ABSTRACT
3. 핵시설
북한이 2018년 12월까지 외부에 공개한 핵관련시설은 아래 <표 4-10>과 같다. 북 한은 1992년에 IAEA와 안전조치협정에 따라 IAEA에 신고하였거나 북·미 제네바 합 의에 따라 추진할 경수로 건설을 위해 외부 인원의 상주 허용과 미국의 헤커 박사 방 북, 풍계리 핵실험장 폭파 현장 등을 외신기자 들에게 각각 공개하였다.
<표 4-10> 신고 및 공개된 북한 핵시설
순번 시설명 위치 비고
1 연구용 원자로(IRT-2000) 평북 영변
IAEA에 신고한 시설(1992년)
2 임계시설 평북 영변
3(★) 5MWe 원자로 평북 영변 4(★) 방사화학실험실(재처리시설) 평북 영변 5(★) 핵연료봉 제조 시설 평북 영변
6 핵연료 저장 시설 평북 영변
7 준임계시설 평양
8(★) 50MWe 원자력발전소 평북 영변 9(★) 200MWe 원자력발전소 평북 태천
10 우라늄 정련공장 황북 평산
11 우라늄 정련공장 황북 박천
12 우라늄 광산 황북 평산
13 우라늄 광산 평남 순천
14 우라늄농축 시설 평북 영변
미국 헤커 박사에게 공개(2010년) 15 100MWe 실험용경수로 평북 영변
16 1,000MWe 경수로 함남 신포 북·미 제네바 합의에 따라 착공(1997년) 17 핵실험장 함북 길주 외신기자 초청, 갱도 입구 및 부속건물
폭파(2018년) (★) : 1994년 북·미 제네바 합의에 의거 동결된 핵시설188)
* 출처 : 한국원자력통제기술원, ｢2018 북핵 총서｣, 2018, p. 57 내용을 필자가 재정리.
188) 한용섭, 앞의 책(2015), p. 405.
영변 핵시설 단지는 북한의 평안북도 남쪽에 위치하고 있으며 891만㎡ 부지에 약 400여 개의 건물들이 있고 구룡강이 흐르고 있다. 북에서 남으로 연구용 원자로 및 연 구시설 구역, 원자로 시설 구역, 방사화학실험실 구역, 핵연료 가공시설 구역 등으로 배치되어 있고 중심부의 북동쪽에는 지원시설이 위치 해 있다. 영변 핵연구소를 중심 으로 한 북한의 플루토늄 프로그램과 관련된 시설은 대부분 외부에 알려져 있다. 북한 의 이용호 외무상과 최선희 외무부 부상은 2019년 제2차 북·미정상회담 결렬 후 3월 1 일 새벽 1시에 하노이 멜리아 호텔에서 긴급 기자회견을 하면서 ‘영변 핵 단지 전체 안에 있는 모든 플루토늄 시설, 모든 우라늄 시설을 포함한 모든 핵시설을 통째로 미 국 전문가들의 입회하에 영구적으로 폐기하겠다는 역사적으로 한 번도 제안하지 않았 던 제안을 이번에 처음으로 했다’고 강조하였다. 이것은 영변의 핵관련 시설들은 대부 분 공개되어 있어 협상 테이블에 올려도 북한 입장에서는 큰 영향이 없다는 사실을 말 해 주고 있다. 영변은 기본적인 검증의 대상이며 영변 이외의 핵관련 시설에 대해 주 목을 해야 하며 검증의 대상에 포함이 되어야 하는 이유이기도 하다.
북한은 2006년 1차 핵실험을 한 이후 2017년까지 총 6회의 핵실험을 강행하였다. 국 내·외 전문기관의 북한 핵실험 지진탐지 결과는 아래 <표 4-11>과 같다.
<표 4-11> 국내·외 전문기관의 북한 핵실험 지진탐지 결과
〔단위: mb〕
기 관 1차
(2006.10.9.)
2차 (2009.5.25.)
3차 (2013.2.12.)
4차 (2016.1.6.)
5차 (2016.9.9.)
