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[전영기의 퍼스펙티브] 이병령 “이론적으로 한국형 핵폭탄 3200개 제조 가능”

월성 원전서 따져 본 자체 핵무장 능력
9월 12일 낮 경주 월성 원전 내에 있는 사용후핵연료 건식저장소(위)와 습식저장소. 보관된 핵연료 다발이 40만 개에 이른다. 이 규모의 핵다발을 재처리하면 핵폭탄 3200개를 생산할 수 있다. [사진 월성원전]

9월 12일 낮 경주 월성 원전 내에 있는 사용후핵연료 건식저장소(위)와 습식저장소. 보관된 핵연료 다발이 40만 개에 이른다. 이 규모의 핵다발을 재처리하면 핵폭탄 3200개를 생산할 수 있다. [사진 월성원전]

지구상엔 핵무기를 보유한 나라와 핵폭탄이 없는 나라 두 종류가 있다. 수많은 핵 미보유국이 핵무장에 나서지 않는 이유는 무엇인가. 유엔의 핵보유 5대 강국(안전보장이사회 상임이사국)이 핵우산을 씌워 주겠다고 정치적·국제법적으로 약속했기 때문이다. 그들이 어떤 핵공격으로부터도 개별 국가들을 보호해 주리라는 믿음이 있기에 미보유국은 핵무장을 애쓰지 않는 것이다. 따라서 안보리 상임이사국인 중국과 러시아가 북핵을 방관하는 것은 국제사회에서 핵보유 강대국의 의무를 이행하지 않는 행위다. 이로써 중·러는 주변 국가들의 핵무기 개발 의욕을 중단시킬 윤리적·정치적 정당성을 상실했다.
 
요즘 한·미 관계가 삐걱거리면서 미국이 한국을 위해 최후의 순간까지 핵우산을 씌워 줄 수 있느냐는 의문도 속출하고 있다. 김정은의 6차 핵실험 성공으로 핵탄두가 장착된 장거리탄도미사일(ICBM)의 샌프란시스코 공격 능력이 확인되면서 나오는 얘기들이다. 미국이 과연 본토의 수십, 수백만 인명 살상을 각오하면서 동맹국을 위해 핵을 지원해 줄까. 본토 핵공격의 위협에 슬쩍 꼬리를 내리고 이런저런 핑계를 대면서 한국에 신속·성실·긴밀한 핵 지원을 망설이지 않을까. 이런 합리적 의심이 가시기는커녕 점점 퍼져 가는 추세라면 우리는 당장은 아니더라도 자체 핵무장을 고려하지 않을 수 없다. 순서상으론 미국한테 전술핵 배치를 요청하는 게 1단계일 것이다. 이 문제에 대해 어떤 전문가들은 미국이 전술핵을 절대 내주지 않을 것이기에 불가능하다고 주장한다. 그렇다면 한국인 자신의 힘으로 핵무기를 개발하는 2단계를 상정하지 않을 수 없다.
 
국가 안보는 최악의 상황을 가정해 대비하는 게 옳다. 나라의 어디에선가는 가장 나쁜 일이 벌어진다는 시나리오를 설정해 무엇인가 구상하고 준비해야 한다. 북한의 미치광이 같은 핵협박 속에 미국의 핵 지원이 시원치 않다고 상상해 보자. 1단계 구상이 실패해 2단계로 나아갈 수밖에 없는 최악의 상황이 도래하면 어찌할 것인가. 그때 우리는 ‘얼마나 많은’ ‘품질 좋은’ 핵무기를 ‘얼만큼 빨리’ 생산해낼 수 있을까. 미래의 어느 순간 필요할지 모를 한국형 핵폭탄의 양·질·속도를 알아야 했다.
 
한국원자력연구소에 근무하던 1990년대 초 한국형 원전 개발에 성공한 이병령 박사.

한국원자력연구소에 근무하던 1990년대 초 한국형 원전 개발에 성공한 이병령 박사.

