IAEA가 정의한 ‘핵무기 제조에 필요한 핵분열성 물질의 양’을 보면 고농축우라늄(HEU)의 경우 25kg, 플루토늄은 8kg이다. 이 정도의 양이면 조잡한 형태의 핵무기를 제조할 수 있는 양이 된다는 뜻이다. 이는 보통 기술수준에서 TNT 약 20kt의 위력을 낼 수 있는 양이다.
이러한 IAEA의 ‘유의량(有意量, Significant Quantity)’은 핵무기용 물질의 가공과정에서 발생되는 손실량을 포함한 양이다. 그러나 최신의 기술적용시 훨씬 적은 양의 핵물질로도 임계질량의 달성이 가능하여 핵무기 제조가 가능하다. 미국의 경우 1.24kg의 핵물질로도 핵무기 제조가 가능한 것으로 알려져 있다.
일반적으로 핵강국이 보유하고 있는 핵탄두는 0.1kt에서 수 Mt(Megaton)에 이르기까지 다양하다. 전 세계적으로 핵탄두에 들어있는 핵물질의 평균적인 양은 전술 및 전략핵탄두를 모두 합쳐 대체로 플루토늄 핵탄두 1개당 3~4kg, 우라늄 핵탄두는 우라늄 약 15kg 정도로 추산한다. 이는 핵기술의 발달로 핵폭발 효율성이 좋아져 적은 양의 핵물질로도 충분한 위력을 낼 수 있다는 것을 나타낸다.
실제로 20kt의 위력을 내기 위해서는 플루토늄 6~8kg 중에서 1kg의 핵반응으로도 충분하며, 1kt의 위력을 위해서는 56g만 완전히 핵분열을 일으키면 된다. 일례로 히로시마와 나가사키에 투하된 핵폭탄은 전체 핵물질의 20% 미만이 핵분열을 일으킨 것으로 분석됐다.
나가사키에 사용된 플루토늄이 차지하는 부피(핵폭발 장치 전체의 부피가 아닌 순수 핵물질만의 부피)는 소프트볼 크기만 하다. 핵폭발 효율성에 영향을 미치는 요소로는 고폭장치의 정확성 및 정밀성과 핵물질의 순도(트히 플루토늄탄의 경우), 반사체의 종류 및 두께 등이 있다.
이와 관련된 구체적인 내용은 아래와 같다.
▲고폭장치의 정밀성은 핵폭발이 일어나는 수 백만분의 1초라는 극히 짧은 시간 내에 핵물질을 완벽한 구형으로 결합시킬 수 있을 만큼 정밀하게 설계·제작되어야 하며, 핵물질의 압축속도도 최소 초속 10km 이상은 되어야 한다.
▲핵물질 순도로는 핵무기급 플루토늄탄의 동위원소 구성이 플루토늄-239가 최소 93% 이상, 플루토늄-240이 6.5% 미만으로 유지되어야 한다. 플루토늄-240의 함량이 증가하면 자발적인 핵분열에 의해 중성자를 발생시켜 핵폭발의 위력을 극단적으로 감소시킬 수 있다. 또한 우라늄탄의 경우 통상 우라늄-235가 최소 93% 이상 되어야 한다.
▲반사체를 사용하면 중성자의 유출을 줄일 수 있으므로 핵분열 효율을 높일 수 있게 된다.
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북한이 현재의 핵무기 개발 추세대로 간다면 2020년까지 100여개(2014년 기준 10~16개 추정)에 달하는 핵무기를 제조할 수 있다는 분석이 나왔다.
북한 전문 웹사이트 <38North>를 운영하는 조엘 위트 美 존스홉킨스대 초빙연구원은 24일(현지시간) 워싱턴 특파원들을 대상으로 조찬 브리핑을 한 자리에서 이 같은 예측치를 공개했다.
위트 연구원은 핵무기 제조가 100% 늘어나는 것을 전제로 한 저성장(minimal) 시나리오에서 북한은 2020년까지 20개의 핵무기를 보유할 것으로 예측했다.
이어 핵무기가 212.5% 늘어나는 중간성장(moderate) 시나리오에서는 핵무기가 50개로 늘어나 평균 폭발력은 10∼20kt으로 증가할 것으로 분석됐다.
핵무기가 525% 증가하는 최악의 고성장(worst-case) 시나리오에서 북한은 2020년까지 100개의 핵무기를 보유할 것으로 전망됐다. 평균 폭발력은 20kt 이상으로 늘어나고 전술핵무기를 필요한 곳에 얼마든지 배치할 수 있는 단계가 된다고 위트 연구원은 강조했다.
특히 북한은 100kt의 폭발력을 가진 1단계 열핵(핵융합) 폭탄 실험을 할 가능성이 제기됐다.
이외에도 보고서는 북한이 이미 ‘소형화된 핵탄두(miniaturized warheads)’를 노동 미사일과 대포동 2호 미사일에 탑재할 수 있는 능력을 확보한 것으로 판단했다.
위트 연구원은 “이대로 북한의 핵 개발을 용인한다면 2020년에 가서 한국과 미국, 일본은 매우 심각한 상황에 봉착할 것'이라며 '가장 큰 문제는 북한이 새로운 핵실험을 하지 않더라도 이 같은 시나리오에 따라 핵무기를 개발할 수 있다는 점'이라고 지적했다.
그는 이어 '(북한이) 새로운 장거리 미사일 발사 실험을 하지 않더라도 미사일 개발과 실전배치 능력이 크게 향상될 수 있다'고 말했다.
위트 연구원은 “지금 한국 정부가 통일을 이야기하지만, 현실적으로 핵무기 50∼100개를 보유한 국가와 어떻게 통일을 추진할 수 있느냐”며 “제발 환상에서 벗어나 현실을 있는 그대로 봐야 한다”고 조언했다.
앞서 한국의 통일연구원은 2014년 5월 연구원 홈페이지에 공개한 <2013년 북한 핵프로그램 및 능력평가>라는 제목의 보고서에서 북한의 플루토늄 핵탄두와 우라늄 핵탄두의 개수가 2013년 기준 12개, 2015년 27개, 2017년 말 50개 이상이 될 것이라고 예측했다.
국방대학교의 문장렬 교수는 2014년 2월7일 한국안보문제연구소 주최로 열린 세미나(북한 핵미사일 위협과 한국의 대응전략)에서 북한이 지금까지 총 238kg의 핵물질을 확보했고, 2018년까지 40기 이상의 핵무기를 보유할 것이라고 전망한 바 있다.
정리/김필재(조갑제닷컴) spooner1@hanmail.net