6차 (2017.9.3.)
거리 보정방식 한국기상청
(KMA) 3.9 4.5 4.9 4.8 5.0 5.7189) Veith/
Clawson 방식 (핵실험에
특화) 포괄적핵실험
금지조약기구 (CTBTO)
4.1 4.5 4.9 4.8 5.0 6.1
미국 지질조사국
(USGS)
4.3 4.7 5.1 5.1 5.3 6.3 Gutenbera/
Richer 방식 (자연지진) 독일
지질연구소 (BGR)
4.2 4.8 5.2 5.1 5.3 6.3
중국과학원
(IGCAS) 3.9 4.5 4.9 4.7 4.8 5.6 -
* 출처 : 한국원자력통제기술원, ｢2018 북핵 총서｣, 2018, p. 57 에서 재인용.
지진파 탐지를 통한 지진 규모는 측정기관에 따라 차이를 보이고 있다. 이는 지진관 측소의 위치와 개수, 진앙과 지진관측소의 거리가 각기 다르고 분석 모델이나 방법이 189) 한국지질자원연구원은 6차 핵실험 규모를 6.1mb로 측정하였다.
국가와 측정기관마다 다소 차이가 있기 때문이다.
지진파 규모를 근거로 핵실험 위력환산도 측정기관에 따라 다소 차이가 있을 수 있 다. 아래 <표 4-12>는 한국기상청(KMA: Korean Meterological Administration) 에서 발 표한 북한의 핵실험 지진규모 판단에 따른 핵 위력 판단이다.
<표 4-12> 북한의 핵실험 위력 판단
기 관 1차 2차 3차 4차 5차 6차
지진규모
(mb) 3.9 4.5 4.9 4.8 5.0 5.7
위력
(kt) 약 0.8 약 3∼4 약 6∼7 약 6 약 10 약 50
* 출처 : 대한민국 국방부, ｢2018 국방 백서｣, 2018, p. 228 에서 재인용.
북한의 1차 핵실험은 2006년 10월 9일 오전 10시 30분경 함경북도 길주군 풍계리에 서 실시되었다. 무기위력이 약 0.8kt 으로 판단되었다. 북한은 최초의 지하 핵실험이었 고 우방국인 중국의 반대에도 불구하고 강행하여 위력을 일부러 약하게 하였다고 볼 수도 있다. 6자회담에서 북한이 제출한 신고서에서 알 수 있듯이 플루토늄을 이용한 핵분열 방식이었으며 핵탄두가 아닌 핵장치(nuclear device)로 추정해 볼 수 있다.
북한의 2차 핵실험은 2009년 5월 25일 감행되었고 무기위력은 약 3∼4kt 으로 1차 에 비해 향상되었다. 플루토늄 사용량을 조금 더 증가시켰거나 설계의 변경 및 보완이 이루어졌을 수 있고, 플루토늄에 기반한 핵분열 방식의 핵실험이었다고 보고 있다.
북한의 3차 핵실험은 2013년 2월 12일 감행되었고 무기위력은 6∼7kt 으로 향상되 었다. 북한은 2010년에 농축우라늄시설을 공개한 바가 있어 플루토늄 기반의 핵능력을 확보한 후 우라늄 핵물질의 사용 가능성이 높아 보인다. 무기위력으로 보아 핵장치가 아닌 핵탄두의 형태로 소형화 핵실험을 했을 가능성이 있다.
