국내 원전 6.5 규모 내진설계…포항지진 33배
5중 방벽으로 설계…세계 최고 수준 안전관리
원자로 vs 냉각수 분리…후쿠시마 원전과 달라
직원 방사선 노출, CT 촬영 6회 수준보다 적어
[세종=뉴스핌] 최영수 이태성 기자 = 원자력발전이 경제성 높은 친환경 에너지라는 점은 부인할 수 없는 사실이다.
하지만 고강도의 안전관리가 요구된다는 점에서 에너지 전문가들의 시각은 엇갈린다. 국내외 환경단체들이 집요하게 원전 확대를 반대하는 것도 이 같은 이유다.
지난 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마 원전 사고가 발생한 지 12년 7개월이나 지났지만, 당시의 충격은 아직도 생생하다. 이후 원전의 안전성을 대폭 강화됐지만, 경주와 포항 등에서 몇 차례 강진이 발생하면서 원전의 안전성은 상존하는 숙제가 됐다.
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| [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 9일 오전 서울 여의도 국회의사당 앞에서 후쿠시마 원전사고 8주기 3·11 탈핵나비 퍼레이드 행사에 참가한 시민들이 탈핵 퍼레이드를 하고 있다. 후쿠시마 8주기 3·11 나비퍼레이드는 지구 생태계와 이후 세대에 피해를 주는 핵발전소에서 벗어나 생명평화공동체로 탈바꿈하자는 의미를 담고있다. 2019.03.09 pangbin@newspim.com |
그렇다면 우리나라 원전은 과연 얼마나 안전할까. 일본 후쿠시마 원전과 유사한 사고가 우리나라에서 발생할 가능성은 없을까. 구체적으로 ▲지진과 해일 대응 ▲후쿠시마 원전과의 차이점 ▲방사선 관리 등 세부적인 내용으로 나눠서 우리 원전의 안전성을 짚어보자.
◆ 원전 내진설계, '국내 최대' 경주지진의 21배 수준
우선 국내 원전의 내진설계는 리히터 규모 6.5 수준으로 설계됐다.
이는 국내에서 발생한 최대 규모였던 2016년 '경주 대지진'(규모 5.8)보다 강도가 약 21배(0.1이 3배 차이) 강한 규모다. 이듬해 11월 발생한 포항 지진(규모 5.4)보다는 33배나 강한 수준이다.
20세기 이후 국내에서 발생한 '규모 5.0 이상'의 강진은 모두 10차례다(아래 표 참고). 내진설계만 보면 지진으로 인한 안전성은 전혀 문제가 없다는 게 원전 전문가들의 판단이다.
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하지만 정부와 한수원은 경주와 포항 등 잇따른 강진 발생 이후 원전의 안전성을 보다 강화하기 위해 20개의 세부과제를 담은 '지진 대응 종합대책'을 수립했다.
먼저 지진·지질 분야에서는 내진설계의 신뢰도 확보를 위해 월성 인근 지역의 단층을 조사하고 전(全) 원전부지의 지진 안전성 재평가를 추진하고 있다.
내진성능 분야에서는 가동원전 핵심설비의 내진성능을 0.3g 이상으로 개선하고 지진, 해일, 화재 등 복합재난 상황에서도 비상전력계통 및 주요안전설비의 기능을 유지하는 침수방호설비 설치를 완료했다.
이 외에도 지진대응 비상절차서 및 매뉴얼을 정비하고 WANO, IAEA 등 국제 전문기관으로부터 안전점검을 수검해 원전 안전성의 객관성을 확보하고 있다.
한수원 관계자는 "경주, 포항 지진을 계기로 내진 성능을 재점검하고 주요 구조물의 성능을 강화했다"며 "20개 지진종합대책 중 남은 1건인 복합재난대응센터는 2026년까지 확보를 목표로 하고 있다"고 밝혔다.
