열화우라늄
1. 개요
열화(劣化)우라늄. 감손(減損)우라늄 이라고도 하며, 영어로 쓸 경우 Depleted Uranium(DU). 우라늄235의 함유량이 자연상태보다 낮은 상태인 우라늄이다.
흔히 우라늄 원석의 우라늄235 함유량은 약 0.7%이고, 열화우라늄은 이보다 적게 함유된 우라늄을 지칭하는데, 보통 핵원료로 우라늄 235를 핵분열시킨 후인 사용 후 핵연료를 처리할 때나, 농축공정에서 만들어지는 잉여 우라늄238로 만들어진다. 핵분열이 힘든 것 이외에는 다른 우라늄과 다른 점이 없으므로 합금제작과 같은 금속학적 용도나 연구실험용으로 사용이 가능하다. 물론 일반적인 천연우라늄보단 약하지만, 방사능도 지니고 있다. 아래에서 언급되듯이 핵무기 자체를 만들 순 없으나, 핵무기에 사용될 때도 있다.
2. 이용
일반적으로는 전환로나 고속증식로에서 블랭킷 연료로 사용하거나 플루토늄으로의 전환에 이용하였으나, 원자량이 상당히 큰 관계로 '무겁다'라는 점에서 착안하여 현재는 전차의 '''관통자'''와 '''장갑판'''으로 쓰이고 있다.[1]
장갑판에 썼을 때는 기존의 장갑재질에 비해 두 배정도의 방어력을 보여 미군에서 M1 에이브람스에 제식으로 채택하며 M1A1 HA가 등장하게 되었으며, 전차포탄에 쓰자 열화우라늄의 낮은 열전도도 때문에 자기첨예화 현상이 일어나 관통력이 높아졌다. 장갑판에 쓰면 차폐효과 덕에 방사능 공격을 피하는 효과는 덤. 공중장비에서는 A-10 공격기에 장착된 GAU-8개틀링의 탄두로 사용된다.
보통의 텅스텐 탄두는 포탄이 장갑판에 충돌하는 순간, 단열압축에 의해 발생한 높은 열로 인해 포탄 끝부분이 연해져서 버섯처럼 뭉개지지만, 열화우라늄탄과 같은 열전도도가 낮은 금속의 경우 첨단부의 국소부위만이 연화되어 그 부분이 '''벗겨져 나가'''면서 뾰족한 탄심이 계속 유지되기 때문이다. 이 현상을 '자기첨예화' 라고 한다.
사실 강도나 밀도만 놓고 보면 텅스텐과 비교해서 큰 차이가 있는 것은 아니다. 게다가 최근에는 특수처리를 통해 열화우라늄처럼 자기첨예화 능력을 부여한 텅스텐 관통자도 나오고 있으니, 현재는 성능 자체만 보자면 텅스텐 탄심과 그리 큰 차이가 있지는 않다. 그럼에도 열화우라늄이 계속 사용되는 이유는 '''값이 싸기 때문이다'''. 금속 중에서도 상당히 고가에 속하는 텅스텐과는 달리, 우라늄은 단순 매장량으로 따지면 의외로 꽤나 흔한 금속이다. 거기다 열화우라늄은 보통 우라늄 핵연료 추출 후 나오는 일종의 폐기물이므로 값이 더더욱 싸다.[2]
80년대 초반 한국도 열화우라늄탄 개발 연구를 진행했다. 2004년 국감의 과기부 보도자료에 따르면 원자력연구소가 지난 1980년대 중반에 미국으로부터 방사선 차폐재로 개발하려고 감손육불화우라늄(DUF6)을 수입했으나 관통자 시제품을 제작한 후 연구를 종결했다. 몰리브덴-우라늄합금으로 만든 차폐재는 성능시험을 완료한 후 보관중이고, 티타늄-우라늄 합금으로 만든 관통자는 폐기후 원자력연구소의 저장소에 보관 중이다. 비공식 소식에 따르면 80년대 미국에게 열화우라늄탄용 금속우라늄 개발 사실이 발각돼 모두 파기됐으며, IAEA도 1987년 한국의 열화우라늄탄용 금속우라늄 개발사실을 인지한다. 국제적인 압박에 따라 한국은 열화우라늄탄 개발 연구를 중단하고 자기첨예 기능이 있는 텅스텐 관통탄 연구로 선회하여 개발을 성공하였다. 이 텅스텐 관통탄은 앞서 언급된 것처럼 관통력에서는 열화우라늄탄에 버금가나 매우 비싸다.
