증폭핵분열탄의 구조(영문판 브리태니커 백과사전)

한국에 돌아와서 2010년 이후 줄곧 북한의 핵개발이 수소폭탄에 근접하고 있다는 기사를 썼다. 이번 북한의 제4차 핵실험은 폭발력을 가지고 수소폭탄이냐 아니냐를 논하는 것은 아무런 의미가 없다. 애당초 북한은 핵무기 소형화를 통해 핵탄두를 자신들이 보유한 탄도미사일에 장착하는 것이 목적이었다. 이번 핵실험의 경우 증폭핵분열탄 실험을 실시한 것인데, 북한이 ‘수소탄 실험을 성공적으로 진행하였다’라는 표현을 쓰는 이유는 아주 간단하다.

강화형핵무기의 일종인 증폭핵분열탄은 '銃(수소폭탄)'으로 치면 '방아쇠'에 해당된다. 수소폭탄의 방아쇠는 기본적으로 소형핵폭탄(증폭핵분열탄)이다. 즉 수소폭탄에 핵융합 반응을 일으키도록 만드는 방아쇠의 역할(뇌관용 핵폭탄)을 하는 폭탄을 북한이 실험을 통해 성공했다고 말하는 것이다.

핵무기의 신뢰성을 검증하기 위한 임계전 핵실험(미임계핵실험)의 가능성도 얼마든지 있다. 임계전 핵실험은 핵폭발 직전 단계(임계상태)에 이르기 전에 폭발을 중지시키는 실험이다. 임계전 핵실험은 일반적으로 핵무기의 안전성과 신뢰성을 확보하기 위해 실시한다.

核武器 기술은 첨단기술이 아니라 50년대 이미 모든 원리가 밝혀진 기술이다. 원자로 기술과 核武器 기술은 기본적으로 동일하다. 동일한 분열 핵물질을 사용해 원자로는 3년 정도의 장기간에 걸쳐 核分裂이 일어나도록 작동시키는 반면, 核武器는 짧은 시간에 核分裂이 일어날 수 있도록 하는 분열시간의 조절기술에 불과한 것이다.

미국은 맨해튼 프로젝트에 의한 핵무기 개발 당시 설계모형에 대한 핵 계산을 현대와 같은 대용량의 슈퍼컴퓨터로 계산하지 않고 수기식 계산으로 개략적인 계산을 하여 설계했으며 아무런 문제점은 없었다. 북한도 이미 1980년대부터 자체 기술로 영변의 5MWe 원자로를 설계했다. 그러므로 어떠한 모형의 핵물질에 대해서도 정확히 묘사, 계산 가능한 핵계산 코드를 보유하고 있을 것으로 여겨진다. 핵무기 개발에 필요한 기술상의 문제점은 없다고 봐야 한다.

북한의 4차 핵실험으로 이제 모든 것이 명확해졌다. 北核이 과시용이라고 주장했던 소위 對北전문가들은 짐을 싸야 할 것이고, 親北-從北 세력은 대한민국에서 추방해야 한다.

김필재(조갑제닷컴) spooner1@hanmail.net

한국국방연구원(KIDA)은 1일 홈페이지를 통해 공개한 <주간국방논단(작성자: 이상민 연구원)>에서 “(북한의) 4차 핵실험의 위력이 8kt 정도라고 가정하면, 증폭률을 최대(5배)로 높이기 위한 핵실험(제5차)이 필요한 상황”이라며 “최소 세 번 이상의 핵실험을 준비 중인 것으로 평가할 수 있다”고 밝혔다.

李 연구원은 “5차 이후의 핵실험에는 시험용 수소탄 핵실험이 아닌 본격적인 수소폭탄 핵실험이 포함될 것으로 예상된다”며 “시험용의 의미가 증폭핵실험이라고 했을 때, 증폭핵실험이 완성되면 다음은 수소폭탄 핵실험을 실시하는 것이 일반적 순서”라고 분석했다.

李 연구원은 “현재 풍계리 핵실험장의 준비 상태만을 기준으로 판단해보면 최소 세 번 이상의 핵실험이 가능할 것으로 추정된다”면서 아래와 같이 밝혔다.

<서쪽 갱도 내에 추정되는 가지 갱도 및 3번과 4번 갱도를 고려하면, 최소 세 번 이상의 핵실험을 준비 중인 것으로 평가할 수 있다. 가능성 면에서 증폭핵실험 2회 수소폭탄 1회 정도가 예상된다. 제4차 핵실험에서의 위력만으로는 아직 증폭기술을 완성했다고 판단하기에는 이르다. 20kt 정도의 위력까지는 증폭시킬 수 있는 가지갱도의 내구성의 여지가 남아 있기 때문에 한두 번 정도의 추가 증폭핵실험을 통해서 증폭기술의 향상을 도모하는 것이 핵능력의 기술적 진전을 위해서도 바람직하다. 만일 서쪽(2번) 갱도에서 조만간 모종의 활동이 관측된다면 제5차 핵실험을 가지갱도에서 추가로 하겠다고 하는 의도로 받아들일 수 있을 것이다.>

李 연구원은 북한의 4차 핵실험에 대해서도 “처음부터 증폭핵무기를 시험하는 목적이었을 가능성이 농후하다”며 “증폭핵무기는 수소폭탄의 부품으로 사용된다는 점에서 북한은 증폭기술(증폭핵무기) 실험을 수소폭탄 핵실험으로 선전했을 가능성이 높다”고 언급했다.

