 핵심 설계는 에드워드 텔러와 스타니스와프 울람이 고안한 텔러-울람 설계로 알려져 있다. 이 설계는 1단계 핵분열 폭발에서 발생하는 막대한 양의 X선을 이용하여 2단계 핵융합 연료를 초고온·초고압 상태로 압축하여 핵융합 반응을 일으키는 방식(방사선 내파)이다. 이 과정에서 2단계 장치를 감싸고 있는 물질(탬퍼-푸셔)이 X선에 의해 급격히 가열되어 바깥쪽으로 분출(삭마, Ablation)하면서 그 반작용으로 안쪽의 핵융합 연료를 압축하는 메커니즘이 핵심적인 역할을 하는 것으로 여겨진다.^[13]

영국은 독자적인 수소폭탄 개발을 추진하여 1957년 그래플 작전을 통해 메가톤급 폭발 실험에 성공했다.

, 북한이 상당한 수준의 수소폭탄 기술을 확보했을 가능성이 높은 것으로 평가된다.

수소폭탄 기술은 개발 이후 지속적으로 발전하여 대륙간 탄도 미사일(ICBM)이나 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)에 탑재할 수 있도록 소형화되었으며, 하나의 미사일에 여러 개의 탄두를 탑재하는 MIRV 기술로 이어졌다. 이로 인해 전략적 효용성이 낮은 초대형 단일 탄두보다는 작지만 다수의 목표를 동시에 공격할 수 있는 소형화된 핵탄두가 현대 핵전력의 주류를 이루게 되었다.

3. 1. 미국

작은 규모의 핵분열 폭탄(원자폭탄)으로 점화되는 수소폭탄이라는 아이디어는 1941년 9월, 컬럼비아 대학교에서 엔리코 페르미가 동료 에드워드 텔러에게 처음 제안했다.^[77] 이는 이후 맨해튼 계획으로 이어지는 논의의 시작이었다. 텔러는 1942년 브릭스 위원회(Briggs committee) 근무를 시작으로 맨해튼 계획에 참여했으며,^[78] 계획 기간 대부분 동안 이 설계를 실현하는 방법을 연구하는 데 집중했다. 그는 원자폭탄 연구보다 수소폭탄 개발을 더 중요하게 여겼고, 계획 마지막 해에는 이 작업에만 전념했다.^[79] 제2차 세계 대전 중 로스 앨러모스 과학연구소 이론물리학부문에 소속되어 핵분열 폭탄에서 핵융합 폭탄(수소폭탄)으로의 발전이 당연한 수순이라고 강하게 주장했다.^[79]

그러나 제2차 세계 대전이 끝난 후에는 당시 '슈퍼(Super)'라고 불렸던 수소폭탄 개발에 많은 자원을 투입할 동기가 부족했다.^[17] 상황은 1949년 8월, 소련이 예상보다 빠르게 첫 원자폭탄 실험에 성공하면서 급변했다. 이후 몇 달간 미국 정부, 군, 과학계에서는 훨씬 더 강력한 '슈퍼' 폭탄 개발을 진행할지 여부를 두고 치열한 논쟁이 벌어졌다. 이 논쟁은 전략적, 실용적, 도덕적 문제를 모두 포함했다. 원자폭탄 개발을 이끌었던 로버트 오펜하이머와 동료 과학자들은 일반 자문위원회 보고서에서 "열핵무기 개발 제안에 내재된 인류에 대한 극도의 위험은 어떤 군사적 이점보다 훨씬 크다"고 결론 내리며 개발에 반대했다. 하지만 이러한 반대에도 불구하고, 1950년 1월 31일 해리 S. 트루먼 대통령은 새로운 무기 개발을 진행하기로 결정했다.

