(오늘은 북한 과학기술 정책사 전공자가 아니라 일반물리학 교재 『우리말로 풀어
쓴 물리학 강의 - 이론편』 베스트셀러 저자로서 글을 쓴다.)

약 7-8년 전에 ‘북한의 이해’라는 수업을 듣는 대학생들에게 물어본 적이 있다.
북한과 과학기술, 어울리는 조합인지 아니면 부조화스런 짝으로 느껴지는지.
예상했던 대로 학생들은 어울리지 않는다고 대답했다.

그 이유를 물어보니 우선 북한의 과학기술에 대해 들어본 적이 없고, 당시 TV에서
보이는 북한 영상이 우리의 70년대 혹은 80년대 영상처럼 낡아 보였기에
‘미래’의 이미지를 갖는 과학기술과 어울리지 않는다는 대답이 있었다.

사실 북한의 각종 1차 사료를 꼼꼼하게 읽어본 필자는 북한의 정책이나 최고
지도자의 언급에서 과학기술은 매우 중요하게 취급되었고 자주 등장하는 것이라고
생각한다. 게다가 과학기술 성과는 결코 무시할 수 없는 수준에 도달한 것이 꽤
많았다. 그런데 왜 ‘북한-과학기술’이 어울리지 않는 조합이 되었을까.

과학기술을 뺀 북한 연구의 위험성

이는 북한을 연구하는 학자들 대부분이 과학기술을 빼고 북한을 연구했기
때문이다. 그리고 그들이 과학기술을 뺀 이유는 과학기술에 무관심했거나
과학기술은 너무 어려워 이해할 수 없다고 생각했기 때문인 듯하다. 즉 ‘문과
출신’ 혹은 ‘문과 마인드’인 사람이 대부분이었기 때문이다.

만일 북한 최고지도자의 언급에서 40~50%가 과학기술 관련 이야기인데, 북한을
연구하는 사람들이 과학기술을 뺀 나머지 50~60%만 연구한 후 그것과 관련된
이야기만 한다면, 일반 사람들이 듣는 북한에 대한 이야기는 과학기술과 관련 없는
이야기만 듣게 될 것이다.

즉 연구하는 사람들이 북한의 과학기술에 대해 외면한다면 언론은 물론
일반시민들은 북한 과학기술에 대해 들어볼 기회조차 못 가지게 되니, 북한과
과학기술은 어울리지 않는다고 대답하는 것이 당연하다.

최근 북한이 첨단 과학기술을 이용한 ICBM과 핵무기를 개발하여 자주 시험을 하기
때문에 북한과 과학기술의 조합을 나름 이해한다는 사람들이 많이 늘긴 했다.
하지만 북한 혹은 국제정치 전문가 중에서 과학기술을 제대로 모르기 때문에
오류를 범하는 경우가 여전히 많다. 그래서 북한의 과학기술에 대해 잘못된 지식,
판단을 유포하는 경우가 너무 많다.

지난 주 시험 발사한 화성-14형에 대한 평가에서도 과학기술을 판단할 수 없는
북한 혹은 국제정치 전문가가 부정확한 판단을 너무도 성급하게 이야기하는 바람에
많은 사람들이 그것을 무비판적으로 받아들일 수 있는 ‘위험한 상황’이
벌어졌다.

그 사람들은 모두 평소에 자기 전문 영역에서는 탁월한 통찰력을 발휘하여 상황을
좀 더 깊은 안목에서 분석하는 데 도움을 주는 경우가 많았다. 하지만, 자기 전공
분야를 넘어선 부분에서 스스로 검증하지 못하는 추론을 다른 사람의 의견에
과하게 의지하여 전개한 결과, 이러한 실수를 한 것 같다.