그러면서 그는 “북한이 증폭핵무기 핵실험의 위력을 일부러 낮게 설정했을 가능성에 주목해야 한다”면서 “북한은 (폭발력이) 20kt를 초과하지 않도록 일부러 낮게 설계하였으며, 결과적으로 약 2배의 증폭기술을 확보한 것으로 추정된다”고 덧붙였다.

제4차 핵실험의 기술적 문제와 관련해서는 ▲북한은 핵무기 소형화에 필수적인 증폭기술을 확보한 것으로 평가할 수 있으며 ▲제4차 핵실험에서 북한이 2배 정도의 효율을 달성했다고 해서 핵분열 기술이나 증폭기술이 낮다고 평가하는 것은 주의해야 한다고 지적했다.

이와 함께 李 연구원은 ▲북한이 “머지않은 시기에 수소폭탄을 확보할 수 있다는 것을 암시하고 있다”면서 “증폭기술은 수소폭탄의 핵심 기술로서 만일 북한이 리튬6과 같은 핵융합 물질의 확보와 추가적인 핵실험 관문만 넘으면 수소폭탄에 도전할 수 있다”고 분석했다. 그러면서 그는 “불행하게도 ▲북한은 리튬6 확보가 가능할 것으로 판단되며, 이것을 사용한 추가적인 핵실험 준비도 진행중인 것으로 평가할 수 있다“고 전망했다. 

李 연구원은 북한의 “5MWe 흑연감속로가 삼중수소 및 플루토늄(Pu) 확보에 핵심적인 수단”이라며 그 이유를 아래와 같이 설명했다.

<삼중수소는 반감기(약 12년)가 짧아서 안정적인 삼중수소의 공급처가 필요하다. 약 12년이 지나면 삼중수소의 양이 반으로 줄어들게 되므로 한번 확보했다고 해서 쌓아두고 쓸 수 있는 것이 아니라, 주기적으로 교체를 해 주어야 한다.

삼중수소는 수출통제 품목이라서 밀수가 제한적이며, 매우 고가이므로 북한의 입장에서는 해외 조달보다 자체생산이 유리할 수 있다. 북한에서 삼중수소를 생산할 수 있는 시설은 IRT-2000 연구용 원자로와 5MWe 흑연감속로뿐이며,20) 2013년 8월 28일 재가동을 시작한 5MWe 흑연감속로가 2년간 가동을 하고 지금쯤 핵연료봉을 인출하고 있거나 이미 완료했을 것으로 추정된다.

그렇다고 하면, 5MWe 원자로에서 확보된 삼중수소를 제4차핵실험에 사용했을 수도 있다. 많은 대북 전문가들이 예상했으며 북한 스스로도 핵실험 가능성을 내비치던 2015년 10월 10일 노동당 창건일이라고 하는 상징성을 무시하고 3개월이나 늦게 핵실험을 단행한 이유가 신선한(?) 삼중수소의 확보가 지연되었기 때문일 수도 있다는 생각이 든다.

핵실험과 핵무기 제조를 위해 5MWe 흑연감속로는 앞으로도 지속적으로 가동될 것으로 예상된다. 향후 핵실험 주기(3년)와 5MWe 흑연감속로 재가동(준비 1년+가동 2년) 주기(3년)가 일치한다면, 이 둘의 관계에 개연성이 있다고 판단할 수도 있다.

증폭핵무기에 삼중수소는 필수적이며, 반감기를 고려하여 주기적으로 교체가 필요하기 때문에 삼중수소에 대한 지속적인 수요가 발생된다. 따라서 5MWe 흑연감속로가 협상용이라고 치부하기에는 북한에게 너무나 효용성이 높은 핵심 시설이므로 이에 대한 특단의 조치가 필요하다고 판단된다.>

한편, 李 연구원은 북핵 문제의 해결 방안으로 “‘북한 봉쇄’와 ‘5Mwe 흑연감속로 제거’를 목표로 한 주변국 외교가 절실하다”면서 특히 “제4차 핵실험 이후의 대북 제재나 협상을 통해 최소한 ‘5MWe 흑연감속로의 제거’는 달성해야 할 것이다. ‘동결’이나 ‘불능화’ 정도로는 이러한 사태가 반복될 가능성이 농후하므로 ‘완전한 제거’를 목표로 삼아야 한다”고 조언했다.

정리/김필재(조갑제닷컴) spooner1@hanmail.net