[이슈진단] 북한의 7차 핵실험이 중국에 미치는 영향 : 월간조선

북한의 여섯 차례 핵실험으로 한반도의 안정성이 임계치(臨界値)에 다다랐다. 전문가들은 추가 핵실험 감행 시 만탑산(萬塔山)이 붕괴되고, 백두산 분화를 촉진할 수 있다고 지적했다. 이에 따른 피해는 북한과 한국은 물론 중국 동북 3성(랴오닝·지린·헤이룽장성) 주민들에까지 미칠 것으로 보인다. 징후는 이미 곳곳에서 나타나는 중이다.

우선 지진이다. 잇따른 핵실험으로 주변 지반은 크게 약화(弱化)된 상태다. 특히 6차 핵실험은 심각성을 더했다. 2017년 9월 3일 진행한 6차 핵실험의 강도는 역대 북한 핵실험 가운데 가장 컸다. 미국지질조사소(USGS)가 발표한 실체파 규모 값은 6.3이다. 이날 핵실험은 8분 후 규모 4.1 지진을 유발했다. 강력한 지진파는 북한뿐만 아니라 중국 지역 지반까지 크게 흔들었다. 핵실험장에서 북쪽으로 170km 떨어진 중국 지린성(吉林省) 옌지(延吉)시 주민도 강한 지진동을 느껴 대피할 정도였다.

현재까지도 규모 3.6을 포함한 미소지진은 지속적으로 발생 중이다. 지린성의 첸모(某)씨는 “6차 핵실험 이후 한동안 조용하다 지난해부터 땅이 흔들리는 기분이 든다”며 “추가 핵실험 시 지진이 더 심해질까 걱정된다”고 했다.

복수의 대북 소식통은 “북한의 핵실험은 동북아의 정치적 불안정뿐 아니라, 1억 명이 넘는 동북 3성 주민들의 안전까지도 위협하는 요인이 되고 있다”고 했다.

갱도 연쇄 붕괴 신호

거듭된 핵실험으로 풍계리 지역 지진 발생이 급증했다. 2017년 9월 23일에는 리히터 3.4 규모의 지진이 발생했다. 사진은 관련 속보가 나오는 모습. 사진=뉴시스

한국 기상청의 〈2023년 지진연보〉에 따르면 풍계리 인근 지진은 2022년 대비 3배 이상 증가했다. 동아시아 최대 규모의 관측소를 보유한 한국 지질자원연구원도 최근 풍계리 지진에 대한 연구 결과를 발표하고 “7차 핵실험 시 대규모 지반 붕괴가 예측된다”고 했다.

북한 핵실험장은 산허리에 수평갱도(坑道)를 뚫은 방식이다. 평지(平地)에 수직갱도를 팔 경우, 지표 함몰 흔적이 생겨 실험 여부가 쉽게 추적 가능해서다. 구소련이 카자흐스탄 데겔렌 산악지대에서 실시한 방법과 유사하다. 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “핵실험을 할 때는 ‘룰 오브 덤(Rule of Thumb·경험적 법칙)’을 따르는데, 북한이 핵실험장으로 풍계리 지역을 택한 이유는 한반도에서 가장 지진이 나지 않는 지역 중 하나인데다, 사고 발생 시 방사선이 편서풍(偏西風) 영향으로 동쪽으로 흘러갈 수 있는 위치이기 때문”이라면서 “방사선 유출과 외부 탐지를 최소화하기 위해 산허리 수평갱도 방식을 썼지만, 산악지대에서 진행한 전례 없이 큰 핵실험은 지진 빈발(頻發)을 초래하게 됐다”고 했다.