정치학이나 외교, 사회학과 같은 ‘문과’ 관련 학문들과 달리 과학기술은
참/거짓이 명확한 경우가 많다. 이번 경우도 너무도 명확한 오류라 그들이 조금만
신경 썼어도 걸러졌을 텐데 아쉽다. (물론 필자의 추론도 틀렸을 수 있다. 일반
물리 수준이 아니라 전공 물리, 세밀한 내용까지 깊이 고려하면 위 두 분의 주장이
모두 맞을 수도 있다. 만일 그렇다면 다시 반박해주시면 재미있는 토론이 될
듯하다.)

화성-14형에 대한 잘못된 분석 1

내가 지적하고 싶은 첫 번째 잘못된 분석은 청취자가 굉장히 많은 <김어준의
뉴스공장>에서 나왔다.

“45도 쯤을 쏴야지 나갔다가 들어 올 때 그 열과 그 다음에 압력같은 것들이
테스트가 되는데 고각발사를 했잖습니까? 올리는데 힘이 굉장히 드는데 내려올 때
올 때는 천천히 내려옵니다. 그래서 온도나 압력이 그렇게 높지를 않거든요. 그
테스트를 못하는 거고요. 두 번째 중요한 것은 뭐냐 하면 우리가 다른 폭탄처럼
땅에 떨어져야 된다고 생각하는데 핵무기는 아닙니다. 바로 상공 바로 밑에서
터져야 가장 큰 피해를 입어요. 그 시점에서 땅에 닿기 전에 폭발해야 된다는
두가지 테스트가 북한이 남은 마지막 과제입니다.”

이 분이 첫 번째로 거론한 것은 미사일이 45도로 쏴야 제대로 된 테스트이고
고각발사 즉 수직으로 쏘면 제대로된 테스트가 될 수 없다는 주장이다. 이에 대한
근거로 ‘힘’을 이야기한 것부터가 과학적 분석을 위한 준비가 제대로 안
되었다는 증거이다. 미사일의 추력, 즉 본체를 미는 힘은 쏘는 각도에 따라
달라지는 것이 아니라 연소된 연료가 얼마나 빨리, 얼마나 많이 뒤쪽으로
뿜어졌느냐에 따라 달라진다. 따라서 고각 발사를 해서 힘이 더 드는 것은 아니다.
그냥 엔진이 만들어지면 추력은 정해지는 것이다. 발사 각도와 상관없이.

또한 수직으로 쏘는 경우가 45도로 쏘는 경우보다 미사일의 속도가 더 빠르고 더
가혹한 조건에서 대기권 진입 테스트를 하게 되는 것이 사실인데 이를 제대로
구분하지 못하고 평가를 내렸다. 지상 100km가 되면 공기가 전혀 없는 진공, 즉
우주가 된다. 이는 전문 과학학회의 ‘정의’(definition)이다. 공기가 없는
곳에서 물체의 운동속도는 높이에 따라 결정된다, 엔진이 작동하지 않는 조건에서.
이런 분석은 ‘힘’이 아니라 ‘에너지’로 해야 한다.

미사일에 탑재되어 있는 연료가 만들 수 있는 에너지는 정해져 있다. 이 에너지는
마찰에 의해 손실되는 에너지[E1] 말고, 높이를 바꾸는 위치에너지[E2] 그리고
운동에너지[E3]로 변환된다.(기타 잡스러운 에너지도 있지만 무시하고 그냥 큰
것만 보자.) 45도로 쏘나 90도로 쏘나 대기권 진입하는 높이는 100km로 같기
때문에 미사일의 위치에너지[E2]는 같다.

그런데 45도로 쏘면 대기권을 가로지는 거리가 90도로 쏠 때보다 더 길어진다.
직각 삼각형을 생각해보면 쉽게 이해될 것이다. 대각선 거리는 수직 거리의 대략
1.4배가 된다. 따라서 45도로 쏠 때 마찰에 의한 에너지 손실[E1]이 더 크다. 결국
같은 에너지로 쏘아올린 미사일의 운동에너지[E3], 즉 속력은 90도로 쏠 때 손실이
적어 더 빠르게 된다. 위 발언자는 반대로 알고 있었던 것이다.

