플루토늄·HEU 등 핵물질 생산, 영변에 집중 / 군 당국, 영변서 추출한 플루토늄 50여kg으로 추정 / 핵무기 7개 제작 가능 수준 / 근래 영변 핵시설 가동 징후 안 보여 / 원자로 등 별도 시설 필요 없는 HEU도 문제 / 미 정보당국, 비밀 우라늄 농축 시설 파악 보고 / 영변 핵시설 폐기, 北 비핵화 방향 정할 열쇠 될 듯

베트남 하노이에서 열리는 2차 북미정상회담이 다가오면서 북한의 비핵화와 한반도 정세가 어떻게 변화할 것인지에 대해 관심이 쏠리고 있다. 지난해 6월 싱가포르 1차 회담에서 북한과 미국은 70년에 걸친 적대 관계를 청산하고 비핵화와 평화로 가는 여정의 시작을 알렸다.

2017년 12월 이후 1년여 동안 북한은 핵실험과 대륙간탄도미사일(ICBM) 시험발사를 중단해왔다. 비핵화 조치를 위한 1단계를 통과한 셈이다. 2단계는 본격적인 핵 폐기와 검증이다. 북한 내에 있는 플루토늄과 고농축우라늄(HEU) 생산 시설, 핵무기 개발을 연구하는 인력과 관련 시설 등을 폐기하고 이를 검증하는 것이다.

2008년 6월 27일 북한이 비핵화 의지를 밝히기 위해 영변 원자로의 냉각탑을 폭파하고 있다.
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◆영변 핵시설 폐기, 핵물질 생산 차단 효과

핵무기를 개발하는 과정에서 가장 많은 시간이 소요되는 부분이 플루토늄과 HEU 등 핵물질 생산 및 확보다. 원자로와 정련공장, 재처리시설, 핵연료 제조공장, 우라늄 농축시설 등을 건설하고 수년간 가동해야 핵폭탄을 만드는데 필요한 핵물질을 확보할 수 있다.

이같은 시설은 평안북도 영변에 집중되어 있다. 영변은 북한이 1965년 대규모 핵단지를 조성한 이래 북한의 핵무기 개발 과정에서 핵심적 역할을 수행한 것으로 평가받는다. 영변 핵시설에는 흑연감속로, 연료봉 재처리시설, 핵 연료봉 제조공장, 폐기물 저장고와 고농축 우라늄 생산 시설 등 390개 이상의 핵물질 생산 건물이 밀집해 있는 것으로 알려졌다. 북한은 영변 핵시설에서 생산된 핵물질로 핵폭탄을 생산, 2006년 이후 6차례에 걸쳐 핵실험을 감행했다. 

북한은 1980년대 중반부터 우라늄 농축 프로그램에 관심을 갖고 있었다. 1990년대 이후 파키스탄의 핵 아버지라 불리는 압둘 카디르 칸 박사를 통해 원심분리기 등 HEU 추출에 필요한 장비와 기술을 개발했다. 2002년 10월 미국측에 HEU 프로그램을 시인해 2차 북핵 위기를 촉발한 북한은 2010년 11월 미국 핵전문가인 지그프리드 헤커 박사에게 영변의 원심분리기 시설을 공개했다. 영변에 설치된 원심분리기는 2세대인 P-2로 추정됐으며, 북한은 2000대의 원심분리기를 갖고 있다고 주장했다.

북한이 확보한 플루토늄과 HEU는 어느 정도일까. 군 당국은 북한이 영변 핵시설에서 추출한 플루토늄 50여㎏을 보유한 것으로 추정하고 있다. 핵무기 1개를 만드는데 필요한 플루토늄은 6㎏으로, 핵무기 7개를 만들 수 있는 수준이다. HEU의 경우 알려진 것은 없다. 다만 핵무기 1개를 제조하는데 15~20㎏의 HEU가 필요하며, 이를 위해서는 750~1000개의 원심분리기를 연결해 1년 동안 가동해야 한다. 2000개의 원심분리기를 갖고 있다는 북한의 주장대로라면 매년 2개의 핵탄두를 만들 수 있는 HEU를 생산하는 셈이다.

만약 2차 북미 정상회담에서 북한이 영변 핵시설 폐기에 동의한다면 북한 비핵화는 한걸음 진전된 것으로 볼 수 있다. 영변 핵시설 폐기로 플루토늄은 더 이상 생산이 불가능하므로 북한은 기존에 보유하고 있는 50여㎏만 계속 확보하게 된다. 북한이 핵무기 저장고를 가득 채울 수 있는 기회를 빼앗는다는 측면에서 예전보다 진전된 비핵화가 가능하다.

폐기 과정을 국제사회가 검증한다면 영변 핵시설을 재가동할 수 없을 정도로 폐기했다는 점을 인정받는다는 측면에서 북한에 대한 신뢰 확보도 가능하다. 핵무기연구소를 비롯한 다른 핵무기 관련 시설 검증과 폐쇄로 이어지는 선순환 구조도 기대할 수 있다는 지적이다.

