Transport Analysis of Facilities Subject to Denuclearization

비핵화 대상 시설 운반 분석

Abstract

The Possibility of Denuclearization Verification of Korean peninsula is mentioned. Considering the geographical and linguistic advantages, it is necessary to show willingness to participate in the denuclearization verification. In this study, investigation about nuclear facilities, characteristic of facilities, core resource, operation history, geographic/weather environment were performed. Transport route accessibility analysis and risk analysis for development of transport scenario were performed. Accessibility analysis was classified into airport, port, and vehicle transport. Distance by route, estimated time required, and transit roads were analyzed. In this process, it was possible to confirm the suitability of the vehicle transport scenario. Through follow-up studies, we intend to develop an optimal transport scenario.

한반도 비핵화 가능성이 언급되고 있는 상황에서 지리적, 언어적 이점을 고려할 때 한국의 역량을 키워 비핵화 검증에 참여 의지를 나타낼 필요가 있다. 문헌 조사를 통해 북한의 비핵화 대상 시설의 정보 및 현황을 파악하고 주요 비핵화 대상 시설이 위치한 영변 핵단지의 기후 환경, 지리 특성, 교통 여건 등 환경 분석을 수행하였다. 또한, 주요 비핵화 대상 시설인 영변 핵단지의 비핵화 검증을 위한 인력 및 기기의 운반을 위한 시나리오 개발을 위한 접근성 분석을 수행하였다. 접근성 분석은 항공, 항만, 차량 운반으로 구분하여 수행하였으며, 경로별 거리, 예상 소요시간, 경유 도로 등을 분석하였다. 이 과정에서 차량 운반 시나리오의 적합성을 확인할 수 있었으며, 운반 과정에 영향을 미칠 수 있는 인자들과 북한의 상세 도로 현황을 확인하였다. 후속 연구를 통해 최적의 운반 시나리오를 개발하고자 한다.

Ⅰ. INTRODUCTION

남북, 북미 정상회담 추진, 북한의 선제 핵실험장 폐기 등을 통해 한반도의 비핵화 가능성이 언급되고 있다. 이에 국내에서도 한반도 비핵화 검증에 참여 의지를 나타낼 필요가 있다.

북한은 1986년 가동을 시작한 5 MWe 원자로의 폐연료봉을 재처리하여 1989년 플루토늄을 추출하였고 2010년 영변에 원심분리 농축 공장의 가동을 시작했다^[1].

2006년 1차 핵실험을 시작으로 2017년에는 수소폭탄으로 추정되는 최대 규모의 6차 핵실험을 실시했다. 2017년에는 신형 탄도미사일을 시험 발사하고 ‘핵무력 완성’을 선언했다. 이후, 북한은 2018년 5월 비핵화 의지를 밝히며 풍계리 핵실험장을 폭파했지만, 5개국 기자만 초청하여 진행하였고 비핵화 검증은 수행되지 않았다. 북한과 미국의 이견으로 2019년 하노이 북미 정상회담이 결렬된 이후 북한 비핵화는 더디게 추진되고 있다.

국내에서는 2019년부터 원자력안전위원회를 통해 비핵화에 대비하여 우리 정부의 검증 참여 및 기술적 지원을 위해 핵활동 원자력안전연구사업중 원자력 활동 검증 기반 기술 개발 연구 분야를 신규 사업으로 추진함으로써 핵활동 탐지·분석·평가에 관한 과제를 지원하고 있다^{[2, 3]}. 또한, 한반도의 비핵화를 위한 비핵화 전략, 효과적인 북핵 검증 방안 등에 관한 연구가 수행된 바 있다^[4].

본 연구는 비핵화 검증을 위한 인력 및 기기의 운반 시나리오 개발을 위한 연구로 주요 비핵화 대상 시설인 영변 핵단지 로의 운반 시나리오 개발을 위한 북한 비핵화 대상 시설 파악, 접근성 분석을 수행하고자 하였다.