다만 한국군도 열화우라늄탄을 사용하기는 하는데 다름이 아니라 불곰사업시 도입한 T-80U용 탄중, 일부가 열화우라늄탄이다. 따라서 극소수나마 보유 및 사용은 하고 있는 셈.[3]
한편 그 자체가 워낙에 무거우니 군사용 무기 이외에 민간 항공기의 무게중심을 맞추는 무게추로 쓰인 적도 있다. 예를 들어 항공기의 무게중심을 조정하는 목적. 요즘처럼 CAD가 보편화되고 시뮬레이션이 간단해지기 전에는 실물을 만들어 보기 전에는 정확한 무게중심을 획득하기 어려운데 반해, 제대로 잡지 못하면 대형참사를 유발할 수 있었다. 이런 문제 때문에 무거우면서 부피가 작은 중량물의 가치는 꽤 컸으며, 보잉 747 여객기만 해도 초기 생산분에서는 우라늄 무게추를 사용한 사례가 있다. 그러나 일반인들이 이 사실을 알고나서 "그래도 만에 하나 혹시나 방사능이 나오면 어쩌냐!"라고 반발해서 현재는 납 등의 다른 물건을 쓰고 있다고…
일부 사람들은 열화우라늄탄이 '''소형 핵폭탄'''이라고 착각하는 경우가 있다. 핵무기의 정의는 핵분열/융합 시 발생하는 열에너지를 무기로 활용하는 것이며, 물론 열화우라늄탄 자체가 핵폭발을 일으키는 일 따위는 없다. 다만 열화우라늄이 핵무기에 전혀 안쓰인다고는 할 수 없는데, 우라늄 238을 추출해서 수소폭탄의 겉에 씌우면 더러운 폭탄과 유사하게 방사능을 더욱 증가시키는 효과가 있다. 이를 3F폭탄이라고 부른다. 이 경우 우라늄 238이 고속 중성자를 먹고 핵분열을 일으키기 때문에 폭발력도 상당히 더 강해진다. 수소폭탄의 위력 절반 가량이 우라늄 238의 핵분열에서 방출된다고 알려져있다.
이 외에도 납보다도 훌륭한 방사능 차폐재이기도 하다. 자체 방사능은 무시해도 될 수준이고[4], 납보다 더 크고 아름다운 원자핵의 크기와 높은 밀도덕에 방사능을 더 잘 막아낸다. 다만 이게 핵연료 재처리 과정에서 나오는 만큼 아무나 못 구하는 물질이라 문제. 그래도 효과 하나는 확실해서, 열화우라늄 장갑재를 채택한 M1 에이브람스는 이 장갑재의 방호효과와 양압장치 덕에 우수한 NBC 성능을 지니고 있다.
3. 위험성
열화우라늄은 미약하나마 방사성을 띠므로 탄두가 장갑판을 관통할 때 발생하는 열화우라늄 분진은 미약한 방사능을 띠고 있으나, 이론적으로 열화우라늄의 방사능으로 인해 인체에 어떠한 영향을 미치거나 하기는 대단히 힘들다. 그러나, 방사능이 아니더라도 공기 중에 노출 시 매우 유독한 산화우라늄이 미세한 중금속 분말 형태로 흩어지기 때문에, 이를 흡입할 경우 건강에 치명적인 악영향을 끼칠 수 있다.[5] 사람들이 우라늄 하면 핵연료로만 생각하는데, 그 전에 일단 이건 엄연히 납이나 수은같은 '''중금속'''이다. 때문에 미군의 경우에는 열화우라늄 장갑 혹은 열화우라늄 탄을 적재하고 있는 전차의 경우 피격시 불어오는 바람을 안고 퇴피하도록 교육하고 있다.
