핵물질 : 우라늄농축프로그램 검증

북한은 1994년 북·미 제네바 합의로 인한 이행과정에서 플루토늄 생산이 차단되게 되자 1990년대 후반부터 우라늄농축프로그램(UEP)에 관심을 갖고 개발을 본격화하였 다.²⁷⁶⁾ 북한은 비밀리에 우라늄농축프로그램을 추진하고 있다는 국제 사회의 의혹 제 기를 줄기차게 부인하였다. 북한이 2009년 5월 25일 2차 핵실험을 하자 이에 대해 동 년 6월 12일에 UN 안보리는 북한 제재에 관한 제1874호를 의결하였다. 이에 북한은 크게 반발하면서 동년 동월 13일에 북한 외무성 성명을 통해 ‘실험 단계의 우라늄농축 작업에 착수하였다’고 선언하면서 ‘미국의 적대시 정책과 핵위협으로 인한 자위적인 대

274) 백승혁, 앞의 논문(2003), pp. 253-255.

275) 플루토늄의 경우 실제로 핵무기 1개를 제작하는 데에 필요한 양은 8kg 보다 작게 소요되며 유의량 은 핵무기의 임계질량이고 볼 수 있다.

276) 함형필, “북한의 고농축우라늄 핵개발 상황과 우리의 대응방향,” 국방정책연구 겨울호, 2007, pp. 10-13.

응 조치의 일환으로서 우라늄농축프로그램에 착수한 것이다’고 밝히면서 우라늄농축프 로그램 존재를 최초로 시인하였다. 2009년 9월에 북한은 시험 단계의 우라늄농축 작업 이 마무리 단계라고 공언하였고, 동년 11월에는 미국의 핵 과학자 지그프리드 헤커 박 사를 초청하여 우라늄농축시설을 처음이자 마지막으로 외부인에게 공개하였다.

북한의 우라늄농축시설은 평양북도 영변 핵 단지에 위치하고 있으며 2010년 당시에 는 P-2형 원심분리기 2,000여기가 설치된 것으로 추정하고 있다. 2010년 11월에 북한 은 우라늄농축시설의 용량이 8,000㎏-SWU 라고 스스로 주장하였는데 이는 고농축우 라늄(HEU)을 연간 40㎏ 정도 생산할 수 있는 능력이다.²⁷⁷⁾ 2013년 7월 위성 영상을 통해 우라늄농축시설의 지붕이 기존 대비 2배 정도가 확장된 것으로 확인되어 용량이 16,000㎏-SWU로 증대되었을 것이라고 추정하고 있으며 이는 고농축우라늄(HEU)을 연간 80㎏ 정도 생산할 수 있는 능력이다.²⁷⁸⁾

북한의 플루토늄 생산 프로그램은 위성사진에 의해 5MWe 원자로, 재처리시설 등 의 가동 상황이 노출될 수밖에 없다. 또한 1992년 IAEA와 안전조치 체결 이후 임시사 찰 수용 과정, 1994년 북·미 제네바 합의 이행 과정, 2007년 6자회담의 2·13 합의, 10·3 합의 이행 과정에서 감시와 현장 사찰의 대상이 되어 대부분 외부 국제사회에 알려져 있고 확인이 가능하다. 그러나 우라늄농축프로그램(UEP)은 지하 은밀한 곳에 시설 설 치와 가동이 가능하기 때문에 제2, 제3의 우라늄농축시설의 존재를 확인하기가 매우 어렵고 대부분 추정에 의존하고 있어 문제의 심각성이 클 수밖에 없다. 2019년 2월 하 노이 제2차 북·미정상회담에서 결렬이 난 주된 이유도 북한은 영변만을 내놓으면서 경 제제재 해제를 원했으나 미국은 영변 핵시설은 물론 그 외의 핵시설도 비핵화의 대상 임을 분명히 하였기 때문이다. 특히 미국은 영변 외의 제2, 제3 우라늄농축 시설도 내 놓으라는 것이다. 핵무기의 원료 물질로 사용되는 플루토늄 제조 공정은 어느 정도 감 시와 통제가 가능하지만 우라늄농축프로그램(UEP)은 실제 신고와 검증을 통한 직접적 인 감시와 현장사찰을 하지 않고서는 확인 및 통제가 불가능하기 때문이다. 미국은 영 변 외에 강선, 분강 등의 지역에 제2, 제3의 우라늄농축시설이 존재할 것이라고 추정하고 있다.

277) SWU(Separative Work Unit)는 ‘분리작업단위’를 의미하는데 천연우라늄을 농축할 때 필요한 일의 양을 나타내는 단위이다. 한국원자력산업회의, 원자력용어사전 , 2011. http://www.kaif.or.kr (검색일:

2019. 10. 20.).

