핵폭발의 네 가지 효과와 낙진이 줄어드는 속도, 『핵무기의 효과』(1977)에서 시민이 알아 둘 것만 정리

어떤 자료인가

『The Effects of Nuclear Weapons(핵무기의 효과)』는 새뮤얼 글래스톤과 필립 돌런이 엮고 미국 국방부와 에너지부가 1977년에 펴낸 3판입니다(표제지). 1950년 『원자무기의 효과』로 시작해 1957년, 1962년 판을 거쳤고, 1962년 대기권 핵실험과 실험실 연구에서 나온 새 정보를 반영해 고쳐 썼다고 머리말에 적혀 있습니다(iii쪽).

본문만 600쪽이 넘는 12장짜리 기술 자료입니다. 지금도 미국 정부 문서가 이 책을 근거로 인용합니다. 미국 연방재난관리청(FEMA)의 『핵폭발 대응 계획 지침』 3판(2022)은 피해 그림을 이 책의 그림에서 가져왔고(21쪽), 로런스 리버모어 국립연구소의 대응 계획 보고서(2009)도 낙진 그림과 건물 차폐 표를 이 책에서 옮겨 실었습니다.

엮은이들은 머리말에서 이 책의 숫자는 정확하지 않고 정확할 수도 없으며 상당한 오차를 품고 있다고 먼저 밝힙니다(iii쪽). 실제 상황은 미리 알 수 없는 조건에 따라 달라진다는 것입니다. 이 글의 숫자도 그 전제 위에서 읽어 주세요.

구성

12장과 용어집, 색인으로 이뤄져 있습니다. 이 글은 1장, 7~9장, 12장에서 시민 행동과 이어지는 대목만 골랐습니다. 괄호 안은 각 장이 시작하는 쪽입니다.

• 1장 핵폭발의 일반 원리(1쪽): 폭발 에너지가 폭풍·열·방사선으로 나뉘는 비율
• 2장 핵폭발의 모습(26쪽): 불덩이, 버섯구름, 충격파가 퍼지는 모습
• 3~6장 폭풍과 구조물 피해(80~275쪽): 공기 압력과 건물 피해, 지면 충격
• 7장 열복사와 그 효과(276쪽): 화상과 화재, 열을 피할 수 있는 시간
• 8장 초기 방사선(324쪽): 폭발 뒤 1분 안에 나오는 방사선과 차폐
• 9장 잔류 방사선과 낙진(387쪽): 낙진의 정의, 줄어드는 속도, 건물별 차폐 정도
• 10~11장 전파·레이더 영향과 전자기 펄스(461~540쪽)
• 12장 생물학적 효과(541쪽): 사람의 부상, 섬광에 의한 눈 피해, 방사선의 영향
• 용어집(629쪽), 색인(644쪽)

핵폭발의 네 가지 효과

원문은 낮은 공중에서 터진 핵분열 무기를 예로 들어 에너지가 어떻게 나뉘는지 어림값을 적습니다. 폭풍(공기 충격파)이 약 50%, 열이 약 35%, 방사선이 약 15%이고, 방사선 가운데 5%는 폭발 뒤 1분쯤 안에 나오는 초기 방사선, 10%는 그 뒤에 남는 잔류 방사선입니다(7쪽, 1.24~1.26절). 미국 보건복지부의 방사선 응급의료 자료(REMM)도 같은 비율을 그림으로 싣고 있습니다. 비율은 터진 높이와 무기에 따라 달라집니다(7쪽).

폭풍은 폭발 뒤 1초도 안 되어 불덩이에서 밀려 나가는 높은 압력의 파도입니다. 원문은 그 앞머리를 움직이는 압축 공기의 벽에 빗대고, 공중 폭발에 따르는 파괴의 많은 부분이 이 폭풍에서 온다고 설명합니다(38쪽, 2.32절). 유리창이 깨지고 파편이 날리는 것도 이 폭풍 때문입니다(553~555쪽, 12.41~12.48절).

