핵전자 펄스

Nuclear electromagnetic pulse
이 기사는 핵발전 EMP에 관한 것이다. 그 외의 종류에 대해서는 '전자파 펄스'를 참조한다.

핵 전자기 펄스(일반적으로 핵 EMP 또는 NEMP로 줄임말)는 핵 폭발에 의해 생성된 전자기 방사선의 폭발이다.그 결과 빠르게 변화하는 전기장과 자기장이 전기 및 전자 시스템과 결합하여 손상 전류 및 전압 서지를 발생시킬 수 있습니다.특정 핵 EMP 사건의 특정 특성은 많은 요인에 따라 달라지며, 그 중 가장 중요한 것은 폭발 고도이다.

"전자파 펄스"라는 용어는 일반적으로 광학(적외선, 가시광선, 자외선) 범위와 이온화(X선 및 감마선 등) 범위를 제외한다.군사 용어로는 지구 표면에서 수십에서 수백 마일 상공에서 폭발한 핵탄두를 고고도 전자기 펄스(HEMP) 장치라고 한다.HEMP 장치의 영향은 폭발 고도, 에너지 수율, 감마선 출력, 지구 자기장과의 상호작용 및 표적의 전자파 차폐를 포함한 요인에 따라 달라진다.

역사

핵폭발에 의해 전자기 펄스가 발생한다는 사실은 핵무기 실험 초기에 알려졌다.EMP의 규모와 영향의 중요성은 즉시 [1]실현되지 않았다.

1945년 7월 16일 미국의 첫 번째 핵실험 동안, 엔리코 페르미가 전자기 펄스를 예상했기 때문에 전자 장비는 차폐되었다.첫 번째 핵실험의 공식 기술 이력은 다음과 같다. "모든 신호 라인은 완전히 차폐되었고, 많은 경우 이중 차폐되었다.그럼에도 불구하고 폭발 당시 가짜 픽업이 기록 장치를 [2]: 53 마비시켰기 때문에 많은 기록이 손실되었습니다."1952-1953년 영국 핵실험 동안 계측 실패는 [3][4]EMP의 용어인 "무선 플래시"에 기인했다.

1958년 4월 28일 하드택 I 시리즈의 헬륨 풍선을 이용한 유카 핵 실험 중 고고도 핵 EMP의 독특한 측면에 대한 최초의 관측 보고가 이루어졌다.이 테스트에서, 1.7킬로톤 무기의 전계 측정은 테스트 기기가 조정된 범위를 초과했으며 오실로스코프가 설정한 한계치의 약 5배로 추정되었습니다.Yucca EMP는 처음에는 양의 방향이었지만, 저고도 버스트는 음의 방향 펄스였다.또한 Yucca EMP 신호의 편광은 수평인 반면, 저고도 핵 EMP는 수직 편광이었다.이러한 많은 차이에도 불구하고, 고유한 EMP 결과는 가능한 파동 전파 [5]이상으로 무시되었습니다.

1962년의 고고도 핵실험은 아래에서 논의된 바와 같이 유카 고고도 실험의 독특한 결과를 확인하였고, 최초의 국방 과학자들 그룹보다 고고도 핵 EMP에 대한 인지도를 높였다.1981년 [1][6][7]사이언스의 윌리엄 J. 브로드(William J. Broad)에 의해 핵 EMP에 관한 3개 조항 시리즈가 출판된 이후 더 큰 과학계는 EMP 문제의 중요성을 인식하게 되었다.

불가사리 프라임

주요 기사:불가사리 프라임

1962년 7월, 미국은 불가사리 프라임 실험을 실시하여 태평양 중부에서 400km 상공에서 1.44Mt(6.0PJ)의 폭탄을 폭발시켰다.이는 고고도 핵폭발의 영향이 이전에 계산했던 것보다 훨씬 크다는 것을 보여주었다.불가사리 프라임은 폭발 지점으로부터 약 1,445 킬로미터(898 mi) 떨어진 하와이에서 전기 피해를 일으켜 약 300개의 가로등을 끄고 수많은 도난 경보기를 작동시키고 전자레인지 [8]연결을 손상시킴으로써 이러한 영향을 대중에게 알렸다.

불가사리 프라임은 1962년 어항 작전으로 알려진 미국의 일련의 고고도 핵실험에서 첫 성공을 거두었다.후속 테스트에서는 고고도 EMP 현상에 대한 더 많은 데이터를 수집했다.

1962년 10월과 11월 피시볼 작전에서 블루길 트리플 프라임과 킹피쉬의 고고도 핵실험은 물리학자들이 전자기 [9]펄스의 배후에 있는 물리적 메커니즘을 정확하게 식별할 수 있도록 충분히 명확한 데이터를 제공했다.

불가사리 프라임 테스트의 EMP 손상은 부분적으로는 하와이 상공의 EMP가 보다 강한 펄스로 생산될 수 있는 것에 비해 상대적으로 약하고 [11]부분적으로는 1962년 하와이의 전기 및 전자 인프라의 상대적 견고성 때문에 신속하게 복구되었다.[10]

하와이의 불가사리 프라임 EMP의 비교적 작은 규모(약 5.6 kbolts/m)와 비교적 작은 손상(예: 가로등 중 1% - 3%만 [12]꺼짐)으로 인해 일부 과학자들은 EMP 연구 초기에 문제가 크지 않을 수 있다고 믿었다.이후 계산[11] 결과 불가사리 프라임 탄두가 미국 북부 대륙 상공에서 폭발했다면 EMP의 크기는 미국 상공에서 지구 자기장의 강도가 더 세고 고위도에서의 방향이 다르기 때문에 훨씬 더 커졌을 것이다.이러한 계산은 EMP에 민감한 마이크로 일렉트로닉스에 대한 의존도가 높아지는 것과 결합되어 EMP가 심각한 [13]문제가 될 수 있다는 인식을 높였습니다.

