1월 6일 오전 10시 30분, 북한이 4번째 핵시험을 단행하였다. <조선중앙TV>는 1월 6일 낮 12시 30분 공화국 정부성명을 발표, “조선노동당의 전략적 결심에 따라 주체105(2016)년 1월 6일 10시(평양시간) 주체 조선의 첫 수소탄시험이 성공적으로 진행되었다”고 보도했다. 북한은 4번째 핵시험을 수소탄시험이라고 밝혀 파장이 일파만파로 확산되고 있다.

북한은 수소탄 개발을 이미 언급했던 바 있다. 김정은 국방위원회 제1위원장은 이미 지난해 12월 새로 개건된 평천혁명사적지를 현지지도하면서 "우리 조국은 나라의 자주권과 민족의 존엄을 굳건히 지킬 자위의 핵탄, 수소탄의 거대한 폭음을 울릴 수 있는 강대한 핵보유국으로 될 수 있었다"고 언급한 바 있다.

소형 수소탄을 강조한 북한
북한은 소형화된 수소탄을 시험하였다고 발표하였지만, 미국과 우리나라를 비롯한 세계 각국은 북한의 수소탄을 미국과 구소련이 1960년대에 개발한 기존의 수소폭탄으로 해석하면서 아무리 소형화된 수소탄이라 하더라도 폭발력이 미미하다며 수소폭탄이 아니라고, 나아가 수소탄 주장은 북한의 거짓말이라고 입을 모으고 있다.

그러나 북한의 제4차 핵시험은 수소탄이 맞다고 보인다. 그 근거는 북한이 수소탄 시험을 발표한 시각에 있다. 북한의 4차 핵시험 직후 유럽지중해지진센터(EMSC)는 리히터 규모로 5.2, 미국지질조사국(USGS)은 5.1, 중국지진센터는 4.9, 한국기상청은 4.8이라고 밝혔다. 미국과 중국, 한국에서 동시에 측정된 값이기에 4.8-5.2라는 구간에서 신빙성을 갖는다고 볼 수 있다.

그런데 북한은 핵시험 직후인 10시 30분에는 아무런 공개입장을 발표하지 않고 12시에 <중대발표>를 예고하기만 하였다. 북한은 시간이 흘러 진도 4.8-5.2의 인공지진이 발생했다는 언론보도가 나간 이후인 오전 12시 30분에 이번 핵시험을 수소탄 시험이라고 선언하였다.

왜 북한은 핵시험의 결과가 진도 4.8-5.2라고 드러났는데도 수소탄이라고 대문짝만하게 홍보를 하였는가? 인공지진 4.8-5.2의 진도로는 미국에서 이미 개발한 기존 수소폭탄의 막강한 파괴력을 설명할 수 없다는 것은 누구나 알 수 있다. 인공지진 4.8은 나아가 북한의 제3차 핵시험과 파괴력이 비슷하다고 비교되고 있다.

제4차 핵시험을 담당한 북한 과학자들과 기술자들도 진도 4.8-5.2의 인공지진을 수소탄이라고 발표하면 세계가 이를 믿지 않을 것이며 “수소탄은 북한의 황당한 거짓말”이라고 역공을 가하리란 것을 당연히 알았을 것이다.

상황이 그러함에도 불구하고 북한은 핵시험 결과를 발표할 때 핵폭탄의 종류를 은폐하지 않고 더욱 공개적으로 수소탄임을 온 세계에 선전하였다.

김정은 제1위원장의 서명문서까지 동원한 수소탄 홍보
나아가 북한은 수소탄을 시험하였음을 보이기 위해 굳이 공개하지 않아도 될 북한 최고지도자의 친필서명 문서를 <노동신문>에 공개하면서까지 수소탄 홍보에 집중하였다.

<통일뉴스>에 따르면, 그들은 작년 12월 15일에 군수공업부가 제출한 수소탄 시험 진행 보고문서에 김정은 국방위원회 제1위원장이 친필서명한 문서를 공개하였다. 김정은 제1위원장은 해당 문서에 "력사적인 조선로동당 제7차대회가 열리는 승리와 영광의 해 2016년의 장엄한 서막을 첫 수소탄의 장쾌한 폭음으로 열어제낌으로써 온 세계가 주체의 핵강국, 사회주의 조선, 위대한 조선로동당을 우러러보게 하라!"라고 서명하였다.

이어 북한은 1월 3일의 “수소탄 시험 준비가 끝났음을 보고드립니다.”라는 군수공업부의 친필서명 문서도 공개하였다. 김정은 제1위원장은 이 문서에 “당 중앙은 수소탄 시험을 승인한다. 1월 6일 단행할 것”이라고 최종명령을 승인했다.

1월 6일, 핵시험 이후 중대발표에서도 “우리의 지혜, 우리의 기술, 우리의 힘에 100％ 의거한 이번 시험을 통하여 우리는 새롭게 개발된 시험용 수소탄의 기술적 제원들이 정확하다는 것을 완전히 확증하였으며 소형화된 수소탄의 위력을 과학적으로 해명하였다”고 주장했다. 결국 북한은 절대적 권위를 구축하고 있는 그들의 최고지도자의 서명을 앞세워 수차례에 걸쳐 “수소탄”을 반복적으로 강조한 것이다.

모두가 알다시피 북한은 그들의 최고지도자의 권위를 가장 중시하며 최고지도자의 권위를 보장하고 강화하는 방법을 통해 주민들의 자발적 참여를 이끌어낸다. 그러므로 북한이 그들의 최고지도자 친필서명을 앞세워 수소탄을 홍보한 것은 “군사기밀이라 그 작동원리를 구체적으로 설명할 수는 없지만 제4차 핵시험은 수소탄이 맞다는 것을 북한주민들에게 모든 것을 걸어서 보증한다.”는 것의 우회적 표현이다.

만일 제4차 핵시험이 사실은 수소탄이 아니었는데 진도 4.8-5.2 수준의 인공지진 결과를 가지고 최고지도자의 서명을 앞세워 수소탄이라고 과대선전하자는 의견이 제시되었다면 이는 북한사회 내에서 유일사상체계를 훼손하는 대표적 사례로 간주될 것이 자명하다. 상황을 지켜봐야겠지만 북한은 아마도 다가오는 조선노동당 제7차 대회를 전후한 국면에서 관련 책임자들과 과학자, 기술자들에게 대대적인 훈장을 수여하며 수소탄을 지속적으로 홍보할 가능성이 훨씬 높다.

<통일뉴스>에 따르면, 1월 8일 북한은 “첫 수소탄 시험 완전성공을 경축하는 평양시군민연환대회”를 개최하였다. 이 자리에서 전용철 청년동맹 중앙위원회 위원장은 “우리가 어떤 종류의 수소탄을 어떤 방법으로 시험했는지조차 상상도 못하고 그 시간에 나자빠져 있던 놈들은 그 주제에 수소탄의 보유로 핵보유국의 전렬에 당당히 올라선 우리 공화국의 지위를 깎아내릴 심산으로 그 누구의 핵보유를 인정할 수 없다느니, 수소탄시험이 아니라 증폭핵분렬탄시험이라느니 하면서 비린청을 돋구고 있다”고 말했다.

이는 곧 제4차 핵시험은 증폭핵분열탄이 아니라 곧바로 수소탄이라는 주장이다. 정세현 전 통일부장관도 1월 8일 <프레시안>과의 인터뷰에서 북한의 핵시험에 대해 “완전한 군사적 목적으로 실험한 것이 아니라, 핵융합 기술을 써서 이것이 폭파되는지를 알아보기 위한 시험이었다고 본다”라며 “북한은 '소형화된 수소탄' 이라는 표현을 썼는데, 이는 탄두에 실을 정도로 소형화가 됐다는 것이 아니라, 자기들이 연구해서 정리해 놓은 원리가 작동하느냐 여부를 시험해보는 것이라고 본다”고 해석하였다.

핵시험은 한두 사람이 진행하는 시험이 아니며 수많은 과학자, 기술자들이 참여하는 국가적 규모의 시험이기에 날조가 어렵다. 더구나 핵시험으로 발생하는 인공지진은 온 지구로 퍼져나가므로 폭발력을 부풀리는 것은 더욱 힘들다. 수많은 과학자와 기술자들이 핵시험에 관여하므로 북한 핵시험 관련 정보는 최소한 수백 명의 북한인사들이 제4차 핵시험의 진실을 알고 있을 것이다.