걸프 전쟁에 참여한 군인들 중 걸프증후군이라는 정체불명의 질환의 원인으로 의심되고 있으나 미군에서는 공식적으로 이를 인정한 바는 없고, 각국에선 열화우라늄 탄의 사용이 인체에 끼치는 영향을 두고 갑론을박이 벌어지고 있다.[6] 확실한 질병인지 확인되지 않아서인지 증상은 천차만별… 심지어는 정신이상에 정력감퇴까지 된다는 소문이 돌고있다. 실제 미군이 자의로 격파시킨 에이브럼스 전차를 조사할때 방진복을 입고 조사하는 장면이 찍혀 미군들도 일단은 조심하는 것으로 보인다.
미군이 열화우라늄탄을 썼던 지역에서 전쟁 이후 사람들이 각종 질병에 걸리거나 기형아가 생기는 경우가 많아서 특히 의심을 사고 있는 부분. 다만 여기에 대해서는 민간인들이 전쟁통에 의료 서비스를 제대로 받지 못해서라거나, 특히 이라크의 경우 이라크군이 연합군의 진격을 방해하기 위하여 유전에 일부러 불을 지른 통에 유독물질이 많이 퍼져서 그런 것이라는 주장도 있다. WHO에서도 열화우라늄은 문제될 것이 없다는 입장.
한편 주한미군도 상당한 양의 열화우라늄탄을 보유하고 있다. 미국의 기밀 해제 문서에 따르면 주한미군이 오산, 수원, 청주 공군기지에 열화우라늄탄 약 3백만발을 보유하고 있으며 일부는 한국군 탄약고에 비치되어 있다. 1997년도에는 열화우라늄탄 한 발이 행정상의 오류로 경기도 연천 폐폭발물 처리장에서 폭파처리된 것이 언론에 보도 되기도 했다. 한국도 열화우라늄탄에서 안전하지 않다는 이야기.
여담이지만 한때 일본 야후에서 일본어로 열화우라늄(劣化ウラン)으로 검색하면 1순위로 미국 국방부의 페이지가 뜨고 들어가보면 일본어로 '''열화우라늄탄은 인체에 무해합니다'''란 내용이 주구장창 설명되어 있었다. 현재는 야후의 검색방식변경과 열화우라늄 설명 페이지가 늘어나서 뜨지 않는다.
미군의 열화우라늄탄 사용에 대해 비난여론이 거세지만 미군은 아직까지는 사용하거나, 최소한 보유중인 것으로 알려져있다. 최근에는 대체물질도 좀 찾으려는 노력도 하는 듯 하나 본격적으로 언제부터 대체물질(아마도 자기첨예화 성능을 강화한 텅스텐)을 사용할지는 미지수인 상태.
4. 창작물에서의 열화우라늄
스타크래프트에서 해병의 사거리를 1 늘려주는 업그레이드인 U-238 탄환 업그레이드가 바로 이 열화우라늄탄을 쓴다는 설정. 바이오닉 테란을 운영하려면 전투 자극제와 같이 필수적으로 업그레이드 해야한다. 개발은 아카데미에서 하고, 비용도 미네랄과 베스핀 가스가 둘 다 150씩 든다. 연구시간은 100초. 불행하게도 티어 1을 벗어나면 사거리가 압도적인 적들이 너무 많아서 잠시 동안만 빛을 발한다.
스타크래프트 2에서는 처음부터 사거리가 5로 상향되어 업그레이드가 사라졌고, 캠페인에서 사신의 사거리를 1만큼, 경장갑 추가 대미지를 3만큼 늘리는 업그레이드가 있다.
우스갯소리로 판타지에 나오는 마검이 열화우라늄 같은 방사능 금속이나 방사능 보석이 원료가 아니냐는 이야기가 있는데, 상당히 그럴싸한 이야기다. 검에서 정체모를 기운이 나오고, 사용자가 검을 집은 후 부터 미치고 몸이 쇠약해지는 것을보면 말이다. 실제로 방사능마검이 돌죽에서 고정 아티팩트로 등장하기는 하지만 안타깝게도 열화우라늄이 아닌 플루토늄 재질이다.
퀘이크 시리즈의 레일건은 열화우라늄탄을 초고속으로 발사하는 무기다. 관통력이 매우 뛰어난 무기.
신세기 에반게리온에서 에반게리온들이 사용하는 탄약무기 또한 대부분 열화우라늄탄을 사용한다.
