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녕변 원자력 연구소

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목차

1. 개요

녕변 원자력 연구소는 1962년 북한에 설치된 핵 시설로, 1963년 소련으로부터 연구용 원자로를 도입하며 시작되었다. 5MW급 실험용 원자로를 건설하여 1980년대부터 가동되었고, 1990년대 핵 개발을 가속화하여 플루토늄 생산 의혹을 받았다. 6자 회담에 따라 2007년 가동 중단 및 봉인되었으나, 이후 재가동과 핵연료 재처리를 통해 핵무기 개발 의혹이 지속적으로 제기되었다. 주요 시설로는 연구용 원자로, 5MW 원자로, 경수로 등이 있으며, 지하 핵 시설 존재 가능성 및 방사능 오염 문제도 논란이 되고 있다.

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녕변 원자력 연구소
개요
5 MWe 실험용 원자로
위치조선민주주의인민공화국 평안북도 녕변군
명칭
한국어녕변 핵 시설
한자寧邊核施設
로마자 표기Nyeongbyeon haeksiseol
영어Nyeongbyeon Nuclear Scientific Research Center
주요 시설
5 MWe 실험용 원자로가동 중단 후 재가동

2. 역사

녕변 핵 시설의 역사는 북한 핵 개발의 역사와 궤를 같이 한다.

1962년 녕변 원자력 연구소가 설치된 이후, 1963년 소련에서 도입한 2메가와트급 연구용 원자로 IRT-2000이 설치되었다. 1980년에는 5메가와트급 원자로 공사가 시작되어 1985년 가동을 시작했다. 녕변에는 50메가와트급 마그녹스 원자로 건설 부지도 있었으나 1994년에 공사가 중단되었다. 태천군에서는 200메가와트급 마그녹스 원자로가 건설 중이었으나 역시 1994년에 중단되었다.

2007년 6자 회담 합의에 따라 북한은 핵 재처리 시설을 포함한 녕변 원자력 시설을 가동 중단하고 봉인했으며, IAEA의 확인을 받았다. 이에 대한 상응 조치로 북한은 5개국으로부터 5만 톤의 중유를 공급받았다. 2008년에는 녕변 원자력 연구소를 상징하는 냉각탑이 폭파되었다.

이후 6자회담은 진행, 중단, 재개가 반복되었으며, 북한은 핵 활동 재개와 중단을 반복하였다. 2018년 남북정상회담에서 북한은 미국의 상응 조치가 있을 경우 녕변 핵 시설을 해체할 의향이 있음을 밝혔다.

2. 1. 초기 (1950년대 ~ 1980년대)

1953년 3월 소련과 원자력 평화적 이용 협정을 체결한 북한은 1962년에 녕변 원자력 연구소를 설치하였다.[87] 1963년 6월에는 소련으로부터 2메가와트급 소형 연구용 원자로인 IRT-2000을 도입하여 녕변 연구소에 설치하였다.[87] 1965년에는 이 원자로가 가동을 시작했다.[46]

1980년에는 5메가와트급 원자로 건설이 시작되었으며, 1985년에 가동되기 시작하였다.[87] 이 원자로는 대형 마그녹스 원자로 개발 프로그램의 초기 기술 검증용 소형 원자로였다.[8]

소련에는 크라스노야르스크-26이라는 비밀도시가 있었는데, 상당수의 북한인이 이곳에서 훈련을 받았으며, 북한은 이 도시를 모방하여 영변 핵시설을 만들려고 했다는 주장이 있다. 탈북자 2명은 북한의 핵무기 시설이 대부분 영변 인근 산악지대의 지하 깊은 곳에 숨겨져 있다고 증언했다.[88]

2. 2. 핵 개발 가속화 (1990년대 ~ 2000년대 초)

1980년대에 건설되어 1986년에 최초로 임계에 도달한 5 MWe 실험용 원자로는 마그녹스 원자로 개발의 초기 기술 검증용 소형 원자로였다.[8] 미국-북한 제네바 합의에 따라 1994년까지 간헐적으로 가동되다가 폐쇄되었으나, 2002년 제네바 합의가 파기된 후 2003년 2월에 가동이 재개되어 연간 약 6kg의 플루토늄을 생산했다.[9] 2005년 4월에서 6월 사이에는 원자로 연료가 교체되었고, 사용후 핵연료 재처리를 통해 약 24~42kg의 플루토늄 금속이 생산된 것으로 추정되며, 이 중 일부는 2006년 북한 핵실험 및 2009년 북한 핵실험에 사용된 핵무기에 사용되었다.[10]

녕변에는 50 MWe 규모의 마그녹스형 시제품 발전용 원자로도 있었지만, 건설은 제네바 합의에 따라 1994년에 중단되었고, 2004년까지 구조물과 배관이 심하게 손상되었다.[11] 200 MWe 규모의 마그녹스형 정격 출력 발전용 원자로는 녕변에서 북서쪽으로 20km 떨어진 태천에 건설 중이었으나, 역시 1994년 제네바 합의에 따라 건설이 중단되었다.

