[과학을읽다]하늘 향해 총 쏘면, 총알은?

하늘을 향해 수직으로 총을 쏘면 총알은 어떻게 될까요? [사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]영화 속 흔한 장면 중 하나가 바로 하늘을 향해 총을 쏘는 모습입니다. 시끄럽고 혼란한 상황에서 주목을 끌기 위해, 무엇인가를 축하하기 위해, 전의를 불태우기 위해서일 수도 있습니다.

총기 사용이 허용된 일부 국가나 '기념사격(Celebratory gunfire)'이 관습화된 몇몇 나라에서는 어렵지 않게 목격할 수 있는 장면이기도 합니다. 그런데 주목할 부분은 이렇게 하늘을 향해 쏘아진 총알의 소재입니다. 영화에서는 보통 총을 쏘는 장면만 보여주고, 쏜 총알이 어떻게 됐는지에 대한 관객의 궁금증에는 친절을 동원하지 않습니다.

하늘을 향한 총알은 어디로 갔을까요? 끊임없이 계속 하늘로 올라가지는 않을 것입니다. 발사 당시의 에너지를 모두 소진하면, 즉 중력과 마찰력에 의해 속도가 점점 줄어들어 어느 순간 속도가 멈추면 중력에 의해 다시 땅으로 떨어지게 돼 있습니다. 하늘을 나는 비행기나 새에게 맞지 않는다면 총알은 중력에 의해 다시 지상으로 추락하게 됩니다.

문제는 이 총알이 다시 떨어질 때 가속도가 붙어 엄청난 속도로 지상을 향해 떨어진다는데 있습니다. 어느 지점에 떨어질지에 대해서도 예측할 수 없습니다. 처음에 하늘을 향해 총을 쏠 때는 직각으로 쏘더라도 회전하는 총알이 공기의 저항을 받아 휘어질수도 있고, 바람에 의해 방향이 바뀔 수도 있기 때문에 탄착지점을 예측할 수 없을 것입니다.

총알은 어디까지 올라갈 수 있을까요? 수평으로 총을 쏘면 공기 저항으로 총알의 속도가 급감속하게 됩니다. 보통 소총의 총탄은 500m에 도달하게 되면 초기 속도의 절반 정도까지 떨어지고, 중력으로 인해 금방 지표면으로 떨어진다고 합니다. 수직으로 발사할 경우에는 속도가 '0'이 될 때까지 계속 상승하는데, 일부 소총은 최대 3㎞까지 상승한다고 합니다.

1947년 미 육군 줄리언 해처 소령은 각 총기에서 발사된 총알이 어디까지 도달하는지에 대한 실험결과를 발표합니다. 당시 미 육군의 주력 소총이었던 M1 개런드 소총의 경우 18초만에 2740m까지 도달했고, 그 이후 31초 동안 평균 초속 90m의 속도로 자유낙하했습니다.

미국 남서연구소 제임스 워커 박사는 최근 사용된 무기와 탄환의 종류에 따라 총알의 상승고도가 큰 영향을 받는다는 연구결과를 발표하기도 했습니다. 또 발사하는 각도에 따라 최종 낙하속도가 달라지는데, 완벽하게 수직으로 쏘면 최종 낙하속도가 떨어지지만, 포물선으로 쏘면 낙하속도는 더 빨라진다고 합니다. 그렇다면, 총알이 자유낙하하는 속도는 얼마나 될까요?

총알이 떨어지는 속도를 계산하려면 총알의 무게를 알아야 하는데 많이 알려진 총기인 M16 소총의 경우 탄두의 무게는 4g 정도입니다. 그리고 여러 총기의 사거리를 평균 1㎞(M16의 최대사거리는 2653m)라고 가정하고, 속도를 계산해보면 총알이 떨어지는 속도는 초속 140m 정도입니다.

이 속도가 계속 유지되는 것은 아닙니다. 추락하다 일정한 속도에 도달하면 중력과 저항의 크기가 같아지면서 가속도가 없는 등속도 운동을 하게 되는데, 이 속도를 종단속도라고 합니다. 종단속도는 유체 속을 낙하하는 물체가 다다를 수 있는 최종속도라고 할 수 있습니다.

M16의 종단속도는 약 초속 45m라고 합니다. 실제 총기가 위력적인 것은 총알을 회전시키기 때문인데, 하늘에서 떨어지는 총알은 무게 4g 정도의 추라고 할 수 있습니다. 초속 45m로 하늘에서 떨어지는 쇠추에 사람이 맞으면 어떻게 될까요? 초속 45m 이상이면 사람의 피부를 꿰뚫을 수 있고, 초속 60m 이상이면 두개골을 관통할 수 있다고 합니다.

총을 발사하는 각도에 따라 무게 4g의 총알도 떨어지는 속도는 최대 초속 180m까지 도달할 수 있다고 합니다. 사람이 맞을 경우 큰 부상을 입거나 사망할 가능성이 크다고 할 수 있겠지요. 수십층 빌딩 위에서 떨어진 벽돌과 비슷한 충격을 받는다고 할 수 있습니다.

아랍 국가의 한 결혼식에 참석한 하객들이 축하의 의미로 하늘을 향해 총을 쏘고 있습니다. 이런 행위로 많은 사람들이 다치거나 사망하기도 합니다. [사진=유튜브 화면캡처]

실제 하늘로 쏜 총알에 맞아 부상하거나 사망하는 사람의 숫자는 적지 않습니다. 2012년 사우디아라비아에서는 결혼식을 축하하며 쏜 총알들이 전선을 잘라 23명이 감전당하기도 했고, 2005년 마케도니아 새해 축제에서는 길가던 소녀가 어디선가 날아온 총탄에 맞아 숨지기도 했으며, 2003년 세르비아에서는 결혼식 축포가 비행기를 맞히기도 했습니다.

2010년 요르단에서는 한국의 수능과 비슷한 졸업시험이 끝난 뒤 벌어진 뒤풀이 총질에서 2명이 사망하고, 13명이 부상하는 사건도 발생했습니다. 2017년 미국 텍사스주 하원의원은 두개골에 총알이 박히는 사고를 당하기도 했고, 같은해 독립기념일을 축하며 하늘로 쏜 총알에 맞은 10대가 중상을 입기도 했습니다.

이런 사고들은 아프가니스탄, 파키스탄, 인도, 파라과이 등에서 숱하게 발생한다고 합니다. 인구밀도가 높은 도심에서 하늘을 향해 총을 쏘면 떨어진 총알에 사람이 맞을 확률이 높습니다. 총기사고로 골치를 앓고 있는 미국의 일부 주에서는 하늘을 향해 총을 쏘는 행위를 엄하게 단속하기도 합니다.

먼훗날 한국이 총기사용 가능한 국가가 될지도 모릅니다. 그런 날이 오더라도 하늘을 향해 총을 발사하는 일은 하지 말아야 합니다. 어떤 식으로든 선의의 피해자가 발생해서는 안 되기 때문입니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr