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북한의 핵 장치 규모 추정
이 보고서는 2023년 6월 29일, 「Open Nuclear Network」의 Tianran Xu 가 공개한 연구 분석 보고서의 내용입니다.
이 보고서의 내용을 비밀 가족분들께 소개합니다.
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◎ 주요 요점
· 2023년 이전에 선보인 북한 핵탄두의 최대 직경은 약 600mm로 탄도미사일로 운반될 가능성이 높습니다.
· 2023년 3월 말 새로 공개된 화산-31 핵탄두의 지름은 460mm 안팎으로 축소돼 소형화에 진전이 있음을 시사합니다.
· 북한의 김정은은 핵 무기고의 기하급수적 확장 지시에 따라 화산-31이 이전에 시험발사를 하지 않은 것으로 가정하고 본격 생산에 들어가기 전에 제원을 검증 하기 위한 7차 핵실험을 할 가능성이 높습니다.
○ 소개
2023년 3월 27일 북한 김정은이 핵무기를 시찰한 것으로 알려졌습니다.
당시 시찰에서 여러 핵 운반 시스템에 사용하기 위한 "화산-31"이라고 불리는 핵탄두가 발견되었습니다.
3월 27일 시찰은 아마도 북한의 핵무기가 외부에 공개된 네 번째 사례일 것입니다.
공개된 이미지는 북한의 핵탄두 크기를 추정하는 데 사용할 수 있는 더 많은 데이터를 제공하였습니다.
이 보고서는 북한의 핵무기 개발과 프로그램을 이해하기 위한 더 많은 자료를 제공하기 위해 가장 최근에 공개된 화산-31을 포함하여
현재까지 전시된 모든 북한 핵탄두의 크기에 대한 추정치를 제시합니다.
□ 방법론
지상사진 측정은 사진 속 물체의 치수를 추정하는 기법으로, 이 경우 북한 매체 사진에 나타난 핵탄두의 크기를 추정하는 데 활용할 수 있습니다. 측정에 사용되는 방법은
(1) 적절한 기준(다른 물체의 크기를 측정하는 데 사용할 수 있는 알려진 크기의 물체)을 찾는 것
(2) 원근 왜곡으로 인한 오차를 최소화할 수 있도록 측정에 비교적 적합한 평면을 찾는 것.
정확도가 떨어지는 참조 자료, 불리한 각도로 찍은 사진, 저해상도 이미지 또는 카메라 렌즈로 인한 왜곡은 모두 오류의 가능성을 높입니다.
예를 들어, 한 사진에서 물체의 크기를 측정하여 동일한 물체를 다른 사진에서 기준으로 사용할 수 있도록 하는 참조 변환이 사용될 수 있습니다.
또한 이러한 변환은 오류 누적으로 인한 측정의 부정확성을 증가시킬 수 있습니다.
북한 관영 매체가 제시한 모든 핵탄두 또는 그 모형이 북한이 사용하는 실제 핵 패키지의 실제 크기를 나타낸다는 가정에 근거한 측정입니다.
▲ 측정 결과 요약
북한 핵무기에 대한 정보가 면밀히 통제되고 있기 때문에 북한이 선전용으로 공개한 핵탄두의 이미지가 반드시 측정에 적합한 것은 아닙니다.
측정 신뢰도 수준은 다음의 영향을 받습니다.
① 측정 목적을 위한 기준의 품질
② 측정 대상과 관련하여 측정 목적으로 기준을 배치하는 방법
따라서 아래 table 1.과 같이 북한 핵무기의 측정치는 모두 동일한 수준의 신뢰도를 가지고 있지 않습니다.