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

비핵화 검증이란 폐쇄, 신고, 불능화, 검증, 폐기단계로 수행된다^[5]. 단계별로 수행되는 작업에 대한 설명은 아래의 Table 1과 같다. 검증을 위해서는 신고, 신고 서류 확인, 현장 사찰을 통한 미사일, 핵무기 등의 운반 체계 확인이 요구된다. 검증 전 신고서에 포함될 대상 및 범위에 대한 합의안과 미신고 시설 탐지를 위한 광역 시료 채취와 관련된 세부사항 합의가 필요하다^[4]. 비핵화 검증 대상 물질은 우라늄 광석, Yellow cake, UF4, UF6 등이 존재한다. 검증 대상 시설로는 광산/정련시설, UF6 생산시설, 농축시설, 농축 장비 제작/생산시설, 농축 관련 R&D 시설 등이 있다.

Table 1. Terminology for denuclearization verification

북한의 주요 비핵화 대상 시설들은 영변, 평산, 풍계리 등에 위치한다. 본 연구에서는 인력 및 검증 기기 운반 시나리오 개발 시 주요 비핵화 대상시설로 영변 핵단지를 선정하였다. 영변 핵단지 내주요 시설들로는 5 MWe 원자로, 우라늄 농축시설, 방사화학 실험실, 화학처리 의혹 시설, 실험용 경수로, 원자로 냉각시설 등이 있다. 영변 핵 단지로의 운반 시나리오 개발을 위해 영변 핵단지의 지리, 기후 환경 및 북한의 교통 여건 분석을 통해 경로별 접근성 분석을 수행하고자 한다.

1. 지역 특성

영변 핵단지가 위치한 영변군은 평안북도 영변군 영변면으로 북부 내륙에 위치한다. 영변군의 동부는 대체로 산지로 이루어져 있고 서부는 평탄 한지형을 이루고 있고 중앙은 산들이 솟아 있다. 영변군은 북쪽과 북서쪽, 북동쪽, 서쪽으로는 압록강을 경계로 중국과 국경을 접하고 있고, 남서쪽으로는 황해와 접하고 있고, 남쪽과 남동쪽은 평안남도, 동쪽으로는 함경남도와 접하고 있다.

2. 교통 여건

2.1 항공

북한의 공항 중 국제항공운송협회(IATA: International Air Transport Association) 코드와 국제민간항공기구 (ICAO: International Civil Aviation Organization) 코드를 부여받은 공항들은 평양순안 국제공항, 원산 국제공항, 청진 공항, 삼지연 공항, 선덕 비행장, 의주 비행장이 있다. 북한의 주요 공항들은 Fig. 1에 표시되어 있다. 영변 핵단지와 가장 가까운 공항은 평양 직할시에 위치하는 평양순안 국제공항이다.

Fig. 1. North Korea's airport.

2.2 항만

주요 항만은 9개(남포, 해주, 송림, 흥남 등)의 무역항과 연안 화물을 주로 운반하는 신의주, 고성 등 24개의 지방항으로 이루어져 있으며 Fig. 2와 같다^[6]. 영변 핵단지와 가장 가까운 항만은 지방항인다사도항으로 평안북도 염주군에 위치한다

Fig. 2. North Korea's Port.

2.3 육상

육상 교통은 철도 중심으로 이루어져 있다^[7]. 여객 수송의 약 60%, 화물 수송의 약 90%를 차지한다. 도로의 경우 지형 조건, 경제, 정치, 군사적 여건을 고려하여 평양을 중심으로 원산 이남을 연결하는 노선에 집중되어 있다. 북한의 도로망도는 Fig. 3과 같다.

Fig. 3. North Korea's Road network.

위성 지도를 통해 확인한 북한의 일반 도로 및 고속도로는 우리나라의 2차선 지방도 수준으로 예상된다. Fig. 4, 5는 평양 인근의 도로 및 고속도로를 확대한 것이다.

