핵 벙커 버스터

핵 벙커 버스터(영어: Nuclear bunker buster)^[1]는 지중 관통 무기(영어: earth-penetrating weapon, EPW)라고도 불리며, 재래식 벙커 버스터에 상응하는 핵무기이다. 이 무기의 비핵 구성 요소는 토양, 암석, 또는 콘크리트를 관통하여 핵탄두를 지하 표적에 전달하도록 설계되었다. 이러한 무기들은 강화된 지하 군사 벙커나 기타 지하 시설을 파괴하는 데 사용된다. 지표면이나 그 상공에서 폭발하는 지상 폭발 또는 공중 폭발과 비교할 때, 지하 폭발은 에너지의 더 많은 부분을 땅속으로 방출하므로 더 낮은 폭발 위력을 사용하여 지하 표적을 파괴할 수 있다. 이는 결과적으로 방사능 낙진의 양을 줄일 수 있다. 그러나 폭발이 지하에 완전히 갇힐 가능성은 작다. 그 결과, 상당한 양의 암석과 토양이 방사성 물질로 변하여 먼지나 증기 형태로 대기 중으로 솟구쳐 올라 상당한 낙진을 발생시킬 것이다.

네바다 시험장의 유카 플랫 북쪽 끝에서 지하 핵(실험) 폭발 후 남은 분화구들

기본 원리

재래식 벙커 버스터는 콘크리트 구조물을 관통하기 위해 여러 가지 방법을 사용하지만, 이는 구조물을 직접 파괴하기 위한 것이며 (핵무기에 비해) 상대적으로 낮은 폭발력으로 인해 깊이에 따라 벙커(또는 벙커 시스템)를 파괴하는 데 한계가 있다.

재래식 벙커 버스터와 핵 벙커 버스터의 주요 차이점은 재래식 버전이 하나의 표적을 위한 것인 반면, 핵 버전은 전체 지하 벙커 시스템을 파괴할 수 있다는 점이다.

현대 벙커 설계의 주요 원칙은 주로 핵전쟁에서의 생존 가능성에 중점을 두고 있다. 그 결과 미국과 소련의 기지들은 모두 엄청나게 강화한 상태에 도달했으며, 여기에는 스프링이나 평형추가 장착된 제어 캡슐(R-36의 경우)과 철근으로 강력하게 보강된 두꺼운 콘크리트 벽(미니트맨 ICBM 발사 제어 캡슐의 경우 3 ~ 4 ft (0.9 ~ 1.2 m))과 같은 핵무기 효과에 대한 방어책이 포함된다. 이러한 시스템은 20메가톤급 폭발이 근처에서 발생해도 견딜 수 있도록 설계되었다.^[2]

역사적으로 러시아가 사용했던 것과 같은 액체 연료 미사일은 미국이 사용하는 고체 연료 미사일보다 더 취약하고 손상되기 쉽다. 미사일 발사를 위해 연료를 주입하고 잦은 유지보수를 위해 연료를 제거하는 데 필요한 복잡한 연료 저장 시설과 장비는 적의 공격 시 추가적인 약점과 취약점이 될 수 있다.

미사일 사일로 자체가 발명된 이후 핵무기와 재래식 무기의 정확도와 정밀도가 크게 향상되면서 많은 강화 기술이 쓸모없게 되었다. 현대의 무기는 의도한 표적의 몇 피트 이내를 타격할 수 있어, 오늘날의 근접 타격은 수십 년 전의 명중보다 훨씬 더 효과적일 수 있다.

핵 벙커 버스터는 폭발하기 전에 방어벽을 관통함으로써 지하 벙커 보호와 관련된 대책 대부분을 무력화한다. 상대적으로 낮은 위력으로도 두 배의 위력을 가진 무기의 공중 폭발이나 지상 폭발보다 더 강력한 지진력을 발생시킬 수 있다. 또한, 이 무기는 벙커 위가 아니라 벙커 깊이나 그 근처에서 폭발함으로써 많은 벙커 시스템이 대응하도록 설계된 것보다 더 심각한 수평 충격파를 전달할 수 있는 능력이 있다.

지질학적 요인 또한 무기의 효과와 시설의 생존성에 중요한 역할을 한다. 단단한 암반에 시설을 배치하면 관통력이 감소하여 벙커 버스터 유형 무기의 효과를 줄이는 것처럼 보일 수 있지만, 단단한 암반은 부드러운 토양 유형보다 충격력을 훨씬 더 높은 정도로 전달한다. 단단한 암반을 뚫고 시설을 건설하는 어려움은 건설 시간과 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 건설 사실이 발각되어 외국 군대의 표적이 될 가능성을 높인다.