↓ table 1. 전시된 북한 핵 장치의 크기 추정치
측정 중인 핵 장치 | 김정은/김정일 시찰일 | 대략적인 최대 직경(측정된 결과) | 신뢰수준 |
내폭 장치로 의심되는 경우 | 2012년 이전 | ~ 600 mm | 낮음 |
내부 폭발 장치로 알려진 경우 | 2016년 3월 8일 | ~ 600 mm(579 ~ 615 mm) | 중간에서 높음 |
2단 열핵 장치로 알려진 경우 | 2017년 9월 3일 | 기본 : ~620 mm(581 ~ 642 mm) 보조 : ~460 mm(436 ~ 481 mm) | 낮음에서 중간 |
화산-31 핵탄두 | 2023년 3월 27일 | ~460 mm(450 ~ 463 mm) | 높음 |
♠. 시사점
북한이 현재까지 실시한 6 번의 핵실험에 대한 이전 ONN(Open Nuclear Network) 간행 보고서에서 2017년까지 북한의 핵무기 프로그램은
① 비교적 소형 장치 시험
② 핵 장치의 중량 대비 수율을 높였다는 것
③ 2단계 열핵 장치 폭발을 수행한 것
으로 평가되었습니다.
이 보고서의 측정 결과 2006년부터 2017년 사이 북한의 원자폭탄 규모, 즉 6차 핵실험의 경우 1차 핵실험 규모는 크게 변동이 없는 것으로 나타났습니다.
이 보고서는 북한이 제시한 핵 장치의 측정에 초점을 맞추고 있지만, 측정된 장치의 크기는 북한의 탄도 미사일의 재진입체의 크기와 대체로 일치합니다.
예를 들어 화성-7형(로동) 탄도미사일의 동체 지름은 ~125cm 입니다.
화성-12형과 같은 장거리 미사일은 동체가 더 넓습니다.
지름 600mm 정도의 핵분열 폭탄은 이 미사일들 위에 재진입체를 장착할 수 있을 것입니다.
하지만 2023년 3월 말 새로 공개된 화산-31 핵탄두의 직경은 460mm 안팎으로 상당히 작아져 추가적인 소형화가 되었다는 것을 시사합니다.
축소된 크기는 더 넓은 범위의 무기 시스템으로 탄두를 운반할 수 있게 하기 때문에 한반도 안보를 통제하고 관리하는 데 국가의 전쟁 억제력을 적용하라는 김정은의 지시에 따라 전장에서 더 광범위하게 사용될 수 있는 기반을 제공하게 되었습니다.
화산-31의 수율 가능성은 불분명합니다. 북한 관영매체들은 화산-31 탄두를 탑재할 것으로 추정되는 미사일이 각각 500m, 600m, 800m 고도에서 공중폭발을 모의 실험했다고 주장했습니다.
비교를 위해, 1966년에 중국은 DF-2A 탄도 미사일로 목표 지역 상공에 전달된 12kt의 원자 폭탄을 569m 고도에서 폭발시켰습니다.
유사한 폭발 고도는 화산-31의 설계 수율이 10kt급임을 시사할 수 있지만, 폭발 고도는 의도된 목표물의 특성과 연관될 수 있습니다.
↓ 1960년대 酒泉(주취안) 발사장에서 공개된 개량형 DF-2A
화산-31 핵탄두가 그동안 실험하지 않았던 새로운 설계형를 나타낸다면 김정은의 핵 무기고를 기하급수적으로 확대하라는 지시에 따라 북한은 핵탄두 생산에 들어가기 前 성능 검증을 위한 7차 핵실험을 할 가능성이 높습니다.
게다가, 만약 화산-31 핵탄두가 이전에 시험되고 검증되었다면, 그것은 이미 생산 중일 수도 있습니다.
♣ 측정 프로세스
1. 내폭 의심 장치 (2012년 이전)
2017년 12월, KCTV는 북한의 핵무장 능력 발전을 축하하는 모임에 대해 보도했습니다.
이 프로그램에서 KCTV는 김정일이 회담장 한쪽 벽에 걸려 있는 구형 물체(그림 1.)를 점검하는 모습을 보여주었습니다.
회의의 주요 주제와 회의 중 표시된 다른 사진들이 북한의 미사일 및 핵무기 프로그램과 관련이 있다는 점(그림 2)을 고려할 때, 이 사진은 김정일이 내폭 장치로 추정되는 것을 보여주었던 것입니다.
