우리의 원자력 기술은 원자탄뿐만 아니라 수소탄도 개발할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 다만 원자탄과 수소탄 개발 계획을 갖지 않음으로써 이 기술을 사장하고 있을 뿐 

장준익 전 국회의원 

북한 김정은이 지난해 12월 10일 수소폭탄 보유 선언을 했고, 그로부터 27일 만인 올 1월 6일 수소폭탄 실험을 했다. 김정은이 수소탄 보유 선언을 했을 때는 허풍 또는 수사적 발언으로 치부했고, 실제 수소탄 실험을 했을 때는 지진파에 나타난 위력으로 볼 때 수소탄보다는 그 전 단계인 증폭핵분열탄 정도로 판단된다는 관측이 나오고 있다. 

북한 수소탄 개발은 예상보다 4~5년 앞서

필자는 2014년 말 “북한은 2020년경 수소탄 실험을 할 것”이라고 예고한 바 있다. 지난해 2월 24일 미국 과학국제안보연구소(ISIS)의 연구원 조엘 위트 박사도 “북한은 2020년경 수소탄 실험을 할 것”이라고 필자와 같은 전망을 내놓았다. 

이런 예상보다 4~5년 앞당긴 김정은의 수소탄 실험은 충격을 주기에 충분했다. 특히 2005년 2월 10일 북한이 핵 보유 선언을 하고 1년 8개월 후인 2006년 10월 9일에 핵실험을 한 전력을 봐도, 이번 수소탄 실험은 보유 선언 후 한 달도 채 되기 전에 전격적으로 실시한 것이기에 놀라지 않을 수 없었다. 

북한이 원자탄(핵분열무기)보다 수십 배, 수백 배 위력을 지닌 수소탄을 비밀리에 개발해 오고 있었음을 우리는 까맣게 모르고 있었고, 핵 전문가들의 예견은 들은 척도 하지 않았다. 이번 북한의 수소탄 실험도 수소탄 실험이 아니길 바라면서 그 전 단계인 증폭핵분열탄 정도로 판단하려는 분위기가 짙다. 

증폭핵분열탄과 수소폭탄은 다른 것인가? 

▲원자폭탄(Nuclear Fission Weapon) 

원자폭탄에는 우라늄 탄과 플루토늄 두 가지 탄이 있다. 이들은 원소 중 무거운 원소인 우라늄(U-235)과 플루토늄(Pu-239)이 중성자(n)의 충격을 받으면 두 개의 핵으로 분열된다.

이때 에너지가 발생되는데 이 에너지를 군사적으로 이용한 것이 핵분열탄, 즉 원자폭탄이다. 1945년 8월 6일 히로시마에 떨어뜨린 것이 우라늄 원자탄이었고, 3일 후 나가사키에 떨어뜨린 것이 플루토늄 원자탄 이었다. 북한은 지금 이런 원자탄 20여 발을 보유하고 있다. 

▲수소폭탄(Hydrogen Bomb) 

원소 중 가장 가벼운 수소의 동위 원소인 이중수소(H-2)와 3중수소(H-3)를 융합시키면 에너지를 발생하게 된다. 이 에너지를 군사적으로 이용한 무기를 핵융합무기(수소폭탄)라고 한다. 이들 수소가 융합하는 데는 1억 도 가까운 고온이 필요하기 때문에 일명 ‘열핵융합무기(thermonuclear fusion bomb)’라고도 한다. 

일반적으로 핵융합무기는 핵분열 무기보다 수십 배 내지 수백 배의 위력이 있다. 히로시마에 투하된 우라늄 핵분열탄의 위력은 약 15KT였고, 미국이 최초로 실험한 수소폭탄의 위력은 10MT(1만KT)으로 히로시마에 투하된 원자탄 위력의 660배에 달한다. 

1984년 8월 5일 일본 도쿄 상공에 1MT의 핵무기 폭발을 가정하여 그 피해를 시뮬레이션 해 본 결과, 15㎞ 반경 내의 약 1000만 명의 시민이 살상된다는 결과가 발표되었다. 이 시뮬레이션에서 본 바와 같이 인구 1000만 명이 살고 있는 대도시를 1MT의 수소탄 단 1발로 잿더미로 만들 수 있는 무기가 바로 수소탄(1MT)이다. 

또 수소탄은 임계질량이 없어 제한 없이 더 큰 위력의 무기를 만들 수 있다. 소련이 실험한 수소탄 중 최대위력은 1961년 10월 31에 실험한 50MT이었다. 이는 히로시마 원폭 위력의 3300배에 달한다. 수소탄을 보유했다는 의미는 MT급 핵무기를 가지고 일격(a single blow)으로 상대 적국에 치명적 대량 피해를 줄 수 있는 무기를 확보했다는 뜻으로, 전략적으로는 핵 억제력을 보유했다고 할 수 있다. 

