[원전의 재발견] ⑥ '경주 지진' 20배 강진도 거뜬…'10m 해일' 덮쳐도 이상무

기사입력 : 2023년10월12일 06:00

최종수정 : 2023년10월12일 21:20

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.

[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.

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.

[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.

[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).

[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.

[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.

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.

[자료=한국수력원자력] 2023.10.11 dream@newspim.com

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LH "윗집 발망치 소리, 내년부터 끝" [세종=뉴스핌]김정태 건설부동산 전문기자= 지난 21일 한국토지주택공사(LH)의 주택성능연구개발센터(HERI). 세종시에 위치한 이곳에는 주택 성능을 시험할 수 있는 여러 시험동이 있지만, 5층짜리 실제 아파트 건물 한 동이 눈에 들어왔다. 출입구 한켠에는 'db35lab(데시벨 35 랩)'이란 영문과 숫자 표기가 부착돼 있었다. 아파트 1층 내부에 들어가야 이 표기의 의미를 알게 됐다. 이는 LH가 층간소음 1등급 기준인 37데시벨보다 낮은, 도서관처럼 조용한 집으로 만들겠다는 의지를 담은 층간소음기술연구소의 시험동 이름이다. 층간소음 등급별 시연 모습 [사진=국토부기자단 공동] 거실에 설치된 대형 모니터 화면에는 2층의 층간소음을 일으킬 수 있는 런닝머신, 책상과 의자, 공 등의 도구들이 보였다. 우선 화면을 통해 윗층에서 아래층에 전달되는 성인의 발걸음 소리를 들려줬다. 말 그대로 '발망치' 소리였다. 들려오는 소음은 49데시벨로 4등급 수준이다. 층간소음의 기준이 제대로 정립되지 않은 2005년 전에 지어진 공동주택의 경우 일부에서 이러한 불편함을 느낄 수 있는 중량충격음이다. 이번에는 실제로 윗층에서 걷는 소리를 듣는 순서였는데, 귀를 쫑긋 세우지 않고서는 소음을 느끼기 어려웠다. 미세한 진동음이 들리긴 했지만, 불편한 수준은 아니었다. 이어 1m 높이에서 3kg 무게의 공을 떨어뜨리는 실험도 시연됐다. 이는 아이들이 뛰어다니는 중량충격음으로, 역시 4등급 수준에서는 참기 어려운 소음과 진동이 느껴지지만, 이곳의 실제 시연에서는 역시 진동음이 확 줄었다. 의자 끄는 소리는 비교적 가볍고 딱딱한 충격음이어서 경량충격음이라고 하는데 4등급 수준에서는 참기 어려울 정도로 불편했지만, 실제 시연에서는 거의 들리지 않을 정도로 충격음이 전달되지 않았다. 이처럼 층간소음이 획기적으로 줄어든 데는 1등급 기준인 37데시벨에 맞춘 성능으로 시공된 바닥 때문이었다. 기존 슬래브 두께보다 두꺼운 250mm로 시공하고, 그 위에 40mm 복합완충재와 30mm 고밀도몰탈 및 와이어 메쉬 등을 함께 깔아 놓은 바닥재다. 공동주택 층간소음 저감기술은 2023년부터 개발되기 시작했으나, 슬래브 두께는 210mm로 상대적으로 얇고 낮은 등급의 완충재와 일반 몰탈을 적용해 3등급 수준에 머물렀으나, 이를 매년 개선해 온 결과 올해 1등급 기준을 충족하게 됐다. LH는 이러한 기술 개발을 실험동 연구에 그치지 않고, LH 공동주택 각 현장에 실증 시공을 하면서 실증 결과 데이터를 쌓아왔다. LH가 층간소음 저감기술을 처음으로 적용한 단지는 양주회천 A15블록으로, 당시 3등급 수준이었으나 지난해에는 평택고덕 ab57-2블록에 2등급 수준으로 끌어 올려 적용했다. LH 연구원 관계자는 "이 같은 1등급 기준을 달성하기 위해 2022년부터 지속적으로 관련 기술과 공법을 연구해 왔다"면서 "47개의 기술 모델 개발과 총 1347회에 걸친 실증을 거쳐 자체 1등급 기술 모델을 정립해 내년부터 주택 설계에 본격적으로 적용할 예정"이라고 설명했다. 