핵실험
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1. 개요
핵실험은 핵무기의 성능 개선, 새로운 사용법 실험, 핵무기 체제 개발 등을 목적으로 수행된다. 핵실험은 무기 관련, 무기 효과, 안전성, 핵실험 탐지, 평화적 핵폭발 실험 등으로 분류되며, 대기, 지하, 외기권, 수중 등 다양한 환경에서 진행된다. 1963년 부분적 핵실험 금지 조약으로 인해 지하 핵실험이 주를 이루었으며, 이후 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)이 제안되어 모든 핵폭발을 금지하려 했으나 아직 발효되지 못했다. 임계전 핵실험은 CTBT에서 허용되는 핵실험으로, 미국, 러시아, 중국 등 여러 국가에서 수행되었으며, 북한은 2006년부터 2017년까지 6차례의 핵실험을 실시하여 국제 사회의 긴장을 고조시켰다. 핵실험은 지진과 유사한 진동을 발생시키며, 핵폭발 위력과 진도의 관계는 핵실험 탐지에 활용된다.
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핵실험 | |
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핵무기 실험 | |
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주요 목적 | 핵무기 설계의 성능과 효과 검증 |
관련 주제 | 핵폭발 핵무기 역사 핵전쟁 핵무기 설계 핵무기 전달 핵무기 위력 핵폭발의 효과 핵 관련 노동 문제 핵 윤리 핵무기 목록 핵무기 이용 목표 선정 핵무기 경쟁 핵무기 협박 핵 스파이 활동 핵확산 핵무장 해제 핵 테러 핵우산 반핵 운동 핵겨울 |
다른 명칭 | 핵폭발 실험 핵실험 핵무기 시험 |
역사적 배경 | |
최초 핵실험 | 트리니티 실험 (1945년 7월 16일) |
주요 핵실험 국가 | 미국 러시아 영국 프랑스 중국 인도 이스라엘(미신고) 파키스탄 북한 남아프리카 공화국(과거) 벨라루스(과거) 카자흐스탄(과거) 우크라이나(과거) |
핵실험 종류 | |
대기권 핵실험 | 대기, 우주에서 수행하는 핵실험 |
지하 핵실험 | 지하 공간에서 수행하는 핵실험 |
수중 핵실험 | 수중에서 수행하는 핵실험 |
주요 영향 | |
방사능 낙진 | 핵폭발로 인한 방사성 물질 확산 |
환경 파괴 | 대기, 토양, 수질 오염 유발 |
건강 문제 | 암, 기형, 기타 질병 유발 |
정치적 영향 | 국제 관계 긴장 고조 핵무기 개발 및 확산 경쟁 핵무기 금지 조약 |
핵실험 금지 조약 | |
부분적 핵실험 금지 조약 | 대기권, 우주, 수중 핵실험 금지 (1963년) |
포괄적 핵실험 금지 조약 | 모든 핵실험 금지 (1996년, 발효되지 않음) |
기타 정보 | |
관련 목록 | 핵실험 목록 |
기타 | 15kt (킬로톤) 핵무기 |
2. 핵실험의 목적
핵실험은 다음과 같은 다양한 목적을 가지고 수행된다.
- 핵폭발 및 핵폭발 장치의 물리학적 연구를 진행한다.
- 핵무기의 성능을 확인하고 개선한다.
- 핵무기가 구조물, 장비, 생물체 및 환경에 미치는 효과를 조사한다.
- 새로운 핵무기의 유효성을 확인한다.
- 핵무기의 새로운 군사적 사용법을 실험한다.
- 저장된 핵무기의 성능을 유지한다.
- 연구소와 공장의 기술 수준과 인원을 유지한다.
- 핵무기가 안전 보관 기준에 적합한지 실험한다.
- 다른 핵무기 보유국에 대한 위협 및 견제를 한다.
- 핵무기를 사용하는 전술·전략 사상의 기초를 확립하고 핵무기 체제를 개발한다.
- 패권을 장악한다.
이러한 분류 외에도, 핵실험은 그 목적에 따라 다음과 같이 분류되기도 한다.
- '''무기 관련''' 실험은 무기 자체의 작동 방식(및 작동 여부)에 대한 정보를 얻기 위해 설계된다. 특정 무기 유형을 개발하고 검증하기 위한 실험도 있으며, 실험적인 개념을 시험하거나 핵폭발에 관련된 과정과 물질에 대한 기본적인 지식을 얻기 위한 물리학 실험도 있다.
