IAEA Physical Model STR-314 · STR-325 Programme 93+2 / Task 5

공정이 돌면 무엇이 보이는가

IAEA가 신고서 바깥의 핵활동을 추정하기 위해 만든 핵연료주기 지도 — 그 구조와 논리를 개념 수준에서 풀어 놓은 해설. 원문(STR-314)은 비공개이므로, 여기 실린 것은 공개 논문 세 편이 기술한 구조의 재구성이다.

단계 12 지표 카테고리 8+확장1 강도 등급 3 초판 1999.05

왜 만들어졌나

1990년대 초 두 사건이 같은 결론을 가리켰다. 걸프전 이후 드러난 이라크의 미신고 핵무기 프로그램, 그리고 북한 초기 사찰에서 확인된 신고 내용과 실제 물질수지의 불일치다. 결론은 이것이었다 — 신고된 것을 검증하는 체제는, 신고되지 않은 것을 놓친다.

IAEA 이사회는 1993년 세이프가드 강화 프로그램 Programme 93+2를 출범시켰고, Physical Model은 그 Task 5(국가 핵활동 정보 분석 개선)의 산출물로 개발됐다. 원전 즉 이 모델은 처음부터 신고서 바깥에서 활동을 추정하는 도구로 태어났다.

독창성은 연료주기를 기술한 데 있지 않다. 그런 문헌은 많다. 독창성은 “공정 → 관측 가능한 흔적”의 대응표를 만들고 그 대응의 강도를 등급화했다는 데 있다. 원전

문서	성격	시기	공개
`STR-314`	Physical Model 본체	1999.05 초판	비공개
`STR-325`	활용 안내서 Making Use of the Physical Model	2000.12	비공개
Liu & Morsy	IAEA 심포지엄 논문 — 구조·등급 정의의 원전	2001.10	공개
Reed & Feldman	공개출처 분석용 갱신 제안 (ANL·LLNL)	2017	공개
BNL	사용자 12인 인터뷰 기반 사용성 분석	2021.09	공개

원문을 못 읽는다는 제약

STR-314은 일반에 공개되지 않는다. 따라서 IAEA 외부의 누구도 Physical Model을 그대로 구현할 수 없다. 가능한 것은 공개 문헌이 기술한 구조·카테고리·등급 체계를 재구성해 참조 스키마로 삼는 것뿐이다. 다행히 위 세 공개 문헌은 카테고리 목록과 강도 정의를 원문 표현 그대로 싣고 있어 스키마 수준의 재구성에는 충분하다.

원전 1차 출처에서 직접 확인

재구성 공개 자료로 합리적 추정

미확인 출처를 특정하지 못함

획득경로 — 12개 단계

최상위 골격은 획득경로(Acquisition Path)다. 원료 채굴에서 시작해 무기사용가능물질 획득에 이르고 그 이후의 무기화까지 포함한다. 초판 9개 권으로 출발해 1999년에 셋이 추가됐다. 원전

단계를 누르면 인코딩 상태와 관련 지표가 바뀐다. 막대 색이 네 갈래를 구분한다 — 인코딩됨 지표만 흡수 근거 미문서화 재검토 대상

교차검증에서 뒤집힌 통념 — 무기화는 범위 안이다

“Physical Model은 민수 연료주기만 다루고 무기화는 범위 밖”이라는 통념이 널리 퍼져 있고 비-Claude 모델 두 종도 이를 지지했다. 그러나 원전이 반박한다 — 10번 단계가 명시적으로 Development of Nuclear Explosive Devices이며, 획득경로의 정의 자체가 무기사용가능물질 획득 이후의 무기화를 포함한다. 원전 다만 핵실험 그 자체는 12개 단계에 없다. 정확한 서술은 “무기화는 포함, 핵실험은 미포함”이다.

