[천안함] 어뢰 폭발과 물기둥

 

 

          [천안함] 어뢰 폭발과 물기둥

                                                                                           (서프라이즈 / 철이21 / 2012-06-27)

 

 

1) 합조단 "비접촉 수중폭발에 의한 워터제트로 천안함이 두 동강 났다"

합조단은 고성능폭약 250kg의 어뢰가 천안함 가스터빈실 좌현 3m, 수심 6~9m 아래에서 폭발해 천안함이 두 동강 났다고 주장했다. 고성능 폭약의 폭발과 동시에 발생한 충격파는 선체에 가벼운 손상을 주지만, 충격파 이후 형성된 버블이 팽창하고 수축하면서 버블이 붕괴되어 버블 하부에서 고속의 워터제트가 솟구쳐 선체를 두 동강 낸다고 설명한다. 어뢰 폭발의 충격파가 선체에 가벼운 손상만 준다는 주장이 의심스럽다. 어쨌든 어뢰가 선체에 부딪쳐 폭발하는 충격신관 어뢰와 입력된 근접 거리에서 폭발하는 근접신관 어뢰가 있는데, 북한 어뢰는 근접신관 어뢰라는 뜻이다.

필자는 전 글에서 폭뢰가 폭발할 때 솟구친 물기둥의 높이를 기준으로 천안함을 격침시켰다는 북한 어뢰가 폭발했을 때 발생한 물기둥의 높이를 추산했다. 해군의 해상기동훈련에서 사용된 폭뢰는 폭약량 91kg의 MK9 폭뢰로 수중 15m에서 폭발해 약 44m의 물기둥을 만들었다. 천안함을 격침시켰다고 주장하는 CHT-02D 북한 어뢰는 폭약량이 MK9 폭뢰의 2.7배인 250kg이므로 몇 배로 높은 물기둥이 솟아올랐을 것이라고 추정했다.

참고 : [천안함] 폭약량 91kg의 폭뢰가 폭발해 44m의 물기둥이 솟구쳤다면 

그런데 합조단이 작성한 천안함 보고서에 물기둥의 높이를 계산하는 식과 TNT 250kg 어뢰가 수심 6m 폭발할 경우 생성되는 물기둥 높이가 나와 있다.


2) 폭약량과 수심으로 계산되는 물기둥 높이

① 합조단 보고서 "TNT 250kg 어뢰가 82m의 물기둥을 만든다"

3) 수중폭발에 의한 물기둥(Column)과 제트(Jet)의 형성 TNT 화약이 해저에 놓여 있고, 상대적으로 수심이 낮은 수중폭발에 의해 형성된 물기둥(Column)과 버섯모양의 물기둥(Smoke plume)의 최대직경, 제트의 최대높이를 예측하는 식들은 아래와 같다. <그림 부록 Ⅱ-1-9>와 <그림 부록 Ⅱ-1-10>은 축적된 폭약 수심(Scaled charge depth)에 따른 제트의 최대높이와 물기둥(Column)의 최대직경을 도시한 그래프들이다. <그림 부록 Ⅱ-1-9> 그래프를 적용하여 TNT 250kg이 수심 6m에서 폭발하였을 때, 최대 제트 높이를 구하는 절차는 아래 (1)~(4)와 같다. (1) W=250kg, W^(1/4)=3.98, W^(1/3)=6.30 (2) Y=6m, Y/W^(1/4)=6/3.98=1. 51, Y/W^(1/3)=6/6.39=0.95 (3) <그림 부록 Ⅱ-1-9>로부터 Y/W^(1/4)=1.51에서 Hmax/W^(1/3)=13을 얻는다. (4) Hmax=13×W^(1/3)=13×6.30=82meters를 얻는다. <그림 부록 Ⅱ-1-10>의 해석도 위와 같은 절차가 적용된다. [합조단 보고서 218, 219쪽]

합조단 보고서는 TNT 250kg이 수심 6m에서 폭발했을 때 82m의 물기둥이 만들어진다고 물기둥의 높이를 계산하는 식으로 계산했다. 위 식으로 계산하면 물기둥 지름은 23m다. 합조단 스스로 북한 1번어뢰가 폭발하면, 지름 23m에 높이 82m의 물기둥이 솟구친다고 인정한 셈이다. 거대한 물기둥이 천안함 가운데를 솟구쳤는데도 함교 옆 견시대에서 보초를 섰던 2명의 견시병이 물기둥을 못 볼 수 있는가? 합조단 보고서 스스로 물기둥이 없었음을 증명하고 있다.

