1989년 5월8일자 노동신문 핵융합 관련 보도, 2010년 5월 북한은 상온핵융합반응과 관련 기계장치의 설계제작에 성공했다는 공식발표를 내놓았다. 북한 핵개발사는 이미 반세기를 훌쩍 넘었다. 적을 과대평가해서도 안 되지만 과소평가하면 뒤통수를 맞게 되어 있다.

소형 경수로와 농축 우라늄 프로그램을 공개한 북한 핵전략의 다음 수순은 ‘수소폭탄’ 보유가 될 것이다. 수소폭탄 다음으로는 중성자탄, EMP(전자기 펄스)무기, 소형 핵가방, 그리고 최종적으로는 ‘핵(核)잠수함 보유’(최후까지 非공개 가능성이 가장 높은 무기)가 될 것이다.
 
■ 2010년 5월 대다수 국내외 언론들은 북한의 노동신문이 '핵융합 성공' 관련 기사를 보도하자 전혀 가능성이 없다는 내용의 기사를 쏟아냈다. 당시 韓美 양국은 북한의 핵융합 반응 성공 주장에 대해 “기술적으로 성공 가능성이 낮다”면서 회의적인 반응을 보였다.
 
북한의 우라늄 농축기술 뿐 아니라 핵융합 기술에 대해서도 낮게 평가한 것이다. 2010년 8월 일본 언론에서 “북한이 핵융합 반응을 이용해 폭발력을 비약적으로 향상시킨 ‘핵폭탄 소형화’를 겨냥하고 있다”고 보도한 것에 대해서도 韓美양국은 반응을 유보하는 태도를 보였다.
 
그러나 북한 핵 기술에 대한 평가가 점점 달라지고 있다.

김태영 前 국방부 장관은 2010년 국회 대정부질문에서 “북한이 핵융합 ‘수소폭탄’ 제조를 위한 기초적인 수준의 연구도 충분히 시작했으리라 생각한다”고 언급하면서 당시 ‘노동신문’ 보도를 기정사실화하는 방향으로 선회했다.

미국의 NBC방송은 2012년 12월14일(현지시간) 익명의 정보소식통을 인용, '북한이 수소폭탄(thermonuclear weapons) 개발에 이미 착수했다'고 밝혔다. 방송은 또 이미 수십 개(a few dozen)의 핵폭탄을 보유한 북한이 중거리 탄도 미사일에 핵탄두를 탑재할 경우 남한과 일본은 물론 괌 등 북태평양의 미군기지들에 심각한 위협이 되고 있다고 덧붙였다.

美군사전략가들은 이번 장거리 로켓 발사 성공으로 북한은 대륙간탄도미사일(ICBM) 보유국 지위를 얻게 될 것으로 내다보고 있다. 핵탄두의 소형화 기술을 확보할 경우 북한은 러시아와 중국에 이어 세계에서 세 번째로 미국 본토를 공격할 수 있는 핵폭탄을 보유하게 된다.

방송은 미국은 지난 수년 동안 북한의 수소폭탄 개발 상황을 면밀히 주시하고 있다고 전했다. 핵융합무기 또는 열핵폭탄으로 불리는 수소폭탄은 수소의 동위원소인 중수소, 삼중수소 등의 원자핵이 핵융합 반응 때 방출하는 에너지를 이용한 무기다.

보도에 따르면 북한은 길주의 극비기지에서 수소폭탄 제조와 관련한 연구를 진행하고 있다.

북한의 핵기술에 대해 무지한 일반 국민들을 속일 수는 있다. 그러나 북한 군사문제에 정통한 전문가들의 눈을 속일 수는 없다. 북한의 핵융합 성공 문제는 이미 김정은 독재정권이 ‘수소폭탄’을 개발했다는 것을 만천하에 공개한 것에 지나지 않는다.
 
■ 북한의 과학기술을 분석한 과학기술정책연구원 자료에 따르면 북한은 2008년 수립된 과학기술발전 5개년 계획의 20개 중점과제 중 원자력 분야 중점과제로 ‘핵융합분열 혼성원자로’를 선정, 연구를 시작했다고 밝히고 있다.