텔러와 다른 미국 물리학자들은 실용적인 설계를 찾는 데 어려움을 겪었다. 맨해튼 계획에 함께 참여했던 폴란드 출신 수학자 스타니스와프 울람이 중요한 개념적 돌파구를 마련했다. 울람은 핵융합에 필요한 조건을 달성하기 위해 극도의 가열 전에 열핵 연료를 압축하는 것이 실용적인 방법이며, 핵분열을 일으키는 1차 장치 외부에 별도의 열핵 장치를 두거나 1차 장치를 이용해 2차 장치를 압축하는 방식을 고안했다. 텔러는 여기서 더 나아가, 전체 조립체를 방사선 케이스(호흘라움)로 감싸면 1차 장치에서 생성된 감마선과 X선이 2차 장치에 충분한 에너지를 전달하여 성공적인 내파와 핵융합 연소를 일으킬 수 있다는 점을 깨달았다. 이른바 ‘텔러-울람 설계’가 탄생한 것이다.

1951년 5월 9일, 그린하우스 작전의 "조지(George)" 실험에서 이 기본 개념이 매우 작은 규모로 처음 시험되었다. 총 225kt의 위력 중 일부를 차지하는 통제되지 않은 핵융합 에너지를 방출하는 데 성공하면서,^[18] 개념의 실현 가능성에 대한 기대가 커졌다. 마침내 1952년 11월 1일, 서태평양 마셜 제도의 에네웨탁 환초에서 텔러-울람 설계를 적용한 최초의 완전한 수소폭탄 실험인 아이비 마이크(Ivy Mike)가 실시되었다. "소시지(Sausage)"라는 코드명으로 불린 이 장치는 10.4Mt의 폭발력을 기록했는데, 이는 나가사키에 투하된 원자폭탄보다 450배 이상 강력한 위력이었다. 그러나 이 폭탄은 액체 상태의 중수소를 핵융합 연료로 사용했으며, 이를 극저온공학 기술로 유지하기 위한 냉각 장비 때문에 총 무게가 약 약 72574.80kg에 달해 실용적인 무기와는 거리가 멀었다.

아이비 마이크의 액체 중수소 연료는 실제 무기로 배치하기에는 비실용적이었기 때문에, 다음 단계는 고체 상태인 중수소화 리튬(Lithium deuteride)을 핵융합 연료로 사용하는 방식으로 전환되었다. 1954년, 캐슬 작전 중 "캐슬 브라보(Castle Bravo)" 실험(장치 코드명은 ''쉬림프(Shrimp)'')에서 이 방식이 시험되었다. 폭발 위력은 예상치(6 Mt)를 훨씬 뛰어넘는 15Mt에 달했으며, 이는 미국이 실시한 가장 강력한 핵실험으로 기록되었다. 이 실험의 성공으로 고체 연료를 사용한 건식 수소폭탄의 소형화 가능성이 확인되었다.

이후 미국의 수소폭탄 개발은 대륙간 탄도 미사일(ICBM)과 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)에 탑재할 수 있도록 소형화하는 방향으로 진행되었다. 1960년대까지 W47 탄두가 폴라리스 잠수함 발사 탄도 미사일에 배치되면서, 메가톤급 탄두의 직경은 약 45.72cm, 무게는 약 326.59kg 수준으로 작아졌다.^[19] 1970년대 중반에는 MIRV 미사일 탄두부에 10개 이상의 소형 핵탄두를 장착할 수 있는 기술까지 개발되었다.^[80][8]

1999년에는 트라이던트 II SLBM에 사용되는 소형 다탄두 핵탄두인 W88에 대한 정보가 보도되었다. W88은 특수한 땅콩 모양의 방사선 케이스 안에 길쭉한 1차 핵탄두(코드명 ''코모도(Komodo)'')와 구형의 2차 핵탄두(코드명 ''쿠르사(Cursa)'')를 가진 것으로 알려졌다. 달걀 모양의 1차 핵탄두는 다탄두 핵탄두의 전체 크기를 줄이는 데 유리하며, 이를 통해 미사일의 비행 특성을 개선하면서도 고위력 폭발을 달성할 수 있다. W88 핵탄두는 길이 약 175.01cm, 최대 직경 약 55.37cm에 475kt의 위력을 가지며, 무게는 175kg에서 360kg 사이로 추정된다.^[16] 이러한 소형 핵탄두 개발로 단일 미사일에 더 많은 핵탄두를 탑재하고, 속도와 사거리 등 기본적인 비행 성능을 향상시킬 수 있게 되었다.

