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포괄적 핵실험금지조약(CTBT)은 1963년 체결되었던 '부분적 핵실험금지조약'(PTBT)이 지하핵실험을 규제하지 못한다는 한계가 지적되면서 본격적으로 논의되기 시작했다.

1974년에는 '지하핵실험 제한협정'(TTBT)이라는 이름으로 150㏏ 이상의 지하핵실험을 금지하고 실험 지역을 제한하는 협정이 미국과 소련 양국 사이에 체결되어 1990년 12월 11일부터 효력이 발생되었다. 이런 국제적인 노력을 바탕으로 1996년 국제연합(UN) 총회에서는 전면적인 핵실험금지를 내용으로 하는 CTBT가 체결되었다.

조약은 체결되었지만 CTBT의 효력은 아직까지 발생되지 않고 있다.

CTBT에 대해 프랑스와 영국을 포함한 153개국에서는 비준을 끝냈지만, 2010년까지 인도·파키스탄·사우디아라비아·북한 등은 조약에 서명조차 하지 않았고, 미국·중국·이스라엘 등은 비준을 하지 않아 조약의 발효가 미뤄지고 있다. 미국은 오바마 대통령이 취임한 이후 조약의 비준을 위해 노력하고 있다.

CTBT는 당사국 회의와 기술사무국을 주요 기구로 두고 있다.

당사국 회의는 총회에 해당되는 기구로, 서명당사국에서 대표를 파견해 의제에 대해 표를 행사할 수 있다. 1997년부터 운영 중인 기술사무국에서는 조약의 효과적인 이행과 가입국에서의 비준을 촉진시키기 위한 활동, 전 세계적인 핵실험 감시활동 등을 펴고 있다. CTBT 준비위원회 본부는 오스트리아 빈에 있다.