핵실험장 일대 갱도가 연쇄적으로 붕괴되고 있다는 게 전문가들의 진단이다. 사진은 2번 갱도 앞을 북한군이 지키고 있는 모습. 사진=뉴시스

더 큰 문제는 ‘함몰지진’이 관측된다는 점이다. 단층(斷層) 운동의 결과로 발생하는 자연지진과 달리 지반이 수직 방향으로 내려앉는 현상이다. 홍태경 교수는 “함몰지진은 6차 핵실험 발생 지점에서 동남쪽 방향으로 5km 이내 지역에 집중돼 있다”면서 “함몰지진이 지속적으로 발생하고 있는 것은 이 일대의 수평갱도가 연쇄적으로 붕괴되고 있음을 의미한다”고 했다.

함몰지진으로 만들어진 에너지로부터 붕괴된 갱도 길이도 추산할 수 있다. 홍 교수는 “지난 2017년 9월 23일의 규모 3.2 함몰지진이 발생하려면 지표에서부터 갱도 천장에 이르기까지 750m 두께의 지반이 함몰되고, 적어도 수백여 m의 갱도가 붕괴됐어야 한다”면서 “보통 갱도 위 수십 m 지반이 갱도 붕괴로 함몰된 경우, 수천 m에 이르는 갱도가 붕괴된 것으로 본다”고 했다. 갱도 상부 지반 전체가 함몰되면 핵실험으로 갇혀 있던 방사성 물질이 지표로 노출될 가능성도 있다.

만탑산의 불편한 진실

핵실험장은 함경북도 길주군 풍계리 만탑산에 있다. 해발 2205m다. 그간 만탑산의 지질 구조는 자세히 밝혀진 적이 없다. 붕괴 위험성이 구체적으로 드러난 적도 없다. 이수곤 전(前) 서울시립대 토목공학과 교수는 만탑산을 ‘깨진 사기그릇’에 비유했다. 그는 “여섯 번의 핵실험을 거치며 지반이 상당히 약해진 상태”라면서 “6차 핵실험 강도만큼의 실험을 한 차례라도 더 하면 만탑산은 완전히 무너질 것”이라고 했다.

북한 핵실험장 상태를 파악하려면 지질학적 특성뿐만 아니라 지하 갱도 건설의 토목공학적 특성도 함께 알아야 한다. 이 교수는 지질학과 토목공학을 융복합으로 전공한 ‘산사태 전문가’다. 2011년 7월 서울 우면산 산사태와 2018년 상도유치원 붕괴사고 등을 예견했다. 1990년대 초반 미 국방부 소속 요원들이 풍계리 핵실험장 사정을 파악하기 위해 그를 찾아온 일도 있다.

이 교수는 “6차 핵실험 후 나타난 만탑산 정상부의 대규모 침하, 계곡부에 집중된 산사태, 여진(餘震) 등의 징후들은 현재 만탑산의 암반 상태와 향후 위험성을 알려주는 주요 정황”이라고 했다. 이에 따르면 만탑산은 회생불능(回生不能) 상태다.

만탑산은 그동안 화강암으로 이뤄진 것으로 알려졌다. 암질(岩質)이 단단한 화강암은 핵 폐기물장, 원자력발전소 건설에 있어 가장 좋은 암석이다. 이 교수는 “3차 핵실험 이후인 2013년 미국 로스앨러모스 국립연구소(LANL) 연구진이 작성해 미 국무부에 제출한 1대 5만 축적의 지질특성 보고서를 분석해보면, 만탑산은 화강암뿐만 아니라 여러 암석이 섞여 있는 복잡한 지질”이라고 했다.

“산 정상부는 약 75m 두께의 현무암이 마치 뚜껑처럼 자리했고, 2006년 10월 1차 핵실험을 진행했던 산 우측 부근은 핵실험에 취약한 편마암으로 이뤄져 있다. 북한이 1차 핵실험 이후 좌측 구역으로 위치를 바꿔 2~6차 실험을 한 이유다. 북한 외부에서는 1차 핵실험 후 즉각적인 방사선 방출의 이유로 편마암 지질을 들기도 한다. 비교적 양호한 지질인 좌측 화강암 지대 또한 2~6차 핵실험을 거치며 상당 부분 깨진 상태로 보인다. 또한 산 오른쪽 편마암과 왼쪽 화강암 경계에는 대규모 단층이 발달해 있는데, 단층은 대표적인 취약대(脆弱帶)다. 실제로 6차 핵실험 이후 이 지점에서 산사태가 났다.”