작동 방식

폭발력에 의한 관통

콘크리트 구조물 설계는 지난 70년 동안 크게 변하지 않았다. 미군의 보호 콘크리트 구조물 대부분은 1946년(미 육군 공병대)에 발행된 《방호 설계의 기초》에 명시된 표준에서 파생되었다. 유리, 섬유, 철근과 같은 다양한 보강재가 콘크리트를 덜 취약하게 만들었지만, 결코 관통 불가능한 것은 아니다.

콘크리트에 폭발력이 가해지면 일반적으로 세 가지 주요 파괴 영역이 형성된다: 초기 분화구, 분화구를 둘러싼 부서진 골재, 그리고 분화구 반대편 표면의 스캐빙, 스폴링이라고도 알려진 스캐빙은 충격이나 충격 하중을 받는 판이나 슬래브의 반대면에서 재료 덩어리가 격렬하게 분리되는 현상으로, 방어벽 자체가 반드시 관통될 필요는 없다.

토양은 밀도가 낮은 재료이지만 콘크리트만큼 충격파를 잘 전달하지 못한다. 따라서 관통체는 토양을 통과하여 더 멀리 이동할 수 있지만, 표적에 충격을 전달하는 능력이 떨어져 효과는 감소할 수 있다.

경화 관통체

할선 오자이브(유선형)

이 주제에 대한 추가적인 생각은 운동 에너지를 사용하여 표적의 방어를 무력화하고 그 후 매장된 표적에 핵폭탄을 전달하는 경화 관통체를 구상하는 것이다.

이러한 관통체의 설계자가 직면한 주요 어려움은 고속으로 차폐물에 부딪힐 때 관통체에 가해지는 엄청난 열이다. 이는 텅스텐(녹는점이 가장 높은 금속)과 같은 금속을 사용하고 발사체의 모양을 변경함으로써 부분적으로 해결되었다.

오자이브 모양을 통합하여 발사체의 모양을 변경하면 관통 능력이 상당히 향상되었다. 에글린 공군 기지에서의 로켓 썰매 테스트는 4,000 ft/s (1,220 m/s)의 속도로 이동할 때 콘크리트에서 100 ~ 150 ft (30 ~ 46 m)의 관통력을 입증했다. 그 이유는 표적 콘크리트의 액상화 현상 때문인데, 이는 콘크리트가 발사체 위로 흐르는 경향을 보이게 한다. 관통체의 속도 변화는 충돌 시 기화되거나(너무 빨리 이동하는 경우), 충분히 깊게 관통하지 못하게(너무 천천히 이동하는 경우) 할 수 있다. 관통 깊이에 대한 근사치는 아이작 뉴턴 경이 도출한 충돌 깊이 공식으로 얻을 수 있다.

관통체-폭발물 결합 탄약

핵 벙커 버스터에 대한 또 다른 사고방식은 가벼운 관통체를 사용하여 차폐물을 15 ~ 30 m 뚫고 들어간 뒤 그곳에서 핵전하를 폭발시키는 것이다. 이러한 폭발은 강력한 충격파를 발생시키며, 이는 차폐물을 구성하는 고체 물질을 통해 매우 효과적으로 전달될 것이다(위의 "스캐빙" 참조).

낙진에 대한 정책 및 비판

핵 벙커 버스터에 대한 주요 비판은 낙진과 핵 확산에 관한 것이다. 지중 관통 핵 벙커 버스터의 목적은 폭발을 지면에 결합하여 지진과 유사한 충격파를 발생시킴으로써 표적 파괴를 보장하는 데 필요한 위력을 줄이는 것이다. 예를 들어, 미국은 B-53 탄두(위력 9메가톤)를 퇴역시키고 B-61 Mod 11로 대체했는데, B-61 Mod 11은 훨씬 낮은 위력(400 킬로톤)으로 유사한 표적을 공격할 수 있기 때문이다. 이는 후자의 우수한 지중 관통 능력 덕분이다. 폭발하기 전에 땅속에 묻힘으로써, B-53의 레이다운 투하로 생성된 지상 폭발과 비교할 때 폭발 에너지의 훨씬 더 높은 비율이 지진 충격으로 전달된다.^[3] 더욱이 지하에서 폭발하는 B-61 Mod 11의 전 지구적으로 분산되는 낙진은 지상 폭발하는 B-53보다 적을 가능성이 높다. 지지자들은 이것이 핵 벙커 버스터가 개발되어야 하는 이유 중 하나라고 지적한다. 비평가들은 새로운 핵무기 개발이 비핵 보유국들에 확산 메시지를 보내 비확산 노력을 약화시킨다고 주장한다.

