[서울=뉴스핌] 김종원 국방안보전문기자 = 북한은 9월 13일 관영 조선중앙통신을 통해 "김정은 국무위원장이 핵무기 연구소와 무기급 핵물질 생산기지를 현지 지도했다"고 밝혔다.

북한은 "김 위원장이 핵탄 생산과 현행 핵물질 생산 실태를 파악하고 무기급 핵물질 생산을 늘리기 위한 전망 계획에 대한 중요 과업을 제시했다"고 전했다.

특히 김 위원장이 생산 현장을 직접 돌아보면서 "정말 이곳은 보기만 해도 힘이 난다"고 말했다고 보도했다.

◆이춘근 "2020년경까지 HEU 700~800kg 생산"

김 위원장은 "핵병기들을 기하급수적으로 늘리자면 자만하지 말고 원심분리기 대수를 더 많이 늘리는 것과 함께 원심분리기 개별 분리 기능을 더욱 높여야 한다"고 독려했다.

김 위원장은 "이미 완성 단계에 이른 새 형태의 원심분리기 도입 사업도 계획대로 내밀어 무기급 핵물질 생산 토대를 더 한층 강화해야 한다"고 말했다.

김 위원장은 "핵무력을 중추로 하는 자위적 국방력과 선제공격 능력을 끊임없이 계속 확대 강화해 나갈 것을 요구하고 있다"고 말했다.

북한이 김 위원장의 우라늄 농축시설을 시찰한 내용과 사진을 공개한 것은 이번이 처음이다.

우라늄 농축시설은 원심분리기에 우라늄을 넣고 고속 회전해 고농축 우라늄(HEU)을 생산하는 시설이다. 고농축 우라늄은 핵탄두 제조에 사용된다.

북한은 평안북도 영변 핵시설과 평양 부근 강선 단지에 우라늄 농축시설을 보유한 것으로 한미 정보당국은 파악하고 있다.

북한은 2010년 핵물리학자인 지그프리드 해커 미국 박사를 초청해 평안북도 영변 핵시설 내 우라늄 농축시설을 보여준 바 있다.

핵(核) 분야 권위자인 이춘근 한반도평화연구원(KPI) 연구위원이며 과학기술정책연구원(STEPI) 명예연구위원은 이번 김 위원장의 지시를 ▲원심분리기 수량을 늘려라 ▲이제 분리 효율을 개선해라 ▲새로운 형의 원심분리기를 도입하라는 3가지 메시지로 요약했다.

원심분리기를 돌려 HEU를 추출하는 공정 단계 자체가 워낙 고난도이고 어느 정도 기술적 한계가 있다. 계획대로 수치가 나올 수 있는지도 좀 더 지켜봐야 하고 확인이 필요한 부분이라고 이 연구위원은 분석했다.

다만 이 연구위원은 "북한이 2010년 이전부터 HEU를 대량 생산해 왔고 영변의 농축공장이 2배로 확장됐다는 것을 반영하면, 2020년경까지 700~800kg을 생산했다고 볼 수 있다"고 추산했다.

2008년 북한을 방문한 미국의 핵 과학자 시그프리드 헤커 박사가 영변 핵단지 내 시설을 둘러보고 았다. [사진=-스탠포드대 국제안보협력센터(CISAC)]

◆"개량형 원심분리기 개발, 핵탄두 200개 생산 가능"

이 연구위원은 "강선 등의 여타 지역에도 농축공장이 있다고 가정하면, 생산량이 1400~2400kg으로 증가하고, 중간에 개량형 원심분리기 개발에 성공했다면 3000kg이상으로 추계할 수도 있다"고 봤다.

이 연구위원은 "핵탄두 수량을 추산할 때도 기술의 발전에 따라 탄두 1개당 소요되는 핵물질의 양이 크게 줄어들었다는 것을 고려해야 한다"면서 "통상적으로 적용되는 기준량은 HEU 20~25kg, 플루토늄(Pu) 5~7kg 정도지만, 기술 진보로 이를 절반 이하로 감축할 수도 있다"고 판단했다.

이 연구위원은 "통상 기준으로 보면, 북한이 2020년경까지 영변 단독으로 핵탄두 약 30개, 기타 지역을 포함하면 70~100개, 개량형을 고려하면 200개까지도 가능할 것으로 보인다"고 추산했다.

다만 이 연구위원은 "기폭장치와 투발수단을 고려하면, 많은 전문가들의 견해처럼 핵무기 30~100개 정도로 추산할 수 있다"고 분석했다.

원심분리기의 가장 핵심이 되는 설비인 로터 가공에 사용되는 유동성형기 가동과 보유 상황을 분석해 보면, 북한이 이미 1만대 이상의 P2 원심분리기를 생산했다고 볼 수도 있다고 이 연구위원은 예상했다.

원심분리기는 좁은 공간에 설치할 수 있고 전력 소모가 적으며 시설 은폐도 용이하다. 기술 개발을 통해 원심분리기 성능을 개선하면 생산량을 10배 이상으로 늘릴 수도 있다.