해답의 실마리를 얻기 위해 기자는 9월 12일 경주시 양남면 동해안로에 위치한 월성 원자력발전소를 찾았다. 1992년 최초의 한국형 원자로 영광 3, 4호기 설계를 완성(공사 준공은 1998~99년)한 ‘한국형 원전의 아버지’ 이병령(70) 박사와 동행했다. 월성 원전엔 캐나다 기술로 만든 4기의 중수로형 원자로가 있다. 현재 전국에서 가동 중인 24기의 원자로 가운데 20기는 경수로형이다. 만일 한국이 불가피하게 핵폭탄을 만들기로 결심하면 필요한 핵물질은 경수로 아닌 중수로 원전에서 가져와야 한다. 핵폭탄은 원자로에서 충분히 태우고 남은, 플루토늄239(Pu-239)가 들어있는 ‘사용후핵연료(spent fuel)’를 재처리해 만드는데 중수로에서 훨씬 효율적으로 사용후핵연료가 추출되기 때문이다. 사용후핵연료는 50㎝ 길이의 대롱형 연료봉 37개가 한 다발로 묶여 있다. 사용후핵연료 한 다발의 직경은 10㎝,무게는 20㎏으로 어른 한 가슴에 적당한 무게감으로 안길 수 있는 크기다.
 
푸른 바닷가, 우거진 숲 사이, 살랑거리는 가을 바람을 느끼며 축구 경기장보다 조금 작은 크기의 야외 건식저장소를 걸었다. 거대한 원통형의 수백 개 콘크리트 구조물들이 사열받는 군인들처럼 빽빽이 도열해 있다. 높이 6m, 직경 3m의 콘크리트 차폐물인데 이 속에 월성의 4기 중수로 원자로에서 배출된 사용후핵연료 다발들이 차곡차곡 쟁여져 있다고 한다. 전문가들은 이 구조물을 캐니스터(canister)라고 불렀다. 손으로 만져 보고 팔로 안아 봤는데 까칠하기보다 미끈한 감각이었다.
 
그때 시간이 오전 11시쯤. 건식저장소 계기판에 나타난 실시간 방사선량이 0.099μSv(마이크로시버트)였는데 같은 시간 ‘한국원자력 안전기술원’ 홈페이지의 ‘실시간 방사능 수치’를 클릭해 확인한 청와대 근처 서울 은평구의 방사선량은 0.157μSv였다. 경주 건식저장소의 방사선량이 서울 청와대 주변보다 낮았다. 지구상에서 가장 위험한 물질이라는 핵연료는 인류의 극한적 기술과 첨단 관리 시스템에 의해 잘 통제되고 있었다.
 
캐니스터 꼭대기마다엔 핵물질의 안전관리를 위해 국제원자력위원회(IAEA) 요원이 출장나와 육안으로 확인한 뒤 붙인 IAEA 봉인 장치가 있었다. 캐니스터 1개의 수용 가능한 사용후핵연료 다발은 540개다. 8월 31일자 기준으로 건식저장소가 보관하고 있는 총 핵연료다발 수를 알아보니 30만5880다발이었다. 월성 원전엔 야외 건식저장소 말고도 실내 풀장인 습식저장소도 있다. 습식에 보관된 핵다발은 12만6304개다. 건식과 습식 시설에 각각 저장된 핵다발 수를 더하면 43만2184다발이다. 즉 한국인이 핵폭탄을 제조할 경우 동원할 수 있는 사용후핵연료 다발이 40만 개인 셈이다.
 
이병령 박사의 도움을 받아 핵연료다발 40만 개를 모두 재처리할 경우 제조 가능한 핵폭탄의 개수를 계산해 봤다. 물론 지극히 이론적이고 산수적이며 기술적인 접근 방식이다. 핵무기 전문가들은 플루토늄 핵폭탄 1개 만드는 데 드는 Pu-239의 양은 4~6㎏이라고 했다. 계산상 편의를 위해 5㎏으로 잡는다.
 
이병령 박사는 “관계자 취재와 조사·연구를 통해 월성 원전의 핵연료 1다발에 Pu-239가 40g 정도 들어 있는 것으로 파악됐다”고 말했다. 핵연료다발이 월성에 40만 개가 있으니 우리는 40g×40만 다발=1600만g(1만6000㎏)의 Pu-239를 가지고 있는 것이다. 핵폭탄 1개에 소요되는 Pu-239가 5㎏이라고 본 만큼 1만6000㎏÷5㎏=3200개가 이론적으로 생산 가능한 핵폭탄 개수다. 상상 속의 한국형 핵폭탄은 1945년 일본 나가사키에 투하됐던 원자탄과 같은 파괴력을 갖는다. 나가사키 핵폭탄에 들어간 Pu-239는 15㎏이었다. 핵폭탄 경량화 기술의 발전으로 지금은 1945년 당시의 3분의 1 수준만 있어도 같은 살상력을 낼 수 있다는 게 전문가들의 설명이다.
 
