경주에서 발생한 지난 16년 9월 12일 지진 이후, 우리나라 원전에 대한 불안감이 높아지고 관심 또한 증가하게 되었습니다. 이런 불안감을 조금이나마 해소하고자 한국수력원자력에서는 국내 원자력발전소의 안전설비에 대한 이해를 돕기위해 영상을 제작하였습니다. 우리나라 원자력발전소가 사고대응 대비를 위해 어떤 설비들을 갖추고 있는지 영상을 통해 자세히 알려드립니다.

     이번주 소개해 드릴 영상은 ‘우리 원전은 안전한가‘입니다.

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후쿠시마사고 이후 원전안전에 대한 국민들의 관심과 우려가 커지게 되었습니다. 그럼 원전은 정말 위험한 시설일까요? 오늘 원전 안전에 대하여 자세히 살펴볼까 합니다.

우선 일반 화력발전소와 달리 원자력발전소에 더욱 고도화된 안전이 요구되는 이유는 무엇일까요?

(이종호, 한국수력원자력/기술본부장)
그것은 바로 ‘잔열’때문입니다. 화력발전은 정지되면 에너지가 즉시 Zero가 되지만, 원자력발전은 정지되어 핵분열이 멈춰도 어느 정도의 에너지가 계속 발생합니다.
핵분열에 의해 생성된 원자는 스스로 안정화 되어가는데 이때 발생하는 열을 잔열이라고 합니다. 원전의 안전은 이 잔열제거가 핵심이며, 원자로 정지 후 발생하는 잔열만 제거하면 원전은 안전한 상태가 됩니다.

운전 중이던 원전에 비상상황이 발생하면 ①원자로는 즉시 정지되고, ②정지 후 발생하는 잔열을 제거하며, ③ 만약에 방사성물질이 발생하더라도 원자로건물 등 다중 방벽으로 외부 누출을 방지합니다.
원자로정지는 다양한 정지신호에 의해 자동으로 이루어지며, 어떤 비상상황에서도 중력으로 낙하되는 제어봉에 의해 즉시 정지됩니다.

원자로정지 후 발생하는 잔열을 제거하기 위하여 우리원전은 다양한 냉각수단과 전원을 확보하고 있습니다. 전원으로 구동되는 펌프와 자체 증기로 구동되는 펌프 등 다양한 방식의 냉각수단으로 물을 공급하여 원자로를 냉각합니다.

또한, 펌프에 공급하는 전원은 발전소 자체생산 전원 및 외부 전력계통 을 활용하며, 이들 전원의 상실을 대비하여 비상디젤발전기가 다중으로 설치되어 있습니다. 특히 비상디젤발전기의 고장에 대비하여 추가로 대체교류발전기도 구비하고 있습니다.
그럼 2011년 3월 후쿠시마 원전은 왜 원자로가 녹고 수소폭발이 일어나는 등 큰 피해를 입었을까요?

(백원필, 한국원자력연구원/부원장)
후쿠시마 사고는 동일본 대지진으로 생긴 초대형 쓰나미가 모든 전원과 중요한 안전설비들을 침수시켜서 더 이상 잔열 제거가 이루어지지 않아 발생한 중대사고입니다. 안타깝게도 후쿠시마 원전을 건설할 때 과거에 일어났던 쓰나미 높이보다도 더 낮은 부지에 건설되었고 이로 인해서 중요한 설비들이 모두 침수되었기 때문에 우리가 그 사고를 인재라고 볼 수 있습니다.

그렇다면, 우리나라에도 대형 지진, 태풍, 홍수 등이 덮친다면 이런 일이 발생할 수 있을까요?