이터널시티에서는 왜인지 모르겠지만 착탄지점에서 폭발한다. 열화우라늄탄에 맞은 몹은 관통+폭발의 이중 데미지를 입는다. 게임 자체가 40mm유탄을 쏘면 '''불꽃이 생기면서 지속 데미지'''를 주도록 되어있는 게임이니 그냥 그러려니 하자.[7]
이에 이터널시티2에서는 관통가능한 횟수가 대폭 늘어 현실의 용도에 근접하게 되었다.
도베르만에서는 은행강도조직 두목인 주인공이 열화우라늄 권총탄을 항상 소지하고 다니며 결전병기로 사용한다. 다만 실제로 권총탄을 DU로 만들었다간 무게 때문에 안그래도 짧은 사거리가 더 짧아질 것이다.
둠(2016)에선 신규무기인 헤비 어썰트 라이플이 나왔는데, 보조 모드 중 전술 조준경 사용 시 우라늄 코팅 탄환을 사용함으로써 증가된 위력(화력 증가, 관통력 등)을 통해 뎀딜에 좋은 효과를 준다. 더불어 슈퍼 샷건, 체인건 등에서도 같은 모드 업그레이드 옵션이 존재하여 상당한 화력을 자랑한다.
007 스카이폴에서는 작중 킬러 페트레스가 글록 18C에 100발짜리 C-MAG에다 열화우라늄 권총탄(!)을 장비해 제임스 본드에게 난사한다. 작중 취급을 보면 뛰어난 킬러같지만, 작중 설정상 열화우라늄탄을 쓰는 사람은 전세계 6명밖에 안 되는지라 금방 추적당하고 말았다.
커맨드 앤 컨커 제너럴 제로아워에는 뜬금없이 중국군이 사용하는 것으로 등장. 게임상에서의 효과는 단순히 전차의 공격력 증가. 하지만 핵무기에 특화된 핵장군 칭 시 타오의 열화우라늄탄은 기본적으로 연구 완료 상태이며, 전차의 포탄이 떨어진 곳에 '''방사능 낙진이 생긴다!'''
폴아웃 택틱스에서도 등장. 이쪽은 M2에다가 집어넣고 발사한다. 이것만 있다면 어떤 적이 나와도 그냥 갈아버린다.
헛쯔모없는 개혁에서는 블라디미르 푸틴이 고이즈미 준이치로의 굉맹패를 막기 위한 차원으로 이걸로 패를 만들어 쓴다. 가루로 만들면 순식간에 발화되기 때문. 하지만 고이즈미는 그냥 쿨하게 굉맹패를 써서 온몸을 불태우며 백일색을 완성시킨다. 후에도 등장했는데, 이 때는 플루토늄 패와 반응하여 핵분열을 일으켜 폭발했다.
초인 고교생들은 이세계에서도 여유롭게 살아가나 봅니다!에서 '77파운드' 열화우라늄탄을 어디선가 가져와서 '인공지능 전차'를 이용해서 사용한다.
워크래프트 3의 유즈맵 쥬라기서바이벌에서 이 연구를 완료할시 추가적인 건물과 유닛을 짓거나 생산할 수 있다.
은하영웅전설에서는 우라늄 238탄이라는 이름으로 등장한다. 전함, 스파르타니안, 심지어 자동소총까지 광범위하게 쓰이는 탄환이다.
소녀전선에서 탄환 장비류에 차구경철갑탄(次口径穿甲弹)으로 등장한다.
스타크래프트2의 유즈맵 The Rising dead 의 아이템 중 U-238탄이 있다. 데미지 증가와 함께 크리티컬률이 증가한다.
소드 엠페러 초반에 등장하는 지구방위군은 기갑부대는 물론 보병용 소총이나 기관총까지(!) 열화우라늄을 쓰고 있다. 이렇게라도 안하면 마젤란 성인의 전투병기에 도저히 대책이 없다는 듯. 물론 상술했듯이 보병용 화기에 이러면 효율이 더 떨어진다.
콜 오브 듀티 블랙옵스3와 블랙옵스4에서 선택할수 있는 스페셜리스트인 세라프의 Annihilator(번역명 섬멸자) 리볼버가 열화우라늄 탄을 쏜다. 반동은 기계 의수로 버텨낸다고 하며, 캐릭터가 피격 당하면 묻지도 따지지도 않고 한방에 골로가는 위력을 자랑한다. 다른 이름인지 정식 명칭인지는 모르겠지만 해당작에서 "D.P.U" 라고도 불려진다.