또한 비평가들은 상대적으로 제한적인 전술적 목적을 위한 저위력 핵무기의 존재가 실제 사용 문턱을 낮출 것이라고 우려한다. 이는 사용 목적의 재래식 무기와 가상의 억제만을 목적으로 하는 대량 살상 무기 사이의 명확한 경계를 모호하게 하며, 고위력 핵무기로의 확전 위험을 증가시킨다.^[4]

모든 핵폭발로 인한 국지적 낙진은 지면과의 근접성에 따라 증가한다. 메가톤급 위력의 지상 폭발은 필연적으로 톤 단위의 방사성 잔해를 뿜어 올려 낙진으로 땅에 떨어지게 하지만, 비평가들은 상대적으로 미미한 폭발 위력에도 불구하고 핵 벙커 버스터가 킬로톤 위력당 더 많은 국지적 낙진을 생성한다고 주장한다. 또한 지하 폭발로 인해 방사성 잔해가 지역 지하수를 오염시킬 수 있다.

참여하는 과학자 연대(Union of Concerned Scientists) 옹호 단체는 네바다 시험장에서 평균 위력의 지하 핵실험 낙진을 가두는 데 필요한 깊이가 무기의 위력에 따라 다르지만 100 m 이상이었다고 지적한다. 그들은 관통체가 그렇게 깊게 파고들도록 만드는 것은 불가능하다고 주장한다. 그들은 0.3에서 340킬로톤 사이의 위력으로는 폭발이 완전히 갇힐 가능성이 낮다고 주장한다.

비평가들은 또한 새로운 핵무기 실험이 제안된 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)에 의해 금지될 것이라고 명시한다. 비록 미 의회가 1999년 CTBT 비준을 거부하여 이 조약이 미국 내에서 법적 효력은 없지만, 미국은 1992년 이후 핵실험 유예를 유지함으로써 조약의 정신을 준수해 왔다.^[5]

그러나 지지자들은 낮은 폭발 위력 장치와 지하 폭발이 핵전쟁 시 수 메가톤급 공중 및 지상 폭발과 달리 기후에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 것이라고 주장한다(핵겨울 가설이 정확하다고 입증될 경우). 부분적으로 묻힌 탄두로 인해 발생하는 낮은 기폭 고도는 핵폭발의 타오르는 열선 범위를 제한하거나 완전히 차단하여, 지하 폭발을 위한 기폭으로 열 복사 범위를 줄임으로써 표적과 주변 환경의 화재 위험을 제한할 것이다.^{[6][7](p. 235)} 알트펠트와 침발라 교수는 칼 세이건 등의 견해와 달리 핵겨울 가능성에 대한 믿음이 실제로 더 정확하고 폭발 위력이 낮은 핵무기 개발을 촉발했기 때문에 핵전쟁 가능성을 오히려 높였다고 제안했다.^[7](p. 242)

표적 및 벙커 버스터의 개발

B61 핵폭탄

1944년 초, 반스 월리스의 핵무기들은 순수 폭발력으로 깊이 요새화된 구조물을 관통하도록 설계되었다. 이것들은 방어를 직접 관통하도록 설계되지는 않았지만 그렇게 할 수도 있었고(예를 들어 발렌틴 잠수함 기지는 두께 4.5 m의 철근 콘크리트 지붕을 가지고 있었는데, 1945년 3월 27일 두 발의 그랜드 슬램에 의해 관통되었다), 오히려 표적 아래로 관통하여 폭발함으로써 상부 구조물의 기초를 약화시키는 카무플레를 남겨 붕괴를 유발하고 모든 가능한 강화를 무력화하도록 설계되었다. 미모예크 요새의 V3 포대와 같은 표적의 파괴는 톨보이의 첫 실전 사용이었다. 하나는 산비탈을 뚫고 들어가 약 18 m 아래의 소뮈르 철도 터널에서 폭발하여 터널을 완전히 막아버렸으며, 이는 이러한 무기들이 강화되거나 깊게 굴착된 시설을 파괴할 수 있음을 보여주었다. 다중 타격과 결합한 현대적 표적화 기술은 유사한 임무를 수행할 수 있다.^[8][9][10]

개발은 계속되어 핵무기인 B61과 재래식 열압력 무기 및 GBU-28과 같은 무기들이 등장했다. 더 효과적인 외피 중 하나인 GBU-28은 큰 질량(2,130 kg)과 케이스(잉여 203mm 곡사포 포신으로 제작됨)를 사용하여 6 m의 콘크리트와 30 m 이상의 흙을 관통했다.^[11] 냉전이 끝난 후인 1997년 1월에 군에 처음 도입된 B61 Mod 11은 벙커 관통을 위해 특별히 개발되었으며, 지하 수백 피트 아래의 강화된 표적을 파괴할 수 있는 능력이 있다고 추정된다.^[12]