Fig. 4. General roads and highways.

Fig. 5. General roads and highways.

Ⅲ. RESULT

비핵화 대상 시설 검증 기기 및 인력의 운반 시나리오 개발을 위해 위성지도(38 NORTH에서 제공하는 ATLAS, 구글어스 등)를 활용하여 항공, 항만, 육상 교통별 영변 핵단지로의 운반 접근성 분석을 수행하였다. 접근성 분석을 통해 경로별 소요시간, 거리, 경유 도로를 도출하였다.

1. 항공 운반

항공 운반을 이용하여 북한의 평양 순안 국제공항으로 이동한 후 자동차를 이용하여 영변 핵 단지로 이동하는 시나리오이다. 평양순안 국제공항에서 영변 핵단지까지의 최단거리는 83 km로 자동차를 이용하여 이동할 때, 경로 분석 결과 평양-희천 고속도로를 경유하여 총 57분이 소요될 것으로 예상된다. 운반 경로는 Fig. 6과 같다. 평양순안 국제공항에서 평양-희천 고속도로 방면으로 14분 이동 후평양-희천 고속도로를 이용하여 36분 이동한다. 이후 평양-희천 고속도로에서 진출하여 영변 핵 단지까지 6분가량 이동하여 영변 핵단지에 도착하게 된다. 이외에, 평양-희천 고속도로가 아닌 국도 제65 호선을 경유할 경우 평양순안 국제공항에서 영변 핵 단지까지의 거리는 112 km로 경로 분석 결과 총 1시간 34분이 소요될 것으로 예상된다.

Fig. 6. Air transport route.

2. 항만 운반

항만 운반을 이용하여 북한의 다사도항으로 이동한 후 자동차를 이용하여 영변 핵단지로 이동하는 시나리오이다. 다사도항에서 영변 핵 단지까지 최단 거리는 155 km로, 경로 분석 결과 국도 제1호선을 경유하여 총 2시간 7분이 소요될 것으로 예상된다. 운반 경로는 Fig. 7과 같다. 다사도항에서 국도 제1호선 방면으로 22분 이동 후 국도 제 1호선을 이용하여 1시간 27분 이동하게 된다. 이후 국도 제 1호선에서 진출하여 영변 핵단지까지 18분 가량 이동하여 영변 핵단지에 도착하게 된다. 이외에, 같은 국도 제1호선을 경유하여 다사도항에서 영변 핵 단지까지의 다른 경로는 거리 165 km로 경로 분석 결과 총 2시간 25분이 소요될 것으로 예상된다.

Fig. 7. Port transport route.

3. 차량 운반

이동 수단 변경 없이 자동차만을 이용하여 영변 핵 단지로 이동하는 방법으로 자동차를 이용하여 대한민국에서 판문점을 통해 북한에 진입한 후 영변 핵단지로 이동하는 시나리오이다. 판문점에서 영변 핵단지까지 최단거리는 283 km로, 경로 분석 결과 평양-희천, 평양-개성 고속도로를 경유하여 총 2시간 42분이 소요될 것으로 예상된다. 운반 경로는 Fig. 8과 같다. 해당 경로의 경우 판문점에서 5 분가량 이동하여 평양-개성 고속도로에 진입한 후 충성의 다리(평양 측 종점)까지 1시간 26분 이동하게 된다. 그 후에 평양-희천 고속도로를 이용하여 1시간 5분 이동한 후 평양-희천 고속도로에서 진출하여 6분가량 이동하여 도착하게 된다.

Fig. 8. Vehicle transport route.

후속 연구에서 비핵화 검증 장비의 성능 평가를 통해 도로 상태에 따른 진동에 의한 영향을 고려하여 무진동 차량을 이용한 운반이 요구될 경우 운반시나리오 중 차량 운반이 가장 효율적인 운반 방법으로 선정될 가능성이 높다. 해당 경로에서 평양- 희천 고속도로에서 진출한 후 영변 핵단지까지 약 6분간 이동 경로의 경우 산간 지역으로 예상되며, 고속도로가 아닌 점 등으로 인해 도로 상황 확인이 필요할 것으로 판단되어 Fig. 9와 같이 이동 경로를 분석하였다.