뿐만 아니라 수천 수만의 북한주민들도 북한 핵시험이 수소탄이 아니라는 외부의 분석과 해석에 노출될 것이다. 그럼에도 북한은 제4차 핵시험이 수소탄 시험이었다고 수차례 강조하고 있다. 이유가 무엇일까? 여기서 우리는 북한의 제4차 핵시험이 통상적인 종래의 수소폭탄과 다른 개념의 소형 수소탄일 가능성을 생각해 보아야 한다.

신개념 소형 수소탄 개발 가설
북한의 제4차 핵시험의 폭발력은 지진파 4.8에서 5.2 정도의 규모였다. 이 경우 폭발력을 TNT로 환산한다면 약 6000톤에서 1만 톤에 달하게 된다. 이는 2013년 2월 12일에 단행하였던 북한의 제3차 핵시험의 지진파와 거의 유사한 규모이다. 북한의 핵시험이 초대형 수소폭탄이 아닌 것은 확실하다.

인구밀도가 높은 북한 영토에서는 초대형 수소폭탄은 애당초 시험이 불가능하다. 세계 최대의 수소폭탄인 구소련의 차르 봄바는 폭발력이 TNT 5천만 톤 규모였는데 이것을 지하에서 폭발시키면 계산상으로 리히터 규모 약 9.0의 인공지진이 관측될 것이다. 리히터 규모 9.0이면 인류역사상 그 어떤 지진보다 파괴적인 초강력지진이 된다. 일례로 지난 2011년 일본에 후쿠시마 핵발전소 사태를 몰고왔던 도호쿠 대지진의 5배에 달하는 인공지진이 바다 속도 아니고 북한 영토 안에서 발생한다면 어떤 일이 일어나겠는가?

함경북도 풍계리 인근의 김책시, 길주군은 도시의 형체를 알아볼 수 없을 정도로 혹심하게 파괴될 수밖에 없다. 게다가 1월 6일의 핵시험은 진앙의 깊이가 사실상 0km로 해수면의 높이에서 수평으로 파고 들어가 시험을 진행하였다. 그렇게 얕은 깊이에서 초대형 수소폭탄을 터트린다면 함경북도 전체가 날아갈 수도 있었을 것이다.

그러므로 북한의 1월 6일 핵시험은 종래의 초대형 수소폭탄과 전혀 다른, 순수하게 핵융합 반응에 기초한 새로운 형태의 소형 수소탄일 가능성을 배제할 수 없다.

수소폭탄은 원자의 핵융합반응에 의해 폭발하는 폭탄이다. 핵융합반응은 1억도에 이르는 매우 높은 온도가 형성되어야 이루어지는 반응이다. 지금까지 지구상의 환경에서 그런 온도를 발생시킬 수 있는 수단은 원자폭탄밖에 없었다.

통상적인 수소폭탄은 원자폭탄을 일종의 기폭제처럼 먼저 터뜨려 고온의 온도를 형성하고, 그 조건에서 핵융합 반응을 일으킨다. 그래서 핵분열반응이 핵융합반응으로 증폭하는 현상을 보인다고 한다. 그런데 숭실대학교 배명진 교수는 1월 7일, 북한 4차 핵실험 당시 감지된 지진파를 입수해 분석한 결과 “폭발음의 파형이 비슷해 수소폭발음의 징후를 전혀 찾을 수 없다”고 말했다. 그는 “수소폭탄 여부 규명은 폭발 직후가 관건인데 (삼중수소 등으로) 증폭했거나 수소폭탄이었다면 발견돼야 할 파형 변화가 전혀 나타나지 않았다”는 것이다.

결국 핵분열에서 핵융합으로 증폭되는 과정이 없었다는 것이다. 그렇다면 북한의 제4차 핵시험은 종래의 수소폭탄과 전혀 다른, 원자폭탄을 먼저 사용하지 않고 처음부터 핵융합반응에 의해 폭발이 일어나는 소형 수소탄일 가능성이 대두된다.