혼성원자로는 핵분열에 따라 사용된 연료를 핵융합으로 발생한 중성자를 이용해 재처리하는 원자로다. 자료는 북한의 혼성원자로 개발이 ‘강화형 핵폭탄’(우라늄-플루토늄 폭탄과 수소폭탄의 중간무기)과 수소폭탄 제조 능력을 확보하려는 의도라고 분석했다.

이와 함께 보고서는 “혼성원자로 같은 국방에 이용될 수 있는 분야는 관련 기관의 지원으로 비교적 풍부한 연구비를 사용한다. 대규모 인력과 설비, 연구비를 투입해 우수한 성과들이 도출되지만 비공개 원칙에 따라 학술지에 발표하는 논문은 거의 없다”고 밝혔다.

또 보고서는 “혼성원자로와 핵무기 등 국방에 응용되는 일부 특수 분야는 북한이 남한과 대등하거나 앞서 있다”고 평가했다. 북한의 원자력 분야 연구 인력은 영변 지역을 중심으로 핵심 인력 200여 명 등 3000∼5000명이 있다고 밝혔다.

미국의 경우 맨해튼 프로젝트에서 플루토늄탄이 완성된 후 2년 만에 수소폭탄 개발에 성공했다. 당시 미국은 핵폭탄 개발 시 설계된 모형에 대한 계산을 현대와 같은 슈퍼컴퓨터로 하지 않았다. 수기식 계산으로 개략적인 계산을 통해 설계했으나 특이한 문제점은 없었다.
 
북한도 이미 80년대부터 자체 기술로 영변의 5메가와트 원자로를 설계-가동하고 있다. 그러므로 어떠한 모형의 핵물질에 대해서도 정확히 묘사-계산 가능한 핵계산 코드를 보유하고 있을 것으로 판단된다. 북한은 현재 핵개발에 필요한 기술상은 문제점은 없는 상태다.
 
대한민국이 정상적인 국가라면 북한의 핵능력을 숨길게 아니라 사실을 알리고, 미국의 한반도 핵 재배치 및 대응핵개발(자체 핵무장)을 논의하는 것이 정상일 것이다.
 
조갑제닷컴 김필재 spooner1@hanmail.net

[용어설명] 수소폭탄과 중성자탄

▲수소폭탄: 별칭으로 ‘열핵(熱核)폭탄’이라고도 한다. 원자폭탄(우라늄235, 플루토늄 239의 분열폭탄)을 방아쇠로 하는 고온·고열하가 아니면 융합반응을 일으키지 않기 때문에 열핵무기(熱核武器) 또는 핵융합무기라고도 한다. 수소폭탄과 같은 메가톤급 폭탄은 지표폭발(地表爆發)의 경우 풍향에 따라 150km 이상에 걸친 방사능의 국지적 강하에 의한 치사지구(致死地區)를 형성한다. 오늘날 전략무기라 불리는 대형 핵폭탄이 이에 속한다.

▲중성자탄: 수소폭탄의 변종으로 수소폭탄의 기폭제인 원자폭탄을 보통의 화학탄으로 대치하고 주위를 감싸고 있는 U235를 없앤 형태로 방사선의 방출을 극소화하고 단지 투과성이 아주 좋은 중성자를 방출함으로써 인명만 살상하도록 만들어진 폭탄이다.

국책연구기관인 통일연구원이 2014년 12월 발간한 자료(제목: 북한의 핵전략과 한국의 대응전략)에는 북한의 수소폭탄 개발 가능성과 관련해 매우 구체적인 분석이 게재되어 있다. 

수소폭탄 실험장면.

보고서는 북한이 2013년 2월12일 제3차 핵실험 이후 4월2일, 북한 원자력총국 발표를 통해 5MWe 흑연감소로를 재가동 조치한 것이 ‘삼중수소’의 생산을 위한 것일 가능성을 제기했다.

이와 관련해 보고서는 아래와 같이 밝히고 있다.

