직접증거와 목격자가 없는 김성재 변사사건 공판은 검찰의 법의학과 변호인의 법의학이 본격적으로 일합을 겨룬 몇 안 되는 형사재판이었다. 재판부가 누구의 법의학을 인정하느냐에 따라 피고인의 유무죄가 갈렸다.
1996년 5월20일 월요일, 서울서부지원에서 결심공판이 열렸다. 결심공판에선 변호인의 최후변론과 검찰의 구형이 이뤄진다. 사건 당일 새벽 4시40분께 피고인 K를 호텔 앞에서 보았다는 여중생 박○○도 이날 검찰 쪽 마지막 증인으로 법정에 출석했다. 박○○은 부모님 귀가 시간 전에 집에 가야해 시계 보면서 호텔 앞에 있던 까닭에 목격 시간을 정확히 기억한다며 사건 이후 어떤 여자가 학교에 찾아와 호텔에서 목격한 얘길 함부로 하지 말라고 했다고 증언했다. 박○○의 증언은 K의 혐의를 더욱 짙게 만드는 진술이었지만, 이후 항소심에서 진술을 번복하면서 결과적으로 증언의 신빙성은 낮아졌다.
“직접 증거 없어 무죄” vs “치밀한 계획 살인 사형”
모든 증인심문이 끝났다. 재판장은 변호인에게 최후변론을 하라고 했다. 변호인이 다음과 같은 취지로 최후변론했다. △동료 7명이 자고 있는 호텔방에서 여자의 몸으로 28회의 주사를 놓는 건 불가능한 점 △피고인이 애완견을 안락사시키기 위해 구입한 졸레틸이 김성재 몸에서 나왔다고 해서 같은 물질이라고 단정할 수 없는 점 △변호인 쪽 법의학자들은 시신에서 검출된 졸레틸과 황산마그네슘의 양만으로는 사망에 이른다고 볼 수 없다고 말하는 점 △변호인이 수의사에게 의뢰해 받은 동물실험 결과도 이를 뒷받침하는 점 △피고인이 김성재와 계속적으로 친밀한 애인관계를 유지해 온 점 등을 볼 때 피고인이 김성재를 살해할 아무런 이유나 동기가 전혀 없고 혐의를 입증할 직접증거조차 전혀 없기 때문에 무죄라고 주장했다.
이어 이국주 재판장이 말했다. “피고인 최후진술하세요.” K는 김성재와의 관계가 매우 좋았기 때문에 살해할 이유가 없었다며 거듭 결백을 주장했다.