↓ 그림 1. 김정일이 2017년 12월 북한의 핵무장 발전을 축하하는 회담장에서 보여준 구형의 물건을 시찰하고 있는 사진 액자(맨 오른쪽)
↓ 그림 2. 구형 물체를 시찰하는 김정일의 모습은 김정은이 2단으로 추정되는 열핵 장치를 시찰하는 모습과 두 장의 액자 사진이 떨어져 있는 것으로 추정.
아래 그림 3.은 김정은 때 이전에 찍은 유일한 북한 내폭장치 사진일 것입니다.
따라서, 이 사진은 북한의 초기 내폭 장치의 크기에 대한 참고 자료로 사용됩니다.
다만 영상에서 해당 부분의 크기가 작아 김정일의 키를 참고해 구형 물체의 크기를 대략적으로 추정했을 뿐입니다.
↓ 그림 3. 왼쪽: 더 잘 보이기 위해 포토샵 원근법으로 가공한 구형 물체를 시찰하는 김정일의 모습을 담은 액자.
오른쪽: 김정일의 또 다른 전신 키 사진은 원본 사진에 대략적인 기준으로 겹쳐져 있습니다. 구형 물체의 지름은 약 600mm입니다.
2. 내부 폭발 장치라고 알려진 핵 장치(2016)
북한은 2016년 1월과 9월 각각 4차 핵실험과 5차 핵실험 사이에 이뤄진 김정은의 첫 공개 핵시찰 때도 핵무기를 처음으로 공개적으로 선보였습니다.
김정은은 당시 방문에서 가시광선 폭발렌즈를 장착한 내파장치로 알려진 것을 시찰하고 “신속한 열핵반응에 적합한 북한식 혼합작약 구조의 핵탄두를 보니 기쁘다”고 말한 것으로 알려졌습니다.
측정지표 1.
이 장치의 직경을 측정하기 위해 사용된 첫 번째 기준은 그림 4. 에서 보인 북핵 개발의 핵심 인물이자 현재 조선로동당 중앙위원회 제1부부장인 홍성무의 얼굴 길이(눈에서 턱까지의 길이)입니다.
↓ 그림 4. 600 mm 방사포를 기준으로 김정은과 홍성무의 얼굴 길이를 측정해 추후 사용할 수 있도록 했습니다.
그 결과 홍성무의 얼굴 길이는 대략 122.4~126 mm로 그림 5.와 같이 2011년 대한민국 내국인 기준의 안면 인체측정학 연구와 대체로 일치하는 것으로 나타났습니다.
↓ 그림 5. 한국 남성 조종사들의 평균 얼굴 길이는 123mm, 한국 남성 민간인들의 평균 얼굴 길이는 120mm라는 연구 결과가 나왔습니다.
홍성무의 얼굴 길이를 기준으로 2016년 3월에 제시된 내폭 장치의 직경을 대략적으로 측정하였습니다.(그림 6, 측정 결과는 표 2 참조)
↓ 그림 6. 홍성무는 내폭장치로 알려진 장치의 직경을 측정하기에 비교적 유리한 위치에 있었습니다. 그림 6 왼쪽 아래 삽입된 이미지는 사진 설정의 대략적인 공간 관계를 나타냅니다.
측정지표 2.
북한 관영 매체들이 공개한 사진과 영상을 보면, 2016년에 선보인 탄두는 대륙간탄도미사일 화성-13형의 3단 변형탄도미사일이 탑재하기 위한 것이 가장 확실합니다.
이 탄두가 탑재된 화성-13형의 재진입 탄두를 보여주는 흐릿한 그림도 김정은 오른쪽 어깨 옆에서 공개됐습니다.
따라서, 핵 장치 측정에 사용되는 두 번째 기준은 재진입체의 베이스 직경입니다.
화성-13호를 실은 트럭은 화성-13호 재진입 차량의 기저 직경을 측정하는 기준으로 사용됩니다.
유엔 전문가 패널에 따르면, 중국 WS51200은 화성-13의 운반 차량이었습니다. 이 TEL 차량의 길이는 20.11m로 알려져 있습니다.
↓ 그림 7. WS51200 트럭의 명시된 길이를 기준으로 미사일의 대략적인 길이와 재진입 차량의 베이스 직경을 측정할 수 있습니다.