▲증폭핵분열탄(Boosted Fission Weapon) 

수소탄에서 핵융합 반응을 일으키듯이 원자탄(핵분열 무기)에 핵융합 반응을 일부분 첨가하여 핵분열 무기의 위력을 300~400% 증강시킨 무기다. 1945년 8월 일본에 투하한 원자탄 내부에 내장된 핵물질인 우라늄과 플루토늄 중 각각 1.4%와 14%만이 핵분열을 했고, 나머지 핵물질은 핵분열을 하지 못했다. 

핵분열을 하지 못한 핵물질에 핵융합 반응으로 생기는 고속중성자가 추가적으로 핵분열을 시켜줌으로써 핵 위력을 증가시키는 원리다. 그래서 증폭핵분열탄의 중앙부에 중수소와 3중수소를 소량 넣고 그 외곽에 우라늄이나 플루토늄 핵분열 물질로 감싸는 형태다.

핵분열 물질이 먼저 폭발하면 이때 발생하는 1억 도에 가까운 고열로 중심부에 있는 이중수소와 3중수소를 융합시켜 주게 되고, 여기서 발생한 고속중성자가 다시 핵분열 물질을 핵분열 시켜주는 메커니즘으로 핵 위력을 증폭시켜준다고 해서 증폭핵분열탄이라고 한다. 

이 증폭핵분열탄은 같은 질량의 핵분열 물질을 사용해도 훨씬 더 큰 위력(300~400%)을 발생하므로 핵 물질의 경제적 사용이 된다. 또 같은 질량의 핵물질로 핵무기의 수량을 늘릴 수 있는 이점이 있다. 그래서 오늘날 핵 보유국들은 모두 증폭핵분열탄을 사용한다. 

증폭핵분열탄은 수소탄과 같이 핵융합 반응을 이용하나, 소량의 핵융합 반응으로 핵분열 물질의 핵분열을 증가시켜 주는 역할을 하는 것이 수소탄과 다르다. 증폭핵분열탄의 제조 원리는 수소탄과 거의 비슷하다. 따라서 증폭핵분열탄의 실험을 할 수 있는 수준이면 수소탄 실험도 멀지 않았다고 할 수 있다. 

▲ ‘38노스’가 위성사진을 통해 북한이 영변 핵시설에 신축 중인 실험용 경수로(ELWR) 공사장에서 최근 냉각수로(오른쪽 상단 2개 수로) 완공 등 새로운 진척 상황이 포착됐다고 설명했다.

북한의 수소탄 개발 

북한의 수소탄 개발은 김정일 시대부터 시작되었다. 2003년부터 2007년까지 북한의 ‘제2차 과학기술발전 5개년계획’에는 “중수소와 3중수소의 핵융합”과 “리튬-6을 천연리튬으로부터 분리하는 연구”등의 연구 과제가 포함되어 있다.

이것은 이미 2000년대 초부터 수소탄 연구가 시작되었음을 의미한다. 이 5개년계획이 끝난 후인 2010년에 핵융합 반응에 성공하여 2010년 5월 12일 북한은 “핵융합 반응을 성공시키는 자랑찬 성과를 이룩했다”고 발표했다. 

같은 해 10월 우리 국회 국방위에서 북한의 핵융합 반응에 성공했다는 보도와 수소탄 개발과의 관계를 질의하자, 당시 국방부 장관은 “북한이 핵융합의 경우 기초적 수준의 연구는 시작됐으리라고 생각한다”고 답했다. 

지난 2013년 북한이 3차 핵실험(2013. 2. 12)이 있기 6일 전인 2013년 2월 6일, 합참의장은 국회 답변에서 “완전한 수소폭탄 전 단계의 위력이 증강된 Boosted Weapon(증폭핵분열탄)이라는 단계가 있는데 그런 부분을 (3차 핵실험에서) 실험할 가능성도 배제하지 않고 있다”고 했다. 

北, 수소폭탄 개발 능력 충분

이 답변은 북한의 핵융합 기술이 그동안 진전되어 수소탄 개발의 문턱까지 와 있음을 시사한 것이다. 북한이 핵융합 반응을 성공시켰다고 발표한 때로부터 5년 반이나 경과했고, 핵융합 반응을 성공 시킨 그 이전까지의 (2000년대 초) 연구기간까지 포함하면 훨씬 더 많은 연구 기간이 경과했을 것이다.

