북한에서 이미 실시했다는 핵융합과 핵실험의 실체는 무엇일까? 진짜일까 가짜일까? 

 

 

이에 대해 좀 더 숙고해 보아야 할 기사가 과학 잡지 ‘네이처’지 3일(현지시각)자에 실험 여부에 대한 논란에 대한 기사를 소개한다. 

 

“데이터를 보면 북한에서 핵분열 무기에 핵융합 촉진(fusion boost) 방식으로 실험을 했음을 제시한다.”

 

새로운 방사성 동위원소 데이터 분석에 따르면 북한에서 2010년에 두 차례의 은밀한 핵무기 실험을 했을지 모른다.

 

이 주장에 일부 핵무기 전문가들은 회의적 반응을 보였다. 그러나 만일 이 분석이 확인된다면 북한이 했다고 알려진 핵실험 횟수를 두 배로 늘이며 그들의 풋내기 핵 무기고는 강력한 핵탄두를 개발하려 한다는 것을 제시하는 것이다.

 

또한 북한 국영 통신사에서 지난해 2010년 5월에 내놓았던 기이한 성명, 즉, 그들이 핵융합에 성공했다고 말했던 것을 설명한다. 대체로 한국이나 서방 언론에 당시 뉴스는 조롱거리였다. 그러나 은밀한 핵실험을 밝혀내는 소수의 경력을 지닌 전문가 집단은 북한의 주장을 신속하게 묵살하지 않았다. 한국의 과학자들은 당시 한 차례 방사성 크세논을 감지했으며 이는 북한이 핵 관련 활동을 암시하는 것이었고, 북한은 이미 2006년과 2009년에 핵 장치를 실험했던 바 있다.

 

2010년 8월에 비엔나 전문가 회의에서 비공식적으로 한국의 데이터와 국제 방사성동위원소 감시 기지 네트워크로부터 나온 측정치에 대해 협의했다. 국제 방사성 동위원소 감시 기지는 CTBTO(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization, 포괄적 핵실험금지 조약기구)가 운영하는데, 이 기구는 핵무기 실험을 금지하고자 하는 '아직은 비준되지 않은' 조약을 지원하고 있다.

 

스웨덴 스톡홀름의 국방연구국의 기상 과학자 라르스-에릭 드기어(Lars-Erik De Geer)도 이들 전문가 중의 한 사람이다. 전문가들이 북한에 가까운 러시아와 일본 기지의 감시 데이터를 조사할 때 "모든 사람들로부터의 결론은 '앗, 우리는 이걸 설명할 수 없다.'였다."고 그는 회상한다.

 

문제를 그대로 내버려둘 수 없어서, 드 기어(Lars-Erik De Geer)는 방사성 동위원소 데이터를 가져다 기상 기록뿐 아니라 한국의 보고서와도 비교하였다. 일 년간의 연구 후, 그는 북한이 TNT 50~200톤 범위의 폭발력을 갖는 두 번의 작은 핵실험을 2010년 4월 및 5월에 실행했다고 결론지었다. 그에 의하면 감지된 동위원소의 타입과 비율이 북한이 자체 무기 생산 능력을 제고하려는 의도로 재료 및 기술을 테스트했음을 제시한다고 한다. 그의 논문은 저널 사이언스(Science) 및 글로벌시큐리티(Global Security) 4/5월지(誌)에 공개될 예정이다. 

 

 

드기어(Lars-Erik De Geer)의 이론은 인간에 의한 핵 프로세스 동안 생성되는 여러 가지 수명이 짧은 방사성 동위원소의 검출에 의존한다.

 

크세논-133과 크세논-133m(m은 'metastable', 준안정 형태. 133m은 133보다 에너지가 높다)의 비율은 4월 중순에 폭발한 것을 가리킨다. 보다 수명이 짧은 동위원소들, 바륨-140과 그것의 방사능 붕괴 산출물인 란타늄-140은 5월 11일쯤의 두 번째 핵실험을 가리킨다.

 

드 기어는 사실, 바륨-140의 존재는 급작스런 핵 이벤트가 있어야만 설명될 수 있다면서 "스웨덴에서는, 이 같은 것은 수십 년 전 러시아 지하 실험 때 보았다"고 설명했다. 다른 크세논 동위원소의 비율 또한 우라늄을 포함한 고속의 핵반응을 가리킨다. 은밀한 우라늄 프로그램이 수년간 지속되어 왔다는 소문에도 불구하고, 지금까지 북한의 프로그램은 플루토늄 기반으로 생각되었다.

