지난 2011년 3월 11일, 동일본 대지진 여파로 인한 후쿠시마 원전 사고는 세계 곳곳의 원전에 대한 이미지를 ‘공포’로 굳어지게 만들었습니다. 이후 ‘탈핵’을 선언한 국가들도 생겨나며 원자력발전의 위치는 점점 좁아져가는 듯 했습니다.

이에 한국수력원자력은 여러 나라의 원전 사고 사례를 반면교사 삼아, 지진같이 예측할 수 없는 자연재해에도 안전성을 유지할 수 있는 원자력발전소를 운영하고 있습니다. 후쿠시마 원전 사고 6주기를 맞아, 한수원이 운영하는 원자력발전소의 안전장치를 더욱 자세히 소개해드립니다.

원전의 내진 설계
우리나라의 경우 큰 규모의 지진이 자주 발생하지 않는 중약진 지역으로 비교적 안전지대라고 할 수 있으나, 2011년 동일본 대지진과 2016년 9월 경주 지진을 겪으며 ‘원전 부지가 지진으로부터 안전한가’에 대한 관심이 커졌습니다. 이를 반영해 한국수력원자력에서는 정확한 과학적 근거를 가지고 발생 가능한 모든 경우의 수를 대비, 1970년대 초반부터 내진 설계 개념을 도입해 원전을 건설해왔습니다.

원자력발전소 부지 결정 시 가장 중요한 항목 중 하나는 지질ㆍ지반 및 지진 조사 과정입니다. 이와 관련한 규정은 세계적으로 가장 널리 적용되고 있는 ‘미국연방법’으로, 약 5천 년에서 1만 년에 한 번 발생할 수 있는 강진에 견딜 수 있게 설계하는 법입니다. 여기에 안전 여유도를 더해 최종적으로 내진 설계값을 정합니다. 우리나라 내진 설계 기준은 기존 가동 원전은 0.2g이며, 이는 리히터 규모 약 6.5의 강진에 해당합니다. 새로 건설 중인 신고리 3ㆍ4호기와 신한울 1ㆍ2호기는 0.3g, 리히터 규모 7.0을 견딜 수 있도록 적용돼 있습니다.

후쿠시마 원전 사고, 지진이 원인이다?
후쿠시마 원전 사고 원인을 지진 때문이라고 생각하는 분들이 많습니다. 그러나 사후 조사 결과, 지진 발생 이후 비상 디젤발전기가 정상적으로 가동돼 안정적으로 냉각을 유지했으나 이후 발생한 쓰나미 때문에 발전소가 침수되면서 전력 공급이 끊긴 것이 주 원인으로 밝혀졌습니다.

후쿠시마 원전 사고 이후 우리나라는 이와 같은 사고를 미연에 방지하기 위해 여러 안전 대책을 세우는 한편 상시지진감시체계와 지진 자동정지 설비를 구축했습니다. 먼저 상대적으로 낮은 위치에 건설된 고리원전의 경우, 해안방벽을 10m로 높여 해일에 대비했습니다. 여기에 최악의 상황에도 발전소에 전원을 공급할 수 있도록 이동용 발전기를 추가 배치했습니다.

방사능 유출 사고 시 ‘중대사고’를 막기 위한 노심 붕괴열 제거 설비가 작동되지 않을 때를 대비한 이동형 펌프 등을 이용한 별도의 냉각수 공급 설비를 설치하기도 했습니다. 또한 사용후핵연료 저장조 냉각계통 작동 불능에 대비해 소방차 등을 이용한 냉각수 보충 방안을 마련, 연결 부위를 전 원전에 설치했습니다. 아울러 수소 농도가 일정 수준 이상이 되면 전력 공급 없이도 자동적으로 수소가 제거될 수 있는 수소제거 설비도 전 원전에 갖췄습니다.

원전을 더욱 겹겹이, 심층방어개념과 다중방호
한수원의 원자력발전소는 지진이나 자연재해로 인한 극한 상황에도 안전성을 유지하기 위해 ‘심층방어개념’을 적용하고 있습니다. 심층방어 개념은 운전원의 실수나 기계적 고장에 대비해 방사성물질이 환경으로 유출되는 것을 방지하기 위한 물리적 다중방벽과 더불어 다단계 방호를 통해 이행되는 것입니다.

 방사성물질이 발전소 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 다중방벽.

물리적 다중방벽은 방사성물질이 생성되는 원자로에서부터 발전소 외부 환경 사이에서 방사성물질의 외부 유출을 차단하기 위해 연속적으로 설치된 방벽으로, 원자로의 제1방벽(원자로 핵연료소결체), 제2방벽(핵연료피복재), 제3방벽(원자로냉각재 압력경계), 제4방벽(격납건물 내벽), 제5방벽(외벽)으로 구성됩니다. 5개 물리적 방벽 중 어느 하나라도 건전성을 유지하면 방사성물질의 대량 외부 유출은 발생하지 않습니다.

심층방어 다단계 방호는 ▲1단계(정상 상태의 유지) ▲2단계(비정상 상태의 제어) ▲3단계(중대사고 예방) ▲4단계(중대사고 완화) ▲5단계(소외 비상 대응)로 구성돼 있습니다.

비상 디젤발전기 (EDG: Emergency Diesel Generator)와 이동형 발전차
비상 디젤발전기는 원자력발전소의 안전성 확보를 위해 안전성에 중요한 영향을 미치는 기기에 전원을 공급하는 설비입니다. 원자로 내 핵연료는 원자로가 정지된 후에도 계속 열을 발생시키기 때문에 열을 제거해줘야 하는데, 이때 비상 디젤발전기가 전원 공급 역할을 수행합니다. 비상 디젤발전기도 사용하지 못하는 때에는 이동형 발전차가 전원을 공급해주기도 합니다. 또한 원전부지 내 설비실이 침수되지 않도록 방수문과 방수형을 결합한 배수펌프도 설치했습니다.

한국수력원자력 월성본부의 이동형 발전차

이외에 전기 없이 원자로를 최소 72시간 이상 냉각시킬 수 있는 피동형 원전 냉각 시스템, 방사능 물질의 유출과 외부 충격을 막아주는 튼튼한 돔형 구조 건물설계 등. 한수원은 앞으로도 예측 불가능한 자연재해에도 안전하게 운영할 수 있도록 만전을 기할 것입니다.