방사선 유출로 과피폭 우려

만탑산의 하천. 이 물길은 길주군을 거쳐 동해까지 흐른다. 사진=뉴시스

6차 핵실험 일주일 뒤 만탑산 지반이 침하했다는 사실은 싱가포르, 중국, 독일, 미국 공동연구팀이 밝혀냈다. 이 내용은 2018년 5월 10일 국제학술지 《사이언스(Science)》에 실렸다. 연구 결과에 따르면 핵실험 후 만탑산은 최대 3.5m까지 수평 방향으로 흔들렸고, 지반은 7일간에 걸쳐 중심부를 중심으로 약 50cm 가라앉았다.

이수곤 교수는 “산 지반이 침하했다는 건 땅속 갱도에 생긴 균열이 만탑산 정상부까지 길게 이어졌다는 의미”라면서 “이 긴 균열을 따라 방사선이 누출됐을 가능성이 크다”고 했다. 그는 이어 “균열 틈새를 시멘트 등으로 메울 수는 있으나 범위가 넓어 현실적으로 어렵다”면서 “핵실험장 폐쇄는 불가피한 수순”이라고 했다.

풍계리 일대는 지하수가 풍부하다. 북한 전체 지하수 부존량(賦存量)의 20%를 차지한다. 식수로 쓰는 가구 비율도 높다. 만탑산에서 발원(發源)하는 물을 ‘장흥천’이라 부르는데, 이 물길은 길주군을 거쳐 동해까지 흐른다.

박상덕 서울대학교 원자력정책센터 수석연구위원은 “무너진 정도와 갱도의 깊이에 따라 다르겠지만, 만일 지하수가 들어가기 좋은 구조라면 유동성(流動性) 때문에 상황이 심각하다고 볼 수 있다”면서 “지표면에도 틈새가 생겼다면, 과거 핵실험 때 쌓였던 방사성 물질들이 위로 표출될 가능성도 있다”고 했다. 그는 이어 “지질 구조의 파괴 수준과 지하수의 침투량 등을 알면 유출된 방사선의 양을 계산할 수 있다”면서 “만일 일정량의 지하수가 들어간 상태에서 이를 주민들이 식수로 썼다면 과(過)피폭의 우려가 있다”고 했다.

“中 위협하는 핵실험 중단해야”

실제로 원인 모를 두통, 결핵, 피부염, 메스꺼움 등에 시달리는 길주군 주민들도 증가했다. 주민들은 이를 ‘귀신병’이라 통칭한다고 한다. 지난해 9월 20일 ‘북한 핵실험 피해 증언 기자회견’에서 피폭 사실을 증언한 탈북민 이모(某)씨는 “길주군 주민은 풍계리에서 내려오는 물을 식수로 이용하기 때문에 대부분 피폭됐다고 해도 과언이 아니다”라면서 “핵실험 후 하나둘씩 병원에서 결핵 진단을 받았고, 병에 걸린 지 4년을 넘기지 못하고 죽었다”고 했다. 3차 핵실험 당시까지 길주군에 거주했던 그는 “길주군에 남았던 아들 또한 결핵 진단을 받고 세상을 떠났다”고 했다. 이날 회견장에는 4명의 탈북민이 참석해 피해 사실을 증언했다.

통일부 조사 결과도 있다. 지난 2월 29일 북한 핵실험장 인근 출신 탈북민 80명을 대상으로 한 방사능 피폭 조사 결과에 따르면 대상자의 20%에서 염색체 이상이 발견됐다. 2018~2020년 동일한 검사에서 4~5명 수준이던 이상 소견이 17명으로 급증한 셈이다.