3. 2. 프랑스

프랑스는 1968년 8월 24일, 프랑스령 폴리네시아의 팡가타우파(Fangataufa) 환초에서 "카노푸스(Canopus)" 실험을 통해 최초의 다단계 수소폭탄 실험에 성공했다. 이 폭탄은 520m 상공의 기구에서 폭발했으며, 폭발 위력은 2.6 Mt에 달했다.^[82][24] 이 실험으로 상당한 대기 오염이 발생하기도 했다.^[24]

프랑스는 텔러-울람 설계 기반의 수소폭탄 개발 초기 단계에서 상당한 어려움을 겪었으나, 결국 이를 극복하고 다른 주요 핵 강대국들과 동등한 수준의 정교한 핵무기 기술을 확보한 것으로 평가받는다.^[83] 카노푸스 실험의 성공 외에 프랑스의 구체적인 수소폭탄 개발 과정에 대해서는 자세히 알려진 바가 적다.

프랑스는 중국과 함께 1963년 부분적 핵실험 금지 조약에 서명하거나 비준하지 않았으며, 1966년부터 1996년까지 190회가 넘는 핵실험을 강행했다.^[24] 프랑스의 마지막 핵실험은 1996년 1월 27일에 이루어졌고, 이후 폴리네시아의 핵실험장을 해체했다. 같은 해 포괄적 핵실험 금지 조약에 서명했으며, 2년 안에 비준을 완료했다.

2015년 기준으로 프랑스는 약 300기의 핵탄두를 보유하고 있으며, 이는 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)과 전투폭격기에 탑재되어 운용된다고 공식 확인했다.^[25] 프랑스는 4척의 트리옴팡급 탄도 미사일 잠수함을 운용 중이며, 이 중 3척은 항상 작전 가능한 상태를 유지한다. 구형 잠수함 3척에는 16기의 M45 미사일이 탑재되어 있고, 2010년에 취역한 최신 잠수함인 르 테리블(Le Terrible)함에는 TN 75 열핵탄두를 탑재한 M51 미사일이 장착되어 있다. 공군에서는 4개 기지에서 총 23대의 미라주 2000N/2000D 전투기와 20대의 라팔 전투기가 핵탄두 투발 능력을 갖추고 있다.^[25] M51.1 미사일은 2016년부터 사거리가 3000km 더 늘어난 신형 M51.2 탄두로 교체될 예정이었다.^[25] 또한 약 300 kt 위력의 TN 80/TN 81 탄두를 장착한 공중 발사 순항 미사일(ASMP) 약 60발을 보유하고 있다. 프랑스의 핵 프로그램은 이러한 무기 체계를 수십 년간 운용할 수 있도록 설계되었다. 현재 프랑스는 핵무기용 핵분열 물질을 생산하지 않지만, 전력 생산을 위해 원자력 발전에 의존하고 있으며 이 과정에서 부산물로 플루토늄-239가 생성된다.^[26]

3. 3. 북한

북한은 2016년 1월 6일 소형화된 열핵무기(수소폭탄) 실험을 했다고 주장했다.^[43][86] 그러나 북한의 처음 세 차례 핵실험(2006년, 2009년, 2013년)은 상대적으로 폭발력이 낮았으며, 열핵무기 설계가 아니었던 것으로 평가된다. 2013년 대한민국 국방부는 북한이 수소폭탄 개발을 시도하고 있을 가능성이 있으며, 다음 핵실험에서 시도될 수 있다고 예측했다.^{[84][85][41][42]} 2016년 1월 실험 당시에는 규모 5.1의 지진만 감지되었는데,^[86][44] 이는 2013년의 6~9kt 규모 원자폭탄 실험과 비슷한 수준이었다. 이러한 결과는 북한의 수소폭탄 실험 주장에 의문을 제기하며, 실제로는 핵융합 단계까지 이르지 못한 증폭 핵분열탄 실험이었을 가능성을 시사한다.^[87][45]

