• 金正恩, 相當數 核彈頭 隱匿 可能性

• 플루토늄彈·水素彈, 維持保守 안 하면 ‘手榴彈’

• 고폭裝藥 交換하고 核物質 補充해야

• 高濃縮우라늄彈 숨기면 深刻

6次例 實驗으로 만들어진 北韓의 核은 韓國과 人類에겐 實存하는 威脅이고 自然엔 明白한 위해다. 마지막 實驗은 히로시마에 投下된 核爆彈의 10~20倍 威力을 보인 것으로 評價된다. 

北韓이 美國과 頂上會談을 하면서 “完全한 非核化를 위해 努力하겠다”고 合意한 理由는 對北制裁 等 國際社會의 壓迫 때문이라고 볼 수도 있지만, 元來 日程이 지난해까지 核 武力 完成, 올해 平和 局面 轉換이었을 수도 있다. 對外的으론 核을 廢棄하는 척하고 對內的으론 核을 保有할 수 있다고 計算했을 것이다. 北이 核爆彈을 몇 個나 어디에 갖고 있는지, 核物質을 얼마나 어디에 숨겨뒀는지 金正恩만 알고 있을 것이다. 美國 情報部와 國防部 사이에서도 數値가 들쑥날쑥, 20~100個로 斟酌할 뿐이다. 

核物質 1個는 자몽만 한데 北韓에는 땅窟이 1萬 個가 넘는 것으로 알려져 있다. 北韓이 自進 申告하지 않은 限 숨겨놓은 核을 1個라도 더 찾아내는 건 짚더미에서 바늘 하나 찾아내는 것보다 힘들 수 있다. 北의 完全한, 永遠한 非核化는 外交的 美辭麗句에 不過할 수도 있다.

리비아 核은 도롱뇽, 北韓 核은 恐龍

過去 核物質을 搬出한 리비아의 核이 도롱뇽이라면 北韓 核은 恐龍이다. 도롱뇽을 잡는 方法과 恐龍을 잡는 方法이 같을 수 없다. 北韓이 保有한 核彈頭와 核物質을 누가 除去하고 檢證할까. 只今 이야기가 나오는 곳은 國際原子力機構(IAEA)다. 그런데 여기는 元來 軍事 核施設이 아닌 民間 發電所를 査察하는 곳이다. IAEA 사람들의 專攻은 主로 會計學이나 國際法으로 알려져 있다. 

유엔 傘下에 包括的核實驗禁止條約機構가 있다. 그런데 規模가 작다. 北韓의 地上과 地下에 있는 核을 査察하려면 師團級 人員이 必要한데, 그만한 査察團 規模를 꾸릴 수 없다. 또 北의 軍事施設을 들여다봐야 하기 때문에 民間人이 아니라 軍人이 있어야 한다. 地下에 있기 때문에 直接 들어가서 찾아야 하는데 民間人 身分으로는 안 된다. 結局 美軍을 包含한 多國籍軍이 核專門家들과 함께 査察하는 方法이 있을 수 있다. 



金正恩이 싱가포르에서 核彈頭 20個를 ‘桶 크게’ 버리겠다 하고 核査察도 받겠다고 한들 北韓의 完全한 非核化가 이뤄질까? 北韓 어딘가에 金正恩만 아는 核爆彈과 核物質이 숨어 있을 것이란 推測은 ‘合理的 疑心’을 넘어 ‘儼然한 現實’에 가까울 수도 있다. 北韓은 ‘確認도 否認도 않는’ 戰略으로 나올 것이다. 時間이 흐르면서 國際社會는 北韓을 이스라엘과 같은 ‘事實上의 核保有國’으로 認識하게 될지 모른다. 

그렇다면 金正恩이 核彈頭를 숨겨놓는다고 假定할 때 이 감춰진 核彈頭의 使用年限은 어떻게 될까. 언제든 願할 때 꺼내서 爆彈으로 使用할 수 있을까. 이를 把握하기 위해선 核을 科學的으로 接近해야 한다. 우라늄은 100年 前만 하더라도 쓸모없어 보이던 鑛石이다. 以後 우라늄 1g이 石油 9드럼, 石炭 3t과 맞먹는다는 事實이 밝혀졌다. 化石燃料보다 300萬 倍 더 强한 힘을 내는 것이다. 

核彈頭에선 100萬 分의 1秒에 同時多發 爆發이 일어날 때까지 우라늄 덩어리가 흩어지지 않도록, 中性子가 바깥으로 빠져나가지 못하도록 잡아두는 게 關鍵이다. 게다가 中性子는 秒速 1萬 km로 움직여 한 뼘만 한 空間에 가두기가 어렵다. 그래서 反射材나 補强材 等을 動員해 우라늄이 뭉쳐 있는 中心部로 다시 돌려보내야 하는데 이 技術이 만만치 않다. 