비단 북한뿐만이 아니다. 한국은 물론 중국, 일본도 자유로울 수 없다는 게 전문가들의 지적이다. 중국의 저명 핵물리학자인 왕나이옌(王乃彦) 전 중국핵사회(CNS) 이사장은 지난 2017년 9월 홍콩 《사우스차이나모닝포스트(SCMP)》에 “방사선이 누출되면 중국을 포함한 다른 지역으로 이동할 수 있어 매우 큰 환경 재앙을 초래할 것”이라면서 “북한 당국은 북한뿐 아니라 다른 나라, 특히 중국을 위협하는 핵실험을 중단해야 한다”고 했다.

안보 당국 관계자는 “북한뿐만 아니라 지리적으로 인접한 동북 3성 지역도 공기와 지하수 등을 통해 확산되는 방사선으로부터 자유로울 수 없을 것”이라면서 “한 번 유출되면 수백 년 이상 사라지지 않는 점을 감안하면 접경 지역의 중국 국민들은 자자손손 방사선 위험에 노출되는 셈”이라고 했다. 이 관계자는 이어 “특히 북한이 7차 핵실험을 단행할 경우 이미 6차례의 실험으로 쌓여 있던 핵물질들이 지표면으로 급격하게 표출되면서 북한과 국경을 맞댄 중국의 넓은 지역을 방사선으로 뒤덮을 가능성도 배제할 수 없다”고 했다.

해외로 밀수·유통되는 풍계리 농수산물

북한은 ‘방사선 유출은 전혀 없다’고 주장한다. 그러나 이 주장을 뒷받침할 만한 과학적 근거를 제시한 적은 없다. 외부의 현장 측정을 허용하지도 않는다. 2018년 갱도 폭파 선전(宣傳) 당시 한국, 미국, 중국, 러시아, 영국 기자단이 현장을 찾았을 때도 핵 관련 전문가는 배제했다. 기자들이 챙긴 방사선 측정기도 행사 전 압수한 것으로 알려졌다.

대북(對北) 인권단체 전환기정의워킹그룹(TJWG)은 핵실험장 인근에서 생산된 농수산물의 밀수·유통으로 인접 국가인 한국과 중국, 일본까지 피폭 위험에 노출돼 있다고 지적하기도 했다. 지난해 2월 21일 공개한 〈북한 풍계리 핵실험장 방사성 물질의 지하수 오염 위험과 영향〉이라는 보고서에서다. 이영환 전환기정의워킹그룹 대표는 이를 통해 “핵실험은 북한 주민뿐만 아니라 한국을 비롯한 주변국 사람들의 생명권까지 위협하는 ‘인권 문제’”라고 했다.

문제는 여기서 그치지 않는다. 핵실험이 백두산 화산 분화를 자극한다는 말도 나온다. 한 대북 소식통은 “최근 백두산에서 새들의 집단 이주 모습이 식별되고 있으며, 땅이 울리는 소리가 난다는 소문이 동북 3성 주민들 사이에서 파다하다”고 했다. 백두산 인근에서 관광업을 하는 모(某)씨는 “최근 동물들이 무리 지어 이동하는 모습이 자주 보이며 화산 연구자들로 보이는 사람들이 여기저기 조사를 하고 다니고 있는데, 공안(公安)에 연구자들의 방문 이유를 물어도 말해주지 않는다”며 불안감을 나타냈다.

옌볜(延邊)에 사는 조선족 최모·정모·이모씨는 “중국에서는 나쁜 뉴스가 보도되지 않기 때문에 백두산 분화 가능성은 풍문(風聞)으로만 알고 있다”면서 “국민의 불안감 해소를 위해 지진과 방사선 누출, 화산 문제에 대한 정부 차원의 대책이 필요해보인다”고 했다.

7.0 규모 핵실험 시 백두산 폭발 가능성

2017년 9월 6차 핵실험 성공 자축 연회에 참석한 김정은. 사진=조선중앙TV 캡처

홍태경 연세대 교수는 지난 2016년 핵실험과 백두산 분화의 상관관계를 연구했다. 이에 따르면 북한이 향후 규모 7.0에 해당하는 핵실험을 할 경우, 백두산 마그마방 안의 압력이 최대 120kPa(킬로파스칼)까지 높아져 화산 분화를 유발할 수 있다. 북한 핵실험에 따른 지진파가 백두산 화산 을 촉발할 수 있다는 사실은 이때 최초로 규명됐다.

