원자폭탄과 수소폭탄
원자폭탄은 순도가 높게 농축된 우라늄(U-235)과 플루토늄(Pu-239)을 용기에 넣고 연쇄 핵분열이 일어나도록 기폭장치를 갖춘 무기다.
한편, 수소폭탄은 원자폭탄과 수소 핵융합 반응을 결합해 파괴력을 크게 높인 무기다.
태양이나 별에서는 섭씨 1000만~1500만도 이상의 고온 때문에 수소가 헬륨으로 변하면서 엄청난 에너지를 낸다.
이를 핵융합이라고 한다.
수소폭탄은 내부에 원자폭탄을 기폭장치로 사용해 폭탄 안에 있는 수소 핵끼리 서로 뭉치게 하는 원리다. 원자폭탄 기술을 보유해야 수소폭탄을 제조할 수 있는 이유다. 1952년 미국이 시행한 첫 수소폭탄 실험에서는 원자폭탄의 165배 폭발력을 보였다.
2016년 1월 6일현재 미국과 러시아를 비롯해 영국과 중국, 프랑스, 인도, 이스라엘, 파키스탄이 수소폭탄 기술을 보유한 나라로 분류된다.
핵실험의 폭발력과 핵폭탄 종류는 지진파와 공기로 전파되는 음파, 핵실험 후 공기 중으로 분출된 핵종을 분석해 알아낸다. 하지만 전문가들은 지진 규모만으로 수소폭탄 실험인지 일반 핵폭탄 실험인지 확인하기는 쉽지 않다고 입을 모은다.
2016년 1월 6일 북한이 실시한 핵실험의 지진 규모는 4.8이다. 2013년 인공지진 규모인 4.9보다 작다. 지진 규모로 미뤄볼 때 수소폭탄에는 못 미치지만 원자폭탄보다는 기술적으로 앞선 ‘증폭원자폭탄(증폭핵분열탄)’일 수 있다는 관측이 나온다. 장순흥 한국원자력안전위원회 전문위원회 위원장(한동대 총장)은 “지진파 관측 결과 등으로 볼 때 수소폭탄의 전 단계일 가능성이 있다”며 “완전한 수소폭탄으로 가려면 좀 더 기술이 필요한 것으로 보인다”고 말했다.
다만 실험이 이뤄진 곳이 이전 핵실험장과 떨어져 있어 새로운 폭발 방식을 적용한 실험을 했을 가능성도 제기되고 있다. 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “옛 소련의 수소폭탄 실험에선 규모 7 지진이 관측됐다”며 “지진파 파형과 1~3차 핵실험의 지진파를 비교하면 수소폭탄 여부를 확인할 수 있다”고 말했다.
가장 확실한 방법은 핵실험이 이뤄진 직후 공기 중으로 분출된 핵종을 분석하는 것이다. 핵실험이 이뤄지면 대기 중에 크세논(Xe·제논), 크립톤(Kr), 요오드(I), 세슘(Cs) 같은 방사성 핵종이 나오는데 이 농도를 분석하면 핵실험 여부는 물론 핵실험에 사용된 물질을 판독할 수 있다. 수소폭탄은 원자폭탄과 비교해 방사성 낙진이 적은 것으로 알려져 있다. 이 밖에 다목적실용위성 아리랑 5호에 실려 있는 레이더를 활용해 핵실험이 진행된 지형 변화를 살펴보는 방법도 고려되고 있다.