상상으로 그려 보는 한국형 핵폭탄의 품질은 어떨까. 이 박사는 “원자력발전소를 자체 설계할 수 있는 나라의 핵폭탄 만들기는 텔레비전 제작 능력을 가진 나라의 라디오 만들기에 비유할 수 있다”고 말했다. 중국은 1967년 수소폭탄 실험에 성공해 핵보유국이 됐지만 수출 가능한 수준의 원자로를 개발한 건 2008년이라고 한다. 원자력연구소에 근무하던 이 박사가 600여 명의 팀을 이끌고 한국형 원자로 개발에 성공한 건 1992년. 중국보다 16년 빨랐다. 그는 한국형 원자로 기술이 중국보다 정교하고 안전하고 월등하기 때문에 핵폭탄의 성능도 중국형보다 뛰어날 것으로 예견했다.
 
핵폭탄의 품질은 일반적으로 비행기나 미사일 등 운반수단에 장착 가능성을 중시해 폭탄의 경량화 수준으로 등급을 매긴다. 핵무기 전문가들은 현재 미국이 생산하는 핵탄두들의 최소 무게를 100㎏ 정도로 보고 있는데 러시아는 200㎏으로 둘째로 친다. 이어 영국 300㎏, 프랑스 400㎏, 중국 500㎏ 순이다. 폭탄 무게의 경량화 순서는 당연하면서 놀랍게도 그 나라의 원자력 발전의 역사와 기술 수준에 정확히 비례하고 있다. 북한은 500㎏을 경량화 목표로 추진해 왔는데 거의 근접한 것으로 평가받고 있다. 이병령 박사는 “제반 조건만 충분히 갖춰진다면 한국형 핵폭탄은 러시아급인 200㎏으로 경량화할 수 있다고 본다”고 주장했다.
 
이 박사는 기자와 ‘월성 원전 동행 취재’를 준비하면서 수십 년 경험과 인맥을 활용해 핵폭탄 개발에 필요한 국내외의 핵공학·기계공학·전기전자·화공학·공기역학 전문가와 한국 방위산업체의 현장 관계자 등과 계속 정보를 주고받았다. 이들의 견해를 종합해 이 박사는 “현재 한국의 인적 자원과 기술 수준, 제조 및 관리 능력을 효율적으로 동원할 경우 7개월 정도면 한국형 핵무기를 제작할 수 있겠다”고 예상했다. 이 박사가 예측한 7개월 속엔 한·미 원자력 협정의 핵재처리 금지 조항을 푸는 시간은 반영되지 않았다.
 
월성의 사용후핵연료 다발들이 핵폭탄 원료로 전환되려면 Pu-239 이외 이물질을 제거하는 핵재처리 과정을 반드시 거쳐야 한다. 그런데 원자력의 수많은 기술 가운데 핵재처리 기술만은 국제정치적인 이유 등으로 한국인이 경험해 보지 못했다는 것이다. 지금 우리가 핵폭탄 개발 과정을 이론적이며 기술적으로만 상상하고 있다고 해도 핵재처리에 걸리는 시간만은 산정하기 어렵다는 게 이 박사의 토로였다. 이 박사는 “다만 얼마 전 나와 토론한 미국 웨스팅하우스의 한 전직 임원은 ‘한국이 보유한 재처리 실험실 장치로 핵폭탄 2~3개를 만들기 위한 분량을 재처리하는 데 드는 시간은 4개월 정도’라고 하더라”고 전했다.
 
상상 속의 핵폭탄 제조 여행을 마칠 때가 됐다. 한국이 자체 핵무장을 하는 상황이 도래하지 않길 바라며 이 기사를 썼다. 한국의 자체 핵무장은 (1)김정은의 핵 협박에 미국이 굴복해 핵우산이 찢어지거나 (2)북·미 평화협정이 김정은의 의도대로 타결돼 주한미군이 철수하거나 (3)한·미 동맹에 심각한 균열이 생겨 한국의 안보는 오직 한국인에 의해서만 지켜야 하는 세 가지 상황에서만 시도될 것이다. 그런 상황은 하도 끔찍해서 생각하고 싶지 않다. 하지만 누군가는 이런 최악의 상황을 감당해야 하지 않겠나. 
 
전영기 중앙일보 칼럼니스트
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