連鎖反應이 64番 連거푸 일어나면 爆彈 內部 溫度는 1萬 度까지 오른다. 太陽 表面 溫度의 2倍에 가깝다. 85番 일어나면 1億 道가 된다. 太陽 中心 溫度의 7倍나 된다. 이 程度면 水素가 서로 뭉치는 ‘熱核’反應이 일어날 수 있다. 그리고 重水素와 三重水素가 뭉치고, 마지막에 우라늄 238이 核分裂을 마무리하면 水素彈은 原子彈의 1萬 倍에 達하는, 그야말로 어마어마한 爆發力을 일으킬 수 있다.

核武器 維持-管理 만만치 않아

原子爐에서 물이나 黑鉛을 使用해 中性子의 運動을 느리게 한다. 서로 부딪치다 보면 中性子의 速度가 秒速 2km로 떨어지지만 如前히 音速의 7倍다. 原子의 世界는 人間의 世上에 비해 刹那다. 느려진 中性子는 原子爐에서 우라늄 235를 徐徐히 쪼갠다. 여기서 나오는 熱은 電氣를 만들 뿐 아니라 우라늄238을 플루토늄239로 바꾼다. 이 플루토늄은 原子彈, 增强彈, 水素彈의 原料로 쓰인다. 

플루토늄을 利用해 만드는 耐爆型 核爆彈은 불쏘시개 노릇을 하는 中性子 發生 裝置, 純度 90%가 넘는 核物質, 이를 감싸는 反射材, 그 바깥에 있는 補强材, 그리고 高速爆發裝藥을 두고 있다. 고폭裝藥이 한꺼번에 暴發해 안쪽 海綿體로 만들어진 플루토늄을 瞬間的으로 立體角 360度로 四方八方에서 한 치 誤差도 없이 均一하게 壓縮한다. 그러면 固體-液體-機體 너머 第4의 狀態인 플라스마가 되고 94個 陽性子와 145個 中性子로 이루어진 原子核과 이들 周圍를 도는 94個 前者가 자유로이 움직이게 된다. 

여기에서 核分裂 連鎖反應이 일어나 엄청난 爆發力을 만들어낸다. 周邊의 反射材는 이때 만들어진 中性子가 안으로 다시 反射되도록 함으로써 核分裂을 繼續 일으키게 한다. 補强材는 고폭裝藥이 爆發할 때 核物質이 흩어지지 않도록 붙잡아 核分裂이 充分히 일어나게 만든다. 

이런 核爆彈 構成要素 가운데 中性子 發生 裝置와 核物質은 가볍다. 플루토늄의 무게는 通常 5kg 程度다. 가장 무거운 건 고폭裝藥으로 全體 重量의 60%를 차지한다. 金屬으로 만들어지는 反射材와 補强材가 25%를 차지한다. 나머지는 包裝材, 點火器, 充電器 等 機械裝置의 무게다. 나가사키에 投下된 原爆의 境遇 總 무게가 4.5t인 가운데 裝藥이 2.7t, 反射材와 補强材가 1.1t, 나머지가 0.7t인 셈이다. 

하지만 實際 原子爐에선 플루토늄240度 存在한다. 플루토늄239街 生成되는 途中 中性子를 하나 더 吸收하는 傾向이 있기 때문이다. 플루토늄240은 kg當 每秒 41萬5000番 스스로 核分裂海 核武器에서는 매우 不適切한 不純物로 여겨진다. 이런 制約으로 말미암아 플루토늄 核武器는 砲身型이기보다는 耐爆型이 되어야 한다. 

原子爐가 武器로 쓰이기 위해선 플루토늄240을 7% 以內로 維持해야 한다. 플루토늄240이 낮은 比率로 包含된 플루토늄을 얻기 위해선 우라늄238을 最短 時間 中性子에 露出해 플루토늄239街 中性子를 吸收할 確率을 줄여야 한다. 

이제 北韓이 一部 核彈頭를 숨긴다고 假定할 때, 언제까지 이 核彈頭를 숨길 수 있는지, 元來의 性能대로 使用할 수 있는지 살펴보자. 플루토늄 核彈頭는 一定 期間이 지나면 威力이 떨어지고, 甚至於 無用之物로 轉落할 수 있다. 이렇게 되면 숨겨도 아무 所用이 없다. 이러지 않기 爲해선 持續的이고 定期的으로 核彈頭를 補修해야 하고 必要할 땐 修理하거나 補完해야 한다. 