- '''무기 효과''' 실험은 구조물, 장비, 생물체 및 환경에 대한 무기의 효과에 대한 정보를 얻기 위해 설계된다. 주로 민간 및 군사적 맥락에서 핵폭발에 대한 생존성을 평가하고 향상시키고, 목표물에 맞는 무기를 조정하며, 핵전쟁 전술을 개발하는 데 사용된다.
- '''안전성 실험'''은 모의 사고 시나리오에서 무기의 작동을 연구하기 위해 설계되었다. 특히, 우연히 (상당한) 핵폭발이 일어나지 않도록 검증하는 데 사용된다. 여기에는 단일 지점 안전성 시험과 저장 및 운송 사고 시뮬레이션이 포함된다.
- '''핵실험 탐지 실험'''은 특히 핵실험 금지 조약의 준수를 감시하기 위해 핵폭발을 탐지, 위치 파악 및 식별하는 능력을 향상시키기 위해 설계되었다. 미국에서는 포괄적 핵실험 금지 조약이 서명국 간의 모든 핵실험을 중단하기 전에 벨라 유니폼 작전과 관련된 실험이 이루어졌다.
- '''평화적 핵폭발'''은 핵폭발의 비군사적 응용을 조사하기 위해 수행되었다. 미국에서는 플로우셰어 작전이라는 이름으로 수행되었다.
이러한 기술적 고려 사항 외에도, 정치적 목적 및 훈련 목적으로 실험이 수행되었으며, 종종 여러 목적을 동시에 달성할 수 있다.
3. 핵실험의 종류
핵무기 실험은 역사적으로 실험 장소나 방식을 반영하여 네 가지 범주로 나뉜다.[2]
; 대기권 내 핵실험
: 지상, 해상 및 공중에서 수행되는 핵실험이다. 실험 방법에는 탑 위, 기구, 선박, 섬 및 항공기에서의 투하가 사용된다. 또한 수는 적지만, 고고도 핵폭발 실험도 로켓에 의해 수행된다. 지표면 근처의 핵폭발에서는 흙과 먼지가 버섯구름에 휘말려 다량의 낙진이 발생한다. 또한 고고도에서의 핵폭발에서는 전자기펄스(EMP)가 광범위하게 영향을 미쳐 주변의 전자기기 및 전기 제품에 장애를 일으킨다.
; 지하 핵실험
: 지표면 아래 다양한 깊이에서 수행되는 핵실험이다. 핵폭발에 의한 지표면이나 대기의 오염을 피하기 위한 목적이다. 실험 방법은 냉전 시대에 미국과 소련에서 확립되었지만, 이 실험 이외의 방법은 1963년에 체결된 부분적 핵실험 금지 조약(PTBT)에서 금지되었다. 핵폭발이 완전히 지하에서 수렴하는 경우에는 방사성 낙진은 거의 발생하지 않는다. 그러나 폭발로 지면이 손상된 경우에는 거기에서 방사성 낙진이 발생한다. 지하 핵실험에서는 그 핵출력과 폭탄의 구조에 따른 지진파가 다른 실험 방법보다 강하게 발생하며, 많은 경우 지각의 함몰에 의한 크레이터도 생성된다. 1974년에는 지하 핵실험의 최대 핵출력을 150kt으로 하는 지하 핵실험 제한 조약(TTBT)이 미국과 소련 사이에서 체결되었다.[2]
; 고고도 핵실험
: 대기권 밖에서 수행되는 핵실험이며, 실험 공간까지의 운반에는 로켓이 사용된다. 이 실험의 목적은 주로 적국에서 발사된 ICBM을 대기권 밖에서 요격하는 것 및 적국의 위성(주로 스파이 위성)을 파괴하는 것을 검증하는 것이다. 그러나 고고도에는 대기가 없거나 매우 희박하기 때문에 핵폭발의 충격파는 약해진다. 핵무기로서의 목적 달성에는 타겟 근접 거리의 핵폭발에 의한 열선·방사선에 의한 물리적 파괴 및 전자기 펄스에 의한 타겟의 “전자적” 파괴(무능화)가 필요하다. 그러나 핵폭발로 발생하는 전자기 펄스는 지상과는 다른 행동을 하여 광범위하게 지상의 전자기기에까지 영향을 미치게 된다. 또한 타겟의 물리적 파괴는 최근 특히 문제가 되고 있는 우주 쓰레기를 대량으로 발생시키는 것과 지상의 전자기기에 주는 영향으로부터 PTBT에서 실험이 금지되었다.