소련 테스트 184

주요 기사:소련의 K형 핵 실험

1962년 소련은 "소련 프로젝트 K"의 [14]마지막 핵실험인 카자흐스탄 상공에서 EMP를 생산하는 세 번의 핵실험을 수행했다.비록 이 무기들이 불가사리 프라임 실험보다 훨씬 작았지만, 그것들은 인구가 많고 넓은 땅 위에 있었고 지구의 자기장이 더 큰 곳에 있었다.이로 인한 EMP 피해는 불가사리 프라임보다 훨씬 컸다고 한다.테스트 184의 지자기 폭풍과 같은 E3 펄스는 카라간다 [citation needed]시의 발전소에서 화재를 일으킨 긴 지하 전력선에 전류 급증을 유발했다.

소련의 붕괴 이후, 이 피해의 수준은 미국 [15]과학자들에게 비공식적으로 전달되었다.몇 년 동안 미국과 러시아 과학자들은 HEMP 현상에 대해 협력했다.러시아 과학자들이 소련의 [16]EMP 결과를 국제 과학 저널에 보고할 수 있도록 자금을 확보했다.그 결과 카자흐스탄의[17][18] EMP 피해 중 일부에 대한 공식 문서는 존재하지만 공개 과학 [citation needed]문헌에는 여전히 희박하다.

K프로젝트 실험 중 하나를 위해 소련 과학자들은 맥박의 영향을 받을 것으로 예상되는 지역에 570km(350mi)의 전화선을 설치했다.모니터링되는 전화 회선은 40~80km(25~50mi) 길이의 하위 회선으로 분할되어 중계기로 구분되었다.각 하위 라인은 퓨즈 및 가스가 채워진 과전압 보호기로 보호되었습니다.10월 22일 (K-3) 핵실험의 EMP(테스트 184)는 모든 퓨즈를 파괴하고 모든 하위 [17]라인에서 모든 과전압 보호기를 파괴했다.

1998년 IEEE [17]기사를 포함한 발행된 보고서에는 테스트 중 가공 전력선의 세라믹 절연체에 중대한 문제가 있었다고 기재되어 있습니다.Oak Ridge National Laboratory를 위해 작성된 2010년 기술 보고서는 "전원선 절연체가 손상되었고, 이로 인해 전선에 단락이 발생했으며 일부 전선이 극에서 분리되어 지상으로 [19]떨어졌습니다."라고 말했다.

특성.

핵 EMP는 국제 전기 표준 위원회(IEC)[20]가 정의한 복잡한 다중 펄스이며, 일반적으로 세 가지 구성요소로 설명된다.

IEC에 의해 정의된 핵 EMP의 세 가지 구성요소는 "E1", "E2" 및 "E3"[21][20]로 불린다.

E1

E1 펄스는 핵 EMP의 매우 빠른 구성요소이다. E1은 짧고 강한 전자기장으로 전기 도체에 고전압을 유도한다.E1은 전기적 고장 전압을 초과하여 대부분의 손상을 일으킵니다.E1은 컴퓨터와 통신 장비를 파괴할 수 있으며, 일반 서지 프로텍터가 E1로부터 효과적으로 보호하기에는 너무 빠른 변화(나노초)를 보입니다.고속 동작하는 서지 프로텍터(TV 다이오드 사용 등)는 E1 펄스를 차단합니다.

400km 높이(250mi; 1,300,000ft)의 폭발 EMP: 감마선은 20-40km(66,000-131,000ft) 고도 사이의 대기에 충돌하여 전자를 방출하고, 전자는 지구 자기장에 의해 옆으로 치우친다.이로 인해 전자는 넓은 면적에 걸쳐 EMP를 방사하게 됩니다.미국 상공의 지구 자기장의 곡률과 하향 기울기 때문에 최대 EMP는 폭발 남쪽에서 발생하며 최소 EMP는 북쪽에서 [22]발생한다.

E1은 핵폭발로 인한 감마선이 상층 대기에서 원자를 이온화(스트립 전자)시킬 때 생성된다.이를 콤프턴 효과라고 하며 결과 전류를 "컴프턴 전류"라고 한다.전자는 상대론적 속도(빛 속도의 90퍼센트 이상)에서 일반적으로 아래쪽 방향으로 이동합니다.자기장이 없을 경우, 이는 소스 영역(감쇠된 감마 광자의 영역)에 국한된 버스트 위치에서 외부로 전파되는 큰 방사형 전류 펄스를 생성하게 된다.지구의 자기장은 전자장과 입자의 원래 벡터 둘 다에 직각으로 전자 흐름에 힘을 가하여 전자를 편향시키고 싱크로트론 방사선을 발생시킨다.외부로 이동하는 감마 펄스는 빛의 속도로 전파되기 때문에 콤프턴 전자의 싱크로트론 방사선이 일관되게 추가되어 방사된 전자파 신호가 발생한다.이 상호 작용에 의해 짧은 [23]큰 펄스가 생성됩니다.