<당시에는 플루토늄 생산, 전력, 문제 해결, 회담용 협상카드 준비 등 북한의 5MWe 흑연감속로 재가동에 대한 의도를 다각도로 분석하였다. 하지만, 어디에도 삼중수소 생산을 위한 재가동이라는 분석보고나 언론보도는 없었다. 비록 그것이 사실이 아니라고 할지라도 모든 가능성을 열어두고 북한의 의도를 파악할 수 있는 전문가가 세계 어디에도 없었다는 점은 아쉬움을 남긴다.(중략)

리튬6는 그 자체만으로도 핵융합물질이다.(중략) 증폭핵무기에도 삼중수소 대신에 중수소와 리튬6 화합물을 사용하는 것이 유리하다고 할 수 있다. 하지만, 현대식 증폭핵무기에는 대체로 중수소-삼중수소의 혼합가스를 사용한다고 한다. 그 이유는 고체의 중수소화리튬이나 삼중수소화리튬을 사용하는 것보다 혼합가스를 사용하는 편이 융통성이 높기 때문이다.>

보고서는 증폭핵무기가 “수소폭탄으로 가기 위해 반드시 거쳐 가야 할 관문이며 발판”이라며 “사실상 핵보유국 지위 확보를 위해 꾸준히 핵 능력을 발전시키고 있는 북한에게 있어, 증폭기술을 사용할 경우 현재의 기술 수준에서 2~5배 이상의 핵폭발 위력을 달성할 수 있다고 하는 것은 매우 매력적인 방안이 아닐 수 없다”고 평가했다.

보고서는 이어 “북한은 수소폭탄을 핵개발의 최종 단계로 추구할 가능성이 높다”며 그 이유를 아래와 같이 분석했다.

<북한이 항상 핵 억제력의 대상으로 생각하는 미국을 상대하는데 있어서 결정적인 한방을 날릴 수 있는 고위력의 수소폭탄만이 확실한 핵 억제력을 제공해 줄 수 있기 때문이다. 현 단계에서 북한의 수소 폭탄 개발 가능성을 다루는 것은 다소 시기상조이다.

하지만 일반적인 핵개발국의 수순이 증폭핵무기를 개발하고 나서 수소폭탄으로 이어진다고 하는 점을 고려하면, 북한도 언젠가 증폭핵무기를 개발할 것이고 그 다음 수소폭탄 개발을 위해서는, 너무 낡아서 다음번 재가동을 기약할 수 없는 5MWe 흑연감속로의 이번 재가동 기간을 최대한 활용하여 가능한 많은 양의 삼중수소를 확보해야 만 할 것이다.>

정리/김필재(조갑제닷컴) spooner1@hanmail.net

[참고] 수소폭탄의 원리: 전형적인 반응식은 삼중수소와 중수소가 고온하에서 반응하여 헬륨의 원자핵이 융합되면서 중성자 1개가 튀어나오게 되는 것이다. 이들 수소는 액체 상태의 것을 사용하기 때문에 습식(濕式)이라 한다. 그런데 이것은 냉각장치 등으로 부피가 커서 실용에는 적합하지 않다. 따라서 리튬과 수소의 화합물(고체)을 사용하는 건식(乾式)이 개발되었다. 그 반응의 예를 들면 중수소화 리튬(6Li2H)이 고온하에서 중성자의 충격을 받으면 헬륨과 중수소와 삼중수소가 생성되고, 다시 중수소와 삼중수소가 융합하여 헬륨이 생겨나고, 중성자가 튀어나오게 되는 식이다.

수소폭탄의 반응에는 임계량(臨界量)이 없으므로 이론적으로는 대형화·소형화가 가능하다. 수소폭탄에는 수소폭탄·초우라늄폭탄·순융합폭탄 등이 있다. 수소 융합반응에서는 분열생성물과 같은 다량의 방사능이 발생되지 않으므로 수소폭탄은 비교적 '깨끗한 수폭'이지만, 수소폭탄의 주위를 우라늄-238로 싼 초우라늄 폭탄은 수폭의 융합반응에서 발생하는 고속 중성자에 의해 보통은 비분열성인 우라늄-238로 분열반응을 일으키게 함으로써 보다 큰 폭발력과 함께 다량의 방사능을 발생하는 '더러운 수폭'이며, 이 폭탄을 3F 폭탄이라 한다.

  

육군 장성 출신의 北核 전문가인 장준익 박사(정치학, 사진)가 격주간지 <미래한국> 기고문을 통해 북한의 핵융합 무기(수소폭탄) 개발 가능성을 제기했다.