核武器의 境遇 만드는 것도 어렵지만 이미 만든 것을 安全하게 維持하고 管理하는 것도 만만치 않다. 蘇聯은 美國과 軍備 競爭을 한 끝에 沒落한 것으로 알려지는데, 그 주된 理由 中 하나도 核武器에 있다. 核 開發의 旅程이 끝나면 核 管理의 險路에 올라야 하기 때문이다.

內部에서 흐트러지고 뒤틀리고

‘核武器 在庫管理’도 해야 한다. 더 以上 核實驗을 하지 않고 核彈頭를 새로 만들지 않으며 不發 原因을 찾고 武器 體系를 改良하는 過程이다. 現代 核武器 大部分은 三重水素를 貯藏하고 있는데 半減期가 12年 程度라 週期的으로 充電해줘야 核武器의 信賴度를 維持할 수 있다. 

플루토늄은 放射性 崩壞가 活潑해 多量의 放射線을 내면서 스스로 뜨거워진다. 放射線이 플루토늄 金屬에 미치는 長期的 影響이 어떠한지는 相當 部分 軍事機密에 묶여 있지만, 어쨌든 持續的인 高放射線, 高熱, 高溫 아래서 金屬 決定構造가 흐트러지고 뒤틀어지게 될 것임은 말할 나위가 없다. 核武器 維持補修 日程은 祕密에 부치고 있지만, 三重水素와 플루토늄의 熱火를 考慮하면 5~6年에 한 番씩, 플루토늄 純度가 90%를 밑돌면 3~4年에 한 番씩 核物質을 再充電해야 한다. 勿論 維持補修를 제대로 하지 않더라도 使用할 수 있겠지만 爆發力은 큰 幅으로 떨어진다. 

核武器에 들어 있는 不安定한 物質 中 고폭裝藥도 있다. 현대 武器엔 大部分 化學的으로 安定된 火藥을 쓴다. 그러나 이는 核武器 노심部의 不純物인 플루토늄240에서 나오는 감마선과 崩壞熱을 받아 熱火現象이 일어난다. 裝藥이 膨脹하고 龜裂하고 렌즈가 뒤틀리고 結晶體가 군데군데 갈라지면 爆發 時 威力을 제대로 낼 수가 없다. 裝藥이 時間과 함께 性能이 저절로 떨어지므로 定期的으로 再充電해야 한다. 北韓처럼 火藥 技術이 떨어지는 境遇 1~2年 안에 바꿔 끼우지 않으면 ‘水素彈’은 瞬息間에 ‘手榴彈’으로 轉落할 수 있다. 

爆彈 中心에 자리한 플루토늄에선 放射性 崩壞로 알파선이 繼續 나온다. 이는 陽性子 2個와 中性子 2個로 이루어진 헬륨으로, 플루토늄 海綿體에 微細한 氣泡를 形成해 耐爆의 對稱性을 破壞한다. 이에 따라 暴發이 안 되거나 되더라도 威力이 떨어지게 된다. 崩壞熱은 金屬 區(球) 形態를 일그러지게 하고 放射線은 海綿體의 決定構造를 흐트러지게 한다. 플루토늄은 通常 6가지 同素體로 이루어져 있는데 放射線과 崩壞熱은 同素體 間 變異를 일으킬 수 있다. 따라서 定期的으로 플루토늄 海綿體를 完全히 갈아 끼워줘야 한다. 

核武器는 核이 分裂하거나 融合할 때 核을 이루는 陽性子와 中性子의 質量이 줄면서 뿜어져 나오는 巨大한 에너지를 利用한다. 人類의 最終 倂記이자 20世紀 工學의 集大成이다. 金科玉條처럼 다루지 않으면 애物단지, 古鐵로 轉落한다. 2~3年 間隔의 定期點檢과 隨試 維持管理는 核을 가진 나라가 치러야 할 값비싼 代價다. 게을리했다간 虎狼이 발톱이 고양이 발톱으로 轉落한다.

壽命이 짧은 水素彈

水素彈의 境遇, 2段階 核融合 部品에 리튬 化合物이 들어간다. 리튬은 比較的 反應을 잘하는 輕金屬으로 空氣 中 濕氣나 粉塵과 닿으면 徐徐히 熱化 한다. 따라서 리튬을 週期的으로 바꿔 끼워줘야 한다. 또한 安全裝置, 武裝裝置, 接觸端子, 點火裝置 等엔 蓄電池가 다양하게 쓰이는데 恒時 完充 狀態를 維持해야 할 것이다. 水素彈은 그 自體로 壽命이 길지 않다. 放射性物質인 三重水素의 半減期는 7年 程度이므로 때맞춰 再裝塡이 必要하다. 그러지 않으면 年間 5%씩 崩壞하는 三重水素로 말미암아 爆發力은 눈에 띄게 떨어질 것이다. 

