특종: 북한 핵실험 조작의 내막
북한과학자들은 김정일을 이렇게 속였다! 起爆장치의 문제점을 은폐하기 위해 Pu 240 섞어 未熟폭발 유도.

趙甲濟     필자의 다른 기사보기 

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2006년 10월9일의 북한 핵실험을 둘러싼 미스터리를 해명하는 데 결정적 정보를 가진 한 탈북자(P씨)를 만나 며칠 동안 토론을 벌인 적이 있다. 그는 핵폭탄이 터지도록 하는 起爆장치 개발에 관여하는 등 핵개발 사정에 정통한 이였다. P씨는 2006년 초 핵실험이 임박했다는 보도가 나올 때 이런 말을 했다.
  “지금쯤 핵개발 담당 북한 과학자들은 고민에 빠져 있을 것이다. 그들은 매년 金正日에게 과장보고를 해왔었다. 그럴 수밖에 없는 것은 조직의 생리상 매년 성과를 올리고 있다는 보고를 올려야 생존할 수 있기 때문이다. 金正日에게는 미사일에 실을 수 있을 정도로 폭탄 무게를 1t 이하로 小型化까지 했다고 보고했다. 그들은 私席에선 걱정을 많이 했다. 만약 핵실험 명령이 내려오면 어떻게 해야 하느냐고. 핵폭탄을 설계하고 起爆장치를 실험하는 과정에서 100만분의 1초 동작까지 찍을 수 있는 고성능 카메라가 있어야 하는데 이것이 없었다. 다른 측정장치도 부족했다. 개발과정에서 측정과 검증이 제대로 이뤄지지 않았으므로 이들이 만든 핵폭탄이 과연 터질지 안 터질지 그들도 잘 모르는 것이다. 과학자들은 그러나 핵실험을 하라는 명령에 대비하여 묘안을 만들어놓았을 것이다”
  
  10월9일 북한이 핵실험을 했는데 폭발력이 400t(TNT 기준)에 불과했다. 핵실험 직전 북한이 중국에 통보한 실험 규모는 4000t이었는데 실제 폭발력은 그 10분의 1 에 그쳤다. 인도, 파키스탄 등 최근에 핵보유국이 된 나라의 첫 핵실험에선 폭발력이 모두 10kt, 즉 1만t을 넘었으니 북한이 다이나마이트를 터트려놓고 핵실험을 했다고 거짓말하는 것이 아닌가 하는 추측이 생길 정도였다. 북한 핵실험 2일 후 만난 P씨는 “북한 과학자들이 그 시나리오대로 했구먼”이라고 했다.
   그의 입에선 복잡한 화학 물리학 용어가 나왔지만 핵심적 단어는 ‘플루토늄 240’이었다. 핵폭탄이 정상적으로 터진다는 자신이 없었던 북한 과학자들은 핵폭탄의 원료물질인 ‘플루토늄 239’에다가 ‘플루토늄 240’을 일정량(7% 이상) 섞어 터뜨렸다는 것이다. ‘플루토늄 240’은 핵분열을 잘하기 때문에 폭발은 쉽게 되지만 이것이 섞이면 불완전 폭발이 되어 폭발력이 매우 약하게 나온다는 것이다.
  
  이 P씨의 말을 검증하려고 문헌을 찾다가 흥미 있는 자료를 발견했다. 미국이 나가사키에 플루토늄 原爆을 투하하기 직전의 일이다. 뉴 멕시코 로스 알라모스 기지에서 원자탄 설계를 맡았던 J. 로버트 오펜하이머 박사는 맨해튼 프로젝트의 책임자 레슬리 글로브스 장군에게 보고서를 썼다. “이 폭탄의 폭발력이 1kt에 미달할 확률이 2%쯤 된다”는 요지였다. 그 이유는 “만약 최대 임계치에 도달하기 1천만분의 1초 전에 터진다면 폭발력이 급감한다”는 것이었다.
   핵폭탄의 원료로 쓰인 플루토늄 속에 플루토늄 240이 7% 이상 섞여 있으면 최대 임계치에 도달하기 전에 터질 가능성이 높다고 한다. 나가사키에 떨어진 플루토늄탄은 제대로 터져 폭발력이 TNT 환산 2만t을 넘었다.
  