여러 물리학자는 HEMP E1 펄스의 메커니즘을 식별하는 문제에 대해 연구했다.이 메커니즘은 1963년 [9]로스앨러모스 국립연구소의 콘래드 롱마이어에 의해 마침내 확인되었다.

롱마이어는 어항 작전과 같은 2세대 핵무기에 의해 생성된 전형적인 E1 펄스의 경우 수치를 제공한다.무기에 의해 방출되는 일반적인 감마선은 약 2MeV(메가 전자 전압)의 에너지를 가진다.감마선은 에너지의 약 절반을 방출된 자유 전자에 전달하여 약 [23]1MeV의 에너지를 제공한다.

진공 상태에서 자기장이 없을 때 전자는 평방미터당 수십 [23]암페어의 전류 밀도로 이동합니다.고위도에서는 지구 자기장이 아래로 기울어져 있기 때문에, 최고 자기장 강도는 폭발의 적도 쪽 U자형 영역이다.그림에서 보듯이, 북반구의 핵폭발의 경우, 이 U자형 영역은 폭발 지점의 남쪽에 있다.지구의 자기장이 더 수평에 가까운 적도 부근에서 E1 자기장의 세기는 폭발 [citation needed]위치 주변의 대칭에 가깝다.

중간 위도의 전형적인 지자기장 강도에서 이러한 초기 전자는 약 85m(280ft)의 일반적인 반지름으로 자기장 라인 주위를 회전한다.이러한 초기 전자는 평균 약 170m(560ft) 거리에서 공기 분자와 충돌하여 멈춥니다.이것은 대부분의 전자가 자기장선 [23]주위에서 완전한 소용돌이를 완성하기 전에 공기 분자와 충돌하여 멈춘다는 것을 의미합니다.

음전하 전자와 자기장의 상호작용은 전자기 에너지의 펄스를 방사합니다.펄스는 보통 약 5나노초 만에 피크값으로 올라갑니다.그 크기는 보통 200나노초 이내에 절반으로 감소합니다.(IEC 정의에 따르면 이 E1 펄스는 시작 후 1000나노초 후에 종료됩니다).이 과정은 약 10개의25 [23]전자에서 동시에 발생합니다.전자의 동시 작용에 의해 각 전자로부터의 펄스가 일관성 있게 방사되어 하나의 큰 진폭이지만 좁은 방사 [citation needed]펄스를 생성합니다.

2차 충돌은 후속 전자가 지면 레벨에 도달하기 전에 에너지를 잃게 합니다.이러한 후속 충돌에 의해 생성된 전자는 에너지가 너무 적기 때문에 E1 [23]펄스에 크게 기여하지 않습니다.

이 2개의 MeV 감마선은 일반적으로 중간 정도의 고위도에서 지상 레벨 부근에서 약 50,000V/m에서 최고점에 도달하는 E1 펄스를 생성한다.중간 성층권에서의 이온화 과정은 이 영역을 전기 전도체로 만들며, 이 과정은 추가적인 전자기 신호의 생성을 차단하고 전계 강도를 미터당 약 50,000V로 포화시킵니다.E1 펄스의 강도는 감마선의 수와 강도와 감마선 버스트의 속도에 따라 달라진다.강도 또한 [citation needed]고도에 따라 다소 달라진다.

지정되지 않은 메커니즘에 의해 미터당 50,000볼트를 초과할 수 있는 "슈퍼EMP" 핵무기에 대한 보고가 있다.이들 무기의 실체와 가능한 건설 세부 사항은 기밀로 분류되어 있어 공개 과학[24]: 3 문헌에서 확인되지 않고 있다.

E2

E2 성분은 중성자에 의해 생성된 산란 감마선과 비탄성 감마선에 의해 생성된다.이 E2 구성요소는 IEC 정의에 따르면 폭발 후 약 1마이크로초에서 1초까지 지속되는 "중간 시간" 펄스이다.E2는 번개에 의해 유도되는 E2가 핵 E2보다 상당히 클 수 있지만 번개와 유사성이 많다.유사성과 낙뢰 방지 기술의 광범위한 사용으로 인해 E2는 일반적으로 [21]가장 보호하기가 쉬운 것으로 간주된다.

미국 EMP 위원회에 따르면, E2의 주요 문제는 E1에 바로 뒤따라 E2에 대해 정상적으로 보호되는 장치가 손상되었을 수 있다는 것입니다.

2004년 EMP 집행 보고서에는 다음과 같이 기술되어 있다. "일반적으로, 중요한 인프라 시스템은 가끔 발생하는 낙뢰에 대한 방어 수단을 보유하고 있기 때문에, 그것은 문제가 되지 않을 것이다.가장 중요한 위험은 E2 구성요소가 첫 번째 구성요소의 모욕 후 몇 초 만에 따라오기 때문에 시너지 효과가 있으며, 이는 많은 보호 및 제어 특성을 손상시키거나 파괴할 수 있는 능력을 가지고 있다.따라서 두 번째 구성요소와 관련된 에너지가 시스템에 [25]침투하여 손상을 입힐 수 있습니다."