블룬스 TD 5에서 다틀링 건의 다트를 열화우라늄 속성을 추가시켜 모든 풍선을 공격할 수 있게 한다.
총몽 라스트 오더의 등장인물인 사이버 공수도가 라칸은 각 손끝에 열화우라늄 탄심을 심었는데 이걸 쏘는게 아니라 직접 찌르는 관수로 활용한다. 말이 공수지 사용하는 기술은 공수도와 안드로메다급으로 다르지만... 이 관수로 다른 사이보그 몸체를 가볍게 뚫어대고 일반적인 재질의 총알도 아무렇지 않게 박살낸다. 참고로 이 열화우라늄 탄심은 자지의 오스뮴 탄환에 의해 파괴된다.
[1] 관통자로서의 사용은 텅스텐 재고가 부족했던 제2차 세계 대전 중의 독일도 시도한 바 있다. 다만 이때의 우라늄 관통자 계획은 그저 무겁다는 점에 착안한 것으로, 당연히 '''열화우라늄이 아니라 천연우라늄'''이었다. 다만 당시에는 우라늄의 가공기술이 아직 확립되지 않은 상태여서 실용화에 이르지는 못했다. 미국이 열화우라늄을 관통자 재료로 선택한 것은 MBT-70의 개발 과정에서 텅스텐 카바이드 관통자의 불만족스러운 성능에 한계를 느끼고 열화우라늄에 주목하였기 때문이다.[2] 다만 이는 미국에만 해당되는 이야기에 가까운데, 미국이나 소련은 이미 우라늄 농축시설에서 열화우라늄을 한가득 만들어 놓았기 때문에 단가가 특히나 더 저렴해진 것이다.[3] 다만 3BM32는 구형탄이며 분리장약식이라 현재 K-2전차가 쓰는 날탄보다 관통력이 떨어진다.[4] 우라늄 238과 235의 반감기는 각각 '''45억년'''과 '''7억년'''이다. 이거 무서울 것 같았으면 지구상에 안전한 곳은 없다.[5] 사실 열화우라늄의 선량은 자연방사선과 비슷한 수준이다. 우라늄238의 반감기는 45억년, 우라늄235는 7억년이다. 산화우라늄이 유독하다는 것도 이게 중금속이기 때문이지, 우라늄 자체가 폴로늄이나 플루토늄같은 극악무도한 생체독성을 가진 독극물은 아니다.[6] 사우디군 지휘관의 회고록에서는 "우린 미군 니들이 열화우라늄탄 펑펑 쓰는 옆에서 싸웠는데도 별일 없는데?"라고 하기도 하고 걸프전 직전에 미군 장병들에게 접종된 백신이 부작용을 일으켜 발병했다는 주장도 제기되고 있다. 개전 직전에 이라크의 생화학 무기가 염려되어 오만가지 백신을 다 맞았기 때문에... 실제로 이 백신에 대해서 실제 미해병대 저격수 출신의 앤소니 스워포드가 쓴 책을 바탕으로 영화화한 자헤드에도 확실한 보장이 안되어있는 백신을 먹는 것에 대해 언급하고 있다. 크루거라는 미해병이 백신 먹고 뭔 탈나도 책임을 따지지 않겠다는 서명을 하라고 할 때 빡쳐서 안먹고 버티다가 사익스 하사가 이라크 군이 사용한 화학 무기로 인해 발생한 온갖 기형아 꼴 나고 싶으면 먹지 말라고 하고 그러기 싫으면 싸인하고 약 쳐먹으라고 말해 결국은 복용시켰다. 그 외에도 사담 후세인이 저지른 유전 방화 사건이 원인이라는 이야기도 있다. 실제로 사담 후세인이 걸프전 당시에 유전에다 불을 지르는 만행을 저질렀는데, 이때 석유로 인해 큰 불이 발생하면서 대기가 심각하게 오염되었다. 게다가 이 불을 진화하는 데도 상당히 오래 걸렸다.[7] 현실의 40mm유탄은 당연히 수류탄과 별로 다를게 없다.