; 수중 핵실험
: 지표면이나 대기의 오염을 피하기 위해 수면 아래에서 수행되는 핵실험이며, 실험 장치의 고정에는 선박이나 바지선(실험 시의 폭발로 파괴된다)이 사용된다. 이 실험의 목적은 수중 핵폭발의 함선에 대한 효과(크로스로드 작전 등)와 함선용 무기(기뢰나 어뢰)에 대한 핵무기의 전용 가능성을 검증하는 것이다. 주변의 암초나 해수가 오염되지만, 해면 근처의 핵폭발에서는 방사성 수증기를 다량으로 확산시켜 근처의 함선이나 건물까지도 오염시킨다.
4. 핵실험의 대체 수단
핵실험의 대체 수단으로는 임계전 핵실험, 수소핵 실험, 임계 질량 실험, 컴퓨터 시뮬레이션 등이 있다.
임계전 핵실험(Subcritical test)은 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)에서 유일하게 허용되는 핵실험이다. 실제 핵폭발의 1/1000 규모로 재래식 폭약만 터뜨려, '슈퍼컴퓨터 모의 핵실험'이라고도 부른다.[61] 남아프리카 공화국과 이스라엘은 공동으로 임계전 핵실험만을 하여 핵무기를 실전배치하였다. 미국, 러시아, 영국, 남아프리카 공화국, 이스라엘, 중화민국(대만), 인도, 이란 등이 임계전 핵실험을 수행한 것으로 알려져 있다.[62]
최근에는 원자로 없이도, 지하 비밀 공간에 소규모 원심분리기나 레이저 농축기를 설치하고 밀수한 옐로케이크를 무기급으로 농축하여 임계전 핵실험을 통해 핵무장이 가능하다. 국제원자력기구(IAEA)는 농도 20% 이하인 저농축우라늄의 수출입은 특별히 감시하지 않는다.
- 1999년 중화민국(대만)이 임계전 핵실험을 했다고 보도되었다.[62]
- 2012년 12월 6일 오바마 정부는 4번째 임계전 핵실험을 하였다. 이는 미국 역사상 27번째 임계전 핵실험이었다.[63] 반핵단체들은 미국 정부가 CTBT에서 임계전 핵실험은 허용된다고 해석하는 것에 대해 조약 정신을 훼손한다며 반발하고 있다.[64]
- 1999년 조선민주주의인민공화국은 미국의 임계전 핵실험을 비난했다.[65] 2006년 북한 1차 핵실험은 임계전 핵실험이 아니냐는 관측도 있었으나, 이후 방사능이 탐지되었다.
- 2011년 IAEA 보고서는 이란이 임계전 핵실험을 하고 있다고 결론 내렸고, 이란은 이에 반발했다.[67]
- 1998년 인도 핵실험은 임계전 핵실험으로 보인다는 보도가 있었다.[68]
- 1966년 이스라엘은 임계전 핵실험으로 핵무장을 완성했다. 닉슨 행정부의 키신저 국무장관은 "이스라엘이 공개적 선언이나 핵실험을 통해 핵무기 보유를 알리지 않으면 미국은 이스라엘의 핵개발을 묵인하고 보호할 것이다"라는 비밀 메모를 남겼다. 이후 이스라엘은 핵실험과 핵보유 선언 없이 시인도 부인도 하지 않는 정책(NCND)을 유지하고 있다.[69]
- 일본의 강경파들은 북한에 맞대응해 핵 보유는 하지 않더라도 임계전 핵실험은 실시해야 한다고 주장한다.
'''수소핵 실험(Hydronuclear tests)'''은 폭발 충격 압축 조건 하에서 핵물질을 연구한다. 부분임계 상태 또는 수율이 무시할 수 있는 수준부터 무기의 상당한 수율의 일부에 이르기까지 초임계 상태를 만들 수 있다.[7]
'''임계 질량 실험(Critical mass experiments)'''은 다양한 핵분열성 물질의 조성, 밀도, 형태 및 반사체를 사용하여 임계에 필요한 핵분열성 물질의 양을 결정한다. 부분임계 또는 초임계일 수 있으며, 여러 차례의 임계 사고를 초래하기도 했다.