장 박사는 북한의 제3차 핵실험 직후 국방부의 발표(북한의 강화 핵폭탄 실험 가능성)를 근거로 “강화 핵폭탄 개발에는 핵융합 반응이 관건인데, 북한은 2010년 5월 핵융합 반응에 성공했다고 발표했다”며 “기간으로 볼 때 강화 핵폭탄 실험 가능성은 충분하다”고 분석했다.

장 박사는 “만약 북한이 4차 핵실험에서 강화 핵폭탄 실험에 성공하면 북한의 핵 보유고는 배로 늘어날 수 있다”고 지적한 뒤 “이중수소와 삼중 수소가 핵융합 과정에서 발생하는 에너지를 군사적으로 이용하는 것이 수소폭탄”이라고 설명했다.

그는 이어 “핵융합 무기를 개발한 핵 국가들의 개발기간은 평균 6년, 가장 늦은 나라는 8년 6개월이 소요되었음을 감안하면 북한이 핵실험한 지 올해로 9년째. 2020년이면 14년이 된다. 따라서 2020년 무렵에는 핵융합 무기 개발 가능성이 있는 것으로 판단된다”고 지적했다.

장 박사는 “핵무기를 보유한 북한과 핵무기가 없는 우리가 대치하는 상황에서 우리가 선택할 수 있는 대비책은 한마디로 ‘전쟁 억지력 확보’”라며 “핵이 없어도 미국의 확고한 핵우산을 계속 지원 받을 수 있고, 북한으로 하여금 이를 확신하도록 만들면 전쟁 억제가 가능하다. (그러나) 이것이 안 되면 스스로 핵을 개발하는 방법 밖에 없다”고 조언했다.

북한이 미사일 발사와 4차 핵실험을 시사한 가운데 미국의 싱크탱크인 과학국제안보연구소(ISIS)가 북한의 '삼중수소' 획득 가능성을 제기했다.

ISIS가 최근(2015년 9월15일) 영변 핵시설의 최신 위성사진을 분석한 보고서에서 5㎿급 원자로에 “북한 기술진이 방사선조사 채널(irradiation channel)을 설치한 것으로 알려졌다”며 “이를 통해 북한이 얻을 수 있는 방사성 동위원소의 후보들 중 하나가 삼중수소”라고 지적했다.

수소폭탄을 개발하는 과정에서는 삼중수소나 중수소를 액체 상태로 직접 사용하기보다는 리튬 화합물을 이용하는 방법이 효율적이고, 폭탄을 만들 정도로 많은 삼중수소를 만드는 데는 많은 시간과 비용이 필요한 것으로 알려져 왔다.

이와 관련해 ISIS는 “북한은 반복적으로 핵무기의 질을 높이겠다고 발표해 왔고, 삼중수소를 사용하면 우라늄이나 플루토늄만을 사용했을 때보다 폭발력이 커지도록 핵무기를 설계할 수 있다”고 설명했다.

ISIS는 “1970년대부터 북한은 방사성 동위원소 분리시설을 보유해 왔고 이 시설의 운영 상태는 알 수 없다”면서도 “비교적 소규모 시설이나 북한이 새로운 대체 시설을 건설 중일 수 있다”고 분석했다.

과거 국정원에서 대량파괴무기 분석을 담당했던 김정봉 한중대 석좌교수는 지난 4월 <조갑제닷컴>이 주최한 토론회에서 “북한이 핵폭탄의 폭발력을 최고 10배까지 증가시키기 위해 '증폭핵분열탄'을 개발 중”이라고 밝힌 바 있다.

김 교수는 당시 발제에서 “중수소와 삼중수소를 혼합한 가스를 핵분열 물질 안에 넣어 핵분열시 중성자의 발생을 폭발적으로 증가시켜 폭발력을 증가시키는 방법인데, 2010년 5월 북한이 이를 실험했을 가능성이 높다”고 보았다.

증폭핵분열탄을 개발하려면 삼중수소의 확보가 관건인데, 북한이 2013년 8월부터 재가동하기 시작한 5메가와트 흑연감속로에서 삼중수소를 생산하고 있을 가능성이 있다는 게 김 교수의 분석이었다. 이는 수소폭탄 개발의 토대가 된다.

김필재(조갑제닷컴) spooner1@hanmail.net