힘과 에너지라는 용어를 엄격하게 구분하지 않았다고 하더라도 개념은 명확히
구분해야 한다. 느낌상 수직으로 올릴 때 힘이 더 많이 드는 듯하나 수직과 수평을
나누어보고 힘과 에너지를 구분해보면 그렇지 않다는 것을 알 수 있다. 어느
방향으로 운동을 하느냐가 중요한 게 아니라 에너지 손실이 얼마나 작은가가 같은
높이에 도달한 미사일의 속도를 결정하는 것이다. 그냥 일상 수준의 직관이
오개념을 동반한 경우가 많다는 것을 간과한 것이다.(일반 청취자에거 쉽게 풀어
설명하려 했다고 변명(?)할 수도 있지만 잘못된 개념으로 비유를 한다면 오개념을
심어주기 때문에 안 하느니만 못하다.)

45도로 쏠 때보다 90도로 쏠 때 더 빠르게 대기권에 진입하게 되므로 열과 충격이
훨씬 더 크게 되어 있다. 그런데 이를 거꾸로 이해하고 아직 화성-14형의 성능을
제대로 평가할 수 없다고 잘못된 해석을 내놓은 것이다. 주위에 물리학자도 많았을
텐데 물어보고, 자신의 수준에서라도 충분히 납득한 다음 공개적인 발언을 했어야
하는데 아쉬운 지점이다.

위 발언에서 또 하나 짚어야 할 것은 핵폭탄이 바닥에서 터지면 안 되는 것처럼
이야기한 대목이다. 본인도 공중에서 터지는 것이 더 큰 피해를 입는다고
이야기했으면서 마치 바닥에서 터지면 제대로 된 핵폭탄이 아닌 것처럼 오해할 수
있게 발언한 것이다.

공중에서 터지나 바닥에서 터지나 상관없이 핵폭탄의 위력은 어마어마하기 때문에
폭탄을 발사하는 사람의 기대(?)에 충족할 만큼 충분한 피해를 입힐 수 있고
엄청나게 많은 사람을 죽일 수 있다. 게다가 폭발 이후 방사능 낙진을 충분히 남겨
그 곳에서 사람이 한동안 살 수 없게 만들 수 있다.

같은 폭탄으로 좀 더 많은 효과(?)를 거두기 위해 공중에서 터트리는 것이지
땅에서 터지면 핵폭탄이 아닌 것은 절대 아니다. 제일 마지막 말을 보면, 본인도
이런 차이를 거의 알고 있는 듯하지만 엄밀하지 못한 이해가 오류를 범한 듯하다.
역시 아쉬운 지점이다.

결국 이 분이 거론한 두 가지 미비한 점은 본인의 잘못된 과학기술 지식/판단에
의한 것이므로 결국 북한의 ICBM은 가혹한 조건에서 테스트를 거친, 본인의
결론보다 제대로 된 성능의 ICBM이라는 역설적인 결론을 이끌어낸다.

화성-14형에 대한 잘못된 분석 2

두 번째 잘못된 분석은 <프레시안>에 실린 칼럼이다.

이 글은 도입부부터 “재진입 기술 과시 못한 북한”이라고 소제목의 글로
시작하여 아주 야심차게 과학기술적 분석을 시도한다. 하지만 추론의 논리를
자신이 소화하지 못하고 다른 사람의 ‘결론’만 가져다 놓았다. 야심찬 출발에
비해 초라한 추론이다.

“하지만 미국 국제전략문제연구소(IISS)의 마이클 엘러먼 선임연구원은
화성-4형의 탄두가 대기권에 진입한 후 작은 조각으로 나눠진 뒤 사라졌다고
분석했다. 대기권 재진입은 실패했다는 것이다.”