2007년 2월 13일, 6자 회담에서 조선민주주의인민공화국은 녕변의 마그녹스 원자로와 관련 시설을 폐쇄하고 봉인하며, 국제 원자력 기구 요원을 초청하기로 합의했다.[12] 이에 대한 대가로 조선민주주의인민공화국은 5만 톤의 중유 형태로 다른 5개국으로부터 긴급 에너지 지원을 받았다. 국제 원자력 기구(IAEA) 사찰단은 6월 28일 현장에 도착하여 폐쇄를 검증했다.[13] 7월 18일, IAEA는 영변의 5개 핵 시설이 모두 폐쇄되었음을 확인했다.[18]

2008년 6월 27일, 북한은 핵무기 프로그램의 상징인 냉각탑을 파괴했다.[20] 2008년 동안 6자 회담의 핵무기 폐기 과정에 대한 이견으로 북한과 미국 간의 긴장이 다시 고조되었다. 2008년 10월 8일, 국제 원자력 기구(IAEA) 사찰단은 북한 정부로부터 해당 부지에 대한 추가 사찰을 금지당했다. 그러나 이틀 뒤 미국은 북한을 미국의 테러 지원 국가 명단에서 삭제했고, 영변 비활성화 과정이 재개되었다.[22]

조선중앙통신(KCNA)에 따르면, 조선민주주의인민공화국은 2009년 4월 25일 로켓 발사에 대한 유엔의 비난에 대응하여 플루토늄 회수를 위해 사용후 핵연료 재처리를 재개했다.[23]

2. 3. 6자 회담과 중단, 그리고 재개 (2003년 ~ 현재)

2007년 2월 13일, 6자 회담에서 조선민주주의인민공화국은 녕변의 마그녹스 원자로와 관련 시설을 폐쇄하고 봉인하며, 국제 원자력 기구(IAEA) 요원을 초청하여 필요한 모든 감시와 검증을 수행하기로 합의했다.[12] 그 대가로 조선민주주의인민공화국은 다른 5개국으로부터 5만 톤의 중유를 긴급 에너지 지원 형태로 받게 되었다.

국제 원자력 기구(IAEA) 사찰단은 2007년 6월 28일 현장에 도착하여 폐쇄에 대한 검증 및 감시 조치를 논의했다.[13] 이는 방코델타아시아에 대한 미국과의 분쟁으로 인해 4월부터 지연된 것이었다.[14] 7월 14일, 숀 매코맥은 조선민주주의인민공화국이 미국에 원자로를 폐쇄했다고 통보했다고 밝혔다.[16] 다음날, IAEA 사무총장 모하메드 엘바라데이는 유엔이 원자로 폐쇄를 확인했다고 발표했다.[17] 7월 18일, IAEA는 녕변의 5개 핵 시설이 모두 폐쇄되었음을 확인했다.[18]

2008년 3월 3일, IAEA 이사회에 대한 서두 발언에서 사무총장은 IAEA가 시설 비활성화를 수행하지 않았기 때문에 이에 대한 업데이트를 제공할 수 없다고 밝혔다. 5MWe 실험용 원자력 발전소의 모든 연료봉과 핵연료 제조 공장의 비활성화로 생성된 핵물질은 IAEA의 봉인 및 감시하에 있었다.[19]

2008년 6월 27일, 북한은 자국 핵무기 프로그램의 가장 가시적인 상징인 냉각탑을 녕변 핵단지 내의 주요 원자로에서 파괴했다. 이 폭파는 다수의 국제 기자들과 외교관들이 지켜보았다.[20] 냉각탑 해체는 북한이 핵 프로그램 해체 신고서를 제출한 후 미국의 양보에 대한 대응이었다. 미국은 2500000USD의 해체 비용을 지불했다.[21]

2008년 동안 6자 회담의 핵무기 폐기 과정에 대한 이견으로 북한과 미국 간의 긴장이 다시 고조되었다. 2008년 10월 8일, 국제 원자력 기구(IAEA) 사찰단은 북한 정부로부터 해당 부지에 대한 추가 사찰을 금지당했다. 그러나 이틀 뒤 미국은 북한을 미국의 테러 지원 국가 명단에서 삭제했고, 녕변 비활성화 과정이 재개되었다.[22]

조선중앙통신(KCNA) 웹사이트에 따르면, 조선민주주의인민공화국(DPRK)은 2009년 4월 25일 로켓 발사에 대한 유엔의 비난에 대응하여 플루토늄 회수를 위해 사용후 핵연료 재처리를 재개했다. 이 물질은 핵무기 실험에 사용된 물질을 보충했다.[23]

2012년 2월, 조선민주주의인민공화국(북한)은 미국과의 생산적인 협상이 진행되는 동안 녕변 원자력 연구소에서의 우라늄 농축을 중단하고 핵무기 추가 실험을 하지 않겠다고 발표했다. 또한 북한은 국제 원자력 기구(IAEA) 사찰단이 녕변에서의 운영을 감시하는 것을 허용하겠다고 밝혔다. 미국은 조선민주주의인민공화국에 적대적인 의도가 없으며, 양자 관계 개선을 위해 노력할 준비가 되어 있음을 재확인했다.[35][36] 2.29 합의가 붕괴된 후 핵 농축이 재개된 것으로 추정된다.

2013년 3월, 북한은 5 MWe 실험용 원자로의 가동을 재개할 것이라고 발표했다.[37] 이를 위해, 작동이 중단된 2차 냉각 시스템을 복원해야 할 것이다.[38]

2015년 9월 15일, 북한은 녕변 핵 시설이 5 MWe 실험용 원자로를 포함하여 완전 가동 중이라고 발표했다.[3] 그러나 2016년 4월의 위성 사진은 높은 수준으로 가동되지 않았음을 시사했다.[39]

2016년 9월부터 2017년 6월까지의 적외선 영상 분석 결과 5 MWe 실험용 원자로는 가동되지 않았거나 낮은 수준으로 가동되었음을 보여주었다. 방사화학 실험실은 간헐적으로 가동되었다.[40]

2018년 9월 남북정상회담에서, 북한의 김정은과 대한민국의 문재인 대통령은 "9월 평양 공동선언"을 체결했다.[41] 이 합의는 다른 내용과 함께, 북한 정부가 미국의 상응 조치가 있을 경우에만 녕변을 해체할 것이라고 명시하고 있다.[42]

2019년 1월 기준으로 녕변의 주요 시설은 가동되지 않는 것으로 보였다.[43] 그러나 2021년 8월, 국제 원자력 기구는 조선민주주의인민공화국이 5MW 원자로를 재가동한 것으로 보인다고 보고했다.[44]

3. 주요 시설

녕변 원자력 연구소는 1962년에 설치되었으며, 원자로, 핵연료 관련 시설, 기타 시설 등 다양한 핵 관련 시설을 포함하고 있다.

1963년 6월에는 2메가와트급 IRT-2000 스위밍풀형원자로(SPR)가 설치되어 1965년까지 운용되었다.[91] 이 원자로는 소련으로부터 연료를 공급받지 못해 현재는 갑상선암 방사선 치료에 쓰이는 Iodine-131 생산 등에 가끔씩 운용되고 있다.[91]

5메가와트급 원자로는 1980년에 공사가 시작되어 1985년에 가동되기 시작했다. 녕변에는 전기생산을 위한 프로토타입인 50메가와트급 마그녹스 원자로 건설부지도 있었으나, 1994년에 중단되었다. 200메가와트급 마그녹스 원자로는 태천군에서 건설 중이었으나, 역시 1994년에 공사가 중단되었다.

2007년 6자 회담 합의에 따라 녕변 원자력 시설은 가동 중단 및 봉인 조치되었고, IAEA의 확인을 받았다. 그러나 2008년 6월 27일, 녕변 원자력 연구소를 상징하는 냉각탑이 폭파되었다.[87]

2009년에는 소규모 자체 실험용 경수로 건설이 시작되었고, 2010년에는 우라늄 농축 시설이 가동되기 시작했다.[25] 녕변 핵 시설은 청천강의 지류인 구룡강을 따라 위치해 있으며, 면적은 8.92km2이다.[47] 약 2,000명의 직원이 근무하는 것으로 알려져 있다.[48] 1961년에 건설이 시작되었으며,[46] 핵연료 제조 공장에서부터 원자로, 사용후 핵연료 재처리 공장까지, 핵연료 주기에 필요한 주요 시설이 모두 위치해 있다.

2016년 기준으로, 녕변 원자력 연구소에는 다음 3개의 원자로가 설치되어 있다.