현재 수소탄을 보유하고 있는 선진 5개국이 그들의 첫 원자탄 실험으로부터 첫 수소탄 실험까지의 개발 기간을 확인해보면 위와 같다. 

수소탄 보유 5개국의 평균 개발 기간은 5년 4개월이 소요되었다. 북한의 첫 원자탄 실험은 2006년 10월 9일이었으므로 지금까지(2015년 말 기준) 9년 3개월이 경과되었다.

이는 수소탄 평균 개발기간 5년 4개월을 훨씬 지나고 있고, 개발 기간이 가장 오래 소요된 프랑스의 8년 6개월도 넘어서고 있다. 북한이 수소탄 개발 의지가 있고, 최초 핵실험 때부터 수소탄 개발을 시작했다면 개발 소요 평균기간(5년 4개월)으로 볼 때 수소탄 실험을 할 수 있는 가능성은 충분하다고 할 수 있다. 

이처럼 수소탄 개발 기간은 충분하나 수소탄 제조의 원료인 이중수소와 3중수소, 특히 3중수소의 획득이 어렵다고 알려져 있다. 자연계에 존재하는 전체 수소 중 대부분이 경수소(99.984%)이고, 이중수소는 0.016%, 3중수소는 거의 없는 상태다.

이중수소는 일반 물이나 바닷물에서 채취가 가능하나 3중수소는 자연계에는 거의 없어 리튬-6 원소에서 획득한다. 리튬 원소는 리튬 광산이나 세계 몇몇 특수 지역의 염수 호수에 존재한다. 

북한은 리튬 광산에서 직접 리튬 원소를 채광한다. 채광된 천연 리튬에는 리튬-6과 리튬-7이 섞여 있는데 7.4%밖에 없는 리튬-6을 분리(농축)해 낸다. 이 리튬-6을 특수시설에서 중성자(n)를 반응시키면 헬륨원소가 생겨나고 3중수소를 얻을 수 있다. 

현재 북한 영변 핵단지에서 가동 중인 5MWe 흑연감속 원자로에 리튬을 넣을 채널(channel)을 설치하고, 그 속에 리튬-6을 넣으면 원자로 속의 중성자가 리튬을 조사(반응)하여 3중수소를 획득 하게 된다. 미국 ISIS연구소의 올브라이트 소장은 지난해 9월 16일 “북한 5MWe 흑연감속 원자로에서 3중수소를 획득할 방사선 조사 채널(irradiation channel)을 설치하고 있다”고 밝혔다. 

이처럼 북한은 리튬-6을 이용해 특수 시설이나 가동 중인 원자로에서 3중수소를 획득할 수 있고, 이중수소는 물이나 바닷물에서 채취할 수 있으므로 수소탄 제조 핵 원료인 이중수소와 3중수소 획득은 가능하다고 판단할 수 있다. 

북한 핵전략의 전환 

북한은 김일성 시대부터 한반도 통일전략은 ‘한반도 무력적화통일전략’이었다. 그러나 시대의 발에 따라 이 전략으로는 통일이 어렵다고 판단하고 원자탄, 수소탄, ICBM 개발로 새로운 대미(對美) 핵전략으로 전환하여 한반도 통일을 기도하고 있다. 

가) 북한의 과거 한반도 통일 전략 

북한에 핵이 없었던 과거에는 ‘노동당규’ 전문에 명시되어 있는 바와 같이 ‘한반도 무력 적화통일전략’ 이었다. 그러나 핵을 보유하게 된 후 북한의 통일전략은 ‘핵무력 적화통일전략’으로 바뀌었다.  김정일은 “우리는 핵개발에서 조국통일을 시작하고 핵으로 조국통일을 총화하려고 한다”라고 했을 정도로 핵으로 한반도 통일을 꿈꾸고 있었다. 

북한은 어렵게 핵을 개발 보유하게 되었으나 세계 최대 핵 강국인 미국의 전투 병력이 한국에 와있고, 또 미국의 핵우산이 한국을 지원한다는 공약을 하고 있으므로 북한은 핵이 있으되 핵을 사용할 수 없는 ‘딜레마’에 빠졌다. ‘핵 무력 적화통일전략’ 실행을 위해서는 주한미군 철수와 핵우산 철거를 선결 문제로 파악하고 새로운 전략을 수립한 것으로 추정된다. 

나)북한의 새로운 대미 핵전략 

지난해 10월 한·미 정상회담에서 “북한의 핵 미사일능력 고도화에 우려를 공유한다”고 했는데, 이것이 사실화 되고 있다. 북한은 이번 수소탄 실험이 성공적으로 진행되었다고 발표하고, 지난해 10월 10일 군사 퍼레이드에 등장한 개량된 KN-08(ICBM) 탄두는 다탄두로 추정되었다.

