대북제재는 무용지물?…북한 우라늄탄 능력 확대 '의문'[김관용의 軍界一學]

by김관용 기자
2024.09.22 09:40:53

[이데일리 김관용 기자] 북한이 최근 핵무기 제조를 위한 우라늄 농축시설을 공개했습니다. 북한이 지난 2010년 핵물리학자인 지그프리드 해커 미국 박사를 초청해 평안북도 영변 핵시설 내 우라늄 농축시설을 보여준 바 있지만, 이를 대외에 직접 공개한 것은 처음입니다. 사실상의 핵보유국이라는 점을 드러낸 것으로, 이미 핵을 보유하고 있는 만큼 국제사회가 더이상 자신들에게 핵을 폐기하라 강요하지 말라는 얘기입니다.

핵확산금지조약(NPT) 체제를 유지해야 하는 미국 등 핵강국 입장에선 비핵화가 아닌 핵군축 협상을 해야 하는데, 핵군축은 북한의 핵 보유를 인정하면서 핵무기의 보유량을 줄이는 것을 의미합니다. 휴전 상태인 대한민국 뿐만 아니라 일본, 대만 등으로 핵보유 의지가 확산될 수 있어 미국 등의 핵군축 협상 시도는 고차원 방정식입니다.

게다가 북한은 일부 핵무기를 줄이는 대신 대북제재 해제 뿐만 아니라 주한미군의 철수와 우리 군의 선제타격체계(킬체인) 및 대량응징보복 전력의 감축을 요구할 가능성이 큽니다. 휴전 상황임을 감안하면 북한과의 핵군축 협상은 대한민국 안보에 심각한 문제를 가져다 줄 수 있다는 얘기입니다.

김정은 북한 국무위원장이 핵무기연구소와 무기급 핵물질 생산시설을 현지지도하고 무기급 핵물질 생산에 총력을 집중해 비약적인 성과를 낼 것을 지시했다고 조선중앙통신이 지난 13일 보도한 사진이다. (사진=연합뉴스)

문제는 북한이 이번에 공개한 사진 등을 보면 더 많은 핵무기를 만들기 위해 생산 시설을 확충하고 있다는 것입니다. 국회 국방위원회 소속 유용원 국민의힘이 분석한 자료에 따르면 원심분리기를 추가로 설치하는 것으로 보입니다. 원심분리기는 우라늄을 고속 회전시켜 순도 93% 이상의 무기급 고농축 우라늄(HEU)을 만들기 위한 것으로 핵무기 제조 설비의 핵심입니다.

공개된 사진을 보면 파이프가 연결되지 않고 단순히 바닥에만 고정된 원심분리기가 빼곡한 모습을 볼 수 있습니다. 고농축 우라늄 생산을 늘리기 위한 활동이 지속되고 있다는 의미입니다. 또 김정은 국무위원장의 동선을 따라 촬영된 사진을 보면 시설의 바닥면이 녹색인 곳과 황색이 곳으로 구분되는데, 적어도 동일한 시설에서 층이 다른 2개 구역에 원심분리기가 가동되고 있음을 확인할 수 있습니다.

미국의 북한 전문 사이트 38노스는 북한이 공개한 2개 구역의 우라늄 농축 원심분리기를 2000여개로 추산했습니다. 고농축 우라늄을 연간 40㎏ 이상 생산할 수 있다는 규모입니다. 우라늄탄은 1기 제조시 고농축 우라늄 25㎏가량이 필요하기 때문에 공개된 시설에서만 연간 2기 정도의 우라늄탄 생산이 가능할 것으로 보입니다.

북한은 지난 2010년 해커 박사를 초청해 원심분리기 시설을 공개했을 당시에도 2000개의 원심분리기를 설치해 가동하고 있다고 밝혔기 때문에 최소 4000개 이상의 원심분리기를 보유하고 있다는 얘기가 됩니다. 앞서 한국국방연구원(KIDA)은 북한의 우라늄 농축 프로그램에 의한 농축 우라늄 생산 능력 관련 보고서에서 현재 2044㎏을 보유해 최대 80여발의 핵탄두 생산 가능성이 있다고 분석하기도 했습니다. 2030년까지는 고농축우라늄 3408㎏과 우라늄탄 136발 보유가 가능할 수 있다고 전망했습니다.

북한의 우라늄 고농축시설 확장 정황 (출처=유용원의원실)

또 하나 눈에 띄는 것은 수십 년 동안의 대북 제재에도 불구하고 원심분리기 성능 개량에 성공한 것으로 보이는 대목입니다. 앞서 북한은 1980년대 중반부터 우라늄 농축을 위한 연구개발을 시작해 1983년 원심분리기 원료인 육불화우라늄 생산 공정을 개발했습니다. 1990년대 이후 파키스탄과의 핵 협력인 ‘칸 네트워크’를 통해 우라늄 농축 프로그램을 진행해 파키스탄 P-2 원심분리기를 들여왔습니다.

그러나 이번에 공개된 사진에서 북한의 원심분리기 케이스는 기존 파키스탄 것과 다를 뿐만 아니라 원심분리기의 크기도 작아졌습니다. 김 위원장 키가 170cm 정도인 것을 고려하면 160여cm 정도로 추산됩니다. 일각에선 탄소섬유 기술을 활용한 개량된 원심분리기를 만들어 우라늄 농축 효율을 늘렸을 것이라고 분석합니다.

북한이 기존 플루토늄 방식의 핵무기 개발 보다 우라늄탄 프로그램에 집중하는 이유는 은밀성과 자원 보유량 때문으로 보입니다. 플루토늄은 원자로에서 핵연료를 연소시켜 폐연료봉을 만든 뒤 재처리 과정을 거쳐 추출하는데, 원심분리기를 이용하는 우라늄 농축은 플루토늄 추출에 비해 작은 규모의 시설로도 가능합니다. 595㎡(180평)의 공간만 있으면 1000개의 원심분리기를 가동할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

지하시설 등에서 은밀히 진행되기 때문에 우리 군 당국도 국방백서에 구체적인 양에 대한 언급 대신 “고농축 우라늄(HEU)도 상당량 보유하고 있는 것으로 평가된다”고만 표현하고 있습니다. 플루토늄의 경우에는 70여㎏ 보유하는 것으로 추정되는데, KIDA에 따르면 플루토늄 70여㎏을 핵탄두 수량으로 환산할 경우 17~19발 정도 생산이 가능한 것으로 추산됩니다.

특히 북한에는 전세계 우라늄 매장량(4000만톤)의 절반 이상인 2400만톤이 매장돼 있는 것으로 알려져 있습니다. 실제 채굴 가능한 우라늄도 400만톤에 달하는데, 이는 전세계가 50년 동안 쓸 수 있는 양이라고 합니다.

북한은 이렇게 만들어진 우라늄탄으로로 ‘화산-31’로 명명된 전술 핵탄두나 대륙간탄도미사일(ICBM) 등에 탑재하는 것으로 보입니다.