하지만 2017년 9월 3일, 북한의 국가 언론은 수소폭탄 실험에서 "완벽한 성공"을 거두었다고 보도했다.^[88] 미국 지질조사국(USGS)에 따르면, 이 폭발은 규모 6.3의 지진을 일으켰으며, 이는 북한이 이전에 실시한 핵실험보다 10배 이상 강력한 위력이었다.^[89][46] 미국 정보당국은 초기 평가에서 폭발력을 140kt으로 추정했으며^[47], 불확실성 범위를 70kt에서 280kt 사이로 보았다.^[48] 이후 9월 12일, 노르웨이 지진관측소(NORSAR)는 지진 규모 추정치를 6.1로 상향 조정하며 폭발력을 250kt으로 수정 발표했다.^[49][50] 9월 13일에는 실험장의 폭발 전후 합성개구레이다(SAR) 위성 영상 분석 결과가 발표되었는데, 폭발이 900m 두께의 암석 아래에서 발생했으며 폭발력은 "300kt을 초과했을 수 있다"는 분석이 나왔다.^[90] 이는 북한이 상당한 수준의 열핵무기 기술에 도달했을 가능성을 높이는 결과로 평가된다.

4. 개발의 역사

열핵융합 폭탄을 소형 핵분열 폭탄으로 점화한다는 아이디어는 1941년 9월, 엔리코 페르미가 컬럼비아 대학교에서 동료 에드워드 텔러와 대화하던 중 처음으로 제안되었다. 이는 이후 맨해튼 계획으로 이어지는 논의의 시작이었다. 텔러는 맨해튼 계획 기간 동안 이 설계를 실현하는 데 많은 노력을 기울였으며, 원자폭탄 연구보다 이를 더 중요하게 생각했다. 계획 마지막 해에는 이 작업에만 집중했다. 그러나 제2차 세계 대전이 끝난 후, 당시 '슈퍼(Super)'라고 불렸던 이 무기에 많은 자원을 투입할 필요성은 크지 않았다.^[17]

1949년 8월 소련의 첫 원자폭탄 실험은 미국이 예상했던 것보다 빠르게 이루어졌다. 이후 몇 달 동안 미국 정부, 군, 과학계에서는 훨씬 더 강력한 '슈퍼' 폭탄 개발 여부를 놓고 격렬한 논쟁이 벌어졌다. 이 논쟁은 전략적, 실용적, 그리고 도덕적 문제들을 포함했다. 원자력 위원회(AEC)의 일반자문위원회(GAC)는 J. 로버트 오펜하이머를 중심으로 "열핵무기 개발 제안에 내재된 인류에 대한 극도의 위험은 어떤 군사적 이점보다 훨씬 크다"고 결론 내리며 개발 반대 입장을 표명했다. 그러나 이러한 반대에도 불구하고, 1950년 1월 31일 해리 S. 트루먼 대통령은 새로운 무기 개발을 강행하기로 결정했다.

텔러와 다른 미국 물리학자들은 실용적인 설계를 찾는 데 어려움을 겪었다. 텔러의 동료 스타니스와프 울람은 실용적인 핵융합 설계를 향한 중요한 첫걸음을 내디뎠다. 울람은 핵융합에 필요한 조건을 만들기 위해 극도의 가열 전에 열핵 연료를 압축하는 것이 실용적인 방법이며, 핵분열 1차 장치 외부에 별도의 열핵 2차 장치를 배치하여 1차 장치를 이용해 2차 장치를 압축하는 아이디어를 제시했다. 이후 텔러는 전체 장치를 호흘라움(방사선 케이스)으로 감싸면, 1차 장치에서 나오는 감마선과 X선이 2차 장치로 충분한 에너지를 전달하여 성공적인 내파와 핵융합 연소를 일으킬 수 있다는 점을 깨달았다. 이 방식이 바로 텔러-울람 설계이다.