또 작년에 실험한 바 있는 잠수함 발사 탄도미사일(SLBM) 등 전략무기들이 실전배치되면 북한의 핵 위협을 미국으로서도 외면할 수 없게 될 것으로 추정된다. 

과거 북한의 핵미사일이 미 본토에 도달하지 못한 시기에는 미 본토 시민에게 핵 위협을 줄 수 없었으나 지금은 달라졌다. 북한은 미국까지 도달할 수 있는 ICBM으로 “미국의 백악관, 펜타곤, 미국 내 주요 도시들을 타격할 수 있다”고 협박하고 있다. 

북한의 현 보유 핵전력으로는 미국의 핵전력에 도저히 맞설 수 없음을 잘 알면서도 북한이 미국을 위협하는 것은 대형 핵탄두 단 1발이라도 미 본토에 쏘고 죽겠다는 막가파식 핵 위협을 가하겠다는 뜻이다. 이것이 바로 “미국 시민을 인질로 한 핵전략”이다. 

북한의 막가파식 핵전략에 대비하여 미국은 알래스카 주  포트 그릴리 기지에 있는 26기의 GBI 요격체계에 10억 달러를 추가 투자하여 2017년까지 총 40기 체계를 갖추고, 반덴버그 공군기지의 GBI 4기를 합쳐 총 44기 체계를 갖추게 된다.

북한의 ICBM 발사를 조기에 탐지하기 위해 AN/TPY-II 레이더를 일본에 추가 배치했다. 이처럼 미국은 국방예산의 어려움에도 불구하고 10억 달러를 추가 투입하는 등 북한의 핵미사일 위협에 대비해 나가고 있다. 

북한의 수소탄 개발이 한국 안보에 미치는 영향 

북한의 대미 핵전략이 미국 시민을 인질로 한 핵전략으로 전환되면서 이번 북한의 핵실험 발표문에 나타난 것처럼 “북한을 침략하려는 미국에 맞서기 위해 수소탄을 보유하게 되었다”라고 했다. 이제는 수소탄으로 미국에 위협을 가하고 있다. 그리고 줄곧 미국을 향해 “한반도 정전협정을 대체하는 평화협정 체결에 응하라”고 촉구하고 있다. 

세계 최강의 핵전력을 보유한 미국이지만 북한의 막가파식 핵 위협에 직면하면 미국 시민의 안전을 우선시하는 미국으로서는 선제공격으로 북한의 제2격(반격)의 여지없이 초토화시키거나 협상을 할 수 밖에 없는 양자택일의 기로에 서게 된다. 

만약 북한의 요구처럼 휴전협정을 평화협정으로 합의하면 주한미군은 철수하고 미국의 핵우산도 보장받을 수 없는 상황으로 발전할 수 있다. 이렇게 되면 우리는 국가 존립과 국민의 생존을 보장 할 수 없는 국가 최대 위기에 직면하게 된다. 이런 상황은 오지 않으리라 생각되나, 국가 안보 측면에서는 이런 최악의 경우에도 대비하지 않으면 안 된다. 

적을 과소평가하면 일시적 편안이 올 수 있으나 곧 위기가 닥쳐 올 위험이 있다. 또 과대평가하면 국가와 국민에 경제적 부담을 줄 수 있다. 우리는 핵이 없는 상황에서 눈앞의 북한은 수소탄 개발로 최악의 위협에 직면하는 상황이 점차 다가오고 있는데도 우리는 손 놓고 기다리고만 있을 것인가? 

북한의 핵 및 수소탄 개발에 대한 대비책 

핵이 없는 우리로서는 핵을 가진 북한의 핵 위협과 핵 도발을 저지할 수 있는 강력한 핵 억제력을 마련하는 것이 최상의 대비책이다. 강력한 핵 억제력을 위한 가장 현실적으로 가능한 대비책을 찾아야 한다. 

① 미국의 핵우산을 확고부동하게 강화하는 방책 

현재의 핵우산 제공은 매년 실시하는 한미 국방장관 회의에서 선언하는 형식이다. 앞으로는 미국의 어떤 정권도 변경할 수 없는 조약으로 승격시키고, 한미연합사령부도 북한이 핵을 포기하거나 우리가 독자적으로 북한 핵을 억제할 수 있을 때까지 주한미군과 연합사령부는 존속하도록 해야 한다. 