북한은 2002년 미국 켈리 특사의 방북 당시 우라늄 농축 여부가 논란이 됐다. 2009년 4월 외무성 대변인 성명으로 우라늄 농축을 시사했다. 같은 해 6월에는 이를 공식화했다.

이를 토대로 후발국인 북한이 2010년 HEU 생산 능력을 보유했다고 가정하면, 그 출발점은 1990년대 또는 그 이전으로 잡아도 될 것이라고 이 연구위원은 판단했다.

북한은 2010년 영변 지역을 방문한 미국의 해커 박사에게 2000여개의 P2형으로 보이는 원심분리기 농축 공장을 공개하기도 했다. 해커 박사에게 공개한 영변 P2 2000대로 연간 40kg의 HEU를 생산할 수 있다고 했다. 이미 14년이나 지난 일이다.

북한이 이번에 공개한 우라늄 농축시설 사진과 내용을 보면, 최소 60kg에서 100kg까지 HEU 생산이 가능할 것으로 이 연구위원은 추산했다. 유렌코 수준으로 분리 효율을 꾀한다면 200kg도 될 수 있다는 분석이다.

이 연구위원은 "북한의 핵탄두 수량이 증가하고 있다"면서 "북한이 Pu에 의존했을 때는 그 수량이 많지 않았다"면서 "하지만 이제는 원심분리기를 이용해 HEU를 대량으로 생산할 수 있게 됐다"고 평가했다.

이 연구위원은 "북한이 앞으로 기존 원심분리기의 성능 개량과 생산량 확대를 통해 HEU 생산 능력을 지속 확장하고 원자로를 통한 Pu 생산도 지속할 것"이라고 내다봤다.

이 연구위원은 "지속적인 기폭장치 개량과 고성능 폭약 활용, 핵융합 물질 첨가 등을 통해 더욱 소형화된 차기 전술핵을 개발하고, 이를 적용한 소형 수소탄과 다탄두도 개발할 것"이라고 전망했다.

◆국방부 "북한, Pu 70여㎏, HEU 상당량 보유" 

국방부는 2023년 2월 발간한 '2022 국방백서'에서 북한 핵능력 평가와 관련해 "1980년대부터 영변 등 핵시설 가동을 통해 핵물질을 생산해 왔으며, 최근까지도 핵재처리를 통해 플루토늄 70여㎏, 우라늄 농축 프로그램을 통해 HEU 상당량을 보유하고 있는 것으로 평가된다"고 기술했다.

'2020 국방백서'에서는 북한 핵시설과 관련해 "영변 핵시설"이라고 했지만 2022년 국방백서에서는 "영변 등 핵시설"로 평가가 달라졌다. 영변 외에 또 다른 핵시설이 있다는 것을 명시했다. 북한 핵시설은 영변 외에 ▲평안남도 강선 ▲평안북도 태천 ▲자강도 희천 ▲양강도 영저리 등일 것이라는 관측이다.

특히 평남 강선 지역은 HEU 생산을 위한 원심분리기를 가동 중인 것으로 전해졌다. 북한은 황해북도 평산과 평안남도 순천 등지에서도 우라늄 광산과 정련시설을 운영 중인 것으로 알려졌다.

핵(核) 분야 권위자인 김태우 전 통일연구원장(전 KIDA 책임연구위원)은 '2022 국방백서' 북한 핵능력 평가와 관련해 "5MWe 원자로를 1년에 얼마 가동한다는 가정을 하고 폐연료봉이 나오는 양을 가정해서 Pu 보유량을 추정한다"고 말했다.

김 전 원장은 "다만 북한이 HEU나 Pu를 생산하면 그걸 비축하지 않고 바로 핵무기로 만들 것"이라고 분석했다. 김 전 원장은 "북한이 Pu를 비축하고 있을지, 핵으로 만들었을지, 무기로 만들었을지 판단할 수도 없는 것"이라면서 "특히 HEU는 북한 밖으로 알려진 게 많지 않다"고 했다.

김 전 원장은 "북한 안에 있는 농축시설도 어디에 있는 줄만 알지 얼마나 생산했는지, 용량이 얼마인지 구체적으로 알기가 쉽지 않다"고 진단했다. 김 전 원장은 "북한이 1년에 생산할 수 있는 핵무기 양이 10개 정도로 판단된다"면서 "핵무기를 만들 때 핵분열 물질을 얼마나 쓸 것이냐에 따라 개수가 달라진다"고 설명했다.

김 전 원장은 "북한이 그동안 핵실험을 6차례나 했기 때문에 핵무기를 만드는데 Pu이 그렇게 많이 필요하지는 않을 것"이라면서 "북한이 아직 핵무기 선진국은 아니기 때문에 핵무기 하나를 제조하는데 한 5~6kg 정도 들어갈 것"이라고 봤다.