(image source : KCNA/US Navy Institute)
↓ 그림 8. 탄두 베이스의 대략적인 직경을 사용한 기준으로 흐릿한 다이어그램에 표시된 내폭 장치의 대략적인 직경은 600 mm 미만입니다.
2016년에 표시된 내폭 장치에 대한 측정 결과는 아래 table 2. 와 같습니다.
기준의 품질은 기준이 측정 목적으로 얼마나 정확하고 정렬되었는지에 따라 달라집니다.
측정의 신뢰 수준은 기준의 품질과 작업 중인 사진이 측정에 적합한 각도로 촬영되었는지 여부에 따라 달라지게 되는 것입니다.
참조 대상 | 참조 품질 | 결과 | 측정 각도 | 신뢰수준 | |
측정지표 1 | 홍성무의 얼굴 길이 | 중간급 | ~597 - 615 mm | 비교적 측정하기 유리함 | 중간에서 높음 |
측정지표 2 | 재진입 탄두의 베이스 직경 | 중간급 | ~578 mm | 비교적 측정하기 유리함 | 중간에서 높음 |
3. 2단 핵융합 반응 장치 (2017)
2017년 9월 3일 북한의 6차 핵실험 당일, 북한 관영 매체는 김정은이 2단 핵융합 반응 장치를 사찰하는 사진을 공개했습니다.
당시 김정은이 공개적으로 핵무기 사찰을 한 것은 두 번째 였습니다.
측정값 1 ~ 3
어떤 사진에도 참조할 수 있는 이상적인 물체가 포함되어 있지 않으며, 측정할 수 있는 이상적인 각도로 촬영되지도 않았습니다.
비교적 유용한 각도에서 촬영한 2 장의 사진들을 선정하여 홍성무와 김정은의 측정된 얼굴 길이를 참고로 2단 핵융합 반응 장치의 1차 및 2차 직경을 측정하였습니다.
그림 9. ↑ 文在寅 前 大統領의 키는 ~ 172 m 로 알려졌습니다. 이를 기준으로 하여 사진 속의 김정은의 얼굴 길이는 ~ 126.5 mm 가 될 것으로 측정되었습니다.
그림 10. 김정은의 얼굴 길이를 기준으로 한 2단 핵융합 반응 장치의 2차 직경은 2 개의 다른 이미지에서 측정한 것입니다. 아래 삽입된 네모난 이미지는 사진 설정의 대략적인 공간 관계를 보여줍니다.
↓ 그림 11. 홍성무의 얼굴 길이를 기준으로 한 2단 핵융합 반응 장치의 1차 직경 측정을 하였습니다. 삽입된 네모난 이미지는 사진 설정의 대략적인 공간 관계를 나타냅니다.
2단 핵융합 반응 장치를 포함하는 재진입체의 도면(아래 그림 12.)에 의하면 2차 직경은 1차 직경의 약 75% 가 됩니다.
이 비율을 사용하여 두 영상의 기본 및 보조 직경도 추론할 수 있는 것입니다.
↓ 그림 12. 김정은 시찰 때 흐릿하게 공개되었던 2단 핵융합 반응 장치 재진입 탄두 (화성-14) 탄두 수소탄
측정값 4
2017년 9월 10일, 북한 관영 매체들은 6차 핵실험을 축하하는 공연에 대해 보도했습니다.
공연장 안에서 2단계 핵융합 반응 장치로 알려진 장치 조립을 보여주는 여러 프레임이 전시되었습니다.
또한 이 프레임을 사용하여 이 장치의 크기를 대략적으로 추정했습니다.
그러나, 짧은 동영상에 표시된 장치 조립을 하는 직원의 머리 너비는 알려지지 않았기 때문에, 측정은 대한민국 민간인의 평균 머리 너비로만 가능했습니다.
그림 13. 공연장에서 2 단계 핵융합 장치의 조립에 대한 짧은 영상을 보여주는 6차 핵실험 축하 공연 모습
↓ 그림 14. 대한민국 민간인의 평균 머리 너비는 154 mm 입니다.