열은 빛과 함께 옵니다. 빛의 속도로 날아와 폭풍이 닿기 전에 먼저 드러난 피부와 물건을 데웁니다(키어니 『핵전쟁 생존 기술』, 1987). 원문은 위력이 큰 폭발일수록 열이 나오는 시간이 길어서, 폭발 순간 1초도 안 되는 사이에 몸을 피하면 열의 상당 부분을 피할 수 있다고 적습니다(313쪽, 7.87절). 다만 위력이 작은 폭발은 열이 너무 짧게 나와 피할 틈이 없고, 큰 폭발도 그 짧은 사이에 이미 많은 열이 나온다고 덧붙입니다(313쪽).

초기 방사선은 폭발 뒤 약 1분 안에 나오는 방사선입니다(7쪽). 공중 높이 터진 경우에는 1분이 지나면 무기 잔해가 높이 올라가 방사선이 땅에 거의 닿지 않는다고 원문은 설명합니다(388쪽, 9.04절).

낙진은 폭발 때 빨려 올라간 흙과 먼지에 방사성 물질이 붙어 다시 내려오는 것입니다. 원문은 폭발 뒤 첫 24시간 안에 땅에 닿는 것을 '초기 낙진'이라 부르고, 땅 위나 땅 가까이에서 터졌을 때 넓은 지역을 오염시킨다고 적습니다(387~388쪽, 9.03절). 하루가 지나 내려오는 지연 낙진은 아주 고운 알갱이로 넓게 흩어져 농도가 낮고, 대부분 당장 건강에 위험을 주지 않는다고 덧붙입니다(388쪽). 시민이 대비할 대상은 주로 이 초기 낙진입니다.

낙진은 빠르게 약해집니다: 7-10 법칙

원문 9장은 낙진의 방사선 세기가 줄어드는 속도를 어림 규칙 하나로 정리합니다. 폭발 뒤 시간이 7배가 될 때마다 방사선 세기는 10분의 1로 줄어든다는 것입니다(391쪽, 9.15절).

폭발 1시간 뒤의 세기를 기준으로 하면 7시간 뒤에는 10분의 1, 49시간(약 이틀) 뒤에는 100분의 1, 343시간(약 2주) 뒤에는 1,000분의 1이 됩니다(391쪽). 같은 규칙을 다르게 말하면 1주 뒤의 세기는 하루 뒤의 약 10분의 1입니다(391쪽). 우리 전쟁편 10-2도 같은 법칙과 숫자를 적었고, 행정안전부 지침의 '2주 뒤 1,000분의 1'이 이 법칙에서 나온 것이라고 설명합니다.

원문은 이 규칙의 한계도 함께 적었습니다. 2주 무렵까지는 약 25% 안에서 맞고, 6개월 무렵까지는 두 배 안에서 맞는 어림이며, 실제 상황에서는 일정한 간격으로 다시 재서 확인해야 한다는 것입니다(391쪽, 9.15절). 그래서 이 숫자는 계산해서 나갈 시점을 정하는 데 쓰는 것이 아닙니다.

첫날이 가장 세고 그 뒤로 빠르게 약해지니, 처음 하루를 잘 버티는 것이 가장 크게 남는다는 뜻으로 기억하면 됩니다.

무엇이 얼마나 가려 주나: 차폐 정도

낙진의 감마선은 두껍고 무거운 것일수록 잘 막힙니다. 원문은 여러 구조물 안에서 바깥의 몇 분의 1을 받는지를 표로 실었습니다(441쪽, 표 9.120). 아래는 그 값을 '바깥에 있을 때와 견주어 받는 양'으로 바꾼 것입니다. 로런스 리버모어 국립연구소의 2009년 보고서도 같은 값을 '차폐 계수'로 바꿔 싣고 있습니다(표 1).

