북한이 지난 12일 핵실험을 강행하면서 어떤 핵물질을 사용했는지 초미의 관심사다. 플루토늄인지, 고농축우라늄(HEU)인지 판별하면 북한의 핵 기술 수준을 추정할 수 있기 때문이다. 그러나 아직 핵물질의 성분은 밝혀지지 않고 있다. 가장 확실한 단서가 될 것으로 보였던 방사성 핵종도 대기 중에서 검출되지 않았다.

한국원자력안전기술원은 14일 “북한 핵실험으로 발생한 방사성 기체를 탐지하기 위한 작업을 벌였지만, 방사성 제논(Xe)은 검출되지 않았다”고 밝혔다. 기술원은 13일 이동식 제논 포집기 ‘사우나’를 함정에 탑재해 12시간 동안 대기 포집을 마친 뒤 시료 분석을 벌였다. 기술원은 1차 포집 시료에서 제논이 탐지되지 않아 2차, 3차로 포집한 시료에 대해 다시 분석을 할 계획이다.

제논은 핵분열이 이뤄질 때 발생하는 물질이다. 지하에서 핵실험이 이뤄지더라도 흙 사이로 빠져나와 공기를 통해 이동하며 다른 물질과 반응을 하지 않는 불활성기체다. 이 때문에 제논은 실제 핵실험을 했는지와 플루토늄과 우라늄 중 어떤 핵연료를 사용했는지 판단할 때 유용하다.

제논의 반감기(원자 수가 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간)는 최소 9시간에서 최대 12일이다. 또 제논은 대기 중으로 퍼지는 성질도 갖고 있어서 핵실험 이후 적어도 열흘 이내에 탐지해야 한다. 기술원 관계자는 “고정형 정밀 방사성 제논 분석장비 2곳에 대해서도 3차까지 분석이 끝났으나 현재까지 제논은 검출되지 않았다”면서 “바람 방향에 따라 추가 포집에서 탐지에 성공할 수도 있다”고 말했다.

한국과 미국 당국은 2006년 10월 북한이 1차 핵실험을 감행했을 때는 공기 중에서 제논과 크립톤을 채취해 플루토늄 사용을 확인했다. 그러나 2009년 5월 2차 핵실험 때는 아무런 증거도 찾지 못했다. 북한이 당시에도 플루토늄을 사용한 것으로 알려져 있지만 엄밀히 말하면 이는 추정에 불과하다.