박사 후 연구원 당시 미(美) 컬럼비아대 부설 러몬트도허티 지구과학연구소에서 핵실험을 연구했던 홍 교수는 “과거 구소련이나 미국 등의 핵실험 사례를 보면 규모 8.0이 넘는 경우도 있었다”면서 “북한이 6차 핵실험에서 그 성능을 충분히 검증했고, 앞으로 미사일 등으로의 경량화(輕量化) 필요성에 집중한다면 더 큰 핵실험을 하지 않을 수도 있지만, 마음만 먹으면 7.0 규모의 실험은 가능하다”고 덧붙였다. 참고로 규모 6.0과 7.0의 에너지 차이는 32배다.

다만 마그마방의 상태에 따라 분화 가능성은 달라질 수 있다. 마그마가 많을수록 분화 확률은 높아진다. 홍 교수에 따르면 백두산 내부 마그마방은 ‘상당히 큰 규모’로 추정된다. 그는 “백두산 하부 지진파의 저(低) 속도층이 광범위하게 나타난다는 점과 중국 측 영토에서 수차례 실행한 탄성파 탐사 결과 등을 종합해보면, 백두산 정상부로부터 수십 km 안쪽까지 액상화(마그마)로 추정되는 물질이 있다”고 했다.

백두산 폭발 시 中 경제 마비

7.0 규모의 추가 핵실험 시 백두산 분화를 촉진할 수도 있다. 백두산이 폭발하면 중국은 화산재로 뒤덮이고 천지의 물이 흘러넘쳐 대규모 홍수가 예상된다. 사진은 2018년 촬영한 백두산 천지. 사진=조선DB

북한 또한 이 사실을 알고 있다. 북한, 영국, 중국, 미국 과학자가 공동으로 이 사실을 밝혀냈기 때문이다. 이들의 연구 결과는 2016년 4월 15일 자 국제학술지 《사이언스 어드밴시스(Science Advances)》에 실렸다. 제목은 〈백두산 하부 지각의 부분적 액상화 증거(Evidence for partial melt in the crust beneath Mt. Paektu)〉다. 홍태경 교수의 설명이다.

“2010년 무렵 백두산 주변 화산성 지진이 증가하며 북한도 걱정이 많았다. 당시 우리 정부는 북한에 지진계 지원을 논의하기도 했고, 그때 회의에 나 또한 참석했는데, 한국에서 지진계를 받으면 지진 자료 및 핵실험 내용이 탐지되니, 북한은 결국 영국 임페리얼 칼리지에 지진계 설치를 요청했다. 해당 논문은 그렇게 몇 년 동안 수집한 지진파 자료 분석의 결과다.”

공동연구에 참여한 제임스 해먼드 런던대 교수(전 임페리얼 칼리지 교수)는 2013년 현지 언론과의 인터뷰에서 “백두산은 그 역사를 생각하면 꽤 걱정스러운 화산”이라고 했다.

익명의 중국 지진국 화산연구소 관계자는 백두산 폭발 시 중국에 막대한 피해가 예상된다고 했다. 그는 “창바이산(백두산) 폭발은 2010년에 발생한 아이슬란드 화산의 10~100배 규모가 될 것”이라면서 “고온(高溫)의 용암과 쇄설물로 대규모 산불과 시설물들이 붕괴되고 천지의 20억 t의 물이 흘러넘쳐 주변 지역에 대규모 홍수가 발생할 것”이라고 했다.

이 관계자가 제공한 화산연구소 시뮬레이션에 따르면 화산재가 하늘을 덮어 공장을 마비시켜 중국 경제가 마비되고, 동북 3성 인민 중 2000만 명이 몇 년간 화북 지역으로 피난을 가게 된다.