38노스가 민간 위성을 통해 분석한 영변 핵시설 모습. 5MW 원자로를 비롯한 주요 시설이 포착됐다.
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이와 관련해 북한은 영변 핵시설의 가동을 중단하는 듯 한 모습을 보이고 있다. 북한 전문매체 38노스는 지난 11~21일 촬영된 민간 위성 사진 판독 결과 5MW 원자로와 실험용 경수로(ELWR)가 가동되고 있다는 명확한 징후는 보이지 않는다고 보도했다.

5MW 원자로는 증가와 냉각수 방출도 없다. 냉각수 방출이 마지막으로 탐지된 때는 지난해 11월이지만 양이 적어 그 이전 가동 때의 잔열을 제거하기 위한 것으로 해석됐다. 실험용 경수로 역시 가동을 시작한 징후는 없으나, 주변 차량과 사람의 이동은 계속되고 있다고 38노스는 설명했다.

◆HEU 놓고 북미간 갈등 가능성

문제는 HEU다. 원자로와 재처리시설 등 별도의 시설을 만들어야 하는 플루토늄 방식은 정찰위성에 포착되기 쉽다. 숙련된 영상정보 분석가라면 위성사진을 토대로 영변 핵시설 가동 상황을 상당한 수준까지 확인할 수 있다. 반면 HEU를 만드는 원심분리기 시설은 600㎡(180여평) 크기에 불과하며, 소형 디젤 발전기 1~2대면 시설을 가동할 수 있다. 미국의 추적을 피해 영변 외에 제3의 장소에서 원심분리기를 가동, HEU를 생산할 가능성이 제기되는 대목이다.

이같은 의혹은 북한이 영변 소재 원심분리기 시설을 공개했던 2010년 11월부터 제기됐다. 미국 싱크탱크인 과학국제안보연구소(ISIS)는 2010년 11월 22일 공개한 보고서에서 지그프리트 헤커 박사가 확인한 북한 영변 원심분리기 시설을 언급하며 “2009년 4월에는 존재하지 않았던 원심분리기 공장을 이토록 빨리 만들었다는 것은 이 공장이 북한의 첫 원심분리기 설비가 아닐 수 있다는 것을 나타낸다”고 주장했다. 

리비아에서 발견된 원심분리기. 원심분리기 1000개 이상을 한데 묶어 1년간 가동하면 핵무기 개발에 필요한 수준의 고농축우라늄(HEU)을 얻을 수 있다. 
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북한이 과거에 제3의 장소에서 원심분리기 공장을 운영하다가 영변으로 설비를 이전했거나, 소규모로 가동하면서 운용경험을 쌓은 뒤 영변에 원심분리기 공장을 만들었을 가능성이 있다는 것이다. 특히 북한이 공개한 영변 원심분리기 공장에 설치된 P-2 원심분리기는 원형인 P-1보다 성능과 효율성이 높아진 신형이다.

북한의 HEU 프로그램이 1980년대부터 시작됐다는 점을 감안하면, 제3의 장소에서 기술적 개량을 거쳐 영변에 설치됐을 수도 있다. 영변에 있는 원심분리기 시설 폐기만으로는 북한의 핵물질 생산을 차단할 수 없다는 얘기다. 이는 미래의 북한 핵능력 제거를 위한 비핵화 세부 조치를 무력화할 수 있다.

이와 관련해 주목되는 곳이 강성(Kangsong)이다. 워싱턴포스트(WP)는 지난해 6월 북한이 핵무기 관련 시설 은폐를 추구하고 있다는 내용의 미 국방정보국(DIA) 보고서를 보도했다. 보도에 따르면, 북한의 주장과 달리 우라늄 농축 시설이 영변 외에도 있으며, 미 정보 당국은 2010년 강성으로 알려진 비밀 우라늄 농축시설의 존재를 파악했다는 것이다. 강성은 수천개의 원심분리기를 운용하는 것으로 의심되고 있다.

2017년 9월 4일 한국원자력안전기술원 서울지방방사능측정소에서 직원이 방사능 수치를 측정하고 있다. 북한은 하루 전이었던 3일 6차 핵실험을 단행했다.
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영변 핵시설이 폐기되더라도 강성의 존재에 대한 검증이 이뤄지지 않는다면 북한 비핵화 절차는 복잡해진다. 강성 외에 미 정보당국이 파악하고 있는 새로운 시설에 대해 북한이 명확한 설명을 하지 않을 경우 북미간 신뢰가 깨질 수 있다는 우려도 제기된다. 스티븐 비건 미 국무부 대북특별대표가 지난달 스탠퍼드대 연설에서 마이크 폼페이오 국무장관의 지난해 10월 4차 방북 당시 김정은 북한 국무위원장이 미국의 상응 조치를 조건으로 플루토늄과 우라늄 농축시설 전체의 폐기를 약속했다고 밝힌 것도 이와 무관치 않다는 해석이 나온다.

영변 핵시설 폐기와 검증만으로도 큰 의미가 있다는 반론도 있다. 플루토늄 생산을 차단하면서 북한의 핵능력 운용에 제약을 가할 수 있고, “핵무기를 시험도 생산도 사용도 이전도 하지 않겠다”고 했던 김 위원장의 신년사를 이행하는 의미도 있다는 것이다. 결국 영변 핵시설에 대한 북한과 미국의 가치 판단과 협상 결과에 따라 북한 비핵화 절차도 그 방향이 정해질 전망이다.

박수찬 기자 [e-mail]