'''부분임계(또는 저온) 시험(Subcritical (or cold) tests)'''은 핵물질과 고성능 폭약을 포함하는 시험으로, 의도적으로 수율을 생성하지 않는다. 핵분열성 물질의 임계 질량 생성이 없다는 것을 의미하며, 포괄적 핵실험 금지 조약 해석에 따라 허용되는 유일한 시험 유형이다.[8][9] 미국, 러시아, 중국은 최소한 부분임계 시험을 계속 수행하고 있다.[10][11]
'''컴퓨터 시뮬레이션'''은 물리적 시험 없이 정보를 제공하는 데 광범위하게 사용된다. 시뮬레이션은 물리적 시험을 완전히 대체할 수는 없지만, 필요한 물리적 시험의 양을 줄일 수 있다.[6]
미국이 수행한 부분임계 시험은 다음과 같다.[12][13][14]
이름 | 날짜 및 시간(UT) | 위치 | 고도 + 높이 | 비고 |
---|---|---|---|---|
50회 시험 시리즈 | 로스앨러모스 국립연구소 시험 구역 49 | 2183m 및 20m | 미국/소련 공동 핵실험 금지 기간 중 50회 시험.[15] | |
오디세이(Odyssey) | 네바다 국립안보관리구역(NTS) U1a 구역 | 1222m 및 190m | ||
트럼펫(Trumpet) | NTS U1a-102D 구역 | 1222m 및 190m | ||
키스멧(Kismet) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 293m | 현대 수소핵 실험의 개념 증명. 특수 핵물질(플루토늄 또는 우라늄)을 포함하지 않았다. | |
리바운드(Rebound) | 10:—:— | NTS U1a 구역 | 1222m 및 293m | 고압 충격파로 압축된 새로운 플루토늄 합금 거동 정보 제공. |
홀로그(Holog) | NTS U1a.101A 구역 | 1222m 및 290m | ||
스테이지코치(Stagecoach) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 290m | 고압 충격파로 압축된 노화된(최대 40년) 플루토늄 합금 거동 정보 제공. | |
백파이프(Bagpipe) | NTS U1a.101B 구역 | 1222m 및 290m | ||
시마론(Cimarron) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 290m | 플루토늄 표면 방출 연구. | |
클라리넷(Clarinet) | NTS U1a.101C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에(Oboe) | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 2 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 3 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
서러브레드(Thoroughbred) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 290m | 플루토늄 표면 방출 연구. | |
오보에 4 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 5 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 6 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 8 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 7 | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | ||
오보에 9 | 21:46:— | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | |
마리오(Mario) | 19:00:— | NTS U1a 구역 | 1222m 및 290m | 플루토늄 표면 연구. |
로코(Rocco) | 19:00:— | NTS U1a 구역 | 1222m 및 290m | 플루토늄 표면 연구. |
피아노(Piano) | 20:44:— | NTS U1a.102C 구역 | 1222m 및 290m | |
아르만도(Armando) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 290m | X선 분석을 사용한 플루토늄 스폴 측정. | |
스텝 웨지(Step Wedge) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 190m | 2005년 4월~5월, 아르만도 결과 해석하는 일련의 소규모 수소핵 실험. | |
유니콘(Unicorn) | 01:00:— | NTS U6c 구역 | 1222m 및 190m | W88 탄두의 핵 성능을 새로 제조된 피트로 확인. 초기 피트 연구. |
써모스(Thermos) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 190m | 2007년 2월 6일~5월 3일, 써모스 크기의 플라스크에서 12개 소규모 수소핵 실험. | |
바쿠스(Bacchus) | NTS U1a.05? 구역 | 1222m 및 190m | ||
바롤로 A(Barolo A) | NTS U1a.05? 구역 | 1222m 및 190m | ||
바롤로 B(Barolo B) | NTS U1a.05? 구역 | 1222m 및 190m | ||
캐스터(Castor) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 190m | 부분임계조차 아니며 플루토늄을 포함하지 않았다. 폴룩스 리허설. | |
폴룩스(Pollux) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 190m | 축소된 탄두 모형 사용 부분임계 시험. | |
레다(Leda) | NTS U1a 구역 | 1222m 및 190m | 캐스터와 마찬가지로 플루토늄 대체물 대체. | |
리디아(Lydia) | ??-??-2015 | NTS U1a 구역 | 1222m 및 190m | 축소된 탄두 모형 사용 플루토늄 부분임계 시험 예상. |
베가(Vega) | 네바다 시험장 | 축소된 탄두 모형 사용 플루토늄 부분임계 시험.[16] | ||
에디자(Ediza) | NTS U1a 구역 | 핵무기 저장 안전성 위한 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션 확인 목적 플루토늄 부분임계 시험.[17] | ||
나이트셰이드 A(Nightshade A) | 네바다 시험장 | 방출 물질 방출 측정 목적 플루토늄 부분임계 시험.[18][19] |
4. 1. 대한민국의 핵무장론과 임계전 핵실험
조갑제 등 한국의 핵무장론자들은 한국 정부가 결단만 내린다면 임계전 핵실험만으로도 충분히 핵무장을 할 수 있다고 주장한다.[61] 그러나 이는 핵확산금지조약(NPT) 탈퇴를 전제로 하는 주장이며, 국제 사회의 강력한 제재를 초래할 수 있다.