E3

주요 기사:지자기 유도 전류
다음 항목도 참조하십시오.지자기 폭풍

E3 컴포넌트는 E1 및 E2와는 다릅니다.E3는 훨씬 느린 펄스로 수십 ~ 수백 초 동안 지속됩니다.그것은 핵폭발로 인한 지구 자기장의 일시적인 왜곡에 의해 발생한다.E3 구성 요소는 지자기 폭풍과 유사합니다.[26][27]E3는 지자기 폭풍과 마찬가지로 긴 전기 도체에 지자기 유도 전류를 발생시켜 송전선 [28]변압기와 같은 구성 요소를 손상시킬 수 있습니다.

태양에 의한 지자기폭풍과 핵 E3의 유사성 때문에 태양에 의한 지자기폭풍을 "Solar EMP"[29]라고 부르는 것이 일반화되었다. "Solar EMP"는 E1이나 E2 [30]성분을 포함하지 않는다.

시대

무기 효과를 조절하는 요소에는 고도, 항복, 건설 세부 사항, 목표 거리, 간섭하는 지리적 특징, 그리고 지구 자기장의 국지적 강도가 포함됩니다.

무기 고도

지상의 최대 EMP가 무기 수율과 폭발 고도에 따라 어떻게 달라지는지.여기서 수율은 킬로톤 단위로 측정된 즉시 감마선 출력입니다.이는 무기 설계에 따라 총 무기 생산량의 0.115~0.5%에서 변화한다.1.4 Mt 총 수율 1962 불가사리 프라임 테스트에서는 감마 출력이 0.1%였고, 따라서 1.4kt의 즉각적인 감마선이 나왔다.(파란색 '프리 이온화' 곡선은 1차 핵분열 단계의 감마선과 X선이 대기를 이온화하고 열핵 단계의 주 펄스에 앞서 전기 전도성을 갖게 하는 특정 유형의 열핵 무기에 적용된다.일부 상황에서는 전도 전류가 전자의 콤프턴 전류에 즉시 반대하도록 함으로써 말 그대로 최종 EMP의 일부가 단락될 수 있다.)[31][32]

미국 과학자 [33]연맹이 발행한 인터넷 입문서에 따르면:

고고도 핵폭발은 장치 내 핵반응에서 감마선의 즉각적인 플럭스를 생성한다.이러한 광자는 (대략) 20km와 40km 사이의 고도에서 콤프턴 산란으로 인해 높은 에너지 자유 전자를 생성한다.이 전자들은 지구 자기장에 갇혀서 진동하는 전류를 발생시킨다.이 전류는 일반적으로 비대칭이며, 전자기 펄스(EMP)라고 불리는 빠르게 상승하는 방사 전자장을 발생시킵니다.전자는 기본적으로 동시에 갇히기 때문에 매우 큰 전자원이 일관성 있게 방사됩니다.
이 펄스는 대륙 크기의 지역에 쉽게 퍼질 수 있으며, 이 방사선은 육지, 바다 및 공기의 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다.캔자스 상공 400~500km(250~312마일)에서 폭발한 대형 장치는 미국 대륙 전체에 영향을 미칠 것이다.이러한 이벤트로부터의 신호는 버스트 포인트에서 보이는 시각적 수평선까지 확장됩니다.

따라서 장비가 영향을 받기 위해서는 무기가 시야의 [33]지평선 위에 있어야 한다.

위에 표시된 고도는 국제우주정거장과 많은 지구 저궤도 위성보다 높다.대형 무기는 어항 작전 때처럼 위성 작전과 통신에 극적인 영향을 미칠 수 있다.궤도를 도는 위성에 대한 피해는 대개 EMP 이외의 요인 때문이다. 불가사리 프라임 핵실험에서 대부분의 피해는 폭발로 인해 [34]생긴 방사선 벨트를 통과하는 동안 위성의 태양 전지판에 가해진 것이다.

대기 중 폭발의 경우 상황은 더 복잡하다.감마선 증착 범위 내에서는 공기가 이온화되고 다른 복잡한 현상과 함께 공기 분자에서 콤프턴 전자의 분리로 인한 방사형 전기장과 같은 다른 EMP 효과가 있을 때 단순한 법칙이 더 이상 적용되지 않는다.표면 폭발의 경우, 공기에 의한 감마선의 흡수는 감마선 퇴적 범위를 약 16km(10mi)로 제한하지만, 높은 고도에서 저밀도 공기 폭발의 경우 퇴적 범위가 훨씬 [citation needed]넓어진다.

무기 수율

EMP 공격에 대한 냉전 계획에서 사용된 전형적인 핵무기 생산량은 1에서 10메가톤 [35]사이였다.이것은 히로시마와 나가사키 폭탄의 약 50배에서 500배 크기이다.물리학자들은 미국 의회 청문회에서 생산량이 10킬로톤 이하인 무기가 대형 [36]EMP를 생산할 수 있다고 증언했다.

폭발로부터 일정한 거리에 있는 EMP는 수율의 제곱근만큼 증가한다(오른쪽 그림 참조).이것은 비록 10킬로톤 무기가 1.44 메가톤 불가사리 프라임 실험의 에너지 방출의 0.7%만을 가지고 있지만, EMP는 최소한 8%의 위력을 가질 것이라는 것을 의미한다.핵 EMP의 E1 성분은 신속한 감마선 출력에 의존하며, 이는 불가사리 프라임에서는 수율의 0.1%에 불과하지만 저수익 순수 핵분열 무기에서는 수율의 0.5%가 될 수 있기 때문에, 10킬로톤 폭탄은 [37]EMP 생산 시 불가사리 프라임보다 5 x 8% = 40% 더 강력할 수 있다.