강도 등급은 형식 정의다

가장 자주 오해되는 부분이다. strong/medium/weak는 “느낌상 강함·보통·약함”이 아니라 공정과 지표 사이 함의(implication)의 방향으로 정의된 형식 규칙이다. 원문 정의의 첫 구절은 이렇게 시작한다 — “if process A implies and is implied by indicator x”. 원전

미등급(unrated) 지표도 있다

Reed & Feldman(2017)은 세 등급 어디에도 배정되지 않은 지표가 존재함을 기록한다. 원전 등급 체계가 모든 지표를 덮지는 않는다는 뜻이다.

지표 카테고리 — 원전 8개 + 확장 1개

각 층위는 여덟 개 기본 요소로 기술된다. 아래 격자에는 아홉 개가 있는데, 마지막 IMG 는 원전에 없고 이 연구가 신설한 것이다 — 테두리 색으로 구분했다. 숫자는 이 연구의 지식그래프가 실제로 인코딩한 지표 수다(전체 30종).

카드를 누르면 그 카테고리에 무엇이 들어 있는지 펼쳐진다.

1·2번은 임의 구분이 아니다. 원자력공급국그룹(NSG)의 수출통제 지침 INFCIRC/254 Part I(전용설계)과 Part II(이중용도)에 직접 대응한다. 원전 이것이 조달·무역 자료 분석과 위성 판독을 같은 온톨로지 위에서 결합할 수 있는 이론적 근거다.

흔한 오류 — “환경 서명”은 카테고리명이 아니다

8번을 “환경 서명(Environmental signature)”으로 적은 문헌이 있으나, 원전이 쓰는 명칭은 by-products/effluents(부산물·유출물)다. 환경 서명은 이 카테고리가 가리키는 대상의 일종이지 카테고리명이 아니다. 원전

“지표 914개”는 출처를 특정할 수 없다 미확인

공개 2차 문헌에 “전 연료주기에 걸쳐 약 914개 지표”라는 수치가 유통된다. 그러나 1차 출처 세 편을 전문 검색한 결과 Liu & Morsy는 총수를 명시하지 않고, Reed & Feldman 전문에는 914가 한 번도 등장하지 않으며, BNL도 총수를 적지 않는다. 수치가 틀렸다고 단정할 근거는 없으나 인용을 삼가거나 “1차 확인 안 됨”으로 한정해야 한다.

네 개 층으로 쪼갠다

각 단계는 아래로 계속 분해된다. 우라늄 농축을 예로 펼쳐 본다. 원전 이 4층 구조가 지식그래프에서 Site → Facility → Component와 Process를 분리한 이유와 정확히 맞물린다.

1층 · 단계 Uranium Enrichment 우라늄 농축

2층 · 화학형태 UF₆ 농축

3층 · 기술공정 9종의 농축 기술

기체확산 gaseous diffusion

기체원심분리 gas centrifuge

공기역학 aerodynamic

전자기 electromagnetic

분자레이저 MLIS

원자증기레이저 AVLIS

화학교환 chemical exchange

이온교환 ion exchange

플라즈마 plasma

4층 · 시설 시설별 접근 경로와 지표

각 공정의 시설 수준에서 8개 카테고리 지표가 부착된다

UCl₄ 농축 · U-metal 농축 — 같은 방식으로 분해

알려진 한계 — 그리고 대응

1차 출처로 뒷받침되는 한계만 싣는다. 오른쪽은 이 연구가 그 한계에 어떻게 대응했는지다.

Physical Model의 한계

이 연구의 대응

하향식 문서 대 상향식 작업 원전

문서는 “단계 → 지표”로 조직되어 있는데, 분석관은 지표 몇 개에서 출발해 어느 단계인지 되짚는다. 구조와 작업 방향이 반대다.

그래프로 옮긴다

문서를 그래프로 옮기면 상향·하향 탐색이 같은 자료구조의 양방향 순회가 되어 불일치 자체가 사라진다.

이중용도 지표의 모호성 원전

이온교환 컬럼 하나가 채광·정련, 이온교환 농축, 재처리 세 곳에 동시 등재된다. 게다가 비핵 산업에서 광범위하게 쓰인다.