② TNT 360kg의 어뢰가 수심 6m에서 폭발하면 103m의 물기둥이 솟아오른다

북한 어뢰의 폭약량 250kg은 고성능 폭약들과 알루미늄 등이 섞여서 TNT로 환산하면 360kg의 폭발력이라고 한다. 합조단 보고서에 있는 식으로 TNT 360kg, 수심 6m로 계산하면 물기둥 높이는 103m로 더 높아진다.

(1) W=360kg, W^(1/4)=4.36, W^(1/3)=7.11
(2) Y=6m, Y/W^(1/4)=6/4.36=1.38, Y/W^(1/3)=6/7.11=0.84
(3) <그림 부록 Ⅱ-1-9>로부터 Y/W^(1/4)=1.38에서 Hmax/W^(1/3)=14.5을 얻는다.
(4) Hmax=14.5×W^(1/3)=14.5×7.11=103meters를 얻는다.
(5) <그림 부록 Ⅱ-1-10>에서 Y/W^(1/3)=0.84에서 Dmax/W^(1/3)=3.60을 얻는다.
(6) Dmax=3.60×W^(1/3)=3.60×7.11=25.60

합조단 보고서에 있는 식으로 물기둥의 지름도 구하면 25.6m가 나온다. TNT 360kg 어뢰가 수심 6m에서 폭발할 때 높이 103m, 지름 26m의 물기둥과 솟아오른다.

합조단 보고서는 시뮬레이션 결과 "TNT 폭약 360kg이 수심 7m에서 폭발한 경우 천안함의 실제 손상상태와 정성적으로 매우 유사한 손상 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다."라고 주장했다. TNT 폭약 360kg이 수심 7m에서 폭발할 경우 위 식으로 계산하면 약 87m의 물기둥이 만들어진다.

천안함이 정말로 어뢰에 폭침됐다면 천안함 밖 견시대에서 보초를 섰던 2명의 견시병이 물기둥을 못 볼 수는 없다. 견시병이 죽었다면 못 볼 수도 있겠다. 그러나 2명의 견시병이 모두 상처조차 없고 물기둥은 없었다고 진술했으므로 어뢰 폭발은 없었을 것이다. 그런데 TNT 360kg도 최소로 잡은 것이다.

③ 250kg 어뢰의 최대 폭발력인 500kg이 폭발하면 119m의 물기둥이 만들어진다

통상 폭약의 폭발력은 티엔티로 표시된다. 예컨대 티엔티 1㎏은 티엔티의 무게가 1㎏인 동시에 폭발력이 1㎏이라는 얘기다. 문제는 어뢰 폭약의 경우 티엔티 이외에도, 티엔티보다 폭발 성능이 뛰어난 다른 폭약들과 알루미늄 등을 섞어 폭발력을 증대시킨다는 점이다... 국책연구기관의 한 전문가는 “어뢰 폭약량을 티엔티로 환산하면 통상 폭발력이 티엔티 폭발물보다 1.4배에서 2배 정도로 증가한다”고 밝혔다. 어뢰 제작 과정을 잘 알고 있는 국내의 다른 전문가도 “어뢰 탄두의 폭발력은 화약 성분 비율에 따라 단순한 티엔티보다 2배 이상의 폭발력을 낼 수도 있다”고 전했다. 이에 비춰보면, ‘1번 어뢰’를 티엔티로 환산한 폭발력은 제원에 명시된 폭약량 250kg에 1.4~2배를 곱한 값, 즉 350~500kg에 이른다. 국방부가 ‘1번 어뢰’의 폭발력을 가장 보수적인 1.44배(360kg)로 낮게 잡기는 했지만, 얼추 들어맞는 셈이다. http://www.hani.co.kr/arti/politics/politics_general/439207.html

어뢰 폭약의 경우 TNT 이외에도, TNT보다 폭발 성능이 뛰어난 RDX, PBX 같은 고성능 폭약들과 알루미늄 등을 섞어 폭발력 커진다. 어뢰 전문가들은 "어뢰 폭약량을 TNT로 환산하면 통상 폭발력이 TNT 폭발물보다 1.4배에서 2배 정도"라고 밝혔다. 북한 어뢰에 적용하면 폭발력은 TNT 350~500kg에 이른다. 그러니까 북한 어뢰 폭발력이 360kg이라는 근거도 없다. 실제로는 500kg의 폭발력을 가진 것일 수도 있다. TNT 폭약량 500kg의 어뢰가 수심 6m에서 폭발할 경우 합조단 보고서에 있는 식으로 계산하면 물기둥의 최대높이는 119m다. 물기둥의 지름은 28m로 계산된다.

(1) W=500kg, W^(1/4)=4.73, W^(1/3)=7.94
(2) Y=6m, Y/W^(1/4)=6/4.73=1.38, Y/W^(1/3)=6/7.94=0.76
(3) <그림 부록 Ⅱ-1-9>로부터 Y/W^(1/4)=0.76에서 Hmax/W^(1/3)=15을 얻는다.
(4) Hmax=15×W^(1/3)=15×7.94=119meters를 얻는다.