  북한이 중국측에 4kt짜리를 터트리겠다고 통보했다는 것은 P씨의 예측대로 플루토늄을 4~5kg 쓴 작은 폭탄을 실험했음을 짐작하게 한다. 우리가 핵폭탄의 소형화라고 할 때 그 의미는 폭탄의 무게를 500kg~1t 정도로 줄여 미사일의 彈頭로 실을 수 있게 한다는 뜻이지 폭발력을 줄인다는 뜻은 아니다. 소형화된 핵폭탄도 그 폭발력은 10kt 이상이라야 한다. 북한은 그런 소형화 기술은 없다. 다만 플루토늄을 少量 써서 폭탄의 무게를 줄인 것을 실험한 것으로 보인다. 나가사키에 投下된 플루토늄彈은 4t이 넘었다. 북한 과학자들은 이미 金正日에게 小型化에 성공했다고 보고하였으므로 작은 크기의 핵폭탄으로 실험했는데 그마저 제대로 터지지 않은 것이다.
  
  원자폭탄을 많이 만들어본 미국의 과학자들은 북한의 핵실험 결과에 대해서 대강 이런 추측을 내어놓았다.
  1. 플루토늄 240 성분이 많이 들어간 불량 플루토늄을 썼기 때문에 최대 임계치에 도달하기 전에 터져 폭발효율이 떨어졌다.
  2. 起爆장치의 설계가 제대로 되지 않았다. 플루토늄을 싸고 있는 고성능 폭약이 터질 때 폭발력이 균일한 속도와 방향으로 중심을 향해 가서 플루토늄을 수축시킴으로써 임계치에 도달하게 해야 하는데 한 군데서라도 폭발력에 차이가 생기면 풍선에 바람이 빠져버리는 식으로 未熟(미숙)폭발이 일어난다.
  3. 원래부터 소량의 플루토늄에 의한 소규모 폭발을 기도했다.
  
  
   P씨의 증언은 위의 세 시나리오를 검증하게 하였다. 그는 숨겨진 사고 하나를 소개했다. 1991년 무렵 핵개발 團地인 영변 원자력센터 안에서 폭발사고가 났다고 한다. 재처리한 플루토늄이 지하에서 보관중 터졌다는 것이다. 많은 사람들이 죽었다. 핵폭탄이 터질 때 발산되는 방사능 물질이 공중으로 날아갔다. 러시아가 이를 탐지했다고 한다. 그래서 북한이 핵실험을 했다는 소문이 나돌았다. 이때의 폭발사고에 대해서 P씨는 이렇게 말했다.
  “그것은 플루토늄 240 때문이었습니다. 플루토늄 239와 240이 함께 섞여 있으면 핵분열성이 강한 240이 불안정하여 연쇄핵분열을 일으킬 가능성이 높아요. 그래서 아주 주의해야 하는데 이 관리를 잘못하는 바람에 240이 터져버렸어요. 그런데 과학자들이 여기서 중요한 사실을 알아낸 것입니다. 플루토늄 240을 일정 성분 섞어놓고 핵실험을 하면 起爆장치가 제대로 작동하지 않아도 폭탄은 반드시 터진다는 사실을 알아낸 것입니다. 다만 폭발력이 약해집니다. 이것을 이번에 응용한 것이 확실합니다. 북한 과학자들이 起爆장치와 핵폭탄 설계의 문제점을 숨기기 위해서 머리를 쓴 것이지요”
  
  이 말이 맞다면 400t이란 史上초유의 낮은 폭발력에 대한 의문이 풀린다. 이것이 얼마나 낮은 폭발력인가 하는 것은 다음과 같은 자료와 비교하면 알 수 있다.
  나가사키에 投下되어 약7만 명의 사망자를 낸 원자폭탄에는 약7kg의 플루토늄이 들어갔다. 그 폭발력은 22kt, 즉 다이너마이트 2만2000t이었다. 1945년 미국이 뉴 멕시코에서 실시한 핵실험에서는 6kg의 플루토늄으로 20kt의 폭발력을 얻었다. 북한이 이번에 4kg의 플루토늄을 썼다고 해도 15kt 정도의 폭발력을 얻어야 한다. 그런데 실제 폭발력은 그 정상치의 40분의 1이었다.
   터지다가 만 꼴인 이 未熟폭발의 원인은 두 가지이다. 起爆장치가 부실했고 핵폭탄의 원료물질인 플루토늄 239에 불순물질인 플루토늄 240이 상당량 섞여 있었다. 그렇다면 플루토늄 239의 순도가 93% 이상인 무기급(Weapon Grade) 플루토늄을 북한은 만들지 못했던가? 그렇지 않다.
  