5. 핵실험과 관련된 조약
1963년 미국, 소련간 부분적 핵실험 금지 조약(PTBT)이 체결되어 지하 핵실험을 제외한 대기권, 수중, 우주 공간에서의 핵실험이 금지되었다.[38] 1969년에는 유엔 총회에서 핵확산금지조약(NPT)이 체결되어 핵보유국이 비핵보유국에게 핵무기나 핵 개발 관련 기술을 이전하는 것이 금지되었다. 이 조약에서 핵보유국으로 인정된 국가는 미국, 영국, 러시아, 프랑스, 중국이다.
1996년에는 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)이 체결되어 모든 종류의 핵실험이 금지되었으나, 미국, 중국, 이스라엘, 이란, 이집트, 인도, 파키스탄, 북한 등 8개국의 미비준으로 인해 발효되지 않고 있다.[40]
핵실험과 관련된 주요 조약은 다음과 같다.
명칭 | 합의 날짜 | 발효 날짜 | 현재 효력 | 비고 |
---|---|---|---|---|
부분적 핵실험 금지 조약 (PTBT) | 예 | 지하 핵실험을 제외한 모든 핵실험 금지. | ||
핵확산금지조약 (NPT) | 예 | 핵기술의 비핵 국가로의 확산을 금지. | ||
포괄적 핵실험 금지 조약 (CTBT) | 예 (사실상) | 모든 핵실험(평화적 목적 포함) 금지. 강력한 탐지 및 검증 메커니즘(CTBTO). 미국은 서명하고 조약을 준수하지만 비준하지는 않았다. | ||
남극 조약 체제 | 예 | 남극에서 모든 종류의 핵실험을 금지한다. | ||
우주 조약 | 예 | 달과 다른 천체에서의 핵실험을 금지한다. | ||
트라테롤코 조약 | 예 | 남아메리카와 카리브해 제도에서의 핵실험을 금지한다. | ||
해저 무기 통제 조약 | 예 | 영해 밖 해저에 핵무기 배치를 금지한다. | ||
전략무기제한조약 (SALT I) | 아니오 | 발사대 설치 5년 금지. | ||
반탄도탄 미사일 조약 | 아니오 | ABM 개발 제한; 1974년 추가 의정서 추가; 2002년 미국에 의해 폐기됨. | ||
핵전쟁 방지 협정 | 예 | 안보와 평화 증진을 위해 모든 노력을 기울일 것을 약속한다. | ||
핵실험 제한 조약 | 예 | 지하 핵실험 150kt 이상 금지. | ||
평화적 핵폭발 조약 (PNET) | 예 | 평화적 목적의 핵실험 150kt 이상 또는 총 1500kt 이상 금지. | ||
달 조약 | 아니오 | 달과 다른 천체에서 핵무기 사용 및 배치 금지. | ||
전략무기제한조약 (SALT II) | 아니오 | 전략 무기 제한. 미국은 비준하지 않았으며, 1986년 폐기됨. | ||
라로통가 조약 | ? | 남태평양과 섬에서 핵무기 금지. 미국은 비준하지 않음. | ||
중거리 핵전력 조약 (INF) | 아니오 | 중거리탄도미사일(IRBM) 제거. 1991년 6월 1일 시행. 양측 모두 상대방이 조약을 위반했다고 주장. 미국의 탈퇴 이후 2019년 8월 2일 만료. | ||
유럽 재래식 무장 감축 조약 | 예 | 유럽에서 재래식 무기를 포함한 여러 종류의 무기 금지. 러시아는 2007년 7월 14일 서명국에 대한 중단 의사를 통보했다. | ||
전략무기감축조약 I (START I) | 아니오 | 검증을 통한 대륙간탄도미사일 35-40% 감축. 2009년 12월 5일 만료, 갱신됨(아래 참조). | ||
열린 하늘 조약 | 예 | 모든 서명국에 대한 제한 없는 감시 허용. | ||
전략무기감축조약 (START II) | 아니오 | 대륙간탄도미사일 대폭 감축. 미국이 ABM 조약을 폐기한 데 대한 보복으로 러시아가 2002년 폐기. | ||