3. 1. 원자로

1962년 소련에서 도입한 IRT-2000 연구용 원자로는 1965년 8월 15일에 최초로 임계에 도달했다.[46][49] 초기 열출력은 2,000kW였으며,[46] 10% 농축 우라늄 핵연료를 1973년까지 소련으로부터 제공받았다.[46] 이후 북한 과학자들에 의해 성능이 증강되어, 최종적으로 80% 농축 우라늄 연료를 사용하는 8,000kW 원자로가 되었다.[46] 이 원자로는 주로 갑상선암 방사선 치료에 사용되는 방사성 동위원소인 요오드-131 생산에 사용되었다.[50] 그러나 최근에는 활동이 거의 이루어지지 않고 있다.[46]

1980년에 건설이 시작된 5MWe 실험용 원자로는 1986년에 처음으로 임계에 도달했다.[8] 이 원자로는 마그녹스 원자로 개발 프로그램의 초기 기술 검증용 소형 원자로였다.[8] 미국-북한 제네바 합의에 따라 1994년까지 간헐적으로 가동되다가 폐쇄되었으나, 2002년 제네바 합의가 파기된 후 2003년 2월에 가동이 재개되어 연간 약 6kg의 플루토늄을 생산했다.[9] 2006년 북한 핵실험 및 2009년 북한 핵실험에 사용된 핵무기의 일부는 이 원자로에서 생산된 플루토늄을 사용한 것으로 추정된다.[10]

녕변에는 50MWe 규모의 마그녹스형 시제품 발전용 원자로도 있었지만, 건설은 제네바 합의에 따라 1994년에 중단되었고, 2004년까지 구조물과 배관이 심하게 손상되었다.[11]

2009년, 북한은 자체적인 실험용 경수로 (LWR) 건설 의향을 발표했다.[24] 2010년에는 저농축 우라늄(LEU) 연료 생산을 위한 2,000개의 가스 원심분리기 우라늄 농축 공장이 가동을 시작했으며, 25~30MWe 규모의 실험용 경수로 건설이 시작되어 2012년을 목표로 가동될 예정이었다.[25] 2011년 11월, 위성 사진은 경수로 건설이 빠르게 진행되어 콘크리트 구조물이 대부분 완성되었음을 보여주었다.[26][27] 이 경수로는 실험용 마그녹스 원자로의 철거된 냉각탑 부지에 건설되고 있다.[26][27] 북한은 이 실험용 경수로 건설 이후 전력 생산을 위한 더 큰 규모의 경수로를 건설할 의향이 있다고 밝혔다.[25]

3. 2. 핵연료 관련 시설

북한은 천연 우라늄을 기반으로 하는 마그녹스 핵연료 주기의 모든 시설을 갖추고 있다. 여기에는 핵연료 제조 공장, 5 MWe 실험용 원자로, 사용후 핵연료 저장 시설, 그리고 PUREX 공정을 사용하여 사용후 핵연료에서 우라늄과 플루토늄을 회수하는 핵연료 재처리 시설(방사화학연구소)이 포함된다.[1]

  • 핵연료 제조 공장: 2004년 1월 8일 미국 대표단 방문 당시 북한 측에서 건설 중임을 공표했으며,[58] 부분적으로 가동 상태에서 연간 100톤의 우라늄 연료를 생산해왔다고 한다.[46] 원자로에 사용될 핵연료를 생산한다.
  • 핵연료 재처리 시설 (방사화학연구소): 사용후 핵연료를 퓨렉스 공정으로 재처리하여 플루토늄을 추출한다.[57] 연간 200 - 250톤 정도의 핵연료를 재처리하여 100 kg의 플루토늄을 추출할 능력이 있는 것으로 추정되나,[46] 러시아 전문가는 연간 25톤의 처리 능력으로 보고 있다.[46] 핵무기 생산의 핵심 시설로 간주된다.
  • 우라늄 농축 공장: 2010년에 저농축 우라늄(LEU) 연료를 생산하기 위한 2,000개의 가스 원심분리기 우라늄 농축 공장이 가동을 시작했다.[25] 핵연료 및 핵무기 제조에 필요한 농축 우라늄을 생산한다.


마그녹스 사용후 핵연료는 피복재와 우라늄 금속 심재가 모두 물과 반응하므로 장기 보관용으로 설계되지 않았으며, 원자로에서 제거된 후 몇 년 이내에 재처리되도록 설계되었다.[2] 이산화 탄소로 냉각하고, 흑연을 중성자 감속재로 사용하는 마그녹스 원자로는 생산하기 어려운 농축 우라늄 연료나 중수 감속재가 필요하지 않으므로, 자체적인 핵원자로 개발에 매력적인 선택이다.