혼동 요인 필드를 의무화

모든 클래스 정의에 confounders를 필수로 두어 “무엇과 헷갈리는가”를 명시하게 했다.

위성영상에 잘 맞지 않는다 원전

원전 스스로 지표 목록이 영상 분석관에게 “not particularly well suited”라고 인정하고, 영상·환경시료 분석관의 지표를 넣으라고 권고한다.

`IMG` 카테고리 신설 — 다만 정직하게

영상 지표 12종을 새로 만들었다. 원전은 권고에서 멈추고 구체적 지표를 제안하지 않았으므로, 이 12종은 권고를 이행한 것이지 가져온 것이 아니다.

지표 조합·상관의 미처리 원전

지표를 개별 항목으로 나열할 뿐 지표 사이 상관·중복을 다루지 않는다. 상관된 지표 4개를 독립 증거 4건으로 세면 확신도가 과대평가된다.

가중치를 단순 합산하지 않는다

클래스별 우선순위 가중치를 합산하지 않고 점수식에 도메인관련성 한 항으로만 넣는다. 최소한의 방어다.

부재 관측의 취급 재구성

“지표가 관측되지 않음”을 어떻게 해석할지 명시적 규칙이 없다 — 적어도 공개 문헌 범위에서는. 위성은 재방문 주기·구름·야간으로 구조적 결측이 상시 발생한다.

극성을 스키마에 둔다

polarity: present | absent를 필드로 두어 “안 보임”과 “없음”을 구분한다.

사용성 — 사용자 12인의 증언 원전

전직 사찰관 8명·분석관 4명 인터뷰: 문서를 찾기 어렵고, 12개로 분산돼 검색이 안 되며, 시각 자료와 물질흐름 도해 요구가 반복 제기됐다. 그럼에도 응답자 전원이 모델을 “vital (albeit under-utilized) resource”로 평가했다.

문제는 내용이 아니라 형식이다

바로 그 지적이 이 페이지가 존재하는 이유다. 모델의 내용을 바꾸지 않고 접근 형식만 바꾼다.

갱신 지연 원전

개별 권은 1998~2002년에 발간됐다. 2017년부터 회원국지원계획 자금으로 갱신이 진행 중이며 여러 장이 갱신됐으나 발간 시점은 미정이다(2021년 기준). 공개적으로 확인 가능한 최신 구조는 여전히 20년 이상 전의 것이다.

재구성의 실측치

이 연구가 Physical Model을 참조 스키마로 삼아 실제로 인코딩한 양이다. 눈대중이 아니라 data/*.json에서 직접 센 값이다.

항목	값	비고
지표 총수	30	이 중 `IMG` 12종이 확장분(40%)
공정 단계	8	PM 범위 7 + 핵실험 1(확장)
`INDICATES` 엣지	45	지표 → 공정 연결
강도 분포	10 / 17 / 18	strong / medium / weak
상세 서명 보유	19	탐지수단·관측양상·혼동요인 기술

비핵물질 `NNM` 공백을 물질수지로 메웠다

이 자리는 오래 비어 있었다 — 스키마에는 선언되어 있는데 인스턴스가 0이었다. 같은 연구 프로그램의 핵연료주기 물질수지 분석이 공정별 비핵 투입물을 실측 정량치로 들고 있었고(불화수소 369.022 kg/배치 · 황산 75~100 kg/ton-ore · TBP 2,047.616 kg), 조달망 분석은 같은 물질의 HS 코드를 이미 추적하고 있었다. 둘을 잇자 NNM 6종과 BP 2종이 채워졌다.

다만 두 축을 섞지 않았다. 물질수지 표의 ‘신뢰도’는 관측 가능성이고 Physical Model 의 강도는 함의 방향이다. CaF₂ 는 관측 신뢰도가 높지만 형석이 민수에서 널리 쓰여 역추론이 성립하지 않으므로 medium 이고, 황산은 비료·배터리 수요가 압도적이라 weak 다. 신규 8종 가운데 strong 은 하나도 없다.