• 땅속 약 90센티미터(3피트): 약 5,000분의 1
• 지하실: 10분의 1~20분의 1
• 여러 층짜리 아파트형 건물: 아래층 약 10분의 1, 위층 약 100분의 1. 위로 올라가라는 뜻이 아니니 아래 「표를 읽는 법」을 함께 보세요
• 목조 주택: 바깥의 30~60%, 즉 절반 안팎
• 자동차·버스·트럭: 바깥의 50~70%

표를 읽는 법

지하와 큰 건물이 가장 낫고, 차는 거의 가려 주지 못합니다. FEMA 계획 지침(2022)도 지하실·지하철 터널·지하 주차장이나 크고 무거운 건물의 한가운데가 가장 낫고, 목조 단독주택의 지상층은 충분하지 않지만 그래도 바깥보다는 훨씬 낫고, 자동차는 대피 장소가 되지 못한다고 같은 방향으로 적습니다(65쪽).

위층 값을 '높이 올라가라'로 읽으면 안 됩니다. 위층 값이 작은 것은 땅에 쌓인 낙진에서 멀어지기 때문인데, 지붕에도 낙진이 쌓입니다. 미국 보건복지부 REMM은 여러 층 건물에서는 1층이나 바깥쪽보다 가운데 층이 낫지만, 높이 올라갈수록 지붕의 낙진에 가까워진다고 설명합니다.

한국 행정안전부 지침과 우리 전쟁편은 핵 상황에서 지하를 먼저 권하고, 지하로 갈 수 없을 때 콘크리트 건물 안의 유리창 없는 곳을 듭니다(전쟁편 3-2, 10-1). 공습경보 때 고층에 있다면 엘리베이터 대신 계단으로 지하나 아래층으로 내려가라는 것도 행정안전부 지침입니다(전쟁편 3-1).

원문 표는 주변에 다른 건물이 없는 홀로 선 건물을 가정했습니다(441쪽). 같은 건물 안에서도 자리마다 차이가 커서 범위로 적었다는 설명도 있습니다(441쪽). 실제로는 이웃 건물이 더 가려 줄 수 있고, 창가와 외벽 쪽은 덜 가려 줍니다.

섬광을 보면: 그 자리에서 몸을 낮추기

원문 8장에는 짧지만 중요한 문장이 있습니다. 폭발 섬광을 보고 1초 안에 튼튼한 물체 뒤에 엎드리는 것만으로도 상황에 따라 생사가 갈릴 수 있다는 것입니다(340쪽, 8.48절). 초기 방사선의 일부와 열의 상당 부분은 폭발 뒤 짧은 시간에 걸쳐 나오기 때문입니다(313쪽, 340쪽). 로런스 리버모어 보고서도 예전 민방위의 '엎드려 가리기'가 날아오는 유리와 열을 막아 줄 수 있으나 처음 몇 초 안에 제대로 반응해야 한다고 적습니다(2009, 표 1 각주).

섬광 쪽을 쳐다보지 않는 것도 중요합니다. 원문은 밝은 섬광이 잠시 앞을 못 보게 만드는 '섬광맹'을 일으키는데 이것은 잠시 뒤 완전히 회복된다고 설명합니다(571쪽, 12.83절). 다만 사람은 본능적으로 불덩이를 바라보게 되고, 직접 보면 망막에 화상을 입을 수 있다고 경고합니다(571쪽, 12.85~12.86절). 밤에는 동공이 커서 섬광맹이 더 심하다고도 적었습니다(571쪽).

한국 행정안전부 지침은 이것을 구체적인 자세로 정해 두었습니다. 대피할 시간이 없으면 폭발 방향과 관계없이 주변 지형지물을 이용해 신속하게 엎드리고, 양손으로 눈과 귀를 막고, 입은 벌리고, 배는 바닥에 닿지 않게 합니다(전쟁편 4-5). 이 자세는 폭풍과 떨어지는 파편이 멈출 때까지의 임시 조치이고, 멈춘 뒤에는 낙진이 내려앉기 전에 가까운 콘크리트 건물 안이나 지하로 옮깁니다(전쟁편 3-1).