3) 어뢰 폭발 동영상과 물기둥

유튜브에 어뢰 폭발 동영상이 있다. 어뢰는 거대한 군함을 단번에 침몰시키는 위력적인 무기다. 실제 어뢰가 폭발할 때 물기둥이 수 백m로 치솟고 함체를 덮어 버린다.

① 폭약량 295kg의 미국 MK48 어뢰

위 동영상은 1999년 호주 해군 훈련에서 28년 된 토렌스(HMAS Torrens (DE 53))라는 호주 호위구축함을 호주 잠수함 HMAS Farncomb에서 발사한 어뢰로 폭발시킨 장면이다. 길이 107m, 2700톤 토렌스함이 어뢰 1발의 폭발로 두 동강 나 침몰했다. 호주 잠수함이 발사한 어뢰는 MK48 어뢰(Mark 48 torpedo)다.

http://en.wikipedia.org/wiki/Mark_48_torpedo

MK48 어뢰는 선체의 선저 아래에서 폭발하는 방식으로 북한 어뢰와 같이 근접신관이다. 폭약량이 295kg으로 1번어뢰 폭약량 250kg의 1.18배다. MK48 어뢰에 격침된 토렌스함은 배수량 2700톤, 길이 107m, 흘수 4.57m로 천안함보다 배수량은 2.25배, 길이는 1.2배, 흘수는 1.6배 크다.

2008년 환태평양훈련(림팩·RIMPAC : Rim of the Pacific)에서는 호주 잠수함 HMAS Waller (SSG 75)가 MK48 어뢰의 새모델을 발사해 표적함 USS Fletcher (DD-992)를 격침시켰다. 유튜브 동영상 제목은 USS David R. Ray (DD 971)이 표적함으로 격침됐다고 돼 있지만 위키피디아에는 USS Fletcher (DD-992)라고 기록돼 있다. USS Fletcher (DD-992)는 배수량 8040톤, 길이 172m, 흘수 8.8m로 천안함과 비교해 배수량은 6.7배, 길이는 2배, 흘수는 3배다.

합조단이 옆으로 나가는 버블제트라고 예를 든 위 동영상은 물기둥이 옆으로 나간 것이 아니라 표적함인 USS Fletcher (DD-992)이 천안함 배수량의 6.7배, 흘수의 3배로 커서 MK48 어뢰의 물기둥이 바로 두 동강을 내지 못하고 옆으로 꺾인 것이다. 동영상을 보면 어뢰 폭발로 곧바로 두 동강 나지 않았다. 그래도 위키피디아에 따르면 수 분 내에 두 동강 나서 침몰했다.

② 폭약량 260kg의 독일 DM2A3 어뢰

유튜브에 3개의 다른 어뢰가 폭발 실험한 동영상이 있다. 위 동영상 게시자는 ① German DM2A3 Torpedo, ② Swedish/British Bofors TP613 Torpedo, ③ U.S MK48 ADCAP 폭발 영상이라고 설명했다. 위키피디아에 DM2A3 어뢰는 독일이 제작한 돌핀급 잠수함이 무장할 어뢰로 폭약량이 260kg이다. 독일 Type 206 submarine에도 탑재된 어뢰다.

두 번째 어뢰 폭발 장면은 120톤급 노르웨이 고속 어뢰정(Hauk class patrol boat)이 발사한 어뢰가 폭발하는 모습이다. 격침된 노르웨이 600톤급 초계함(KNM Sleipner)은 길이 69m, 흘수 2.5m다. Hauk class patrol boat는 TP 613 어뢰로 무장했다. 한 네티즌이 TP 613 어뢰의 탄두무게가 240kg이라고 하는데 다른 자료는 검색되지 않는다. 아래 동영상에서 TP 613 어뢰가 폭발하는 모습을 자세히 볼 수 있다.

③ 폭약량 185kg의 한국 백상어 어뢰

한국 해군도 1998년 잠수함 탑재 어뢰를 처음으로 자체 개발했다. 2003년에 실전배치된 중어뢰 백상어다. 백상어 어뢰의 탄두무게는 PBX 185kg으로 TNT 370kg 규모다. 백상어의 폭약량 185kg은 북한 1번어뢰 폭약량 250kg보다 오히려 작다. 그러나 백상어의 폭발력 370kg은 북한 1번어뢰의 폭발력 360kg과 거의 비슷하다. 백상어의 폭약량과 폭발력을 비교하면 1번어뢰의 폭발력이 360kg을 초과할 수 있다. 위 동영상이 백상어 어뢰의 폭발 실험인데 물기둥의 규모가 어마어마하다. 폭약량이 백상어의 1.35배 되는 1번어뢰의 물기둥이 백상어 폭발로 치솟은 물기둥보다 더 높이 솟구쳤을 것이다.