핵분열 폭발 시 총 순간 감마선 에너지는 수율의 3.5%이지만, 10킬로톤 폭발 시 폭탄 코어 주변의 트리거 폭발물이 순간 감마선의 약 85%를 흡수하므로 출력은 수율의 약 0.5%에 불과하다.열핵 불가사리 프라임에서 핵분열 수율은 100% 미만이었고, 두꺼운 외부 케이스는 핵융합 단계 주변의 푸셔에서 나오는 즉각적인 감마선의 약 95%를 흡수했다.열핵 무기는 또한 첫 번째 단계가 전도성이 되어 핵융합 단계에서 생성된 콤프턴 전류를 신속하게 차단하는 공기를 사전[37] 이온화할 수 있기 때문에 EMP 생산에서 덜 효율적이다.따라서, 얇은 케이스를 가진 소형 순수 핵분열 무기는 대부분의 메가톤 [citation needed]폭탄보다 EMP를 발생시키는 데 훨씬 더 효율적이다.

단, 이 분석은 원자력 EMP의 고속 E1 및 E2 구성요소에만 적용된다.핵 EMP의 지자기 폭풍과 같은 E3 구성요소는 [38]무기의 총 에너지 수율에 더 밀접하게 비례한다.

목표 거리

핵 EMP에서 전자기 펄스의 모든 구성요소는 [33]무기 외부에서 생성된다.

고고도 핵 폭발의 경우, EMP의 대부분은 폭발로부터 멀리 떨어진 곳에서 발생한다(폭발의 감마선이 상부 대기에 부딪힌다).EMP에서 발생하는 이 전기장은 영향을 [39]받는 넓은 영역에 걸쳐 현저하게 균일합니다.

미국 국방부가 발간한 핵무기 효과 관련 표준 참고문헌에 따르면 고공 폭발로 인한 지구 표면의 피크 전계(및 그 진폭)는 폭발 수율, 폭발 높이, 관측자의 위치, 지자기 방향 등에 따라 달라진다.ic 필드그러나 일반적으로 전기장 강도는 EMP [39]방사선을 받는 대부분의 영역에서 m당 수십 킬로볼트가 될 것으로 예상된다."

본문에는 또한 "...EMP의 영향을 받는 대부분의 지역에서 지상의 전계 강도는max 0.5E를 초과할 것"이라고 명시되어 있다.수율이 수백 킬로톤 미만일 경우, 지구의 접선에서의 전계 강도가max [39]0.5E보다 상당히 작을 수 있기 때문에 반드시 사실이 될 필요는 없습니다."

(E는max 환부의 최대 전계 강도를 말합니다.)

즉, EMP의 영향을 받는 전체 영역의 전계 강도는 감마선 출력이 큰 무기에 대해 상당히 균일할 것이다.소형 무기의 경우 거리가 [39]커질수록 전기장이 더 빠른 속도로 떨어질 수 있다.

슈퍼EMP

"Enhanced-EMP"라고도 알려진 초전자파 펄스는 핵무기가 표준 [40]대량살상무기와 비교하여 훨씬 더 큰 전자파 펄스를 만들도록 설계된 비교적 새로운 유형의 전쟁이다.이 무기는 감마선을 포함한 폭발의 E1 펄스 성분을 이용하여 잠재적으로 [41]미터당 최대 200,000볼트의 EMP 수율을 생성한다.수십 년 동안, 많은 나라들이 그러한 무기, 특히 중국과 러시아의 제조를 실험해 왔다.

중국

중국군이 서면으로 발표한 성명에 따르면, 중국은 슈퍼EMP를 보유하고 있으며 대만을 공격할 때 사용하는 것에 대해 논의해 왔다고 한다.이러한 공격은 중국의 정보 시스템을 약화시켜 중국이 개입하여 군인을 이용하여 직접 공격할 수 있게 할 것이다.대만군은 이후 중국의 슈퍼EMP 보유와 전력망 [42]파괴 가능성을 확인했다.

중국은 대만과 더불어 이러한 무기로 미국을 공격할 수 있는 가능성을 검토했다.미국 또한 핵무기를 보유하고 있지만, 미국은 슈퍼EMP를 실험하지 않았고, 향후 국가들의 공격에 매우 취약할 것으로 가정하고 있다.이것은 많은 정부와 [41]경제를 통제하기 위해 컴퓨터에 의존하는 나라 때문이다.해외에서, 폭발하는 폭탄의 합리적인 범위 내에 주둔하고 있는 미국 항공모함은 잠재적으로 기내에서 미사일을 완전히 파괴할 수 있을 뿐만 아니라 육상의 [42]인근 함정이나 관제사와 통신할 수 있는 통신 시스템도 파괴될 수 있다.

러시아

냉전 이후 러시아는 EMP 폭탄의 설계와 효과를 실험해 왔다.보다 최근에는 미국에 여러 차례 사이버 공격을 가했는데, 일부 분석가들은 러시아가 슈퍼EMP를 보유하고 있는 것으로 알려져 있기 때문에 슈퍼EMP에 의한 향후 전국적인 정전 가능성을 시사하고 있다.러시아는 슈퍼EMP 능력을 갖춘 일반 탄두와 함께 2021년 레이더와 인공위성 형태의 미국 방어가 적시에 탐지하기 훨씬 어려운 극초음속 미사일을 개발해 왔다.이 방법은 미국이 핵전쟁을 막기 위한 핵심 전략인 핵 억지 행동을 거의 [43]불가능하게 만든다.

