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그럼에도 불구하고 북한은 2016년 9월 9일 북한 건국절에 맞추어 제5차 핵실험을 감행함으로 써 북중관계도 다시 냉각국면으로 전개되었다. 중국이 안보리 대북제재 결의안 2270호를 보완해 대북 석탄 수출액과 수출량 제한을 명시한 2321호에 합의했기 때문이다. 그러나 이보다 더 북중관계의 악화를 초래한 것은 트럼프 행정부의 강경한 정책이었다. 즉, 미국은 군사옵션을 포함한 모든 수단을 동원해 북핵문제를 해결하려는 강경한 의지를 피력하는 한편, 중국을 활용한 대북제재와 압박정책을 추진하였다. 2017년 4월 미중 정상회담에서 북핵문제에 대한 중국의 제재 강화와 미국의 대중 경제압박 완화가 합의되면서 중국은 대북제재 강경책으로 선회하였다.
북중관계는 중국의 대북제재 합의에 대한 핵실험강행으로 냉각되었다. 더욱이 트럼프의 대북강경책으로 중국은 더욱 강경한 대북제재를 시행하였다.