1951년 5월 9일 그린하우스 작전의 "조지(George)" 실험은 이 기본 개념을 매우 작은 규모로 처음 시험했다. 총 225ktonTNT의 위력 중 일부는 통제되지 않은 핵융합 에너지 방출에서 비롯되었으며,^[18] 이는 개념의 실현 가능성을 높였다. 1952년 11월 1일, 텔러-울람 설계는 에네웨탁 환초에서 "아이비 마이크(Ivy Mike)" 실험으로 완전한 규모로 시험되었다. 이 실험은 10.4MtonTNT의 위력을 기록했는데, 이는 나가사키에 투하된 폭탄보다 450배 이상 강력한 것이었다. "소시지(Sausage)"라는 별명으로 불린 이 장치는 거대한 핵분열 폭탄을 '기폭 장치'로 사용했고, 액체 중수소를 핵융합 연료로 사용했다. 액체 중수소를 유지하기 위해 약 18143.70kg의 극저온 장비가 필요했으며, 장치 전체 무게는 약 약 72574.80kg에 달했다.

아이비 마이크의 액체 중수소 연료는 실제 무기로 배치하기에는 비실용적이었다. 다음 단계는 상온에서 고체 상태인 중수소화 리튬을 핵융합 연료로 사용하는 것이었다. 1954년 캐슬 작전의 "캐슬 브라보(Castle Bravo)" 실험(장치 암호명은 '쉬림프(Shrimp)')에서 이 방식이 시험되었다. 실험 결과 15MtonTNT의 위력을 기록했는데, 이는 예상치의 2.5배에 달하는 것으로 미국이 실시한 가장 강력한 핵실험이었다. 이 성공 이후, 대륙간탄도미사일(ICBM)과 잠수함발사탄도미사일(SLBM)에 탑재할 수 있도록 소형화된 텔러-울람 무기 개발에 노력이 집중되었다. 1960년까지 W47 탄두^[19]가 폴라리스 탄도미사일 잠수함에 배치되었는데, 이 메가톤급 탄두는 직경 약 45.72cm에 무게는 약 326.59kg에 불과했다. 1970년대 중반에는 소형 MIRV 미사일 끝에 10개 이상의 탄두를 장착할 수 있는 텔러-울람 설계 버전이 개발되는 등 탄두 소형화는 더욱 진전되었다.^[8]

소련의 첫 핵융합 무기 설계는 1949년 안드레이 사하로프와 비탈리 긴즈부르크에 의해 개발되었으며, 러시아식 케이크를 뜻하는 "슬로이카(Sloika)"라는 이름이 붙었다. 이는 텔러-울람 방식과는 다른 설계로, 핵분열 물질과 삼중수소가 첨가된 중수소화 리튬 핵융합 연료를 번갈아 쌓는 방식이었다. 이 설계는 핵융합 반응을 일으킬 수는 있었지만, 폭발 위력을 임의로 크게 만들 수 있는 "단계적" 무기의 확장성은 없었다. 핵융합 층은 핵분열 중심부를 감싸 핵분열 에너지를 약간 증폭시키는 정도였으며(현대 텔러-울람 설계는 30배까지 증폭 가능), 전체 핵융합 단계를 핵분열 중심부와 함께 일반 폭약으로 압축해야 했기 때문에 많은 양의 화학 폭약이 필요했다.