마그녹스 시설은 6자 회담 합의에 따라 2007년에 비활성화되었지만, 해당 합의가 파기된 후 2009년에 기존 사용후 핵연료 재처리를 위해 부분적으로 재활성화되었다. 2015년 9월 15일, 북한은 원자로 가동을 재개했다고 발표했다.[3]

3. 3. 기타 시설

녕변 원자력 연구소는 2013년에 10개의 하위 기관을 운영하는 것으로 알려져 있는데, 그중 핵물리학 연구소는 핵물리학 연구 및 인력 양성을 담당하는 시설이다.[45] 핵물리학 연구소는 IRT-2000 연구로 남쪽에 1964년에 건설되었으며, 원자력 관련 인재를 양성해 왔다.[46]

2013년 녕변 원자력 연구소 운영 하위기관은 다음과 같다.[45]

번호연구소 이름
1동위원소 활용 연구소
2중성자 물리학 연구소
3핵 전자기학 연구소
4핵물리학 연구소
5핵 물질 연구소
6핵에너지 연구소
7우라늄 자원 개발 연구소
8방사화학 연구소
9원자로 설계 연구소
10방사선 방호 연구소


4. 논란 및 의혹

녕변 핵 시설은 여러 가지 논란과 의혹의 중심에 있다.

1953년 소련과 원자력 평화적 이용 협정을 체결한 조선민주주의인민공화국은 1962년 녕변 원자력 연구소를 설치하고, 1963년 소련에서 2메가와트급 소형 연구용 원자로 IRT-2000을 도입했다. 1980년에는 5메가와트급 원자로 공사가 시작되어 1985년부터 가동되었다. 녕변에는 50메가와트급 마그녹스 원자로 건설 부지도 있었으나 1994년 중단되었고, 태천군의 200메가와트급 마그녹스 원자로도 1994년 공사가 중단되었다.

2007년 2월 13일 6자 회담 합의에 따라 조선민주주의인민공화국은 녕변 원자력 시설을 가동 중단하고 봉인했으며, IAEA 확인을 받았다. 이에 대한 상응 조치로 5만 톤의 중유를 공급받았다. 2008년 6월 27일에는 냉각탑을 폭파했다.[87]

5 MWe 실험용 원자로는 1986년 임계에 도달,[8] 미국-북한 제네바 합의에 따라 1994년까지 가동 후 폐쇄되었으나, 2002년 합의 파기 후 2003년 2월 재가동되어 연간 약 6kg의 플루토늄을 생산했다.[9] 2006년 북한 핵실험, 2009년 북한 핵실험에 사용된 핵무기에는 이 플루토늄이 사용된 것으로 추정된다.[10] 녕변의 50 MWe 및 태천의 200 MWe 규모 마그녹스형 원자로 건설은 모두 1994년 제네바 합의로 중단되었다.

2007년 2월 13일 6자 회담에서 조선민주주의인민공화국은 마그녹스 원자로 및 관련 시설 폐쇄, 봉인, 국제 원자력 기구 요원 초청에 합의했다.[12] IAEA 사찰단은 6월 28일 현장 도착, 폐쇄를 검증했고,[13] 2007년 7월 18일, 5개 핵 시설 폐쇄를 확인했다.[18] 2008년 6월 27일 냉각탑이 파괴되었다.[20]

2008년 10월 8일, IAEA 사찰단은 북한 정부로부터 추가 사찰을 금지당했으나, 이틀 뒤 미국이 북한을 테러 지원 국가 명단에서 삭제, 녕변 비활성화가 재개되었다.[22]

2009년, 북한은 실험용 경수로(LWR) 및 우라늄 농축 기술 건설 의향을 발표했다.[24] 2010년 저농축 우라늄(LEU) 연료 생산용 우라늄 농축 공장이 가동, 실험용 경수로 건설이 시작되어 2012년 가동을 목표했다.[25]

2011년 11월, 위성 사진은 경수로 건설이 빠르게 진행됨을 보여주었다.[26][27] 2017년 냉각 시스템 관련 시설, 변전소, 송전선 연결 등이 관찰되었다.[30] 2018년 원자로 예비 시험 시작, 2018년 또는 2019년 가동이 예상되었다.[31][32] 전력망에 연결, 예상 출력은 25~30 메가와트로 약 5만 명 주민에게 전력 공급이 가능한 양이다.[33] 2024년 5월 현재, 간헐적 냉각수 흐름은 사전 운영 테스트 진행을 시사한다.[34]

2012년 2월, 조선민주주의인민공화국은 우라늄 농축 중단, 핵무기 추가 실험 중단을 발표, IAEA 사찰단 감시를 허용했다.[35][36] 그러나 2.29 합의 붕괴 후 핵 농축이 재개된 것으로 추정된다.