대기권 재진입이 실패했다는 마이클 엘러먼이라는 사람의 결론을 그대로 차용한
것이다. 그가 어떤 추론의 과정을 거쳤는지 제대로 소개하지 않고 ‘미국의
전문가’가 내린 ‘결론’만을 그대로 따르라고 독자들에게 강요하는 셈이다.

마이클 엘러먼이라는 사람이 <38north.org>라는 사이트에 올린 “Video Casts
Doubt on North Korea's Ability to Field an ICBM Re-entry Vehicle”라는 글에는
 카메라에 잡힌 화성-14형의 대기권 재진입 모습에 대한 분석이 촘촘하게
담겨 있다.

그는 영상에 등장한 화성-14형의 불꽃이 고도 3~4km 즈음에서 사라졌다는 것을
‘관찰’하고 땅에 떨어지기 전에 탄두가 모두 불타 없어졌다는 평가를 내렸다.
그는 탄두가 제대로 모양을 갖추고 있었다면 마지막까지 불꽃을 보여야 한다고
주장하면서 마지막에 불꽃이 보이지 않는다는 점만으로 실패라는 판단을 내렸다.

그런데 이는 정밀 관측의 결과가 아니고 멀리 잡힌 영상만으로 분석한 결과라서
제목에 쓰여진 것처럼, ‘의심’ 수준이지 엄밀한 분석 결과는 아니라고 보야
한다. 이처럼 마이클 엘러먼의 추론이 매우 빈약한 관찰, 오류가 생길 가능성이
매우 많은 ‘의심’을 그냥 그대로 전달하면서 사람들에게 '결론'만 강요한 것이
이 저자의 잘못이다.

과학기술을 잘 모르는 사람들 대부분이 과정이 어렵고 난해하기 때문에 ‘결론’만
요구하는 경우가 많다. 과정을 생략하고 결론만 '따른' 좋지 못한 모습이라 할 수
있다.

이 글의 논리의 비약이 있는 주장은 추론 근거를 밝힌 두 번째 분석 결과이다.

“하지만 고각 발사했을 경우 낙하할 때 탄두는 수직에 가까이 대기권을 향해
떨어진다. 낙하과정이 정상 각도로 발사했을 때보다 불안정하다. 또 정상 각도로
발사했을 경우에는 대기권에 수직보다도 낮은 각도로 진입하기 때문에 탄두가 튕겨
나갈 수 있다. 마치 물수제비 놀이를 할 때 튕겨나가는 돌과 같이 탄두가
대기권에서 튕겨 나갈 수 있는 것이다.”

그는 수직이 아닌, 즉 비스듬하게 대기권을 진입하게 되면 물수제비를 뜰 때처럼
미사일이 튕겨갈 수 있어서 수직인 경우보다 더 어렵다고 추론했다. 이를 바탕으로
아직 제대로 된 대기권 재진입 시험이 이루어진 것이 아니라는 주장을 하고 있다.

하지만 미사일의 모양에 따라 다르겠지만 우주왕복선의 경우, 되튕겨나가는 각도는
45도 수준이 아니라 5.2도 미만이다. 즉 0도에서 5.2도, 90도 중에서 5.7%에
해당하는 각도에 들어가야 되튕겨나간다. 그리고 수직으로 들어오면 되튕겨나갈
각도에 들지 않을까 하는 염려는 줄지만 빠른 속도로 들어오다가 공기저항을 세게
받게 되어 자세를 제어하기가 더 어렵다.

즉 이번 시험은 수직으로 올라갔다가 수직으로 들어오게 되어 정교한 진입 각도
조정을 시험한 것은 아니지만 강한 쏠리는 힘을 견디면서 자세를 제어하는 것에는
성공했다고 볼 수 있다.

물론 제대로 시험해보아야 하겠지만 공기저항이 더 적은 대각선으로 진입할 때,
되튕겨나갈 수도 있는 아주 작은 범위의 각도 안에만 안 들어가게 자세를 제어하는
게 그렇게 어렵다고 판단하는 건 비약이 심하다. 이는 스스로 추론하지 않고 다른
사람의 추론 ‘결과’만 성급하게 받아들인 결과가 아닐까 싶다.