Fig. 9. Detailed route analysis.

분석 결과 해당 운반 경로의 경우 2개의 교량을 이동할 것으로 예상된다. 하지만 교량의 차선 개수, 최대 하중, 도로 상태 등의 명확한 확인이 어려운 실정이다. 따라서 운반 과정에 영향을 미치는 요인들에 대한 위험성 분석을 통해 예상되는 문제점 확인 및 대비가 요구된다. 운반 과정에서 운반 및 운반 물에 영향에 미칠 수 있는 요소들은 크게 교량의 하중, 도로 상태에 따른 진동이다. 교량의 하중은 차량의 통과 여부에 대한 사전 확인이 요구되는 중요한 요소이다.

북한의 도로, 교량 및 차량의 하중 등급은 Table 2와 같고^[8], 한국의 교량 등급별 중량 및 하중은 Table 3과 같다^[9].

Table 2. North Korea's road, bridge, and vehicle load ratings

Table 3. Weight and load by bridge grade in Korea

북한과 한국의 하중을 기준 중량만으로 비교하였을 때, 북한의 차량 하중 등급은 한국보다 다소 가벼운 것으로 판단된다. 진동은 검증 기기의 성능 유지에 영향을 미칠 수 있는 인자로 검증 기기에 미치는 진동의 감소를 위해 무진동 차량, 무진동 대차의 이용을 고려할 수 있다.

Ⅳ. DISCUSSION

접근성 분석을 통해 도출한 경로별 소요 시간의 경우 북한 도로 상황에 따라 증가될 가능성이 높다. 북한의 일반 도로의 경우 차선별로 속도 제한이 존재하고, 1차선은 간부용, 2차선은 고위직, 3차선은 일반 차량용으로 사용된다고 알려져 있다. 또한, 겨울철에는 빈번한 교통사고와 부실한 도로 관리로 인해 고속도로가 제 기능을 하지 못하고 있다. 북한 방문자 인터뷰를 통해 고속도로 평균 운행 속도가 25 ~ 30 km라는 기사가 보도되기도 하였다.

Ⅴ. CONCLUSION

한반도 비핵화 가능성이 언급되고 있는 상황에서 북한 내 원자력 시설별의 비핵화 검증을 위한 현장 접근성, 조달·운영 방안에 대한 사전 분석이 요구된다. 본 연구에서는 북한의 주요 비핵화 대상시설인 영변 핵단지의 시설 현황, 지역 특성, 교통 여건을 분석하였으며, 비핵화 대상 시설 운반 접근성 분석을 통해 경로별 소요시간, 거리, 경유 도로 현황 등을 확인하였다. 또한, 운반 과정에 영향을 미칠 수 있는 요소들을 확인하고 대비하기 위한 자료 구축도 수행하였다. 접근성 분석 결과와 구축한 기초자료를 통해 도로 상태에 따른 진동 영향, 무진동 차량을 이용한 운반 가능성 등으로 인해 차량 운반이 가장 적합한 운반 방법임을 확인할 수 있었다. 하지만 검증 기기 성능 유지, 북한 도로 현황 등 다양한 요인들에 대한 추가적 연구가 요구되면 이를 활용하여 후속 연구를 통해 북한 실정에 적합한 최적의 시나리오를 선정 및 검증하고자 한다.

연구를 통해 분석 및 구축된 자료들은 비핵화 대상 시설로의 검증 기기, 인력 운반 시나리오 개발 시 기초자료로 활용될 예정이며, 이는 향후 한반도 비핵화 참여에 대비한 정책 및 전략 수립에 기여할 것으로 판단된다.