② 미국의 전술 핵무기와 핵잠수함 한국에 배치 

미국이 전술 핵무기를 한국에 재배치하고 핵 잠수함을 제주도 해군기지에 배치하도록 조치하면 미국의 핵 억제력을 북한에 가시화 시킬 수 있다. 이 대비책은 미국의 동의가 필요하다. 미국이 이에 동의하지 않으면 우리는 부득이 독자적 핵 억제력을 창출할 수밖에 없다고 배수의 진을 쳐야 한다. 이 방책은 중국의 반대에 부딪칠 수 있으나 외교력으로 이를 극복해야 한다. 전략적 동반자 관계인 중국에게 다음 사항을 설득해야 한다. 

핵은 핵으로 맞서야

우리는 북한의 핵 위협에 대비하여 원자탄과 수소탄을 개발해야만 북한의 위협과 도발을 억제할 수 있다. 그러나 우리가 핵을 개발하면 주변국인 일본, 대만, 월남, 필리핀, 호주 등 여러 나라에 핵 도미노 현상이 일어날 것을 우려하여 핵개발보다는 미국의 전술핵을 재배치하려는 조치이므로 양해를 구한다.

만약 북한이 핵을 포기할 수 있도록 중국이 조치해 준다면 우리는 미국의 전술핵 반입을 요청하지 않을 것이고 핵무기 개발도 하지 않을 것이나, 그렇지 못하면 부득이 자구책으로 핵을 개발할 수밖에 없다고 또 한 번 배수의 진을 친다. 

③우리의 독자적 원자탄과 수소탄 개발 준비를 지금부터 갖춘다. 

IAEA에 저촉되지 않는 범위 내에서 우리가 가지고 있는 원자력 기술을 언제라도 핵무기로 전용할 수 있는 계획을 수립, 그 준비를 지금부터 갖춰 나가자는 것이다. 우리의 원자력 기술은 원자탄뿐만 아니라 수소탄도 개발할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 다만 원자탄과 수소탄 개발 계획을 갖지 않음으로써 이 기술을 사장하고 있을 뿐이다. 

북한 수소탄 핵 위기, 온 국민이 함께 극복해야 

박정희 대통령이 핵 개발을 할 때의 핵 기술에 비하면 지금의 우리 핵 기술은 엄청나게 발전되어 있다. 우리가 의지만 있으면 얼마든지 가능하다. 다만 신속한 개발을 위해 모든 계획을 수립하고 준비만 갖춘다면 일본(일본의 NOLT는 6개월 정도)과 대등한 수준으로 개발할 수 있을 것이다. 

위의 3가지 대비책은 모두 병행 추진되어야 할 대책이다. 이 대책에 추가하여 아래 사항을 첨언 하고자 한다. 

▲핵 억제력을 보강할 첨단 무기를 신속히 도입, 전력화하고 국방비를 과감히 증액한다. 

이미 계획된 F-35 전투기의 조기 도입과 킬 체인(Kill chain), 한국형 미사일 방어망(KAMD)도 가급적 빨리 완성하여 제한된 핵 억제력을 가져야 한다. 또 우리 기술로 핵추진 잠수함을 건조하여 실전 배치하면 핵 억제력을 일층 강화 시킬 수 있다. 정부와 국회는 과감한 국방예산 지원으로 국방력을 강화시켜야 한다. 

▲북한의 수소탄 실험 직후 국회 여당 일각에서 핵무장론 주장은 바람직하다. 

국회뿐만 아니라 언론계, 학계, 종교계, NGO그룹, 진보세력까지도 일제히 핵무장론을 강력 주장하면 앞에서 언급한 대비책을 추진하는 데 정부의 입지를 크게 강화 시켜주게 될 것이다. 

북한은 이번 수소탄 실험에 성공했다고 경축 행사를 대대적으로 벌이고 있다. 수소탄 1MT 단 한발로 1000만 명의 도시를 일순간에 폐허로 만들 수 있는 가공할 무기를 전력화하여 장차 우리를 위협해 올 때, 지금처럼 미국만 쳐다보고 있다가는 국가의 존립과 국민의 생존을 담보할 수 없다. 그래서 이런 위기가 닥치기 이전에 이를 극복할 수 있는 3가지 대비책을 제시했다. 

이 대비책이 달성되려면 미국을 위시한 우방국과 관련 주변국의 협조와 지원이 절실하다. 이를 위해 우리 정부는 그 어느 때보다 강력한 리더십과 외교력으로 추진해 나가야 한다.

자손만대 이어갈 대한민국의 존립과 국민의 생존을 수호하기 위해 필요하다면, 온 국민이 국제적 제재와 고립을 감수하고 허리띠를 졸라 맬 강고한 다짐을 보일 때 미국을 위시한 관련국들은 우리의 요구를 외면하지 못할 것이다.