제4차 핵시험을 온전히 중수소와 삼중수소에 의한 핵융합반응이라고 한다면 시험에서 나타난 폭발력은 약 100g 내외의 원료를 핵융합 반응시킬 때 얻어지는 에너지 수준이라고 할 수 있다. 그런 기술이 실제로 개발되었다면 최소 수 kg을 필요로 하는 원자폭탄보다 훨씬 강력하면서 무게는 훨씬 가벼운 탄두, 그리고 무엇보다도 방사능 오염이 없는 핵폭탄을 마구 찍어낼 수 있게 된다.

과학자들은 이미 원자폭탄을 쓰지 않고 1억 도에 이르는 핵융합 온도에 도달하기 위해 강력한 전기장과 자기장으로 제어되는 플라즈마를 형성하고 플라즈마 내에서 입자를 가속시키는 방법을 연구해 왔다. 이것이 열 핵융합방법인데 현재 한국과 유럽연합이 공동연구를 진행하고 있지만 천문학적 연구비가 투여되는 분야이다.

플라즈마를 이용한 방법 이외에도 압축된 중수소에 레이저를 집중적으로 조사해 복사되어 방출되는 에너지보다 더 많은 에너지를 공급하는 방식으로 핵융합 온도에 도달하고자 한 시도도 있다.

1989년에는 이렇게 1억 도라는 높은 온도에 이르지 않고도 상온에서 핵융합 반응이 가능하다는 연구결과가 도출되었다. 중수(D2O)를 팔라듐(Pd) 전극으로 전기분해할 때 중수소(D)가 팔라듐(Pd)에 흡착되는데 이때 중수소간 거리가 매우 가까워져 핵융합이 가능해질 수 있다는 가설이 적용된 것이다.

핵융합 성공을 주장해 온 북한
북한 김일성종합대학에서도 1989년 중수(D2O)를 팔라듐(Pd) 전극으로 전기분해할 때 핵융합반응을 관측하였다고 주장하기도 하였다.

2010년 5월 12일에는 북한이 핵융합 반응에 성공하였다고 주장하였다. <프레시안>은 <노동신문>을 인용해 “조선의 과학자들이 핵융합 반응을 성공시키는 자랑찬 성과를 이룩했다”면서 “핵융합의 성공은 비약적으로 발전하는 조선의 첨단과학기술의 면모를 과시하는 일대 사변”이라고 밝혔다고 소개하였다.

2015년 4월 28일, <연합뉴스>는 재미 민족통신 노길남 대표가 중국 선양에서 북한과학자들에게 북한이 핵융합기술을 이용한 핵발전소를 지방에 건설 중이라고 들은 내용을 보도하였다. 노길남 대표는 북한 과학자들의 말을 인용해 “언젠가 세상을 깜짝 놀라게 할 기념비적 발전소가 탄생할 것”이라고 밝혔다는 것이다.

<연합뉴스>는 북한은 과거에도 핵문제 같은 민감한 현안의 경우 공식 입장 발표에 앞서 친북 인사의 입을 통해 미리 흘리며 국제사회의 반응을 떠보는 행태를 보였기 때문에 노길남 대표의 주장을 단순히 개인의 주장으로만 치부하기는 어려워 보인다고 보도하였다.

이러한 연장선상에서 제4차 핵시험이 있었다. 제4차 핵시험 후 북한은 정부성명에서 “우리의 지혜, 우리의 기술, 우리의 힘에 100％ 의거한 이번 시험을 통하여 우리는 새롭게 개발된 시험용 수소탄의 기술적 제원들이 정확하다는 것을 완전히 확증하였으며 소형화된 수소탄의 위력을 과학적으로 해명하였다”고 주장했다.

북한은 이번 시험을 통해 소형화된 수소탄의 위력을 “과학적으로 해명”하였다고 주장하였다. 이미 미국과 구소련이 과학적으로 모두 해명한 수소폭탄을 실험한 것이 아니라 애당초 소규모 폭발로 설계된 소형 수소탄을 과학적으로 해명하였다는 것은, 아직까지 미해명 영역에 있었던 소형 수소탄 폭발을 이번 실험을 통해 해명하였다는 것으로 해석된다. <계속>

곽동기/ 우리사회연구소 상임연구원

곽동기  dkkwak@naver.com

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