2013년 3월, 북한은 5 MWe 실험용 원자로 가동 재개를 발표했다.[37] 2015년 9월 15일, 녕변 핵 시설 완전 가동을 발표했으나,[3] 2016년 4월 위성 사진은 높은 수준으로 가동되지 않았음을 시사했다.[39]

2018년 9월 남북정상회담 "9월 평양 공동선언"에서 북한은 미국의 상응 조치가 있을 경우에만 녕변을 해체할 것이라고 명시했다.[41][42]

2019년 1월 기준 녕변 주요 시설은 가동되지 않는 것으로 보였으나,[43] 2021년 8월, 국제 원자력 기구는 조선민주주의인민공화국이 5MW 원자로를 재가동한 것으로 보인다고 보고했다.[44]

4. 1. 방사능 오염

존 B. 울프스달 전략국제문제연구소(CSIS) 국제안보담당 선임연구원은 영변 핵시설을 둘러보고 "영변 핵시설은 방사능에 오염된 허물어진 시멘트 고물집합소다. …미국이라면 강제로 시설을 폐쇄했을 만큼 오염도가 심하다. 미국 기술진은 방사선 노출량을 알려주는 '보호장비'와 보호복·마스크·모자·장갑을 착용해야만 이곳에 들어갈 수 있을 것"이라고 말했다.[92] 영변지역 주민들의 수명이 평균 50세 전후이며, 불임이나 기형아 출산 등의 사례도 많다는 전언이 있다.[93]

4. 2. 플루토늄 생산 및 핵무기 개발

한국, 미국 등 서방에서는 녕변이 민간용 전력생산용 원자력 시설이 아니라, 군사용 핵무기 개발을 위한 시설이라고 보고 있다. 원전의 폐연료봉을 영변 플루토늄 재처리시설에서 재처리하면, 핵무기용 플루토늄이 대량으로 생산될 수 있기 때문이다.[94]

NRDC의 핵군축 담당 수석 과학자인 토마스 코크란 박사에 따르면, 고급 기술로는 3kg, 중급 기술로는 3.5kg, 저급 기술로는 6kg의 플루토늄으로 히로시마 핵폭탄에 해당하는 TNT 20kt급 핵폭탄 한 개를 제작할 수 있다.[94]

영변 5메가와트 원자로는 1980년에 건설이 시작되어 1986년에 처음으로 임계에 도달했다.[8] 이 원자로에는 8000개의 핵연료봉이 장전된다. 3년간 사용된 후 폐연료봉이 되며, 영변 플루토늄 재처리시설에서 이 폐연료봉으로 최저 33kg, 최대 53kg의 플루토늄을 추출할 수 있다. 하루 폐연료봉 0.5톤을 재처리할 수 있으며, 모두 재처리하는 데는 100일이 걸린다.[94] 즉, 폐연료봉 8000개로 100일 만에 최대 17개의 히로시마 핵폭탄을 제작할 수 있다는 설명이다. 미국, 한국 등의 정보당국에서는 조선민주주의인민공화국이 저급 기술만을 가졌을 것으로 가정하여, 6개 정도 생산 가능하다고 추정한다.[94]

5 메가와트 원자로의 핵연료 접근 포트


그러나, 언론 등에서 자주 보도되는 이러한 추정 결과는 히로시마 핵폭탄인 TNT 20Kt급 핵폭탄만을 이야기하는 것이며, 토마스 코크란 박사의 보고서에 따르면 고급 기술로는 1kg, 중급 기술로는 1.5kg, 저급 기술로는 3kg의 플루토늄으로 TNT 1Kt급 핵폭탄을 만들 수 있다. 따라서 최대 가정인 53kg의 플루토늄에, 최대 가정인 고급 기술을 적용하면 53발의 TNT 1Kt급 핵폭탄을 만들 수 있다.[94]

2005년 2월 15일 국회 정보위원회의 비공개 회의에서, 국정원은 북한이 폐연료봉 8000개 중 2500개를 재처리하여 25~30kg의 무기급 플루토늄을 추출한 것 같다고 보고했다.[95] 이는 8000개를 모두 재처리하면 무기급 플루토늄 96kg을 추출할 수 있다는 의미이다.