북한의 4차 핵실험은 2016년 1월 6일 감행되었고 무기위력은 6kt 정도로 평가되었 다. 3차 핵실험에 비해 위력이 다소 낮았다. 북한은 ‘시험용 수소탄’이라고 처음으로 표 현하였다. 3차 핵실험 후 약 3년이 지난 뒤에 한 핵실험으로는 위력이 낮아 수소탄이 라고 판단하기에는 유보적이다. 실패의 가능성도 있고 핵분열 방식에서 핵융합 전단계 인 증폭핵분열탄 방식의 새로운 시도를 하면서 일부러 위력을 약하게 의도했을 수도 있다고 추정된다. 즉 4차 핵실험은 북한이 핵·미사일 고도화 과정에서 수소탄 개발을 최종 목표로 핵융합 관련 초기 기술을 확인하기 위한 실험 단계로 평가할 수 있다.190)
북한의 5차 핵실험은 2016년 9월 9일 시도되었고 무기위력은 10kt 정도로 평가되었 다. 5차 핵실험의 특징은 핵폭발 위력이 향상되었고, 핵탄두 제조 공정 단계의 진전이 이루어졌다고 평가된다. 5차 핵실험 이전에 원형의 핵탄두 모형을 공개하였는데 이를 사용한 핵탄두 형태의 핵실험을 하였다고 추정된다. 핵탄두와 핵장치의 차이는 미사일 에 탑재할 정도의 소형화에 성공하였는지를 판단하는 주요한 판단 기준이 될 수 있다.
5차 핵실험은 4차 핵실험의 연장선상에서 핵탄두의 규격화·표준화를 통해 핵탄두를 다 양한 투발수단에 장착할 수 있는 기술적 평가를 위한 실험이었다고 평가하고 있다.191) 또한 북한은 ‘방사성 물질의 누출로 인한 생태 환경에 부정적인 영향이 없다’고 발표함 으로써 핵실험 통제 능력에 대한 진전도 이루어졌다고 평가할 수 있다.
북한의 6차 핵실험은 2017년 9월 3일 시도되었고 무기위력은 최소 50kt 에서 최대 200kt 정도로 지난 5차례의 핵실험과 비교하여 폭발 위력에서 큰 차이를 보였다. 북한 은 핵실험 직후 ‘대륙간탄도로켓 장착용 수소탄 시험 성공’이라고 발표하였다. 북한은 6차 핵실험을 하기 전에 핵무기연구소에서 땅콩 모양의 핵융합 방식 핵탄두 모형을 공 개하였는데 이를 사용한 핵실험 가능성도 배제할 수 없다고 판단된다. 그러나 핵융합 방식인 수소탄으로 넘어가는 과정에서 핵장치가 아닌 핵탄두를 처음부터 사용하였다고 판단하기에는 가능성이 낮아 보인다.
북한의 핵실험 횟수로 보면 핵능력의 완성을 의미한다고 볼 수 있다. 인도와 파키 스탄이 6회 정도의 핵실험을 하고 ‘사실상 핵보유국’으로 인정을 받았기 때문이다.
2018년 풍계리 핵실험장의 폭파는 더 이상의 지하 핵실험이 필요 없다고 북한 자체적 으로 판단했을 수도 있다. 그러나 지상, 해상에서의 핵실험 가능성을 배제하는 것은 아 니다. 북한의 총 여섯 차례의 핵실험을 보면 횟수가 거듭될수록 폭발위력이 증가하면 서 핵능력이 갖추어졌다고 평가할 수 있다. 특히 북한은 4차 핵실험을 ‘첫 수소탄 시 험’이라고 하였으며 5차 핵실험 때는 ‘핵탄두를 표준화·규격화한 것은 물론 소형화, 경 량화, 다종화 하여 대량생산까지 할 수 있게 되었다’고 발표하였다.192) 북한은 6차 핵 실험 직후 ‘대륙간탄도로켓 장착용 수소탄 시험 성공’이라고 발표하였다.
190) 정성윤, “북한 4차 핵실험의 의미와 파장,” Online Series 16-02, 통일연구원, 2016, p. 1.
191) 김법헌·이승철, “북한 핵·미사일 능력 고도화에 따른 대응전략,” 한국동북아논총 제80호, 2016, p. 132.
192) 표준화는 ‘여러 종류의 미사일에 탑재될 수 있도록 핵탄두를 제작하는 것’이고 규격화는 ‘대량생산이 가능토록 핵탄두와 그 부품을 제작하는 것’이며 소형화·경량화는 ‘미사일 탑재를 위하여 핵탄두의 크기 와 무게를 줄이는 것’이며 다종화는 ‘군사적 목적에 따라 여러 종류의 핵무기를 만드는 것으로 핵반응 방식에 따라 원자·수소·중성자탄, 파괴력 및 사거리에 따라 전술·전략 핵무기 등으로 구분’할 수 있다.