2단계 핵융합 반응장치의 측정 결과는 아래 table 3. 과 같습니다.
측정을 위한 참조 기준의 품질은 측정 목적에 얼마나 정확하고 정렬되었는지에 따라 달라집니다.
측정의 신뢰 수준은 기준의 품질과 해당 사진이 측정에 유리한 각도에서 촬영되었는지 여부에 따라 달라집니다.
table 3. 2017년 북한이 공개한 것으로 알려진 2단 핵융합 반응 장치의 크기 추정치. 측정값 2와 측정값 3은 김정은의 얼굴 길이를 기준으로 2 개의 다른 이미지로 측정하였습니다.
참조 | 참조 품질 | 결과 | 측정각도 | 신뢰수준 | |
측정값 1 | 홍성무의 얼굴 길이 | 중간 | 기본 지름 : 618 ~ 535 mm 보조 지름 : 463 ~ 477 mm | 조금 좋지 못함 | 낮음에서 중간 |
측정값 2 | 김정은의 얼굴 길이 | 중간 | 기본 지름 : 581 ~ 609 mm 보조 지름 : 436 ~ 457 mm | 조금 좋지 못함 | 낮음에서 중간 |
측정값 3 | 김정은의 얼굴 길이 | 중간 | 기본 지름 : 616 mm 보조 지름 : 462 mm | 조금 좋지 못함 | 낮음에서 중간 |
측정값 4 | 스태프의 얼굴 폭 | 낮음 | 기본 지름 : 642 mm 보조 지름 : 481 mm | 상대적으로 괜찮은 편이지만 이미지 품질이 좋지 못함 | 낮음에서 중간 |
2016년 3월 부터 2017년 9월까지 시찰 기간이 비교적 짧았으며, 2 개의 핵 반응 장치가 비슷한 발사추진체를 갖고 있는 것으로 보이는 점을 고려해 보면 2017년 공개된 2단 핵융합 반응 장치의 1차 직경 구형장치는 2016년 공개된 내부 폭발 장치와 유사할 가능성이 있습니다.
4. 화산-31 핵탄두 (2023년)
2023년 3월 28일, 북한 관영 매체들은 김정은의 2023년 3월 27일 핵무기 시찰 소식을 보도했습니다.
시찰 과정에서 '화산-31'로 불리는 핵탄두가 드러났고, 여러 핵 운반 발사시스템에 사용될 것으로 기술됐습니다.
3월 27일 시찰은 그동안 공개적으로 보도한 김정은의 핵무기 시찰은 이번이 세 번째였습니다.
그림 15. 화산-31 핵탄두는 ＂다른 무기체계와의 상호 호환성”을 실현하기 위해 케이싱을 가지고 있기 때문에 케이싱의 최대 직경만 측정할 수 있습니다.
측정값 1
600 mm 구경의 다연장로켓발사기(MRL) 라운드를 기준으로 하여, 화산-31 핵탄두의 케이싱의 최대 직경을 측정할 수 있었습니다.
그림 16. 화산-31 케이싱의 최대 직경 측정
측정값 2
김정은은 2023년 3월 27일 방문에서 화산-31을 탑재하기 위한 여러 무기체계의 흐릿한 도표도 보여줬습니다.
이 그림들은 이 무기들 안에 있는 화산-31의 전체 윤곽을 보여주는 것은 아니지만, 600 mm MRL 라운드와 순항 미사일의 그림들을 측정하여 화산-31의 직경의 대략적인 범위를 제공하였습니다.
그림 17. 600mm MRL 로켓과 순항 미사일의 그림에서 대략적인 측정은 직경이 약 520 mm일 것으로 예상됩니다.
측정 결과는 아래 table 4. 에 나와 있습니다.
기준의 품질은 기준이 측정 목적으로 얼마나 정확하게 정렬되었는지에 따라 달라집니다.