이어 "일반건축물과 달리 원전의 설계는 구조물이 손상되지 않는 것을 목표로 해 규모 6.5~7.0을 초과하는 지진이 발생해도 대량 방사능 유출사고는 일어나지 않을 것"이라고 설명했다.
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| [자료=한국수력원자력] 2023.10.11 dream@newspim.com |
◆ 내진설계 초과한 강진 발생하면 원전 무사할까?
만약 원전의 내진설계를 넘어서는 강진이 발생할 경우에는 어떻게 될까. 그렇다고 원전이 폭발하거나 방사능이 누출되는 것은 아니다.
우리나라 원전은 다섯 겹의 5중 방벽으로 설계되어 있다. 제1방벽인 연료펠렛부터 연료피복관, 원자로 용기, 원자로 건물 내부철판, 원자로 건물 외벽까지 겹겹이 보호되고 있다(아래 그림 참고).
원전의 설계 기준은 인명보호와 붕괴방지를 목표로 하는 일반건축물과 달리 구조물이 손상되지 않는 정상가동을 목표로 하고 있다. 따라서 내진설계를 초과하는 지진이 발생해도 일본 후쿠시마 원전이나 구 소련의 체르노빌 원전과 같은 대량의 방사능 유출사고는 일어나지 않도록 설계됐다.
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| [자료=한국수력원자력] 2023.10.11 dream@newspim.com |
실례로 2007년 일본의 가시와자키 가리와 원전은 설계기준(0.28g)을 약 2.4배 초과한 지진이 발생했지만 원전이 안전하게 유지됐으며, 2011년 미국의 노스애나 원전도 설계기준(0.12g)을 두배 이상 초과하는 지진동(0.255g)이 발생했으나 발전소가 안전하게 유지됐다.
한수원 관계자는 "현재 국내 원전은 세계적인 수준의 내진설계가 되어 있으며, 발전소별 평가를 통해 지진에 대한 원전 안전성을 더욱 높이기 위해 내진성능을 보강(0.3g)하고 있다"고 설명했다.
◆ 우리나라 원전, 원자로 vs 냉각수 완전 분리…후쿠시마 원전과 달라
그렇다면 우리나라에서 일본 후쿠시마 원전과 유사한 사고가 발생할 가능성은 전혀 없을까.
100% 확언할 수는 없지만 그럴 가능성은 매우 희박하다는 게 정부와 한수원의 판단이다. 그 이유는 바로 우리 원전은 후쿠시마 원전과 구조적으로 다르기 때문이다.
가장 큰 차이점은 원자로와 냉각수가 분리되어 있다는 점이다. 우리나라 원전은 원자로(1차 계통)와 증기발생기(2차 계통), 냉각수(3차 계통)이 철저히 분리되어 있다(아래 그림 참고).
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| [자료=한국수력원자력] 2023.10.11 dream@newspim.com |
하지만 후쿠시마 원전은 원자로와 냉각수가 분리되어 있지 않은 구식 모형이다. 구체적으로 3가지 큰 차이점이 있다(아래 그림 참고).
우선 일본 원전은 원자로 내의 냉각수를 직접 끓여 발생한 수증기로 터빈을 운전하지만 우리나라 원전은 그렇지 않기 때문에 외부로 방사능 물질이 누출될 가능성이 훨씬 적다.
둘째 우리나라 원전은 지진·해일로 인해 전기가 끊기더라도 증기발생기를 이용한 원자로심의 냉각이 가능하다. 셋째 만약 원자로심이 녹아 수소가 발생하더라도 일본 원전과 달리 전기 없이 동작하는 '수소재결합기'가 있어 수소폭발이 일어나지 않는다.
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| [자료=한국수력원자력] 2023.10.11 dream@newspim.com |
만약 후쿠시마 원전이 한국형 원전과 같이 원자로와 냉각수가 분리된 모형이었다면 사고가 나지 않았을 것이라는 게 전문가들의 진단이다.
