[北 4차 핵실험 도발]北 핵융합 폭탄까지 보유.."기술적 도약"

[이데일리 이승현 기자] 2006년부터 시작해 지금까지 4차례에 걸쳐 이뤄진 북한의 핵실험은 횟수를 거듭할수록 기술적 완성도를 높여가고 있다는 게 전문가들의 분석이다.

北 핵실험 원자폭탄에서 수소폭탄으로 진화

지난 2006년과 2009년의 1차 및 2차 핵실험은 플루토늄을 이용한 핵분열 폭탄(원자폭탄)이었다. 이어 2013년 3차 핵실험에서는 기존 플루토늄에 고농축우라늄(HEU)을 함께 사용하는 혼성실험을 한 것으로 분석됐다.

그만큼 력도 강해졌다. 1차 실험때는 리히터 규모 3.9에 폭발력은 1킬로톤(kt) 수준에 불과했지만 3차 실험때에는 6~7kt에 이르는 것으로 한국 당국은 추정했다. 일부 해외 연구소들은 북한의 3차 핵실험 때 폭발력을 최대 40kt으로 보기도 했다.

킬로톤은 핵무기의 위력을 나타내는 단위다. 1킬로톤은 강력폭약인 TNT(trinitrotoluene) 1000톤(t)을 터뜨리는 폭발력과 맞먹는다.

북한이 주장대로 이번 4차 핵실험에서 핵융합 폭탄을 사용했다면 그간의 1~3차 실험 때의 핵분열 폭탄에서 한단계 기술적 도약을 이룬 것으로 평가된다. 핵분열 폭탄이 우라늄이나 플루토늄 등 핵분열 물질이 분열할 때 질량이 줄어드는 데 따른 에너지를 이용하는 반면 핵융합 폭탄은 수소 원자가 헬륨으로 융합될 때의 질량결손 에너지를 이용하는 것이다.

문제는 이러한 핵융합이 일반적인 상온 및 상압 상태에선 절대로 일어나지 않는다는 것이다. 통상 섭씨 1억도 이상의 엄청난 고온·고압의 플라즈마 상태(기체상태 원자나 분자에서 전자가 분리돼 이온이 된 상태)가 되야 수소 핵융합이 가능해진다. 인위적으로 플라즈마 상태를 조성하기 위해선 내부에서 원자폭탄을 터뜨리거나 이에 버금가는 수준의 엄청난 에너지 공급장치가 필요하다.

이러한 기술적 난제 등 때문에 현재 공식적인 수소폭탄 보유국은 미국과 러시아, 영국, 프랑스, 중국 등 5개국에 불과하다. 만약 북한의 이번 핵실험 폭탄이 수소폭탄임이 증명되면 북한은 세계 6번째 수소폭탄 보유국이 된다.

임만성 한국과학기술원(KAIST) 원자핵공학과 교수(외교부 한미원자력협정 TF 자문위원)는 “북한은 1953년부터 핵무기를 개발해온 만큼 이제 수소폭탄을 개발했을 가능성이 충분히 있다”며 “일반적으로 핵 보유국들은 핵분열 폭탄에서 시작해 핵융합 폭탄 순으로 간다. 북한도 이 경로를 따라가고 있다”고 말했다.

수소폭탄 폭발력 원자폭탄의 수백배 달해

통상적으로 수소폭탄의 폭발력은 1메가톤(Mt)으로 원자폭탄에 비해 수십에서 수백배 가량 강력하다. 지난 1945년 미국이 일본 히로시마와 나가사키에 떨어졌던 원자폭탄의 위력(10~20t)에 비해 50~100배 가량 강하다. 핵융합 때 다량 발생한 중성자들이 핵분열 폭탄 내의 우라늄 및 플루토늄 등에 대해 추가적으로 연쇄 핵분열을 일으켜 그만큼 폭발력이 배가되는 것이다.

장문희 한국원자력연구원 연구위원(전 한국원자력학회장)은 “핵융합 폭탄은 핵분열 폭탄에 비해 위력이 훨씬 크다는 데에 일단 의미가 있다”며 “수소폭탄을 터뜨렸다는 것은 일단 (핵융합 환경 조성에) 원자폭탄을 이용했다는 것이다. 즉 북한의 원자폭탄 기술은 완성이 됐다는 의미”라고 분석했다.

그는 “지금으로선 기술이 실제 작동했다는 데 더 큰 의미가 있다”며 “북한은 (수소폭탄의) 폭발력을 앞으로 기술발전을 통해 높여갈 것이다”고 진단했다.

국정원 “위력 약해 수소폭탄 아닐수도”

한편 국가정보원은 6일 북한이 수소폭탄 핵실험에 성공했다고 밝힌 것과 관련해 수소폭탄이 아닐 가능성에도 무게를 뒀다. 국회 정보위원회 여당 간사인 이철우 새누리당 의원은 이날 국회에서 기자들과 만나 국정원에서 이 같은 내용의 보고를 받았다고 전했다.

이 의원은 “국정원에서는 킬로톤 기준으로 지난 3차 핵실험 때 7.9킬로톤이었는데 이번에 6.0킬로톤쯤 더 적게 나왔다. 지진파로 따져도 (3차 실험 땐) 진도 4.9가 나왔는데 이번에는 4.8이 나왔다고 보고했다”고 전했다.

이어 이 의원은 “북한은 수소폭탄이라고 하는데 이러한 측정 결과로 봤을 때는 아닐 가능성이 있다고 국정원은 보고 있다”고 말했다.