오늘 우리 집에 옮기면

1. 우리 집에서 '질량이 가장 많은 자리'를 눈으로 정해 둡니다. 표가 보여 주듯 사람과 바깥 사이에 놓인 무게가 방사선을 줄입니다. 전쟁편 10-2도 같은 이유로 지하 주차장 최하층이 지상 1층보다, 건물 가운데가 창가보다 낫다고 보고, 무언가를 새로 쌓기보다 이미 있는 건물 가운데 질량이 크고 출입구와 창에서 먼 자리를 고르라고 합니다.

2주를 머물 곳으로는 같은 건물의 지하층이나 집 안의 차폐 공간을 듭니다. 처음에는 어느 자리인지 눈으로 정해 두는 것만으로 충분합니다(전쟁편 4-4).

2. 그 자리 주변의 유리를 치웁니다. 폭풍이 닿으면 창과 거울이 깨져 날아옵니다. 정해 둔 자리에 유리와 거울, 액자, 유리 선반이 있다면 치우거나 고정해 두라는 것은 전쟁편 4-4가 파편을 피할 자리를 정할 때 두 번째로 확인하라는 항목입니다.

3. 엎드리는 자세를 가족과 한 번 해 봅니다. 원문이 말한 '1초'는 생각할 틈이 없는 시간입니다. 엎드리기, 눈과 귀 막기, 입 벌리기, 배 띄우기를 아이와 함께 한 번 해 두면 몸이 기억합니다(전쟁편 4-5). 휠체어를 쓰는 가족은 지침이 다른 자세(휠체어에서 내려와 옆으로 눕기)를 정해 두었으니, 누가 도울지를 미리 정해 둡니다(전쟁편 11-3).

4. 2주분 물자는 그 자리 가까이에 둡니다. 7-10 법칙에서 보듯 바깥이 크게 약해지기까지 시간이 걸립니다. 전쟁편 10-2는 비축품 가운데 2주분을 지하나 한곳에 모아 짧은 이동으로 옮길 수 있게 해 두라고 하고, 대피소 안에서는 불을 쓰지 못하니 조리 없이 먹을 수 있는 것으로 고르라고 합니다.

5. 문틈과 환기구를 막을 재료를 함께 둡니다. 행정안전부 지침은 안전한 곳에 들어간 뒤 출입구와 환기구를 비닐과 천, 알루미늄테이프로 막아 낙진이 들어오지 않게 하라고 합니다(전쟁편 10-1). 그 뒤의 환기는 시설 관리자와 당국의 안내를 따릅니다.

6. 나가는 시점은 계산이 아니라 방송으로 정합니다. 원문도 실제 세기는 다시 재서 확인해야 한다고 했습니다(391쪽). 스마트폰 없이 듣는 건전지 라디오와 우리 지역 KBS 제1라디오 주파수를 적어 두면, 정전이 되어도 안내를 받을 수 있습니다(전쟁편 5-2).

읽을 때 주의할 점

1977년 자료입니다. 기본 원리는 오늘날 미국 정부 문서가 그대로 쓰고 있지만, 대피 행동의 세부는 최신 지침이 더 정확합니다. 최초 72시간의 행동은 이 방공호의 「FEMA 핵폭발 최초 72시간 대응 지침」 글을 함께 보세요.

숫자는 어림값입니다. 엮은이 스스로 상당한 오차를 품고 있다고 밝혔고(iii쪽), 차폐 값은 홀로 선 건물을 가정한 범위입니다(441쪽). 내 자리가 몇 분의 1인지 따지기보다 '지하, 큰 건물의 가운데, 창에서 먼 곳'이라는 방향을 기억하는 편이 쓸모 있습니다.

미국 단위와 기준입니다. 피트·마일 같은 단위는 미터로 바꿔 적었습니다. 한국에서는 행정안전부 「비상시 국민행동요령」과 재난문자, 현장 관계기관의 안내를 따르세요.

원문은 바꾸지 않고 링크로 안내합니다. 이 글은 원문의 정보를 우리 말로 다시 쓴 요약이며, 미국 국방부·에너지부는 생존주의 매거진 팀을 후원하거나 보증하지 않습니다.