  국제원자력기구(IAEA)가 1992년 6월에 북한측이 재처리한 플루토늄을 분석한 보고서에 따르면 플루토늄 240의 비율은 2.44%였다. 미국 핵폭탄은 플루토늄 240이 평균 6%. 북한제 플루토늄이 훨씬 질이 높은 것이다. 즉, 북한과학자들은 순도가 높은 플루토늄이 있었지만 그것을 쓰지 않고 일부러 플루토늄 240의 농도가 높도록 조작한 불순 플루토늄을 써 未熟폭발을 유도했다는 것이다. 그 이유는 순도가 높은 플루토늄을 썼을 경우 起爆장치가 제대로 작동하지 않으면 아예 터지지 않을 수도 있지만 240을 일정량(7% 이상) 혼합시켜놓으면 起爆장치가 정상작동하지 않아도 반드시 폭발하긴 하기 때문이다. 물론 불완전 핵분열로 인해 아주 낮은 폭발력만 낸다. 폭발을 보장하기 위한 안전장치로 플루토늄 240을 섞었다는 이야기이다.
  
  여기서 원자폭탄의 폭발 메카니즘을 간단히 설명해둔다. 원자폭탄은 공처럼 생겼다. 공의 중심에 플루토늄이 있고 표면 부위를 따라서 고성능 폭약판 조각이 축구공의 표면처럼 붙어 있다(이것을 起爆장치라고 부른다). 이 폭약판은 터질 때 그 힘이 바깥이 아닌 중심부로 향하도록 설계되어 있다.
  이런 폭발을 內爆(내폭: Implosion)이라고 한다. 수십 개의 폭약판은 터질 때 일제히 균일한 힘으로써 중심부를 향하여 중심부의 플루토늄 물질을 균등하게 수축시켜야 한다. 이때 중심부 플루토늄은 수축하면서 핵분열의 임계치에 도달한다. 그러면 중성자가 발생하면서 연쇄분열반응이 순간적으로 일어난다. 이 연쇄반응이 최고치에 달하여 최고의 폭발력을 얻기 위해선 100만분의 1초간 중심부 플루토늄이 터져버리지 않은 상태, 즉 공과 같은 모습을 유지함으로써 최고치의 폭발력을 축적했다가 한꺼번에 터져야 한다.
  
  북한은 起爆장치 실험을 많이 해왔으나 측정장치가 없이 해왔으므로 핵폭탄 설계는 믿을 수 없는 것이었다. 핵실험을 했는데 핵폭탄이 터지지 않았다면 핵개발 과학자들은 문책을 면할 수 없고, 金正日의 체면은 말이 아니게 된다. 북한과학자들은 여기서 꾀를 낸 것이다. 起爆장치가 정상적으로 작동하지 않아도 핵분열이 일어날 수 있게끔 분열성이 높은 플루토늄 240을 섞어놓았다. 실제 실험에서 起爆장치는 제대도 터지지 않았으나 플루토늄 240이 핵분열하여 터져주는 바람에(아주 약하게) 사상최소의 폭발력이나마 얻을 수 있었고, 金正日은 이를 핵실험 성공이라고 선전할 수 있었으며, 미국은 속으로는 비웃었지만 이를 ‘성공한 핵실험’(金正日이 그렇게 선전하니까)으로 간주하여 유엔안보리의 對北제재를 이끌어낸 것이다. 거짓과 선동을 중요한 체제유지 수단으로 이용해온 金正日은 거짓선동으로써 자신의 무덤을 판 격이다.
  
   이런 북한의 핵실험 결과를 놓고 다음과 같은 推論을 할 수 있다.
  1. 이런 북한의 실력으로 미뤄 미사일에 실을 만한 소형화된 핵탄두를 만드는 것은 10년내, 또는 영원히 불가능하다.
  2. 나가사키급의 4t짜리 原始型 핵폭탄을 만드는 데도 상당한 시간과 추가 핵실험이 필요하다.
  3. 지금 실력으로 만들 수 있는 것은 핵폭탄이 아닌 핵폭발장치이다. 폭발력 400t은 1977년 이리역 폭파사고時 파괴력의 약10배이다. 당시 이리역 주변 반경 약500m 지역을 초토화시키고 59명을 죽게 했던 이 사고는 열차에 싣고 있던 약30t의 TNT에 촛불이 옮겨붙어 일어났다. 金正日이 이 原始상태의 핵폭파장치를 배에 싣고 항구에 가져가서 폭파시킬 수는 있을 것이고 그렇게 되면 부산항이나 인천항을 마비시킬 수 있을 것이다. 문제는 그렇게 한 다음엔 국제사회의 보복을 받아 金正日이 사라질 것이란 점이다. 미사일에 실을 수 없는 핵폭탄은 미국, 일본엔 전혀 위협이 되지 않는다. 배나 큰 폭격기로 운반해야 할 原始型 핵폭탄의 위협을 받는 나라는 한국뿐이다. 노무현 대통령은 그런데 북한의 미사일과 핵폭탄이 한국엔 위협이 되지 않는 것처럼 이야기한다.
  
  
  
  
[ 2007-01-21, 23:44 ] 트위터트위터   페이스북페이스북   네이버네이버
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