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핵실험은 주로 신형 핵탄두 개발시 또는 기존 핵탄두의 개량 및 효율성 증진시에 실시되며, 또한 신뢰성 및 안전성 유지와 제고를 위해서도 실시하게 된다. 이미 생산되어 저장 또는 배치된 후에 미묘한 설계결함이나 부품결함이 발견되는 경우 그 기능 및 위력실험이 필요하기 때문이다. 마찬가지로 노후된 핵탄두의 성능 확인을 위한 핵실험도 실시된다.

핵탄두를 장기간 보관할 경우에는 고폭약(高爆藥) 등 민감한 부분이나 재료의 부식, 변질, 변형 또는 파손이 생길 수 있고, 핵물질(특히 플루토늄)의 순도가 저하될 수도 있다. 기타 핵실험을 실시하는 경우로는 핵무기 효과, 즉 핵무기가 미치는 제반 영향을 측정하기 위한 경우가 있고, 핵기술의 지속적인 유지 및 발전을 위해서도 실시한다.

<핵실험의 종류와 그 영향>
*지표실험: 폭심(爆心) 부근에 국부적 오염 발생
*지하실험: 깊은 지하면에서 실험시 오염 없음(지진파 발생)
*공중실험: 수십 킬로미터 상공에서 실시하며, 성층권을 타고 방사능 이동
*대기권외 실험: 방사능 오염 없음(통신장애 발생)
*수중실험: 충격파 및 국지적 해일 발생

핵보유국들은 핵실험 실시의 이유로 핵무기의 신뢰성과 안전성을 내세우나, 일부 과학자들은 무기의 신뢰성 및 안전성 문제 때문에 반드시 핵실험을 실시할 필요는 없으며, 컴퓨터 모의실험이나 기계적 실험과 같은 대안이 가능하다고 본다. 안전성을 위한 핵실험 필요성을 부인하는 이유는 부식이나 부품결함은 재조립하는 것으로 충분하다는 것이다. 또한 어느 특정 모델의 안정성(安定性) 시험이 필요하다면 통계적으로 의미 있는 양의 표본추출을 해야 한다. 이는 때때로 수 십 차례 이상의 핵실험이 요구된다는 뜻이다. 단 몇 번의 핵실험으로는 요구가 충족될 수 없기 때문에 몇 차례의 실험으로 신뢰성을 확보한다는 것은 설득력이 없다.

핵무기 개발에 있어 ‘핵실험이 반드시 필요한가’와 관련해서는 절대적으로 필요한 것은 아니며, 핵실험 없이 실전에 사용이 가능하다. 단, 신뢰성 및 효율성의 문제이다. 특히 플루토늄 핵탄두의 경우 동위원소의 불안정성과 고폭장치의 정밀성 요구로 우라늄 핵탄두보다 핵실험 필요성이 높은 것이 사실이다. 핵실험을 중지함으로써 군비를 축소하고 핵무기의 확산을 억제하며, 환경보호를 목적으로 핵실험금지관련 조약들이 시행중이거나 준비중이다. 지하핵실험을 제외한 대기권, 외기권 및 수중에서의 핵실험을 금지하는 ‘부분핵실험금지조약(PTBT, Patial test Ban Treaty)'dl 1963체결됐다. 1996년에는 모든 장소에서 어떠한 형태의 핵실험도 금지하는 ’포괄적핵실험금지조약(CTBT, Comprehensive Test Ban Treaty)'이 체결됐다.

[관련 글] 核실험 없이 核보유는 얼마든지 가능하다!
2011년 1월 작성

‘핵무기 개발에 핵실험이 필수적’이라는 우리 사회 일각의 주장은 현대적 핵개발에 대한 무지(無智)의 소산(所産)으로 진실과는 거리가 먼 분석이다. 과거 남아공은 1993년 핵포기를 선언하고 자진 해체하기 전까지 이스라엘의 원조를 받아 6기의 핵무기를 제조-보관했다. 
 
이스라엘의 경우도 핵실험 없이 100~300기의 핵탄두를 보유하고 있는 사실을 감안할 때 핵실험의 유무(有無)가 핵보유의 결정적 변수가 되지는 않는다. 
 
파키스탄의 핵무기 개발 책임자인 칸 박사는 20KT 정도의 소형 핵탄 개발에는 핵실험 없이 수십 회의 고폭실험(高爆實驗) 만으로 핵개발이 가능하다고 언급한 바 있다. (주지하다시피 파키스탄의 핵무기는 중국과 북한의 지원으로 핵개발에 성공한 케이스다.) 
 
칸 박사는 또 1999년 방북 때 산속에 뚫은 터널에 보관돼 있던 소형 핵무기 3기와 기폭(起爆)장치 등을 봤으며, 소형 핵무기는 미사일 탑재가 가능한 것이었다고 증언했다.
 
고폭실험은 핵실험의 전 단계로 분열성 핵물질을 주입하지 않은 상태에서 소총의 방아쇠 역할을 하는 중성자(中性子) 발생장치, 중성자 발생장치를 감싸고 있는 핵물질, 핵물질을 감싸고 있는 중성자 반사체(反射體), 중성자 반사체를 감싸고 있는 고폭화약 및 뇌관장치 등 전체체계에 대한 유기적 반응상태를 관찰하기 위한 예비 핵실험이다.
 