2016년 중국 정부는 북한이 영변 등에서 무기급 고농축 우라늄 100kg을 생산하는 것으로 추정하고 있다.[96]

북한 핵 개발 시설에서 10년간 일하다 1994년 망명한 김대호는 북한이 원자로 가동을 중단했던 1989년, 1990년, 1991년에 핵연료봉에서 핵탄두 3기를 만들기에 충분한 26.4파운드(12kg)의 플루토늄을 추출했다고 진술했다.[97]

조선중앙통신 웹사이트에 따르면, 조선민주주의인민공화국 미사일 발사에 대한 국제 연합의 제재 조치에 대응하여 2009년 4월 24일에 플루토늄 추출을 위한 사용후 핵연료 재처리를 재개했다.[73]

4. 3. 지하 핵 시설 존재 가능성

소련에는 크라스노야르스크-26이라는 비밀도시가 있었는데, 다수의 북한인이 이곳에서 훈련을 받았다. 북한은 이 시설을 모방하여 영변 핵시설을 건설하려 했다. 영변에서 근무했던 탈북자 2명은 북한 핵무기 시설 대부분이 영변 인근 산악지대 지하 깊숙한 곳에 은폐되어 있다고 증언했다.[88]

북한이 크라스노야르스크-26을 모방했다면, 다음과 같은 의문점이 제기된다.

영변 핵시설에서 가장 잘 알려진 것은 영변 5메가와트 원자로인 흑연감속로이다. 이 원자로는 열출력 30 MWt로, 미국이 인공위성으로 항상 집중 감시하고 있다. 그러나 크라스노야르스크-26은 지하 180m에 열출력 2000 MWt RBMK 흑연감속로 2기를 설치하여 플루토늄을 생산했으며, 핵재처리 시설과 탄도 미사일 생산 시설까지 모두 지하에 갖추고 있었다. 영변 5메가와트 원자로의 실제 열출력은 25 MWt로 추정되며, 연간 7kg의 플루토늄 생산이 가능한 것으로 평가된다.[89] 이를 바탕으로 최대 열출력 4000 MWt를 가정하면 연간 933kg의 플루토늄, 즉 100kt급 수소폭탄 186발을 생산할 수 있다는 계산이 나온다. 그러나 크라스노야르스크-26의 실제 생산량은 1995년부터 2010년까지 15년간 4.5톤의 플루토늄으로, 연간 300kg, 즉 100kt급 수소폭탄 60발 분량이었다.

북한의 경제난을 고려할 때 이러한 대규모 시설 건설은 불가능하다고 평가절하할 수도 있지만, 최근 화성 16호 ICBM 개발에서 보듯이 러시아와 대등한 수준의 기술력을 확보하려는 정책 방향을 엿볼 수 있다. 따라서 크라스노야르스크-26을 모방하여 영변 핵시설을 건설했다면, 지하에 열출력 2000 MWt 흑연감속로 2기를 설치하여 플루토늄을 생산하고 있을 가능성을 배제할 수 없다. 크라스노야르스크-26의 지하도시 면적은 7000평으로 알려져 있다.

중국 역시 816 프로젝트를 통해 지하에 원자로를 설치하여 플루토늄을 생산하고 있다. 러시아와 중국이 지하에서 원자로를 가동하여 플루토늄을 생산하는 상황에서, 북한이 러시아의 크라스노야르스크-26을 모방하여 영변 핵시설을 건설했음에도 불구하고 지상에 열출력 30 MWt 원자로만을 설치하여 극소량의 플루토늄만 생산한다는 것은 합리적인 의심을 불러일으킨다.

2019년 9월 19일, 38노스는 2002년부터 2019년 8월까지 영변 핵과학단지 일대를 촬영한 위성사진을 분석하여, 영변 단지에서 구룡강 건너편 동쪽과 남동쪽에 최소 2개의 지하시설이 존재함을 확인했다. 38노스는 "(지하시설의) 목적을 판별하는 것은 불가능하지만, 이것이 영변 보안구역 내에 위치하고 있고, 은폐되어 있는 점으로 미뤄 추후 사찰단이 관심을 가져야 할 대상"이라고 지적했다.[90] 이는 미국이 2019년에야 영변 지하 핵시설의 터널 입구를 발견했을 가능성을 시사한다. 크라스노야르스크-26은 터널 시설이 잘 구축된 것으로 알려져 있다.