동남아시아 핵무기 없는 지역 조약 (방콕 조약) | 예 | 동남아시아에서 핵무기 금지. | ||
아프리카 핵무기 없는 지역 조약 (펠린다바 조약) | 예 | 아프리카에서 핵무기 금지. | ||
전략 공격무기 감축 조약 (SORT, 모스크바 조약) | 아니오 | 10년 안에 탄두를 1700~2200개로 감축. 만료되어 START II로 대체됨. | ||
스타트 1 조약 갱신 | 예 | START I와 동일한 조항. |
6. 역사상 주요 핵무기 사용 및 핵실험
날짜 | 핵무기 명칭 | 핵출력 (kt) | 국가 | 비고 |
---|---|---|---|---|
1945년 7월 16일 | 트리니티 | 18–20 | 미국 | 최초의 핵분열탄, 최초의 플루토늄 내폭형 핵무기 |
1945년 8월 6일 | 리틀 보이 | 12–18 | 미국 | 히로시마에 투하된 핵무기, 최초의 우라늄 포신형 핵무기, 최초의 실전 사용 핵무기 |
1945년 8월 9일 | 팻 맨 | 18–23 | 미국 | 나가사키에 투하된 핵무기, 플루토늄 핵무기, 두 번째 실전 사용 핵무기 |
1949년 8월 29일 | RDS-1 | 22 | 소련 | 소련 최초의 핵분열탄 |
1952년 10월 3일 | 허리케인 | 25 | 영국 | 영국 최초의 핵분열탄 |
1953년 8월 12일 | RDS-6 | 400 | 소련 | 최초의 핵융합탄 |
1954년 3월 1일 | 캐슬 브라보 | 15,000 | 미국 | 최초의 건식 핵융합 열핵폭탄, 미국 역사상 최대 위력의 핵무기 |
1955년 11월 22일 | RDS-37 | 1,600 | 소련 | 소련 최초의 열핵폭탄 |
1957년 11월 8일 | 그래플 엑스 | 1,800 | 영국 | 영국 최초의 열핵폭탄 |
1960년 2월 13일 | 푸른 사막쥐 | 70 | 프랑스 | 프랑스 최초의 핵융합탄 |
1961년 10월 31일 | 차르 봄바 | 50,000 | 소련 | 인류 역사상 최대 위력의 핵무기 |
1964년 10월 16일 | 596 | 22 | 중화인민공화국 | 중화인민공화국 최초의 핵융합탄 |
1967년 6월 17일 | 중화인민공화국 제6차 핵실험 | 3,300 | 중화인민공화국 | 중화인민공화국 최초의 열핵폭탄 |
1968년 8월 24일 | 카노푸스 | 2,600 | 프랑스 | 프랑스 최초의 열핵폭탄 |
1974년 5월 18일 | 미소짓는 부처 | 12 | 인도 | 인도 최초의 핵분열탄 |
1998년 5월 28일 | 차가이-I | 40[70] | 파키스탄 | 파키스탄 최초의 핵분열탄 |
2006년 10월 9일 | 2006년 조선민주주의인민공화국 핵 실험 | 2-12 | 조선민주주의인민공화국 | 조선민주주의인민공화국 최초의 플루토늄 핵분열탄 |
2016년 9월 9일 | 2016년 9월 조선민주주의인민공화국 핵 실험 | 10-30[72][71] | 조선민주주의인민공화국 | |
2017년 9월 3일 | 2017년 조선민주주의인민공화국 핵 실험 | 10-30[72][71] | 조선민주주의인민공화국 | 가장 최근에 진행된 핵 실험 |
핵무기 실험은 역사적으로 실험 장소에 따라 네 가지 범주로 나뉜다.
- '''대기''' 실험은 대기에서 폭발시키는 방식이다. 탑, 기구, 바지선, 섬에서 폭발 장치를 터뜨리거나 비행기에서 투하하는 방식이 사용되었다. 지표면에 가까운 핵폭발은 방사성 물질과 먼지를 버섯구름으로 만들어 핵낙진을 발생시킨다.