核武器 內 三重水素의 機能과 役割에 對해선 公開된 硏究 結果가 日淺하다. 분명한 것은 三重水素가 崩壞한다는 것이고, 오래되면 水素彈과 增强彈은 저절로 사그라진다는 것이다. 美國 에너지部는 三重水素의 重要性을 浮刻하면서 두툼한 環境影響評價 報告書를 펴냈다. 現在 美國 核武器에는 모두 三重水素가 必要한데, 軍縮協商에 따라 解體하게 된 彈頭에서 抽出해낸 三重水素를 再活用하고 있다. 하지만 이마저 바닥을 드러내고 있다. 

核融合은 原子彈보다 훨씬 더 强力한 破壞力을 내는 水素彈에 없어선 안 될 要素다. 三重水素는 이 核融合에 關與함으로써 原子彈의 威力을 增强시킨다. 例를 들면, 重水素化 리튬이 高溫에서 中性子를 맞으면 헬륨과 重水素와 三重水素가 生成되고 다시 重水素와 三重水素가 融合해 헬륨이 생겨나고 中性子가 튀어나오는 式이다. 水素彈의 核融合 反應에는 臨界質量이 없으므로 理論上 大型化, 小形化가 자유롭게 이루어질 수 있는 長點이 있다. 

그러나 1988年 以後 美國에서도 三重水素의 供給이 끊겼다. 核武器 管理 次元에서 深刻한 懸案이 됐다. 老朽 原子爐에서 三重水素를 生産하는 英國도 狀況이 碌碌지 않았다. 北韓이 國際社會를 속이고 核彈頭를 숨기더라도 三重水素 供給線만 끊어버리면 몇 年 內로 하릴없이 버릴 수밖에 없다. 隱匿할 수는 있겠지만 耽溺할 수는 없는 것이다.

오래 숨겨두어도 性能 維持

우라늄을 濃縮하는 方式으로도 核武器를 만들 수 있다. 天然에 存在하는 放射性元素의 하나인 우라늄은 우라늄235의 含量에 따라 天然우라늄, 低濃縮우라늄, 高濃縮우라늄 等으로 區分된다. 우라늄235는 全體 우라늄의 0.7%에 該當하며 原子核分裂을 할 수 있다. 遠心分離器나 레이저 裝置를 活用해 天然우라늄에서 우라늄235를 分離해 그 濃度를 人爲的으로 높이는 것을 濃縮이라고 한다. 高濃縮우라늄彈은 우라늄235의 比率을 90% 以上 높인 것이다. 原子力發電所의 核燃料로 쓰는 濃縮우라늄의 濃縮度는 3~5%다. 

北韓이 高濃縮우라늄 核武器를 實際로 保有하고 있는지, 萬若 그렇다면 얼마나 保有하고 있는지 正確히 알지 못하는 實情이다. 다만, 北韓의 1次와 2次 核實驗은 플루토늄 方式으로 進行됐지만 3次 核實驗엔 우라늄이 利用됐다. 北韓이 高濃縮우라늄彈을 確保했거나 거의 接近한 것으로 斟酌되는 대목이다. 

韓美 情報當局은 北韓이 高濃縮우라늄 600?700㎏ 以上을 確保한 것으로 推定하고 있다. 美國 核 科學者 지그프리드 헤커 博士는 2010年 11月 北韓을 訪問한 뒤에 “北韓이 2000代의 遠心分離器를 稼動하고 있다”고 말했다. 이에 따르면 北韓은 年間 最大 40㎏의 高濃縮우라늄을 生産한다는 計算이 나온다. 核武器 1期에 高濃縮우라늄 15~20㎏이 들어가기 때문에 年間 2個 程度의 高濃縮우라늄 核彈頭를 만들 수 있다. 北韓엔 2000萬t으로 推算되는 엄청난 量의 우라늄이 埋藏돼 있다. 

高濃縮우라늄 核彈頭는 半永久的으로 保管할 수 있다. 오랫동안 숨겨두어도 性能을 繼續 維持할 수 있는 것이다. 따라서 金正恩이 相當量의 核彈頭를 숨긴다고 假定할 때, 이 中 高濃縮우라늄彈이 얼마나 되는지 重要하다. 그가 高濃縮우라늄彈을 많이 숨길수록, 韓國과 美國의 근심은 깊어질 수밖에 없다.