북한이야기 2008.09.07 00:06
아무리 국가지도부의 핵무기 보유 동기와 의지가 강해도 핵개발에 필요한 하드웨어를 가지지 못하면 핵보유는 공염불로 끝날 것이다. 핵개발 하드웨어의 핵심은 자국산 천연우라늄이다.

북한에는 세습권력의 동기와 의지에 걸맞게 모든 핵시설과 핵물질의 원조(元祖) 물질에 해당되는 천연우라늄이 무진장 매장되어 있다. 남한에는 1그램도 없는 한국의 자국산 천연우라늄이지만 북한 전역에는 곳곳에 넉넉하게 매장되어 있다.
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북한은 핵무기를 제조하기 위한 핵무기용 원료인 우라늄-235를 어떻게 획득하고 있는가? 북한에는 비교적 풍부한 천연우라늄이 매장되어 있다.

북한에 우라늄 광맥이 발견된 것은 세계 제2차 대전 말기인1943년에 일본이 원자탄 개발을 위해서 일본 제8육군연구소로 하여금 북한 지역의 우라늄 자원 탐사를 실시한 바, 약 2,600만ton의 우라늄이 매장되어 있음을 확인하였다.

해방 후 김일성은 두 차례에 걸쳐 우라늄 탐사를 실시했고, 본격적으로 우라늄을 채광하기 시작한 것은 1970년대 중반부터다. 우라늄 광산은 웅기, 신포, 흥남, 순천, 박천, 평산의 6개소이나 현재 채광중인 광산은 황해북도 평산과 평안남도 순천 광산이며, 함경남도 신포 광산이 새로이 개발 중에 있다.

현재까지 북한의 천연우라늄 가채량은 400만 톤으로 알려지고 있다. 그리고 평안북도 박천과 황북 평산에는 우라늄을 정련하는 정련공장이 가동 중에 있고, 지금까지 약 400톤∼450톤 정도를 정련한 것으로 알려져 있다.(김대호 지음, “영변의 약산 진달래꽃(하권)”, 176페이지)

우라늄 광산에서는 우라늄이 함유된 암석(monazite)을 캐내어 잘게 부수고 우라늄을 골라내는 선광(選鑛)작업을 하여 Yellow Cake(U3O8)으로 만든다. Yellow Cake은 제련소로 보내지는 데, 제련소에서는 원자로에 장입할 핵연료인 산화우라늄(UO2) 덩어리(塊)로 만들고, 이를 핵연료 가공공장으로 보낸다. 제련소에서 보내온UO2를 우라늄 농축공장으로 가져가서 농축한다. 농축공정에서 저농축(농축도: 20% 이하) 하면 원자력발전의 연료로, 고농축(농축도: 60% 이상) 하면 핵무기 제작에 사용된다.

미국이 파악하고 있는 북한의 우라늄 광산과 제련시설은 모두 21개소에 이른다. 여기서 파악하고 있다는 말은 미국이 이들 광산과 제련시설에서 생산되어 유통되는 우라늄의 총량을 모의계량(模擬計量: weighing simulation) 하고 있다는 것이다. 북한이 미국으로부터 신뢰를 얻으려면 어떤 방식으로든 북한이 생산한 우라늄의 총량을 입증해야 한다.

북한은 자국의 광산에서 우라늄을 채광하고 있으며, 정련공장에서 천연우라늄(Yellow Cake)을 분리해 내고 있다. 그리고 90% 이상의 순도 높은 우라늄-235를 획득하기 위해서는 그 다음 과정인 ‘변환과정’과 ‘농축과정’을 거쳐야 하는데, 이 과정을 거치지 않고 ‘성형가공’공장으로 직송하고 있다.

이것은 공개적으로는 우라늄 농축시설이 없다는 것을 의미할 수도 있다. 그러므로 북한은 우라늄을 광산에서 채광하여 정련한 후 농축과정을 거치지 않고 바로 핵연료 가공공장으로 보내어 핵무기급 플루토늄 획득을 위한 수순을 밟게 된다.
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소련에서 공여된 흑연감속 원자로는 흑연(graphite)을 감속재(moderator)로 하는 채널(channel) 방식으로 천연우라늄을 핵연료로 사용하고 있다.

핵분열에서 생겨난 고에너지 중성자를 감속하여 U-235 핵에 충돌시키면 고에너지 상태 그대로 일 때보다 훨씬 핵분열이 잘 일어난다. 중성자가 흑연의 탄소핵과 충돌하여 감속이 되는 원리를 이용한 것이 흑연감속 원자로이다.

중국이 처음 핵실험에 성공한 1964년부터 중국의 협력으로 실제 채광을 위한 북한 내 우라늄 광맥의 본격적인 탐사가 실시되었다. 기본적인 평가가 되겠지만, 북한 내에 우라늄 광산이 존재한다는 사실이 북한 핵개발의 궁극적인 잠재력을 보장해 주는 것으로 봐야 한다.

한국의 경우, 일체의 천연우라늄과 저농축 우라늄을 전량 수입한다. 때문에 전력생산 이외의 다른 목적으로 전용(轉用)하면 해당 핵연료수출국이 공급을 중단하면 그만이다. 그러나 북한은 자국 내 천연우라늄 가채량이 4백만톤이나 되므로 한국과는 근본적으로 다르다.

천연우라늄이 핵연료가 되기 위해서는 우라늄광석에서 핵연료봉으로 성형가공(fabrication)을 해야 한다. 광산에서 채굴된 우라늄광석은 분쇄되어 비중과 자기(磁氣) 등으로 부유선광(浮遊選鑛)된 후 초산, 혹은 탄산소다에 용해된다.