국방부, 앞의 책(2018), p. 229.
북한은 6차 핵실험까지 시행한 후 로동신문을 통해 ‘첫 수소탄 시험(2016년 1월 6 일, 4차 핵실험)을 통해 얻은 성과에 기초해서 핵탄두에 탑재할 수소탄의 기술적 성능 을 향상시켰고, 타격 목표물에 따라 수십 kt 에서 수백 kt 에 이르는 핵무기를 임의로 조정할 수 있는 능력을 구축하였다. 또한 광대한 지역에 전략적 목적에 따라 전자기파 (EMP: Electromagnetic Pulse)193) 공격이 가능한 다기능 핵탄두를 보유하게 되었고, 마음먹은 대로 핵무기를 꽝꽝 생산하게 되었다’고 보도하였다.194) 이를 평가해 보면 미 사일에 탑재할 수 있는 수소탄 능력을 보유하고 있으며 전술 핵무기와 전략 핵무기를 목적과 대상에 따라 다양화시킬 수 있으며 EMP 능력까지 보유하게 되었다는 것을 과 시하고 있음을 알 수 있다.195) 그러나 북한의 주장과 핵실험 위력만으로 북한이 수소 탄 능력을 확실하게 보유하였다는 사실에는 객관적 증거가 부족하여 이에 대한 전문가 와 기관에 따라 기술적 평가가 상이하다. 결론적으로 북한은 핵능력 고도화에 박차를 가하였으며196) 최소한 증폭핵분열탄 능력은 보유하고 있는 것으로 평가를 하고 있 다.197)
북한의 핵시설에 종사하는 핵전문인력 양성을 본격적으로 시작한 시기는 1970년대 들어서면서 부터이다. 1973년 초에 김일성종합대학 화학부에 방사화학과, 물리학부에 핵물리학과가 각각 개설되었고, 김책공업종합대학에는 원자로학과, 물리공학과, 핵재료 학과, 핵전자공학과, 응용수학과 등 5개 학과로 핵물리공학부를 개설하였다. 이후 원자 력 분야를 전공한 전문인력들이 증가하기 시작하였다.198) 1980년대에 들어 북한은 사 회주의 국가들의 개혁·개방과 함께 정권 및 체제 붕괴 우려에 대한 대안으로 원자력의 평화적 이용에서 핵무기를 개발하여 정권 및 체제를 지켜야 한다는 인식이 커져 나갔 다.199) 이러한 후속 조치로 핵개발 연구 분야를 기초분야와 응용분야로 분리하여 응용 분야는 대대적으로 영변으로 이전시켰다. 기초학문에 중점을 두었던 김일성종합대학은 193) EMP는 핵폭발에 의해서 생기는 전자기 충격파이다. 고공에서 핵폭발이 일어날 때 방출되는 강력한 에너지를 지닌 감마선이 대기 중으로 확산되면서 원자핵과 충돌하고 전자가 방출되면서 강력한 전자기 파가 형성된다. 이 고에너지인 전자기파가 전자회로에 들어가면 일시적으로 과전류가 형성되어 모든 전 자 기기, 통신망, 군사용 장비 등에 막대한 피해를 주게 된다. 장준익, 북한 수소탄 위협과 그 대비책 , 경기 고양: 서문당, 2018, p. 24.
194) 로동신문 , 2017년 9월 6일.
195) 이호령, “북한의 핵·미사일 능력 고도화와 남북관계 변화,” 접경지역통일연구 제1권 제2호·2017년 겨울(통권 제2호), 2017, pp. 83-84.
196) 국방부, 앞의 책(2018), p. 228.
197) 홍우택·박창권, 앞의 책(2018), p. 65.
198) 한국원자력통제기술원, 앞의 책(2015), p. 56.
199) 리석환, 위대한 영도자 김정일 동지의 과학기술영도사 , 평양: 북한 국가과학원, 2000, p. 171.