최초의 슬로이카 설계 실험인 RDS-6s(Joe 4)는 1953년에 400ktonTNT의 위력(핵융합 기여분 15~20%)으로 폭발했다. 슬로이카 설계로 메가톤급 위력을 얻으려는 시도는 비현실적임이 드러났다. 미국이 1952년 11월 "아이비 마이크" 실험으로 다중 메가톤급 폭탄 제조 능력을 보여주자, 소련은 다른 설계를 모색했다. 사하로프가 회고록에서 언급한 "두 번째 아이디어"는 1948년 긴즈부르크가 제안한 것으로, 폭탄에 중수소화 리튬을 사용하면 중성자 충돌 과정에서 삼중수소와 자유 중수소가 생성된다는 것이었다. 1953년 말 물리학자 빅토르 다비덴코가 반응 단계화의 첫 돌파구를 마련했고, 1954년 초 사하로프와 야코프 젤도비치가 방사선 내파 개념을 발견하고 발전시켰다. 소련에서 텔러-울람 설계로 알려진 사하로프의 "세 번째 아이디어"는 1955년 11월 RDS-37 실험에서 1.6MtonTNT의 위력으로 시험되었다. 소련은 1961년 10월, 거대하고 실용성은 떨어졌지만 단계화 개념의 위력을 보여준 차르 봄바를 폭발시켰다. 이는 역사상 가장 강력한 핵무기 실험이었다.

1954년, 영국은 알더마스턴 원자무기연구소에서 윌리엄 페니 경의 책임 하에 핵융합 폭탄 개발을 시작했다. 당시 영국의 기술은 미숙했고, 미국은 1946년 원자력법을 이유로 핵 관련 지식 공유를 거부했다. 이는 영국이 맨해튼 계획에서 미국과 긴밀히 협력했음에도 불구하고, 소련의 스파이 활동에 대한 우려 때문에 취해진 조치였다. 비밀 정보 취급 문제를 다루는 협정이 체결될 때까지 완전한 협력은 재개되지 않았다. 그러나 영국은 미국의 캐슬 작전 실험을 관찰하고 버섯구름에서 샘플을 채취하여, 2차 단계 압축에 방사선 내파가 사용되었다는 명확한 증거를 얻을 수 있었다. 이러한 어려움 속에서 1955년 앤서니 이든 총리는 핵융합 폭탄 개발이 실패하거나 지연될 경우 초대형 핵분열 폭탄으로 대체하는 비밀 계획에 동의했다.

1957년 그래플 작전 실험이 시작되었다. 첫 실험인 '그린 그래나이트(Green Granite)'는 초기 핵융합 폭탄 시제품으로, 약 300ktonTNT의 비교적 낮은 위력을 보였다. 두 번째 실험인 '오렌지 헤럴드(Orange Herald)'는 개량된 핵분열 폭탄이었지만 720ktonTNT의 위력을 내어 역사상 가장 큰 핵분열 폭발이 되었다. 당시 대부분의 사람들은 이것이 핵융합 폭탄이라고 생각했으며, 이 폭탄은 1958년에 실전 배치되었다. 세 번째 실험인 '퍼플 그래나이트(Purple Granite)'는 또 다른 핵융합 시제품이었으나 약 150ktonTNT의 위력에 그쳤다.

1957년 9월에 두 번째 실험 시리즈가 재개되었다. 첫 실험인 '그래플 X 라운드 C(Grapple X Round C)'는 "더 강력한 기폭 장치를 가진 새로운 단순 설계의 2단계 열핵 폭탄"을 기반으로 했으며, 11월 8일 폭발하여 약 1.8MtonTNT의 위력을 기록했다. 1958년 4월 28일에는 3MtonTNT 위력의 폭탄이 투하되었는데, 이는 영국의 가장 강력한 핵실험이었다. 1958년 9월 2일과 11일에 실시된 마지막 두 차례의 공중 폭발 실험에서는 각각 약 1MtonTNT 위력의 소형 폭탄이 사용되었다.

미국 관찰자들이 이 실험들에 초대되었다. 영국이 메가톤급 장치를 성공적으로 폭발시켜 텔러-울람 설계의 "비밀"을 실질적으로 이해하고 있음을 증명하자, 미국은 영국과 일부 핵 설계를 교환하기로 합의했고, 이는 1958년 미영 상호방위협정으로 이어졌다. 영국은 자체 설계를 계속하는 대신, 미국의 소형 Mk 28 탄두 설계에 접근하여 복제품을 제조할 수 있게 되었다.