20 ~ 100 ft (6 ~ 30 m)의 관통력은 일부 얕은 표적에는 충분했지만, 소비에트 연방과 미국은 모두 1950년대와 1960년대에 개발된 수 메가톤급 열핵무기를 견디기 위해 막대한 양의 흙이나 철근 콘크리트 아래에 묻힌 벙커를 만들고 있었다. 벙커 관통 무기는 처음에 이러한 냉전 상황 내에서 설계되었다. 유력한 소련/러시아 표적 중 하나인 야만타우산은 1990년대 메릴랜드 공화당 하원의원 로스코 바틀렛에 의해 불특정 위력의 반복적인 핵 타격을 "직격"으로 연달아 "6번"이나 견딜 수 있는 것으로 간주되었다.^[13][14]

1996년 초에 완공된 코스빈스키산의 러시아 정부 존속 계획(COG) 시설은 미국의 지중 관통 탄두에 저항하도록 설계되었으며 미국의 샤이엔산 복합체와 유사한 역할을 수행한다.^[15][16] 코스빈스키 완공 시점은 미국의 새로운 핵 벙커 버스터에 대한 관심과 1997년 B-61 Mod 11 배치 선언에 대한 한 가지 설명으로 간주된다. 코스빈스키는 약 300 m의 화강암으로 보호되고 있다.^[17]

이 무기는 냉전 이후 2001년 미국의 아프가니스탄 침공과 2003년 이라크 침공 중에 다시 재조명되었다. 특히 토라 보라 작전 중 미국은 깊게 묻힌 "거대한 지하 단지"가 적군을 보호하고 있다고 믿었다. 그러한 단지는 발견되지 않았다. 핵 관통체("강력한 핵 지중 관통체" 또는 "RNEP")는 제작되지 않았지만, 미국 에너지부(DOE)는 개발 예산을 배정받았고 미 공군 연구소에서 테스트를 수행했다. RNEP는 1.2메가톤 B83 물리 패키지를 사용할 예정이었다.^[18]

부시 행정부는 2005년 10월 이 무기에 대한 자금 요청^[19]을 철회했다. 또한 당시 미국 상원의원 피트 도메니치는 미국 에너지부의 요청에 따라 2006년 에너지부 예산에서 핵 벙커 버스터 자금이 제외되었다고 발표했다.^[20]

RNEP 프로젝트는 사실상 취소된 것으로 보이지만, 제인스 인포메이션 그룹은 2005년에 다른 이름으로 작업이 계속될 수 있다고 추측했다.^[21]

더 최근의 개발(2012년경)은 30,000 lb (13,608 kg)의 재래식 자유낙하 폭탄인 GBU-57 MOP(Massive Ordnance Penetrator)이다. 미 공군의 B-2 스피릿 폭격기는 각각 두 개의 이러한 무기를 탑재할 수 있다.

주요 미국 핵 벙커 버스터

엄격한 지중 관통 무기를 제외하고, 다른 무기들은 공중 폭발 기능을 갖추고 설계되었으며 일부는 깊이 폭탄(depth charges)이기도 했다는 점에 유의하라.

• 마크 8 핵폭탄 (1952–1957): 지중 관통
• W8 - SSM-N-8 레굴루스용 (취소됨): 지중 관통
• 마크 11 핵폭탄 (1956–1960): 지중 관통
• Mk 105 핫포인트 (1958–1965): 레이다운 투하
• B28 핵폭탄 (1958–1991): 레이다운 투하 및 지상 폭발
• 마크 39 핵폭탄 (1958–1962) 레이다운 투하 및 지상 폭발
• B43 핵폭탄 (1961–1990): 레이다운 투하 및 지상 폭발
• B53 핵폭탄 (1962–1997): 레이다운 투하
• B57 핵폭탄 (1963–1993): 레이다운 투하
• B61 핵폭탄 (1968–현재): 레이다운 투하 및 지상 폭발
  • Mod 11 (1997–현재): 지중 관통, 레이다운 투하 및 지상 폭발
• W61 - MGM-134 미지트맨용 (취소됨): 지중 관통
• B77 핵폭탄 (취소됨): 레이다운 투하
• B83 핵폭탄 (1983–현재): 레이다운 투하 및 지상 폭발
• W86 - 퍼싱 II용 (취소됨): 지중 관통

같이 보기

• 벙커 버스터 (재래식, 비핵)
• 핵전략
• 핵무기
• 핵무기 목록