그러므로 핵무기 개발에 있어 핵실험이 반드시 필요한 것이 아니라 고폭실험과 같은 간이 모의실험만 실시하면 핵개발에는 문제가 없다. 
 
북한은 지금까지 130~140여회의 고폭실험을 실시한 것으로 알려져 있다. 
 
북한은 해방 후 이승기 서울대 공대학장을 데려가 핵개발을 시작하고, 1960년 핵 연구 단지를 조성, 황해북도 평산-금천 등지에서 고순도의 '3호 광석'(우라늄)을 탐사-채굴하는 등 핵개발의 역사도 매우 길다. 
 
그 결과 1989년 무기급 플루토늄을 추출했고, 1992년 '평양 101연구소'는 저온에서 핵분열을 일으킬 수 있는 '저폭뇌관'(低暴雷管) 개발에 성공한 것으로 알려져 있다.

핵탄두 폭발시 통상 3만도 이상의 고온에서 핵분열이 일어나지만 그보다 훨씬 낮은 저온(低溫)에서 핵분열을 일으킬 수 있는 '저폭뇌관' 개발에 성공했다는 것이다. 
 
그렇다면 고폭실험만 실시하면 핵무기 개발이 가능한데 ‘왜 많은 국가에서 핵실험을 실시하고 있는가?’하는 의문이 생긴다. 이유는 개발무기의 위력, 특성 등에 대한 정확한 정보의 획득, 즉 개발무기에 대한 신뢰성 확보를 위해서이다. 
 
핵무기는 화재, 이동시 충격, 각종 점화장치 및 전기배선 부분의 전기발생 문제점 등에 대한 철저한 확인이 필요하다. 실제 사용을 위해서는 비밀번호 입력에 의한 안전해제, 발화준비, 발화 등의 3단계 명령이 수행되어야 하므로 다양한 안전장치가 구비되어 있다. 이러한 안전장치에 대한 확인 목적으로 핵보유국은 주기적으로 핵실험을 실시한다. 
 
과거 2차대전시 미국이 개발한 핵무기는 장입된 핵물질의 10% 정도만 핵분열(연소)되었지만 지금의 핵개발 선진국은 장입 핵물질의 50% 정도를 연소할 수 있도록 하는 설계능력 을 가지고 있다. 이와 같이 장전 핵물질의 연소 효율성은 핵실험 실시 횟수와 비교된다고 할 수 있다. 많은 사람들은 “북한이 정말 핵무기 기술을 보유하고 있을까?”라는 의구심을 가지고 있다. 핵무기 기술은 첨단기술이 아니라 50년대 이미 모든 원리가 밝혀진 기술이다. 
 
원자로 기술과 핵무기 기술은 동일하다. 즉 동일한 분열 핵물질을 사용하여 원자로는 3년 정도의 장기간에 걸쳐 핵분열이 일어나도록 작동시키는 반면, 핵무기는 백만분의 1초 정도의 짧은 시간에 핵분열이 일어날 수 있도록 하는 분열시간의 조절기술에 불과한 것이다. 
 
과거 미국은 맨해튼 프로젝트에 의한 핵무기 개발 시 설계된 모형에 대한 핵계산을 현대와 같은 대용량의 슈퍼컴퓨터로 계산하지 않았다. 수기식 계산으로 개략적(槪略的)인 계산을 통해 핵무기를 설계했지만 특이한 문제점은 없었다. 미국은 또 플루토늄탄이 완성된 후 2년 만에 ‘수소폭탄’(水素爆彈) 개발에 성공했다. 
 
북한도 이미 80년대부터 자체 기술로 영변의 5MWe 원자로를 설계-가동하고 있다. 그러므로 어떠한 모형의 핵물질에 대해서도 정확히 묘사, 계산 가능한 핵계산 코드를 보유하고 있을 것으로 판단되므로 핵무기 개발에 필요한 기술상의 문제점은 없는 것으로 봐야 한다. 
 
여러 가지 이설(異說)들이 있을 수 있으나, 컴퓨터 기술이 발달한 오늘날 핵실험의 필요성은 과거에 비해 상당부분 감소됐으며, 컴퓨터 시뮬레이션만을 가지고도 핵무기를 유지 관리할 수 있다는 점에 대다수 과학자들이 동의하고 있다. 
 
대량파괴무기(WMD)란 핵무기, 생-화학무기, 그리고 이들을 표적까지 운반할 수 있는 수단인 미사일 등의 무기를 지칭한다. 
 
북한은 이미 핵무기를 보유했고, 그 대상은 남한이다. 북한의 핵무기 소형화는 시간문제일 뿐이다. 설령 핵 소형화가 이뤄지지 않았다 하더라도 생-화학무기, 그리고 미사일 공격을 통해 얼마든지 남한을 아수라장으로 만들 수 있다. 
 
대한민국이 정상적인 국가라면 북한 핵능력의 실체를 사실을 알리고, 미국의 한반도 핵 재배치 및 대응핵개발(자체 핵무장)을 논의하는 것이 정상일 것이다.
 
김필재 spooner1@hanmail.net