마오쩌둥은 1954년~1955년 제1차 타이완 해협 위기를 계기로 중국의 핵무기 개발 프로그램을 시작하기로 결정했다. 중화인민공화국은 첫 핵분열 무기 폭발 실험 이후 불과 32개월 만인 1967년 6월 17일, 중국 북서부 로프노르 핵실험장에서 3.31 메가톤 위력의 첫 열핵무기 실험(시험 6호)에 성공했다.^[20] 중국은 핵 프로그램 초기 소련으로부터 상당한 기술 지원을 받았으나, 1960년 중소 분쟁이 심화되면서 소련은 모든 지원을 중단했다.^[21] 1995년에는 한 중국인 이중간첩이 첩보 활동을 통해 얻은 것으로 추정되는 미국 W88 탄두의 비밀 정보를 제공했다는 주장이 제기되기도 했다.^[22][23]

1968년 8월 24일, 프랑스는 프랑스령 폴리네시아의 팡가타우파 환초에서 카노푸스 작전 핵실험을 실시하여 첫 다단계 열핵무기 실험에 성공했다. 폭탄은 고도 520m의 기구에서 폭발했으며,^[24] 이 실험으로 상당한 대기 오염이 발생했다.^[24] 프랑스는 2.6MtonTNT급 장치를 폭발시켰다는 사실 외에 텔러-울람 설계 개발 과정에 대해 거의 알려진 바가 없다. 초기 개발에 어려움을 겪었지만, 이를 극복하고 다른 주요 핵 강국들과 비슷한 수준의 정교한 핵무기를 보유하게 된 것으로 평가된다.

프랑스는 중국과 마찬가지로 1963년 부분적 핵실험 금지 조약에 서명하거나 비준하지 않았으며, 1966년부터 1996년까지 190회가 넘는 핵실험을 실시했다.^[24] 1996년 1월 27일 마지막 핵실험을 실시한 후 실험장을 해체하고, 같은 해 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)에 서명하여 2년 안에 비준했다. 2015년 기준으로 프랑스는 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)과 전투폭격기에 탑재된 약 300개의 핵탄두를 보유하고 있다고 확인했다.^[25]

1998년 5월 11일, 인도는 포크란-II 핵실험(샤크티 작전)에서 열핵폭탄(샤크티-I)을 폭발시켰다고 발표했다.^[27][33] 파키스탄 핵물리학자 사마르 무바라크만드는 실험이 실패했을 것이라고 주장했지만,^[28] 로스앨러모스 국립 연구소 전 소장 해럴드 M. 애그뉴는 인도의 주장이 믿을 만하다고 평가했다. 인도는 인근 마을(케톨라이)의 피해를 우려하여 의도적으로 위력을 45ktonTNT으로 제한했으며,^[35] 더 큰 위력의 폭발 시 방사능 유출을 완전히 막기 어려웠을 것이라고 설명했다.^[35] 실험 후 인도 원자력 위원회 전 위원장 라자고팔라 치담바람은 인도가 원하는 어떤 위력의 열핵폭탄도 만들 능력이 있다고 말했다. 인도는 샤크티-I 실험을 바탕으로 약 200ktonTNT까지 다양한 위력의 열핵무기를 제작할 수 있다고 공식적으로 주장한다.^[35][29] 그러나 인도 수소폭탄 실험의 실제 위력은 인도 과학계 내부 및 국제 학자들 사이에서 여전히 논란의 대상이다.^[30][31]

2016년 1월 6일, 조선민주주의인민공화국(북한)은 4차 핵실험에서 수소폭탄 실험에 처음으로 성공했다고 발표했다.^[66] 발표 당시 진위 여부는 불확실했으나, 2017년 9월 6차 핵실험에서 이전보다 훨씬 강력한 폭발(수백 킬로톤 추정)을 일으키면서 수소폭탄 기술을 실용화했을 가능성이 높아졌다.^[67]

5. 피해

수소폭탄이 전쟁에서 사용된 예는 없다. 그러나 1952년 아이비 작전 실험 이후에도 전 세계적으로 대규모 핵실험(수소폭탄 실험)이 여러 차례 행해져, 우연히 마주친 제3자나 환경에 대한 피해가 광범위하게 발생했다.