이 용액에서 침전된 우라늄을 회수하여 물에 씻어 건조시킨 것이 「Yellow Cake」이라 불려지는 조정련(粗精鍊) 우라늄(중간제품)이다. 이 공정은 대량의 광석을 사용하기 때문에 채광 현장 근처에 조정련 공장이 있는 것이 일반적이다.

북한의 우라늄 정련시설은 우라늄광산이 있는 평산과 영변 근처인 박천에 있다. 북조선총연맹의 기관지인 조선시보(朝鮮時報) 1992년 5월 21일자 보도를 보면 박천 우라늄 정광 중간공장과 평산 우라늄 정광공장이라고 표현하고 있다.

그러나 우라늄 채굴이 행하여 지고 있는 평산의 정련시설이라는 것은 조선시보의 보도와는 반대로 조정련공장(정광중간공장)임에 틀림없다. 이 공장은 1990년에 완성되었다.

연한 황색물질인 Yellow Cake를 초산에 용해시켜 그 용액을 가열하고 탈수해서 수소가스로 처리하면 이산화 우라늄 분말이 된다. 이 과정이 우라늄 정제이며 이산화 우라늄을 금속우라늄으로 성형 가공한 것이 핵연료봉이다. 이 공정은 박천의 우라늄 정제공장에서 행하여지고 있다.

금속우라늄은 영변에 있는 핵연료봉 조립공장에 운반되어 마그녹스(magnox) 등으로 피복시켜 핵연료봉이 완성되고, 생산된 사용전핵연료(nuclear fresh fuel)는 영변기지내의 핵연료봉 저장고에 적립된다.

'마그녹스'란 마그네슘의 합금으로 알루미늄, 베릴리움, 망간을 소량 함유시켜 핵연료봉의 피복으로 사용하는 데, 탄산가스와의 비반응성, 방사선피해 등이 아주 낮다. 물과의 반응도는 높기 때문에 수조에서 건져낸 사용후핵연료봉(nuclear spent fuel)은 건조시켜 보관해도 오래가지 못한다.

천연우라늄 채광 및 핵연료 가공시설은 북한의 필요에 따라 확장이 비교적 용이하므로 현재의 능력이 크게 문제되지 않는다. 그러나 지금까지의 채광 실적과 핵연료 가공실적을 평가하기는 어렵다. 대부분 흥남, 평산, 웅기 등지의 광산에서 채광된 우라늄을 현지에서 정련 및 제련하여 정광(yellow cake)을 만든다.

평산 광산에서는 22개의 생산단위공장, 4개의 선광시설, 6백미터의 광석운반 콘베이어 등으로 원광을 인접지역인 평화리 정련공장(처리능력 0.3톤/일)으로 보낸다. 최종적으로 우라늄 정광은 구성과 영변의 우라늄 가공공장에서 핵연료로 가공되나, 이들 공장의 자세한 처리능력은 아직 파악되지 않고 있다.

북한의 우라늄 농축 시설과 능력에 대하여 알아 보자. 북한 노동당의 국제담당비서였던 황장엽과 그를 수행하여 귀순한 김덕홍은 여러 차례 강연과 회견에서 “북한이 농축 우라늄을 파키스탄에서 제공받아 핵개발을 완료하였다”고 하였다. 이를 근거로 북한의 농축 능력을 추론할 수 있다.

우라늄의 농축에 대하여 북한은 부인하고 있지만 여러 징후로 보아 존재 또는 운용하고 있을 가능성은 아주 크다. 이라크의 경우로 추정컨대 영변 등지의 연구시설에 소규모로 은닉되어 운영되고 있을 가능성은 많다.

의심을 받고 있는 황해도 평산과 평북 박천의 우라늄 농축시설은 기술적 난이성과 이미 알려진 정보를 종합하여 볼 때, 존재한다고 해도 실험실 규모의 농축시설일 것이다.

기술적 측면에서 레이저농축은 북한에게는 아직은 난이도가 너무나 높은 기술이고 가스확산법은 시설이 외부에 곧바로 노출되며 원심분리법은 다량의 주요부품 수입 시 외부에 노출된다. 또한 화학법과 기체역학법은 고농축에 불리하므로 핵무기 제조 시에 적용되지 못할 것이다. 따라서 수 그램의 고농축우라늄을 생산할 수 있는 실험실 규모는 당연히 운영하고 있을 것이다.

특히, 1992년 5월 11일∼16일에 있었던 IAEA의 Hans Blix 일행의 북한 핵시설 사찰에서 평산에 위치한 정련 및 변환공장의 UO2 핵연료 생산은 농축핵연료를 사용하는 가압경수로(PWR)의 연구일 가능성을 시사하고 있어서 북한도 원자로에 사용할 농축에 대한 동기가 있음을 보여주었다.

현재까지 북한의 핵시설 정보에서 우라늄 농축관련 시설을 발견할 수는 없었으나 재처리 관련 연구/생산 시설에서 농축에 관한 강력한 동기부여는 있었다.

그러나 북한의 과학기술 수준으로 보아 농축우라늄을 생산하는 다양한 방법 중 대부분은 북한의 능력을 벗어나는 것이지만, 액액교환법(液液交換法: CHEMEX) 및 이온교환법은 대부분의 시설이 통상적인 화학공정 장치로서 첨단 핵주기(nuclear fuel cycle) 기술이 아닌 점에서 가능성이 있다.

결국 북한 내에 농축우라늄의 존재여부는 고폭시험장 또는 연구시설에서 감손우라늄(Depleted Uranium: 농축 시에 발생되는 U-238)이 발견되는 가에 달려 있다고 할 수 있다.


출처: http://www.newshankuk.com/news/news_view.asp?articleno=k20061226104359042150
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posted by 지나가다가