핵무기를 우주에 배치할 수 있는 장치의 계획은 1962년 소련이 지구 [43]대기권 상공에서 핵무기를 운반하는 프랙셔널 오비탈 폭격 시스템이라고 알려진 시스템을 개발하면서 처음 도입되었다.지상 운용을 목표로 하는 슈퍼EMP와 비교하여, 러시아는 유사한 EMP 기능을 갖춘 인공위성을 개발하자는 제안을 해왔다.이것은 지구 표면으로부터 100킬로미터(62마일) 상공까지 폭발을 요구하며, 지구 주변의 궤도에 매달려 있는 미국 인공위성의 전자 시스템을 교란시킬 수 있는 가능성이 있으며, 이들 중 다수는 억지력과 다가오는 미사일을 [41]경고하는 데 필수적입니다.

영향들

에너지 EMP는 고전압 및 고전류 서지를 발생시킴으로써 일시적으로 전자 기기를 손상시키거나 영구적으로 손상시킬 수 있습니다. 특히 반도체 부품이 위험에 노출되어 있습니다.손상의 영향은 눈에 감지되지 않는 것에서부터 말 그대로 산산조각이 나는 장치까지 다양합니다.케이블은 짧더라도 기기에 [44]펄스 에너지를 전송하는 안테나 역할을 할 수 있습니다.

진공관 vs. 솔리드 스테이트 일렉트로닉스

구형 진공관(밸브) 기반 장비는 일반적으로 고체 장비보다 핵 EMP에 훨씬 덜 취약하며, 크고 짧은 전압 및 전류 서지에 의한 손상에 훨씬 더 취약하다.소련 냉전 시대의 군용기는 고체 상태의 능력이 제한적이고 진공관 기어가 [1]더 살아남을 가능성이 높다고 믿었기 때문에 진공관에 기반한 항전장치를 가지고 있었다.

진공관 회로의 다른 구성 요소는 EMP에 의해 손상될 수 있습니다. 진공관 장비는 1962년 [18]테스트에서 손상되었습니다.솔리드 스테이트 PRC-77 VHF 맨패커블 양방향 무선은 광범위한 EMP [45]테스트에서 살아남았습니다.진공관 최종 증폭 단계를 제외하고 거의 동일한 이전의 PRC-25는 EMP 시뮬레이터에서 테스트되었지만,[citation needed] 완전한 기능을 유지하도록 인증되지 않았습니다.

전자기기 작동 중 vs 비활성

EMP 시에 동작하고 있는 기기는, 보다 취약합니다.저에너지 펄스도 전원에 접속할 수 있어 시스템의 모든 부분이 펄스에 의해 조명됩니다.예를 들어, 전원 장치 전체에 고전류 아크 패스가 생성되어 그 패스를 따라 있는 일부 디바이스가 소실될 수 있습니다.이러한 영향은 예측하기 어렵고 잠재적 [44]취약성을 평가하기 위한 테스트가 필요합니다.

기내

많은 핵폭발이 공중폭탄을 이용해 일어났다.히로시마와 나가사키에서 핵무기를 운반한 B-29 항공기는 전자(감마선에 의해 공기에서 방출된)가 약 10km(3만3000피트) 이하의 폭발로 정상 공기에서 빠르게 정지하기 때문에 전기 [46]손상으로 인한 동력을 잃지 않았다.

는 폭탄을 설치하는 도시를 탈락 폭발했다 만약은 비행기가 히로시마와 나가사키 폭탄을 운반하는 강렬한 핵 방사선 구역 안에 있었다면 그들이 EMP(레이디얼)은 전하 분리에서. 하지만 이것은 심각한 반경 안에이며 3만 3천피트 상공(10km)고도 아래 detonations에 발생한다 효과로 고통을 받을 것이다.[표창 필요한]

어항 작전이 진행되는 동안, 48과 95 km (157,000과 312,000 피트)의 폭발 [37]고도에서 410 kt (1,700 TJ) 폭발로부터 300 km (190 mi) 떨어진 KC-135 사진 항공기에서 EMP 교란이 발생했다.중요한 전자제품은 오늘날보다 덜 정교했고 비행기는 안전하게 [citation needed]착륙할 수 있었다.

최신 항공기는 EMP 폭발에 매우 취약한 솔리드 스테이트 전자 장치에 크게 의존하고 있습니다.따라서, 항공 당국은 EMP나 전자파 간섭(EMI)[47]에 의해 야기되는 추락의 가능성을 방지하기 위해 새로운 항공기에 대한 고강도 방사장(HIRF) 요건을 만들고 있다.이렇게 하려면 비행기의 모든 부분이 전도성이 있어야 합니다.이것은 비행기 내부에 파도가 침투할 구멍이 없는 한 EMP 폭발로부터 보호막이다.또한, 비행기 내부의 일부 주요 컴퓨터를 절연함으로써 EMP 폭발로부터 추가적인 보호층을 추가합니다.

차 안

자동차의 전자 회로와 배선이 영향을 받기에는 너무 짧기 때문에 EMP는 현대 자동차의 전자 장치 사용에도 불구하고 대부분의 자동차에 영향을 미치지 않을 것이다.또한 자동차의 금속 프레임은 어느 정도 보호를 제공합니다.하지만, 전기 고장으로 인해 고장이 나는 차량의 비율은 적지만 일시적인 교통 [44]체증을 일으킬 수 있다.