대표적인 사건으로는 1954년 3월 1일 비키니 환초에서 실시된 캐슬 브라보 실험 당시 일본의 제5복룡호를 포함한 수백 척의 어선이 방사능 피폭된 사건이 있다.

1963년에 조인된 부분적 핵실험 금지 조약(PTBT)에 의해 수소폭탄을 포함한 대기권, 우주 공간, 수중에서의 핵실험은 금지되었지만, 이후에도 PTBT에서 금지되지 않은 지하핵실험이 여러 차례 행해졌다. 1996년에는 지하핵실험 금지를 포함한 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)이 UN에서 채택되었지만, 2016년 현재까지도 발효되지 않았고, 비준하지 않은 국가 등에 의한 핵실험도 행해지고 있다.^[66][67]

6. 역사상 가장 강력한 수소폭탄

역사상 가장 강력한 수소폭탄은 구 소비에트 연방(소련)의 RDS-220, 이른바 "차르 봄바"로 알려져 있다. 이 폭탄은 50메가톤(Mt)의 핵출력을 기록했는데, 이는 히로시마 원자폭탄의 약 3,300배에 해당하며, 제2차 세계 대전 중 사용된 모든 폭약의 10배에 달하는 위력이었다. 원래 설계상으로는 100Mt를 넘는 위력을 목표로 했으나, 실험 시 낙진 등 자국 환경에 미칠 영향을 고려하여 위력을 절반 수준으로 낮춘 것으로 알려져 있다.

차르 봄바는 길이 8m, 직경 2m, 무게 27ton에 달하는 거대한 크기였다. 이 폭탄을 탑재하기 위해 Tu-95 폭격기가 특수 개조되었으며, 1961년 10월 30일 북극해의 노바야젬랴 섬 상공 약 4000m 고도에서 투하되어 폭발 실험이 이루어졌다. 폭발로 인해 발생한 충격파는 지구를 세 바퀴나 돌았다는 관측 결과가 있을 정도로 그 위력이 엄청났다.

그러나 차르 봄바는 냉전 시기 미국과의 군비 경쟁 속에서 개발된 상징적인 무기였으며, 실제로는 양산되지 않았다. 폭탄 자체가 너무 크고 무거워 실용성이 떨어졌기 때문에, 실전 배치보다는 서방 세계에 대한 정치적 위협 및 과시, 그리고 수소폭탄 기술력 입증을 위한 실험 목적이 더 강했다.

7. '깨끗한 수소폭탄'

원자폭탄을 기폭 장치로 사용하지 않는 순수 수소폭탄, 소위 '''깨끗한 수소폭탄'''에 대한 연구가 1952년부터 미국에서 진행되었다. 그러나 1992년 미국은 순수 수소폭탄 개발을 사실상 포기하고 관련 연구 데이터를 공개했다. 이 방식은 기폭에 원자폭탄을 사용하지 않으므로 핵분열 반응에 의한 방사성낙진(fallout)이 생성되지 않아 잔류 방사능이 크게 줄어든다는 특징이 있다. 하지만 기폭 시의 핵반응 과정에서 알파(α), 베타(β), 감마(γ) 및 중성자선 등의 방사선이 방출되며, 핵융합 반응 및 그 잔여물로 인해 발생하는 수소 등의 방사성동위원소도 적지 않게 생성된다.

2015년 기준으로, 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소의 실험 시설인 국립점화시설(NIF)에서는 레이저를 이용한 핵융합 연구가 진행되고 있다. 또한 러시아의 핵 연구 시설인 알자마스-16에서는 자기장을 이용한 핵융합(Z-핀치 방식) 연구가 이루어지고 있다. 그러나 2016년 시점까지 이러한 방식의 순수 수소폭탄 개발은 성공하지 못한 것으로 알려져 있다.

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