북한의 핵무기 보유량에 대해 김 전 원장은 "미국 정보기관이나 군 당국에서는 80개 이상 갖고 있는 것으로 보고 있다"면서 "한국은 피해 당사국이기 때문에 다소 보수적인 추정치보다는 정보당국에서 하는 추정치를 더 고려해야 한다"고 조언했다.

◆국방연구원 "핵무기 약 90발, 2030년 160여발"

무기체계 전문가들은 북한의 핵 경량화와 소형화 기술은 신뢰성과 고도화가 남아 있지만 대륙간탄도미사일(ICBM)을 포함한 대부분 미사일에 핵탄두를 탑재할 수 있는 수준으로 볼 수 있다고 진단했다.

북한은 2016년 3월 핵탄두 기폭장치 모형을 공개했다. 이와 관련해 당시 제프리 루이스 미 비확산센터(CNS) 소장은 '북한이 직경 60cm, 무게 200~300kg 정도로 핵탄두를 소형화했을 가능성이 있다'라고 평가했다.

국방부 산하 한국국방연구원(KIDA)은 2023년 1월 북한의 핵능력 평가와 관련해 "현재 핵무기 약 90발, 2030년에는 160여 발을 보유할 것으로 추정된다"고 분석하기도 했다.

미국 랜드연구소와 아산정책연구원은 공동연구를 통해 북한이 핵무기를 해마다 12~18기씩을 추가 확보할 것으로 추정했다. 오는 2027년까지 151~242기의 핵무기를 보유할 것으로 추산했다.

북한은 2006년부터 2017년까지 10년 넘게 6차례에 걸쳐 핵실험을 했으며 국가 역량을 총동원해 핵물질과 핵무기 투발 수단을 밤낮없이 개발해왔다. 급기야 2017년 '핵무력 완성 선언'을 하고 그동안 핵탄두를 탑재할 수 있는 전략‧전술 핵무기에 대한 소형화‧경량화‧고도화‧전력화에 집중했다.

북한은 최근 들어 핵무기의 기술적 고도화 개발 단계를 이미 지나 직접 핵무기를 사용할 수 있는 전력화와 실전 배치 단계에 왔다는 것을 대내외에 과시하면서 전략적 단계별 무력시위를 해나가고 있다.

북한이 전술핵을 KN-23·KN-24‧KN-25 등 신형 전술유도 무기체계와 극초음속 미사일에 탑재해 사용할 수 있는 단계에 왔다고 전문가들은 보고 있다.

◆권용수 "우라늄 원석 많아 HEU 대량 생산 주시"

무기체계 권위자인 권용수(해사 34기) 국방대 명예교수는 "지금은 북한의 Pu 보유량보다 HEU이 매우 중요하다"면서 "고농축 우라늄을 대량 생산하는 것에 대한 정확한 추적이 필요하다"고 지적했다.

특히 권 명예교수는 "Pu는 5MWe 원자로를 가동시켜야 하기 때문에 소량이며 제한될 수밖에 없다"면서 "HEU를 기반으로 핵물질을 대량 생산해 핵무기를 만드는 것에 대한 지속적인 관심과 감시 활동이 절실하다"고 지적했다.

권 명예교수는 "그렇지 않으면 어느 날 갑자기 예상하지 못한 수의 핵무기가 등장할 수 있다"면서 "HEU는 원심분리기를 돌려 굴뚝에 연기도 나지 않으면서 핵무기를 제조해 평상시 감시 추적도 어렵다"고 진단했다.

권 명예교수는 "북한이 우라늄 고농축을 하는 이유는 노출이 잘 안돼 감시의 눈을 벗어날 수 있고 우라늄 원석이 엄청나게 많기 때문"이라면서 "우리한테 위협은 HEU를 이용한 핵무기이며, 구체적으로 감시하고 추적해서 현재 어떻게 되고 있으며, 앞으로 얼마나 늘어날 것인지 파악하는 것이 매우 중요하다"고 지적했다.

북한이 7차 핵실험을 언제 할지도 초미 관심사다. 북한은 ▲2006년 10월 플루토늄으로 1kt 폭발력의 1차 핵실험 ▲2009년 5월 플루토늄으로 2~6kt 폭발력의 2차 핵실험 ▲2013년 2월 우라늄으로 6~7kt 폭발력의 3차 핵실험 ▲2016년 1월 수소탄(북한 발표) 6kt 폭발력의 4차 핵실험 ▲2016년 9월 증폭핵분열탄 추정의 10kt 폭발력의 5차 핵실험 ▲2017년 9월 수소탄(북한 발표) 50kt 폭발력의 6차 핵실험을 한 것으로 추정된다.

6차례 핵실험을 통해 이미 핵무력 고도화에 어느 정도 도달한 것으로 국내외 전문가들은 평가했다. 다만 전술핵 운용에 대한 실제 검증과 신뢰성 확보를 위해 소형 핵실험을 위한 7차 핵실험을 할 것이라는 관측이 우세하다. 날씨와 풍향, 방사능 유출, 시료 채취 등을 감안해 북한이 핵실험 시기를 택일 할 것으로 전문가들은 분석했다.

kjw8619@newspim.com