실제로 2011년 후쿠시마에서 지진이 발생했을 때 원전 구조물 자체는 전혀 문제가 없었다. 지진 발생 후 해일이 덮치면서 냉각수 펌프에 고장가 고장났고 냉각수 공급에 차질이 생겼다.
긴급히 비상발전기를 교체했지만 원자로내의 냉각시스템에 누수가 생기면서 냉각수 부족으로 원자로가 가열됐다. 지속된 가열로 수소가 발생되어 원전로 내 압력이 한계에 이르면서 결국 폭발로 이어졌다.
국내 원전은 구조적으로 격납용기 내부 체적이 후쿠시마 원전보다 5배 가량 크다는 점도 큰 차이점이다. 때문에 해일이 덮친 동일한 상황을 가정하더라도 우리나라 원전이 훨씬 더 안전하다는 게 전문가들의 진단이다.
◆ 후쿠시마 사고 여파 안전성 대폭 강화…'해안방벽' 쌓아 해일 대비
이 같은 차이에도 불구하고 안전성을 100% 확언할 수는 없다. 때문에 정부와 한수원은 원전의 안전성을 보다 강화하고 있다.
후쿠시마 원전 사고 여파로 우리나라도 노후 원전을 조기에 폐쇄하고 신규 원전건설 계획을 연기하는 등의 정책 변화가 나타났다. 또 국내 모든 원전에 대한 안전점검을 실시하고 안전성을 보다 강화할 수 있는 개선대책 46건을 도출했다.
한수원은 지진 발생 시 자동으로 원전을 정지하는 설비를 마련하고, 원전 부지의 지진 관련 연구에 착수했다. 또한 발전소 해안방벽을 10m 높이로 증축하고 방수문과 배수펌프 등을 설치해 만일의 사태에 대비하고 있다.
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| 고리원전 해안방벽 증축공사 현장사진 [사진=한국수력원자력] |
이와는 별개로 한수원도 국제원자력기구(IAEA), 미국 원자력규제위원회(NRC), 세계원자력사업자협회(WANO) 등 국제기구에서 발행한 사고분석 보고서를 토대로 국내에 적용되지 않은 10건의 개선대책을 도출했다.
원전에 대한 불안은 결과적으로 국내 원전의 안전성을 한층 강화시키는 '예방접종'의 역할을 했다는 게 원전업계의 인식이다.
한수원 관계자는 "안전점검에서 도출된 56건의 개선 대책 중 2021년까지 54건의 개선 대책을 완료했다"며 "격납건물 배기, 감압설비 설치 등 남은 2건의 중장기 개선대책도 2024년까지 수행할 예정"이라고 밝혔다.
◆ 방사선 노출 위험치 절반 이내로 관리…연간 CT 촬영 6회 수준
그럼 방사선 노출 위험에 대한 관리는 어떻게 추진되고 있을까.
방사선은 자연방사선과 인공방사선 두 종류로 나뉜다. 우리가 평소 생활 속에서 접하는 자연방사선량은 연간 3mSv 수준이며, 전 세계 평균은 2.4mSv 규모다.
유형과 상관없이 연간 100mSv 이내로 노출될 경우 전혀 영향이 없다. 1000mSv 수준으로 노출될 경우 구토나 설사 등 부작용이 생긴다. 10000mSv 수준이면 사망할 수도 있다(아래 그림 참고).
이에 정부는 원전 종사자들의 방사선 노출 허용기준을 연간 50mSv 이내로 규정하고 철저히 관리하고 있다. 이는 가슴 CT를 촬영할 때 발생하는 방사선(8mSv)의 약 여섯 배에 해당되는 양이다.
한수원 관계자는 "원전 주변지역이라고 방사선 노출이 심한 게 아니다"라면서 "원전 종사자의 경우도 안전기준을 철저히 지키고 있다"고 강조했다.
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| [자료=한국수력원자력] 2023.10.11 dream@newspim.com |
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