- '''지하''' 실험은 지표면 아래 다양한 깊이에서 수행된다. 냉전 기간 동안 미국과 소련 핵실험의 대부분을 차지했다. 지하 실험은 적은 양의 낙진을 방출하도록 설계되었지만, 때때로 지표면으로 "분출"되어 방사성 파편을 생성하기도 한다. 지하 실험은 지진 활동을 일으키며, 함몰 분화구를 생성하기도 한다.[2]
- '''외기권''' 실험은 대기권 밖에서 로켓을 이용하여 수행된다. 고고도 핵폭발은 전리층에서 핵전자기 펄스(NEMP)를 생성하고, 대전 입자가 지자기력선을 따라 오로라를 생성한다.
- '''수중''' 실험은 핵장치를 수중에서 폭발시키는 방식이다. 주로 해군 함정에 대한 핵무기 효과나 해상 핵무기를 평가하기 위해 수행되었다. 표면에 가까운 수중 실험은 방사성 입자를 분산시켜 주변을 오염시킨다.


최초의 원자폭탄 실험은 1945년 7월 16일 뉴멕시코주 알라모고르도에서 맨해튼 계획의 일환으로 실시되었으며, 코드명 "트리니티"가 부여되었다. 이 실험은 내폭식 핵무기 설계의 실현 가능성을 확인하고, 실제 핵폭발 크기와 영향에 대한 정보를 얻기 위한 것이었다.
미국은 소련이 1949년 8월 29일 최초의 원자폭탄(RDS-1)을 실험하기 전까지 6차례의 원자폭탄 실험을 실시했다. 1950년대에 미국은 네바다 핵실험장과 마셜 제도의 태평양 시험장에서 광범위한 핵실험을 실시했다.
초기 실험은 주로 원자폭탄의 군사적 효과와 새로운 무기 설계를 시험하는 데 사용되었다. 1950년대에는 새로운 수소폭탄 설계와 개선된 핵분열 무기 설계가 실험되었다. 소련도 카자흐스탄에서 실험을 시작했다. 냉전 후반기에는 두 나라 모두 가속화된 시험 프로그램을 개발하여 20세기 후반에 수백 개의 폭탄을 실험했다.

1954년 미국의 캐슬 브라보 실험에서는 과학자들이 무기 물질의 반응을 과소평가하여 예측치의 두 배가 넘는 15000kt의 위력을 가진 폭발이 발생했다. 이 무기는 예상보다 많은 양의 핵낙진을 발생시켰고, 기상 패턴 변화로 낙진이 예상치 못한 방향으로 확산되었다. 낙진은 약 160.93km가 넘는 지역에 방사능을 확산시켜 환초 주민들을 오염시켰다. 일본 어선 ''다이고 후쿠류 마루''의 선원들도 방사선병으로 사망하는 등 피해를 입었다.

세계적인 낙진 비율에 대한 우려는 1963년 부분적 핵실험 금지 조약으로 이어졌으며, 이 조약은 지하 실험만을 허용했다. 프랑스는 1974년까지, 중국은 1980년까지 대기 실험을 계속했다.
1958년부터 1961년까지 암묵적인 실험 유예가 있었으나, 1961년 말 소련의 실험(가장 큰 핵무기인 차르 봄바 포함)으로 종료되었다. 미국은 1962년 도미니크 작전으로 대응했다.
거의 모든 새로운 핵무기 보유국은 핵실험으로 핵무기 보유를 발표했다. 실험을 한 적이 없다고 주장하는 유일하게 인정된 핵무기 보유국은 남아프리카공화국이며, 이후 모든 무기를 해체했다. 이스라엘은 핵무기고를 보유하고 있는 것으로 알려져 있지만, 실험 여부는 불분명하다.
핵실험의 수와 규모를 제한하려는 노력은 계속되었으며, 1996년 포괄적 핵실험 금지 조약이 체결되었으나, 미국 등 일부 국가가 비준하지 않아 발효되지 못하고 있다.
1945년부터 1992년까지 총 핵실험 메가톤 수는 545MT의 총 위력을 가진 520회의 대기 핵폭발(수중 8회 포함)이었으며,[21] 1961~1962년에 미국과 소련이 대기 중 340MT을 폭발시킨 것을 정점으로 했다.[22] 1957년부터 1992년까지 실시된 지하 핵실험의 추정 수는 총 90MT의 위력을 가진 1,352회의 폭발이었다.[21]
6. 1. 북한의 핵실험
- 2006년 10월 9일 함경북도 길주군 풍계리에서 첫 번째 핵실험을 실시하였다.[50][51]
- 2009년 5월 25일 함경북도 길주군 풍계리에서 두 번째 핵실험을 실시하였다.