4) 충격이 있고 소리가 나는 쪽을 쳐다보는 것은 인간의 본능이다

우현 견시병

최문순 의원이 공개한 천안함 생존 장병 58명의 진술내용을 보면, 우현 견시병 공 하사는 "귀가 울릴 정도의 '꽝' 하는 소리와 동시 함미 우현 함미쪽에 심한 요동을 느꼈고, 화약, 기름 냄새는 맡지 못했다"라고 진술했고, 좌현 견시병 황 일병은 "좌측 함미부근에서 '꽝' 하는 소리가 들렸고, 몸이 공중으로 약 1m정도 떴다 떨어졌고, 당시 섬광, 화염, 물기둥, 연기, 부유물 등을 보지 못했다"라고 진술했다.

사람은 본능적으로 충격이 있고 소리가 나는 쪽을 쳐다본다. 신생아는 생후 0~6개월에 소리나는 쪽을 쳐다본다고 한다. 보초를 섰던 우현 견시병은 우현 함미쪽에 심한 요동을 느꼈다고 밝혔다. 우현 견시병은 당연히 충격이 있다고 느낀 우현 함미쪽을 봤을 것이다. 좌현 견시병은 좌측 함미부근에서 '꽝' 하는 소리가 났으므로 좌현 함미쪽을 봤을 것이다. 그러니까 천안함이 충격을 받자 우현 견시병은 우현 함미를, 좌현 견시병은 좌현 함미를 본능적으로 보게 된다. 함미쪽에서 진동과 소리가 발생한 것을 인지한 견시병이 전방만 주시할 이유는 세상에 존재하지 않는다. 또 함미쪽에서 충격과 소리가 발생했는데도 앞쪽만 본 견시병이 물기둥과 연기 등을 못봤다고 단언할 수도 없다. 함교 옆 견시데크에서 함미를 봤는데도 물기둥, 섬광, 화염, 연기, 부유물 등이 없었다. 좌현 견시병이 부유물도 없었다고 진술한 것은 사고 직후 주위를 살폈다는 뜻이다.

기상청 관측 자료에는 2010년 3월 26일 21시에 백령도 시정이 10km로 기록돼 있다. 3월 26일은 음력 2월 11일로 반달과 보름달 사이의 달이 바다를 훤하게 비추고 있었다. 천안함 백서에 천안함 사고 당시 월광이 78%로 기록돼 있다.

5) 결론 "천안함 어뢰폭침설은 몰상식한 주장이다"

합조단 보고서에 TNT 250kg의 어뢰가 수심 6m에서 폭발하면 82m의 물기둥이 만들어진다고 기록돼 있다. 천안함의 수면 위 높이 22m의 3.7배고 견시병의 수면 위 높이 12m 기준으로 70m 물기둥이 더 높이 솟았다. 정말 어뢰가 폭발했다면 천안함 견시대에서 보초를 섰던 2명의 견시병이 물기둥이 못 볼 수 없다.

1번어뢰 폭약량 250kg은 고성능 폭약을 포함해서 TNT로 환산하면 350~500kg의 폭발력이다. 합조단이 주장하는 폭발력 360kg은 최소값에 가까운 경우로 103m의 물기둥이 만들어진다. 최대값 500kg일 경우 119m의 물기둥이 만들어진다. 견시병 높이(12m) 기준으로 91m~107m의 물기둥이 솟구쳤는데도 2명의 견시병이 물기둥을 못 볼 수 있는가?

여러 나라에서 시행한 어뢰 폭발 실험을 봐도 물기둥의 규모가 엄청나다. 한국 해군도 백상어라는 중어뢰 폭발 실험을 했다. 백상어는 폭약량이 북한 1번어뢰 폭약량의 74%인데도 물기둥의 규모가 어마어마하다. 그런데도 한국 해군이 천안함은 북한 중어뢰에 격침됐다고 주장하니 기가 찰 노릇이다.

위 어뢰 폭발 동영상을 보지 않더라도 천안함 선저에서 어뢰가 폭발해 두 동강 났다면 천안함 승조원 대부분이 죽었을 것이라고 판단하는 것이 상식이다. 그러나 천안함 희생자는 어뢰 폭발이 아닌 익사로 죽고, 생존 장병들은 어뢰 폭발의 직접적인 충격으로 부상당한 사람이 없다. 바깥에서 보초를 섰던 2명의 견시병조차 멀쩡하고 섬광, 화염, 연기, 물기둥 등 어뢰 폭발 흔적을 보지 못했다. 천안함 어뢰폭침설은 세상에서 가장 몰상식한 주장이다.

철이21