측정의 신뢰 수준은 참조의 품질과 해당 사진이 측정에 적합한 각도에서 촬영되었는지 여부에 따라 달라집니다.
table 4. 전시된 화산-31 핵탄두 크기 추정치
참조 | 참조 품질 | 최대 케이스 직경 | 측정 각도 | 신뢰수준 | |
측정값 1 | 600 mm 다연장 로켓탄 | 높음 | ~ 460 mm | 상대적으로 괜찮은 편 | 높음 |
측정값 2 | 600mm 로켓과 순항 미사일의 도표 | 높음 | 450 ~ 463 mm | 상대적으로 괜찮은 편이지만 도표 상의 이미지는 탄두 전체를 보여주지 않고 흐릿함. | 높음 |
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- best좌빨척결 (222.238.xxx.xxx)
- 2023-07-01 11:09:26
- 유용한글 잘보았습니다. 94년에 화근을 제거했어야 ㅠㅠ
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- erorist (211.253.xxx.xxx)
- 2023-07-05 12:40:53
- 미국이 즉각타격용으로 개발하는 c-hgb의 경우 직경 2.2미터로 오하이오/버지니아급 잠수함과 줌월트 구축함에 24발씩 및 육상발사대에 2발씩 6~8대 구성으로 김정은을 대상으로 합니다
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- 군사고문관 (121.183.xxx.xxx)
- 2023-07-05 15:48:04
- 안녕하세요? erorist 님. 비밀사진게시판까지 와 주셔서 대단히 감사합니다. 미국이 극초음속 활공체를 미 공격잠수함과 줌월트급 구축함에 탑재가 되었다는 말씀이시구요. 대단한 정보입니다. 저도 시간이 허락이 되면 별도로 찾아서 다루어 보겠습니다. 그러고 보니... 2022년 7월 4일경에 RIMPAC 2022년에 처음 참가하였는데 당시 對中 견제를 위한 군사 훈련을 한 것이다 정도로 만 외부언론에 보도되었는데 탑재된 무기가 그정도면 북한까지 포함해서 까불면 한 방 크게 맞는다는 의미일 수도 있었겠습니다.
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- 좌빨척결 (222.238.xxx.xxx)
- 2023-07-01 11:09:26
- 유용한글 잘보았습니다. 94년에 화근을 제거했어야 ㅠㅠ
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- 군사고문관 (121.183.xxx.xxx)
- 2023-07-05 15:42:41
- 2) 그런 후 김영삼 전 대통령은 2008년 4월 25일 당시 주한 미 대사였던 Kathleen Stephens(캐슬린 스티븐스)를 만나 " 내가 1994년 빌 클린턴 미 대통령의 영변 핵 시설 북폭 계획을 말리지 않았다면 지금쯤 한반도는 비핵화 되었을 것" 이라고 하면서 북폭 계획을 말린 것을 아쉬워 했고 후회하는 발언을 했었다고 합니다.
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- 군사고문관 (121.183.xxx.xxx)
- 2023-07-05 15:36:18
- 매끄럽게 번역을 하기가 쉽진 않았습니다만 도움이 되셨기를 바랍니다.
1994년 빌 클린턴 대통령이 윌리엄 페리 미 국방장관에게 지시를 내려 북한의 중수로 냉각하는 흑연 감속로가 있는 영변 핵 발전소를 실제 폭격하는 연습을 미 네바다 주에 북한의 지형과 비슷한 곳을 선정하여 F-117A Night Hawk OO 기를 동원하여 기습 폭격 훈련을 성공적으로 수행하였고 일본의 내각정보국에서는 1994년 4월 경 전까지 미국이 북한 핵시설 폭격 작전이 있다는 것 조차 모르다가 실제 폭격 작전이 있기 두어 달 전에 갑작스럽게 알게 되어 매우 당혹해 하였습니다. 정확한 날짜는 알려진 바는 없지만 1994년 6월 경에 북한 영변 핵 시설을 폭격하기로 되어 있었고 실제 폭격 작전을 감행하기 2 시간 전에 이 작전은 취소되었습니다. 당시 김영삼 대통령은 자신이 이 폭격 작전을 어떻게든 막아야 한다는 일념으로 미국과 핫라인으로 빌 클린턴 대통령과 통화하여 작전을 취소해 달라고 간청하였습니다.