- 2013년 2월 12일 함경북도 길주군 풍계리에서 세 번째 핵실험을 실시하였다.[54]
- 2016년 1월 6일 함경북도 길주군 풍계리에서 최초의 수소폭탄 실험을 실시하였다. 그러나 이 실험이 수소폭탄이라는 주장에 대해서는 의문을 제기하는 시각이 많다.
- 2016년 9월 9일 다섯 번째 핵실험을 실시하였다.
- 2017년 9월 3일 여섯 번째 핵실험을 실시하였다. 북한은 "수소폭탄 실험"이라고 주장하였다.[55][56]
7. 핵실험과 진도
핵실험은 지진과 유사한 진동을 발생시키며, 그 규모는 핵폭발의 위력에 따라 달라진다. 핵실험과 진도의 관계는 핵실험 탐지 및 핵무기 위력 추정에 활용된다.
이름 | 날짜 (UTC) | 핵출력 | 국가 | 진도 | 비고 |
---|---|---|---|---|---|
Divider | 1992년 9월 23일 | 5kt | 미국 | 4.1 | |
차가이-I | 1998년 5월 28일 | 40kt | 파키스탄 | 4.8 | |
포크란-II | 1998년 5월 11일 | 45kt | 인도 | 5.2 | |
포크란-I | 1974년 5월 18일 | 10kt | 인도 | 5.0 | |
차가이-II | 1998년 5월 30일 | 25kt | 파키스탄 | 4.6 | |
432-1 | 1975년 10월 21일 | 1300kt | 소련 | 6.5 | 지하 |
Junction | 1992년 3월 26일 | 100kt | 미국 | 5.1 | 지하 |
427-1 | 1975년 8월 23일 | 1100kt | 소련 | 6.4 | 지하 |
Distant Zenith | 1991년 9월 19일 | 1.5kt | 미국 | 4.0 | 지하 |
Bullion June | 1990년 6월 13일 | 150kt | 미국 | 5.1 | 지하 |
Kasseri | 1975년 10월 28일 | 1000kt | 미국 | 5.7 | 지하 |
북한 1차 | 2006년 10월 9일 | ? | 북한 | 4.3 | 지하 |
북한 2차 | 2009년 5월 25일 | ? | 북한 | 4.7 | 지하 |
북한 3차 | 2013년 2월 12일 | ? | 북한 | 5.1 | 지하 |
북한 4차 | 2016년 1월 6일 | ? | 북한 | 5.1 | 지하 |
북한 5차 | 2016년 9월 9일 | ? | 북한 | 5.3 | 지하 |
북한 6차 | 2017년 9월 3일 | ? | 북한 | 6.3 | 지하 |
Cannikin | 1971년 11월 6일 | 4800kt | 미국 | 6.8 | 미국 최대 지하핵실험 |
Handley | 1970년 3월 26일 | 1900kt | 미국 | 5.5 | 지하 |
Orange | 1958년 8월 12일 | 3800kt | 미국 | 6.5 | 고도 30 km |
411 | 1974년 11월 2일 | 2300kt | 소련 | 6.7 | 지하 |
지진 진도는 미국 USGS 사이트를 참조했다.
원자폭탄과 열핵폭탄의 위력은 일반적으로 다른 단위로 측정된다. 열핵폭탄은 원자폭탄보다 수백 배 또는 수천 배 더 강력할 수 있어, 보통 메가톤(TNT 약 1,000,000톤)으로 표시된다. 반면 원자폭탄의 위력은 일반적으로 킬로톤(TNT 약 1,000톤)으로 측정된다.[23]
냉전 시대에 미국은 지하 핵실험 탐지를 위해 전 세계에 지진계를 설치했다. 주로 소비에트 연방의 지하 핵실험으로 발생하는 지진파를 감지했다. 핵실험 국가는 자연 지진으로 위장하기 위해 폭탄을 나란히 배치하여 짧은 시간에 순차적으로 폭발시켜 단층 파괴로 위장하거나, 2발의 폭탄을 짧은 시간에 연속으로 폭발시켜 자연 지진 특유의 pP파와 유사한 파형을 발생시키는 등 교묘한 핵실험을 실시했다.
이러한 경위로 설치된 지진계는 현재 지진학 분야에서 크게 활용되고 있다(예: 지진파 토모그래피).
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