278) 한국원자력통제기술원 정책연구센터, 북한 및 이란 핵문제 현안 분석 총서 , Vol. 3: 북한의 재처리/

농축 현황 및 특성, 대전: 한국원자력통제기술원, 2019(A), pp. 6-13.

북한의 핵무기 제조 프로그램 가운데 신고된 시설과 미신고 시설을 구분하면 아래

<그림 5-1>와 같다. 그림에서 보는 바와 같이 우라늄농축프로그램에 대해 미확인된 시설이 다수이다.

<그림 5-1> 북한의 핵무기 제조 프로그램 중 신고·미신고 시설

* 출처 : 안준호, “CVID와 비핵화 검증,” 2019, p. 56 에서 재인용.

북한의 비핵화를 위해서는 우라늄농축프로그램에 대한 검증이 반드시 필요하다. 특 히 우라늄농축프로그램 중에 현재까지 북한이 신고하지 않았거나 미확인되어 있는 육 불화우라늄(UF₆) 생산 시설, 우라늄농축 시설, 재변환 및 금속화 시설, 농축장비 및 제 조 시설, 농축관련 R&D 시설 등 5개 시설에 대한 연계된 검증이 중요하다. 육불화우 라늄(UF₆) 생산 시설은 시설 소재지를 파악하여 육불화우라늄(UF₆) 생산·사용·보유량을 파악하고 불소(F₂) 화합물 반입·사용량을 확인해야 한다. 우라늄농축 시설에 대해서는 영변 외에 존재하는 시설 소재지 확인, 육불화우라늄(UF₆) 반입·사용·보유량을 파악하 고 원심분리기 제원 및 수량 파악, 농축우라늄 시료채취 및 분석을 통한 우라늄 함량 및 농축도 등을 확인해야 한다. 재변환 및 금속화 시설은 농축된 육불화우라늄(UF₆)을 핵무기 또는 핵연료로 사용하기 위해 금속 우라늄이나 이산화우라늄(UO₂)으로 화학적 형태를 변환시키는 시설이다. 이 시설 또한 소재가 미확인된 상태로 시설 소재지를 파

악하여 육불화우라늄(UF₆) 반입·사용·보유량 확인, 금속 우라늄 또는 육불화우라늄(UF₆) 생산·사용·보유량을 확인해야 한다. 농축장비 제작 및 생산 시설은 시설 소재를 파악하 고, 농축 관련 장비 제작 이력·수준, 원료 반입·반출 내역 등을 확인해야 한다. 농축관 련 R&D 시설은 시설 소재를 파악하고, 연구용 농축시설의 규모·이력, 관련 조직 및 전문기술 종사 인력 등을 확인할 필요가 있다. 우라늄농축프로그램 가운데 상기 5가지 시설에 대한 세부 검증 대상은 아래 <표 5-4>과 같다.

<표 5-4> 우라늄농축프로그램 세부 검증 대상

순번 시설종류 시설명(소재) 검증 항목 검증 방법

1

육불화 우라늄 (UF₆) 생산 시설

소재 미확인

•시설 소재 파악

•생산시설 규모 및 생산 능력

•약품 (불소 F₂) 반입 및 사용 내역

∙관련문서 검토(설계 정보, 운영 일지 등)

∙기술인력 인터뷰

∙육안 검사

∙사진 촬영

∙계량

∙시료채취 (입자시료/

환경시료)

∙비파괴 및 파괴 검사 2 농축 시설

영변 농축시설

※추가 존재할 가능성이 높음

•시설 소재 파악

•농축 기기 유형, 수량, 능력

•고농축우라늄(HEU), 저농축우라늄(LEU), 감손우라늄(DU) 생산량 이력

•관련 조직 및 종사 인력

3 재변환 및

금속화 시설 소재 미확인

•재변환 공정

•고농축우라늄(HEU), 저농축우라늄(LEU) 재변환 이력

•UF₆ 반입·사용·보유량

•U-metal 또는 UO₂생산·사용·보유량

•시설 규모 및 인력

•운영 기간

4

농축 장비 제작 및 생산 시설

소재 미확인

•시설 소재 파악

•농축 관련 장비 제작 이력·수준

•원료 반입·반출 내역

•해외 조달 및 지원, 수출 및 확산 여부

•관련 조직 및 종사인력

5 농축 관련

R&D 시설 소재 미확인

•시설 소재 파악

•연구용 농축시설 존재 여부

•농축 관련 R&D 목적, 내용, 연혁

•관련 조직 및 종사 인력

* 출처 : 한국원자력통제기술원, 북한의 핵프로그램과 검증 , 2011, p. 92 를 참고하여 필자가 재작성.