이 분의 무리한 추론은 다음 말을 하기 위함 인 듯하다.

“하지만 두 차례의 화성 14형 실험발사를 통해 북한이 입증한 것은 ‘미국 본토의
상공’에 도달할 수 있다는 것이다. 미국의 ‘본토’에 도달할 수 있는 기술을
과시했다는 주장은 아직까지는 입증하기 못하고 있는 것이다. 북한이 재진입
기술을 ‘과시’하지는 못한 것이다.”

재진입 기술을 확보하지 못했기 때문에 미국의 상공, 즉 지상 100km까지만 도달한
것이고 아직 본토에는 닿지 않은 것이라는 결론을 내기 위해 억지로 다른 사람들의
결론을 가져다 쓴 듯하다. 이미 2017년 5월에 시험발사한 화성-12형의 탄두가
대기권 진입 이후 교신성공했다는 근거도 있는 만큼 그 다음 버전인 화성-14형이
대기권 재진입에 실패했다는 것은 거꾸로 된 평가이다.

상공에는 도달했지만 본토에는 도달하지 못했다는 ‘주장’을 하고 싶다면 좀 더
정교하고 합리적인 추론을 전개해본 다음에 발표하면 좋겠다. 많은 사람들에게
잘못된 정보를 주지 않도록.

과학기술 추론, 남에게 의존하지 말아야

필자는 학부 수준의 물리학을 공부했기에 적어도 물리, 수학 관련 지식에 대해
참/거짓 정도는 구분할 줄 안다. 그래서 과학기술 관련 연구를 수행할 수준은
아니지만 적어도 잘못된 추론을 지적할 수준은 된다.

위에서 필자가 오류를 지적한 전문가들의 발언과 글을 공개적으로 지적한 이유는
그분들의 말과 글이 너무 많이 회자되었기 때문이기도 하고, 북한 문제에 대해
의도를 가진 분석이 아닌 말 그대로 제대로 된 분석을 해보자는 제안을 하기
위해서이다. 그 분들이 과학기술 관련 언급을 안 할 때에는 훌륭한 의견을 많이
내셨기에 이 이야기들도 별 비판의식 없이 받아들이는 청취자나 독자가 생겼을까
염려하였기 때문이다.

우리나라에도 훌륭한 과학기술자들이 많이 있지만 북한 문제에 대해 발언하기
꺼리는 분위기, 그리고 북한 관련 전문가들이 과학기술 관련 추론을 제대로 못하는
한계, 이 둘을 극복하지 못하면 제대로 된 북한 연구, 나아가 제대로 된 통일
연구는 불가능할 듯하여 주제넘게 ‘지적질’을 했다. 개인적인 감정이 없음을
다시 한 번 밝힌다.

화성10호, 화성12형, 화성14형 1차, 2차 시험 발사를 통해 북한은 미국까지 닿을
수 있는 충분한 사거리를 확보했음과 동시에 대기권 재진입 기술까지 확보했음을
거의 명확히 보여주었다. 그리고 이미 소형화된 다양한 핵탄두를 보유하고 있음도
보여주었기에 이제 북한은 핵탄두를 장착한 ICBM을 제작할 수 있는 기술을 충분히
갖추었다고 평가해야 한다.

물론 아직은 미국 대륙에 가서 제대로 터지는 ICBM은 공개되지 않았기에 더 많은
시험단계가 남았다. 그렇다고 하더라도 실패라는 주장의 근거나 추론 과정에
모순이 많아 실패라고 결론을 내리는 것은 무리가 따른다. 오히려 기술적 난이도가
높은 것이 대부분 극복되었다고 평가해야 나름 합리적인 결론이라 할 수
있겠다./강호제 tongil@tongilnews.com