한편 윤성효 부산대 지구과학교육과 명예교수(화산특화연구센터 책임연구원)는 “여섯 차례 핵실험의 여파로 자연지진이 많이 발생한 건 사실”이라면서 “인위적인 강한 힘이 자극을 줄 수는 있겠지만, 화산 폭발은 기본적으로 자연현상이며, 2020년 10월부터 2022년 6월까지 100회 이상 감지됐던 백두산 화산성 지진 활동이 예년 수준으로 복귀한 지금 화산 분화를 언급하는 건 적절치 않다”고 했다.

北, 7차 핵실험은 언제?

북한은 7차 핵실험을 할까. 한다면 언제일까. 전망은 엇갈린다. 해외 정보기관 에이전트로 활동 중인 A씨는 “추가 핵실험은 없을 것”이라고 했다. 지난 6차 핵실험에서 기대효과 검증이 모두 끝났고, 앞으로는 핵 소형화에 집중할 것이라는 게 그의 설명이다.

A씨는 “지난해 11월 23일 군사정찰위성 ‘만리경 1호’ 성공 자축 기념강연회에서 당 조직지도부는 ‘우주강국 시대’가 열렸다고 했는데, 이는 기존 핵 시대는 끝났다는 의미”라면서 “북한은 지금 대륙간탄도미사일(ICBM)에 탑재할 핵탄두, 핵잠수함 등 핵 고도화와 인공위성에 매달리고 있다”고 했다. 그는 이어 “이와 관련 현재 북한군(軍) 5개 연대가 러시아에 들어가 북·러가 협력 중”이라면서 “핵실험보다 향후 지속될 미사일·위성 발사를 신경 써야 할 때”라고 했다.

정성윤 통일연구원 통일정책연구실장도 비슷한 말을 했다. 그는 지난 2022년 3월 31일 〈북한의 ICBM 도발: 평가와 전망〉 보고서에서 “북한에 가장 효과적인 건 미국에 충격을 줄 수 있는 메가톤급 핵실험이겠지만, 풍계리 핵실험장이 감당할 수 없는 수준이기 때문에 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 실제 핵폭발 없이 실험하는 ‘임계전 실험’을 채택할 수 있다”고 했다.

조창수 한국지질자원연구원 지진연구센터장은 핵실험 규모가 축소될 것으로 봤다. 지난 4월 22일 국가안보전략연구원이 개최한 ‘북한의 7차 핵실험 전망과 대응방안’ 포럼에서 그는 “풍계리 핵실험장 갱도의 불안정한 상태를 고려할 때 북한이 7차 핵실험을 강행한다면 전술핵 수준의 위력으로 진행할 것”이라고 예측했다.

한편 연내 7차 핵실험을 강행할 것이란 전망도 있다. 같은 날 포럼에서 이상규 한국국방연구원 안보전략연구센터 연구위원은 “오는 11월 미국 대선 전 7차 핵실험을 강행할 수도 있다”고 했다. 핵무기 완성도 검증을 위한 기술적 필요와 대미(對美) 협상력 확보 차원이라는 설명이다.

이 연구위원은 “한미 간 핵 전략 기획·운용 지침 작성 등 가시적 성과를 예고한 오는 6월 핵협의그룹(NCG) 3차 회의 이후와 11월 미국 대선 사이에 7차 핵실험 가능성이 있다”면서 “‘사실상 핵보유국’으로 인정하라고 국제사회를 지속적으로 압박하다 장기적으로 핵군축 회담으로 전환을 주장할 것”이라고 했다. 박원곤 이화여대 북한학과 교수는 이날 포럼에서 “북한이 ‘핵 담판’ 카운터파트로 도널드 트럼프 전 대통령을 선호한다면 미 대선 전 핵실험할 가능성도 배제할 수 없다”면서 “한국은 이를 방지하기 위해 대(對)중국 외교를 강조해야 한다”고 했다.⊙