 

드 기어(Lars-Erik De Geer)는 북한이 보다 강력한 폭탄을 만들려 노력하고 있다고 생각한다. 첨단 핵무기들은 종종 중수소 및 삼중수소로 알려진 수소의 무거운 동위원소들을 소량 포함한다. 탄두가 폭발하면서 중수소와 삼중수소를 압축하여 이들이 서로 융합되도록 한다. 융합 반응은 중성자를 내놓으며, 이어서 핵분열 과정을 촉진하면서, 중성자 산출을 증가시킨다. 드기어(Lars-Erik De Geer)는 소규모였지만 그 같은 종류의 실험(산출율이 낮았다는 의미로)이 일어났었고, 이는 삼중수소 핵융합에 의하여 촉진되는 핵무기 제작을 위한 첫 스텝일 수 있다고 의심한다.

 

뉴저지 프린스턴 대학의 물리학자 프랭크 폰 히펠은 드기어(Lars-Erik De Geer)의 분석이 모종의 핵분열 폭발의 설득력 있는 증거를 제공한다고 말한다. 그러나 그는 그렇다고 해서 반드시 두 번의 무기 실험, 혹은 핵융합 촉진 실험이 포함되었을 것이라고는 동의하지 않으면서 "바라건대 다른 전문가들도 그것을 분석하면 또 다른 의견이나 보다 간단한 설명을 내놓을 수 있을지 알고 싶다“고 말했다. 

 

다른 이들은 실험이 있었는지 자체에 깊이 회의적인 상태로 남아 있다. 핵실험 금지 감시 네트워크와 함께 수년간 일해 왔던 은퇴한 지구물리학자 올라 다알먼에 따르면, 가장 문제가 되는 것은 방사성 동위원소 데이터를 지지할 지진파 진동이 없다는 것이라고 한다. 다알먼은 "한반도는 핵폭발로부터의 가장 작은 흔들림도 감지할 수 있도록 센서가 연결되어 있다. 따라서 무언가 관측할 수 있었어야 한다“며 반론을 제기하며 결론을 내리기는 아직 멀었다고 말했다. 

 

캘리포니아 몬터레이 국제학 연구소의 동아시아 (핵무기 및 화학 무기) 확산 방지 프로그램 이사인 제프리 루이스는 이에 동의한다. 그는 드기어(Lars-Erik De Geer)의 가설은 "내게는 그리 생각되지 않는다."고 말했다. 감시 시스템만으로는 핵 반응로 사건(reactor accident)과 같은 어떤 다른 종류의 핵사건 때문이 아니었는지를 증명할 수 없다. 그에 따르면 수십 개의 반응로가 현재 동아시아에서 작동중이며 지진 데이터 혹은 현장 검사 없이 동위원소가 어디에서 나왔는지 증명하는 것은 불가능하다면서 "다른 데이터가 필요하다“고 말했다. 

 

센서 네트워크를 취급하는 비엔나의 데이터 센터 이사인 라시나 제르보에 따르면, 드 기어(Lars-Erik De Geer)의 주장은 CTBTO의 센서 네트워크에 의해 수집된 데이터에 부분적으로 의존하지만, CTBTO 자체는 이 모든 데이터를 공식적으로 분석한 적이 없다고 한다. 

 

제르보는 데이터는 그 같은 이벤트 후에 신속하게 처리되고 또한 공유되지만, CTBTO 멤버 국가에 의해서 요청되는 경우만 공식적으로 분석된다고 한다. 그는 CTBTO에 서명한 182개 국가 중 어디에서도 아직 그 같은 요청을 하지 않았다고 한다. 제르보는 CTBTO가 논문에 언급한 한국의 자체 감시 기지 네트워크에서 수집한 데이터 접근 권한을 갖고 있지 않다고 말을 덧붙였다.

 

드 기어(Lars-Erik De Geer)는 이 논문이 미스터리한 동위원소 배출에 대해 논쟁을 자극하고 또 다른 조사를 유발할 것을 바란다. 제르보는 CTBTO 멤버 국가의 과학자들이 정말로 데이터를 다시 검토하도록 촉발할지 모른다고 말한다. 그리고 그때는 아마도 CTBTO에 공식적인 분석을 하도록 요청할 것이라고 한다.