2004년, 한국은 러시아의 기술 협력을 통해 핵잠수함 원자로 BANDI-60의 기본 설계를 완료했다. 이 원자로는 열출력 200 MWt의 경수로인데, 이보다 10배 큰 2000 MWt RBMK 흑연감속로 3개가 7000평 면적의 지하도시에 설치된 것이 러시아의 크라스노야르스크-26이다. 이 중 1기는 지역 난방에 사용하고, 2기는 플루토늄 생산에 사용한다고 알려져 있다.

북한이 그동안 열병식에서 공개한 ICBM, IRBM, SLBM의 수량을 고려하면, 기존 한미 정보 당국의 북한 플루토늄 보유량 추정치와는 상당한 차이가 있다. 이 때문에 한미 정보 당국은 북한이 열병식에 동원된 미사일에 탑재할 플루토늄을 보유하고 있지 않으므로, 해당 미사일들이 모형일 것이라는 분석을 내놓기도 했다. 그러나 지하에 대규모 플루토늄 생산 원자로가 존재한다고 가정하면, 열병식 참가 미사일과 실전 배치된 미사일 수량을 합산했을 때 북한의 실제 플루토늄 보유량과 부합할 수 있다. HEU(고농축 우라늄)로도 수소폭탄 제작이 가능하지만, 핵탄두 소형화를 위해서는 플루토늄(5kg)이 HEU(10kg)보다 유리하다.

5. 한국의 입장 및 대응

한국 정부는 녕변 핵 시설을 포함한 북한의 핵 개발을 한반도 평화와 안보에 대한 심각한 위협으로 간주한다. 2018년 9월 남북정상회담에서 북한 김정은과 대한민국 문재인 대통령은 "9월 평양 공동선언"을 체결했다.[41] 이 합의는 미국의 상응 조치가 있을 경우에만 북한이 녕변 핵 시설을 해체할 것이라고 명시하고 있다.[42]

더불어민주당을 비롯한 진보 진영에서는 북한과의 대화와 협력을 통해 비핵화 문제를 해결해야 한다는 입장을 견지하고 있다. 국제사회와의 공조를 통해 북한의 핵 개발을 억제하고, 한반도 비핵화를 위한 노력을 지속적으로 추진해야 한다. 특히, 2018년 남북정상회담에서 합의된 판문점 선언과 '9월 평양 공동선언'의 정신을 바탕으로 북한과의 신뢰를 구축하고 비핵화 협상을 진전시켜야 한다.

한편, 2019년 1월 기준으로 녕변의 주요 시설은 가동되지 않는 것으로 보였으나,[43] 2021년 8월, 국제 원자력 기구는 조선민주주의인민공화국이 5MW 원자로를 재가동한 것으로 보인다고 보고했다.[44] 북한의 핵 위협에 대비하여 굳건한 한미동맹을 유지하고, 독자적인 억지 능력을 강화해야 한다는 주장도 제기된다.

6. 국제사회의 반응

2007년 2월 13일, 6자 회담에서 조선민주주의인민공화국은 녕변 원자력 연구소의 마그녹스 원자로 및 관련 시설을 폐쇄하고 봉인하며, 국제 원자력 기구 요원을 초청하여 감시와 검증을 수행하기로 합의했다.[12] 조선민주주의인민공화국은 이에 대한 대가로 다른 5개국으로부터 5만 톤의 중유를 긴급 에너지 지원 형태로 받았다.

국제 원자력 기구(IAEA) 사찰단은 2007년 6월 28일 현장에 도착하여 폐쇄 검증 및 감시 조치에 대해 논의했다.[13] 이는 방코델타아시아 문제로 미국과 분쟁이 발생하여 4월부터 지연된 것이었다.[14] 7월 14일, 숀 매코맥 미 국무부 대변인은 조선민주주의인민공화국이 미국에 원자로를 폐쇄했다고 통보했다고 밝혔다. 미국은 이 소식을 환영하며, IAEA 팀의 검증을 기다리고 있다고 덧붙였다.[16] 다음날, 모하메드 엘바라데이 IAEA 사무총장은 유엔이 원자로 폐쇄를 확인했다고 발표했다.[17] 7월 18일, IAEA는 녕변의 5개 핵 시설이 모두 폐쇄되었음을 확인했다.[18]

2008년 3월 3일, IAEA 이사회에 대한 서두 발언에서 사무총장은 IAEA가 시설 비활성화를 수행하지 않았기 때문에 관련 업데이트를 제공할 수 없다고 밝혔다. 5MWe 실험용 원자력 발전소의 모든 연료봉과 핵연료 제조 공장의 비활성화로 생성된 핵물질은 IAEA의 봉인 및 감시하에 있었다.[19]

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