평안북도 영변 핵 단지 일대에 대하여 열적외선 위성영상을 이용해 분석하였다. 지표면에서 고열이 발산되는 것이 감지되어 영변 주요 핵시설이 한겨울에도 가동이 되고 있고, 핵물질 생산 관련 활동으로 의심되는 정황이 파악되었다.
열적외선 위성사진은 미국 NASA가 운영하는 랜샛-8호 위성이 지난 2월 7일 촬영한 것을 이용했는데, 랜샛-8호 위성의 열적외선(Thermal Infrared) 영상은 해상도 100m로 지표면에서 발산하는 온도나 열을 감지하여 그 세기를 수치로 기록한 것이다. 랜샛 씨리즈 위성이 열적외선 자료를 8일 간격으로 촬영하여 일반에 공개하고 있으며, 누구나 인터넷에서 무상으로 내려받아 쓸 수 있다. 이러한 열적외선 영상을 활용한 연구 분야는 지구 온난화 관련 분석은 물론이고, 도시 열섬(Heat Island) 현상분석 등 지표면 온도 변화를 연구하는 데에 널리 쓰인다. 또한, 공장 산업시설에서 발생하는 열을 감지하여 시설가동 여부를 파악하는 데에도 활용된다.
열적외선 영상을 이용하여 영변 지역을 분석(그림 1)하였는데, 주요 핵시설 명칭과 위치 등은 미국의 북한 전문매체 ‘38노스’와 ‘Beyond Parallel’의 영변지역 상세분석 보도자료를 참조하였다.
영변 핵시설 열적외선 분석
위 그림은 저해상의 열적외선 랜샛 영상과 고해상의 SkySat 영상(해상도 50cm)을 서로 중첩한 것이다. 열적외선 영상에서 감지된 온도 변화를 밝기에 따라 붉은색 계통으로 표현하였는데, 배경에는 지표면 시설에 대한 이해를 돕기 위해 SkySat 영상(2월 4일 촬영)을 도시한 것이다.
그림 1에서 붉은색으로 나타낸 열적외선 영상에서 온도가 높은 지역은 밝은 적색으로, 저온인 지역은 짙은 적갈색으로 밝기에 따라 단계별 색상으로 표현했다. 중앙의 재처리시설과 오른쪽 우라늄농축시설을 보면, 밝은 핑크 색상인 부분이 보인다. 연한 핑크 지역은 주변보다 온도가 높아서 고열을 발생하는 곳이다. 그림에서 좌측 5MWe 원자로 지역에서도 약하나마 고열이 발생하는 것으로 감지됐다.
그림 1에서 영변 핵 단지 내 주요 시설에서 고열이 발생하는 것으로 파악이 됐는데, 세 시설 모두 한겨울에 가동이 되고 있음을 짐작하게 해준다.
다음에는 열적외선 영상의 밝기값을 지표면 온도(℃)로 변환하여 핵 단지 내 온도분포를 살펴보았다.
영변 핵 단지 온도(℃) 분포 분석
열적외선 영상은 열이나 온도의 세기만을 나타내는 것으로, 의미 있는 분석을 위해서는 수식을 이용하여 절차에 따라서 지표면 기온(℃)으로 변환해야 한다. 지리정보시스템(GIS) 소프트웨어 ArcGIS를 이용하여 열적외선 데이터를 연구 문헌(USGS, 2013) 수식과 절차에 따라 변환 처리하였고, 지표면 온도의 분포도를 컬러로 작성하여 그림 2에 나타내었다.
그림 2에서 영변 핵 단지 내 온도분포를 1도 간격으로 색상을 달리하여 나타냈는데, 영변은 2월 7일(오전 11:00경) 영하권의 추운 날씨 속에서 최고 영하 1도, 최저 영하 7도의 기온분포를 보이는 것으로 파악됐다.
열적외선 측정 지표 온도는 수식으로 간접 산출된 것이라 오차가 있는데, 연구 문헌(USGS, 2013)에 따르면 오차범위가 ±3℃에 이른다고 한다. 정확한 것은 지상에서 온도계로 직접 측정하는 것이다.
영변 주요 핵시설 고열 발생 탐지
그림 2 온도분포도에서 영하 1~3도의 고온 지역을 추출하여 고해상 SkySat 영상 위에 얹어서 그림 3에 나타내었다.
영변 핵 재처리시설과 우라늄농축시설에서 고열을 발생하여 영하 1~2도의 기온을 보였는데(그림 3), 상대적으로 주변 지역이 영하 3~4도인 것과 비교하여 고온인 것으로 파악된다. 재처리시설에서 특히, 소각건물 주변에서 붉은색(영하 1도) 고열이 발생하는 것으로 나타났는데, 소각 관련 활동이 활발한 것으로 판단된다. 5MWe 원자로 지역에서는 기온이 영하 3도가 감지됐고, 주변이 영하 4~5도인 점을 감안하면 원자로 시설도 가동되면서 열을 발생한 것으로 판단된다.
‘38노스’는 지난해 10월 영변의 5MWe 원자로가 1년 넘게 가동되고 있으며, 주변에서 보조 시설 확장공사가 이뤄지고 있다고 분석하였다.
맺음말
평안북도 영변에서 매서운 북극 한파에 이어 여전히 영하권 추운 날씨 속에서 주요 핵시설이 가동 중인 정황이 파악됐다. 재처리시설과 우라늄농축시설에서 고열이 감지되어 공장 시설이 가동 중인 것으로 판단되며, 플루토늄 추출 또는 우라늄 고농축 등 핵물질 생산 관련 활동인 것으로 의심이 된다. 5MWe 원자로 지역에서도 고온이 발생하여 시설이 가동 중인 것으로 파악됐다.
북한이 지난해 69회 연간 기록적인 미사일을 발사한 데 이어 올해 2월 18일 대륙간탄도미사일(ICBM)까지 발사하는 등 위협이 점증하는 가운데, 영변에서는 주요 핵물질 생산 관련 활동이 열적외선 위성영상에서 감지되고 있어 한반도와 동북아 안보에 대한 세계인의 우려가 깊어지고 있다.
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