소형 전자제품의 경우

EMP는 전기 도체의 길이가 짧을수록 효과가 작습니다.다른 요인도 전자 장치의 취약성에 영향을 미치기 때문에 컷오프 길이에 따라 기기의 생존 여부가 결정됩니다.그러나 손목시계나 휴대폰과 같은 작은 전자 기기는 [44]EMP에 견딜 가능성이 높다.

이것은, 플러그가 접속되어 있지 않거나 동작하고 있지 않은 경우에만 해당됩니다.배전망에 접속되어 있는 전자기기에서도, 낙뢰가 있으면, 큰 서지가 발생해, 장치에 영구적인 손상을 입힐 가능성이 있습니다.또한 EMP는 가정 내 모든 차단기를 날려버리고 서지 프로텍터에 연결되지 않은 장치를 손상시킬 수 있습니다.또는 집 전체에 EMP 공격의 영향을 무효로 할 수 있는 적절한 서지 프로텍터 및 집을 보호할 다른 보호 장치가 있는지 여부.

인간과 동물에 대해서

EMP 후 전기 도체에 전위차가 축적될 수 있지만 일반적으로 사람이나 동물 체내에 유입되지 않으므로 접촉은 [44]안전하다.

충분한 크기와 길이의 EMP는 인체에 영향을 미칠 가능성이 있다.가능한 부작용에는 세포 돌연변이, 신경계 손상, 내부 화상, 뇌 손상, 사고와 [48]기억력에 대한 일시적인 문제가 포함됩니다.그러나 이는 폭발의 중심 부근에서 대량의 방사선과 EMP파에 노출되는 것과 같은 극단적인 경우일 수 있다.

연구에 따르면 EMP의 200-400회 펄스에 노출되면 [49]뇌에서 혈관이 누출되며 이는 사고와 기억 기억의 작은 문제와 관련이 있는 것으로 나타났다.이러한 효과는 노출 후 최대 12시간까지 지속될 수 있습니다.이러한 효과를 보는 데 오랜 노출 시간 때문에 짧은 시간 동안 노출되더라도 이러한 효과를 볼 수 있는 사람은 없을 것이다.또한, 신호는 화학적으로 전달되고 전기적으로 EMP의 영향을 받기 어려워지기 때문에 인체는 거의 영향을 받지 않을 것이다.

냉전 후의 공격 시나리오

미국 EMP 위원회는 2001년 미국 의회에 의해 만들어졌다.위원회는 공식적으로 전자 펄스([50]EMP) 공격으로 인한 미국에 대한 위협을 평가하는 위원회로 알려져 있다.

위원회는 몇몇 보고서를 작성하기 위해 저명한 과학자들과 기술자들을 소집했다.2008년, 위원회는 「중요한 국가 인프라 리포트」[38]를 발표했다.이 보고서는 민간 기반시설에 대한 핵 EMP의 가능한 결과를 설명한다.이 보고서는 미국을 다루었지만, 대부분의 정보는 다른 선진국에도 적용됩니다.2008년 보고서는 2004년 [27][21]위원회에 의해 발행된 보다 일반적인 보고서의 후속 조치였다.

2005년 미국 상원에 제출된 서면 증언에서 EMP 위원회 직원은 다음과 같이 보고했다.

EMP 위원회는 전자파 펄스(EMP) 공격에 관한 외국의 지식과 어쩌면 의도를 평가하기 위해 외국 과학 및 군사 문헌에 대한 전 세계 조사를 후원했다.이번 조사에서는 EMP 현상의 물리학과 EMP 공격의 군사적 잠재력이 국제사회에서 널리 이해되고 있는 것으로 나타났으며 이는 공식 및 비공식적인 글과 성명에도 반영되어 있다.지난 10년간 오픈 소스 조사를 통해 EMP와 EMP 공격에 대한 지식은 적어도 영국, 프랑스, 독일, 이스라엘, 이집트, 대만, 스웨덴, 쿠바, 인도, 파키스탄, 사담 후세인 통치하의 이라크, 이란, 북한, 중국, 러시아에서 입증되고 있다.

많은 외국 분석가들, 특히 이란, 북한, 중국, 러시아의 분석가는 미국을 선제공격에 핵무기를 포함한 자국의 모든 무기를 기꺼이 사용할 잠재적 침략자로 보고 있다.그들은 미국이 핵 EMP 공격을 할 비상 계획을 가지고 있으며 광범위한 상황에서 그러한 계획을 실행할 용의가 있다고 인식한다.

러시아와 중국의 군사학자들은 오픈 소스 글에서 "슈퍼EMP" 무기라고 부르는 강화EMP 효과를 발생시키기 위해 특별히 고안된 핵무기의 기본 원리에 대해 설명하고 있다.이러한 외국의 공개 소스 기사에 따르면, "슈퍼-EMP" 무기는 가장 잘 보호되는 미군과 민간 전자 [24]시스템조차 파괴할 수 있다.

미국 EMP 위원회는 미국의 민간 기반 시설에는 오랫동안 알려진 보호가 거의 전무하며, 미군 서비스의 상당 부분이 냉전 기간보다 EMP에 대해 덜 보호되었다고 결정했다.위원회는 공식 성명에서 EMP에 내성을 가진 전자 장비와 전기 부품을 만들고 신속한 수리를 [27][38][51]가능하게 하는 예비 부품 재고를 유지할 것을 권고했다.미국 EMP 위원회는 다른 [citation needed]나라들을 보지 않았다.