다만, 이 같은 1등급 기준 설계로 분양가 상승의 요인이 되는 것은 사실이다. 기존 공동주택 24평형(전용면적 59㎡) 기준으로 가구당 300만~400만 원의 공사비가 더 소요되는 것으로 LH는 추정하고 있다. 정운섭 LH 스마트건설본부장은 "층간소음 1등급 설계 적용 때문에 수분양자의 분양가 상승 부담으로 돌아가지 않도록 자체 원가절감과 함께 정부 재정 지원을 요청한 상태"라면서 "지속적인 기술 개발로 공사비 상승의 주요인인 슬래브 두께를 슬림화하면서도 1등급 기준을 충족할 수 있도록 할 계획"이라고 말했다. 층간소음감지기를 통해 경고 알람이 뜨는 월패드 시연 장면 [사진=국토교통부기자단 공동] 층간소음 1등급 설계는 새로 짓는 공동주택에서만 가능하다. 때문에 구축에서는 이러한 혜택을 누리기 어렵다. LH는 이를 보완하는 방안으로 층간소음 감지기를 IT업체와 협력해 개발 중이다. 바닥에 여러 차례 충격을 줄 경우, 층간소음 감지기의 센서가 작동해 해당 세대 월패드를 통해 주의를 당부하는 알람이 뜨도록 하는 장치다. 정승호 LH 스마트주택기술처 팀장은 "구조적으로 층간소음을 줄일 수는 없겠지만, 층간소음을 일으키는 기준을 해당 세대에게 알림으로써 아래층 이웃과의 분쟁을 줄일 수 있도록 고안한 장치"라고 말했다. 실제 이날 시연은 기존 공동주택에 적은 비용으로도 층간소음을 저감시킬 수 있다는 점에서 팸투어에 참여한 국토교통부 기자들에게 큰 호응을 얻었다. 층간소음 1등급 바닥구조 [사진=뉴스핌DB] LH는 바닥에서 발생하는 층간소음에 국한하지 않고, 옆 세대와의 벽간소음, 화장실 배관 소음 등 공동주택에서 발생하고 있는 다양한 생활소음 저감 방안도 마련하고 있다. 벽간소음을 저감하는 소음 차단 성능 1등급 벽체 구조는 2019년 11월부터 이미 설계에 반영한 바 있다. 내년부터는 화장실 배관이 아래층을 통하지 않고 각 세대 내에서 설치되는 자체 배관을 적용해 배관을 통해 전달되는 소음도 줄여나간다는 계획이다. 또 내구성이 좋은 장수명 주택, 수요자의 취향에 맞게 가변형 평면 구성이 가능한 라멘 구조 주택, 레고처럼 조립·건설하는 모듈러 주택 등 주택 건설의 새로운 대안으로 부상하는 주택 유형에도 층간소음 1등급 접목 방안을 모색해 적용 범위를 지속적으로 확대해 나가기로 했다. LH는 층간소음 저감 기술 저변을 민간으로 확산해 나간다는 방침이다. 우선, 민간의 고성능 신기술을 발굴하고, 다양한 1등급 기술 요소의 시장화를 지원한다는 방침이다. 올해에는 층간소음 기술 마켓을 통해 6개의 고성능 기술을 발굴했으며 LH 공공주택 현장에서 그 성능을 검증해 상용화를 추진하고 있다. LH는 층간소음 1등급 적용 확산을 위해 db35lab을 내년 3월부터 전면 개방하기로 했다. 자체 층간소음 시험 시설이 없는 중소기업에 데시벨 35랩을 테스트베드로 제공해 기술 개발을 지원한다는 것이다. LH는 또 그간 개발해 온 층간소음 저감 기술 요소와 시공법, 실증 결과를 중소 민간 건설사들과 공유할 계획이다. 더불어 자체 기술 개발과 층간소음 저감 시공·품질관리에 어려움을 겪는 건설사들에 대한 기술 지원도 아끼지 않겠다는 입장이다. 이날 이한준 LH 사장은 "2년 전 취임 당시 제일 먼저 강조한 게 층간소음 문제 해결을 약속한 것이었다"면서 "내년부터는 LH가 짓는 모든 아파트에 1등급 기준을 적용해 국민 일상의 생활 고통을 덜어주는 데 앞장서겠다"고 말했다. 그러면서 "궁극적으로는 벽식 구조의 공동주택에서 벗어나 라멘(기둥식) 구조와 모듈러에도 층간소음 1등급 기준을 적용해 100년 이상 가는 장수명 주택의 근간을 마련하겠다"고 덧붙였다. dbman7@newspim.com 2024-11-24 11:00