2011년, 국방과학위원회는 EMP 및 기타 핵무기 [52]영향으로부터 중요한 군사 및 민간 시스템을 방어하기 위한 지속적인 노력에 대한 보고서를 발간했다.

미군은 가상의 EMP 공격 [53]시나리오를 개발했으며, 일부 경우에는 공표했다.

2016년 Los Alamos Laboratory는 EMP를 조사하기 위해 다년 연구 단계 0(3단계까지)을 시작하여 나머지 [54]연구 기간 동안 따라야 할 전략을 준비하였다.

2017년 미국 에너지부는 'DOE 전자기 펄스 복원력 행동 계획'[55]을, 에드윈 보스턴은 이 주제에[56] 대한 논문을, EMP 위원회는 '전자파 펄스의 위협 평가(EMP)'[57]를 발표했다.EMP 위원회는 2017년 [58]여름에 폐쇄되었다.그들은 이전 보고서가 국가 기반시설에 대한 EMP 공격의 영향을 과소평가하고, 자료의 기밀성 때문에 국방부의 통신 문제를 강조했으며, 지침과 지시를 위해 DOE에 가는 대신 DHS가 보다 지식이 풍부한 p와 직접 협력해야 한다고 권고했다.DOE의 규정되어 있습니다.몇 가지 보고서가 일반에 [59]공개되고 있다.

인프라스트럭처 보호

전자파 펄스로부터 민간 인프라를 보호하는 문제는 유럽연합, 특히 [60][61]영국에서 집중적으로 연구되어 왔다.

2017년 현재, 미국의 여러 전력 유틸리티 회사는 산업 비영리 단체인 전력 연구소(EPRI)[62][63]가 주도하는 미국 전력망에 대한 HEMP의 영향에 대한 3년 연구 프로그램에 참여하고 있다.

2018년, 미국 국토안보부는 중요한 인프라 보호 및 준비에 대한 종합적인, 장기적, 파트너십 기반의 접근방식을 처음으로 밝힌 '전자파 펄스(EMP)' 및 지자기 교란으로부터의 위협으로부터 국토를 보호하고 준비하기 위한 전략(GMD)'을 발표했다.치명적인 전자파 [64][65]사고에 대응하고 복구합니다.해당 전선의 진행 상황은 EMP 프로그램 상태 [66]보고서에 설명되어 있습니다.

미국 오리건주에 있는 소형 모듈식 원자로 회사인 NuScale은 원자로가 [67][68]EMP에 내성을 갖도록 만들었다.

감시 제어 및 데이터 수집(SCADA) 시스템이라고도 하는 자동 감시 및 제어 시스템은 컴퓨터 시대의 백본입니다.전 세계 대규모 데이터 변환에 매우 중요합니다.이러한 시스템은 연료 라인, 물 관리 및 [69]그리드를 제어합니다.이러한 시스템은 통상, 인스톨 되어 있는 환경이 아니고, 리모트 로케이션에 있어 자율적으로 동작합니다.리모트 조작에 의해, EMP 공격에 매우 취약하게 됩니다.이러한 시스템의 특성으로 인해 기업들은 매년 수십억 달러를 투자하여 EMP 폭발로부터 보호할 수 있는 안전한 SCADA 시스템을 개발하여 대규모 인프라 손상을 방지하고 있습니다.이러한 시스템을 보호하면 물, 연료 및 전기가 여전히 흐를 수 있기 때문에 EMP 공격은 인프라에 거의 위협이 되지 않을 것이다.그러나 이 시스템은 매우 복잡하고 각 시스템에 통합되어 있어 교체에 몇 년이 소요되기 때문에 비용이 많이 듭니다.

소설과 대중문화에서

주요 기사:소설과 대중문화의 전자파 펄스

특히 1980년대 이후, 핵 EMP 무기는 소설과 대중 문화에서 중요한 존재감을 얻었다.

대중 매체는 종종 EMP 효과를 잘못 묘사하여 대중과 심지어 전문가들 사이에서 오해를 불러일으키기도 하며, 미국에서는 기록을 바로 [44]잡기 위한 공식적인 노력이 이루어지고 있다.미 우주사령부는 과학 교육자인 빌 나이에게 "할리우드 대 EMP"라는 비디오를 제작하도록 의뢰했다. 이는 부정확한 할리우드 소설이 실제 EMP [70][failed verification]사건을 다루어야 하는 사람들을 혼란스럽게 하지 않기 위해서이다.그 비디오는 일반인이 볼 수 없다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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원천

  • Public Domain이 문서에는 General Services Administration 문서의 퍼블릭 도메인 자료가 포함되어 있습니다(MIL-STD-188 지원).
  • 블라디미르 구레비치.현대 릴레이 보호의 사이버 및 전자파 위협Boca Raton, FL; New York, NY; London England: CRC Press (테일러 & 프랜시스 그룹), 2014년 (222페이지).
  • 블라디미르 구레비치, 의도적인 전자기 위협으로부터 변전소 중요 장비 보호런던, 영국:Wiley, 2016 (300페이지).
  • 블라디미르 구레비치.전기기기 보호: 고공 전자펄스 충격 방지를 위한 모범 사례독일 베를린:De Gruyter, 2019 (400페이지)

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외부 링크

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