     (석기영, 한국수력원자력/안전처장)
    우리 원전에서는 후쿠시마 원전과 같은 상황은 발생할 수 없습니다. 우리원전은 극한재해에 대응하기 위한 다양한 방어전략을 갖추고 있기 때     문입니다. 우선적으로 쓰나미에 대비해 방벽을 높이 쌓았고, 이를 넘어서는 침수에 대비해 주요 입구마다 방수문을 설치하고 있습니다.
    그럼에도 불구하고 만약 자연재해로 인해 외부전원, 비상발전기, 대체발전기 등 모든 전력이 상실되어 잔열 제거가 불가능할 때를 가정해

    추가적인 3단계 비상대응 전략을 갖고 있습니다.

1단계 8시간(16시간) 동안은 다른 외부도움 없이, 내부에 이미 설치된 축전지 전원과 자체증기로 구동되는 펌프를 활용해 원자로를 자동으로 냉각시킬 수 있습니다.

2단계는 적어도 8시간(16시간) 이전에 부지 내에 보관 중이던 소형 이동형발전차 및 펌프차 등을 활용하여 원자로를 냉각하게 되며, 최소 72시간 동안 냉각할 수 있는 용량을 확보합니다.
소형 이동형발전차는 축전지를 재충전하고 모터로 구동되는 펌프의 전원을 공급합니다. 이동형펌프차는 발전소내 탱크와 저장조의 물을 직접 원자로에 주입하여 냉각하게 됩니다.
1단계 및 2단계 조치 중에도 발전소 복구를 위한 노력은 지속되며, 병행하여 외부로부터 부족자원을 공급받는 3단계 조치를 준비합니다.

3단계 조치는 인접 발전소나 외부기관으로부터 대용량발전차 냉각수, 연료유, 인력, 설비 등의 부족자원을 공급하여 지속적으로 원자로를 안전하게 냉각합니다.

(이재동, 한국수력원자력/월성3발전소장)
각 단계별 조치를 차질 없이 수행하기 위해 우리 직원들은 주기적으로 철저한 훈련을 통해 만반의 준비를 다하고 있습니다.

앞에서 보았듯이 우리 원전은 체계적이고 구체적인 3단계 전략과 다양한비상설비들로 극한재해를 포함한 어떠한 위기상황에도 원자로를 안전하게 유지할 수 있습니다.

우리원전의 지진안전성

오늘 저녁 경북 경주에서 규모 5.0을 넘는 지진이 두차례나 발생했습니다.

 
2016년 9월 12일 경주에서 발생한 규모 5.8의 지진으로 국민의 관심과 우려가 커지고 있습니다. 그렇다면 우리 원전은 지진에 대비하여 어떻게 설계되고 있는지 살펴보겠습니다.

(박동희, 한국수력원자력/중앙연구원 부장)
원자력발전소 부지는 반경 320km 및 40km, 8km 등 주변에 대한 단계별 지질조사와 원자로건물 등 주요구조물 하부에 대해서는 깊이 100m 이상의 심층시추조사, 그리고 발전소 부지내의 격자모양 물리탐사 등 다양한 방법을 통해 지질 상태와 암반분포를 면밀하게 조사하여 설계에 반영합니다.
부지조사에서 평가된 단층과 한반도에 발생했던 역사적 지진을 모두 고려하고 이에 여유를 두어 원전 부지내 발생할 수 있는 최대지진값을 결정하고 그 값을 기준으로 발전소를 설계하고 있습니다.

이렇게 결정된 원전 내진설계값은 중력가속도, gravity의 첫 글자를 따서 “g”라는 단위를 사용합니다.
내진설계값은 가동원전의 경우 중력가속도의 20% 0.2g, 규모로는 약 6.5정도이며, 신형원전인 신고리 3,4호기부터는 0.3g, 규모로는 약 7.0 정도로 상향하여 설계하고 있습니다. 더욱이 후쿠시마 원전사고 이후에 안전을 유지하는 핵심설비인 안전정지계통은 가동원전에 대해 0.3g, 그리고 건설원전에 대해서는 0.5g까지 높여 지진에 대한 안전성을 강화하고 있습니다.
실제로 원자로건물은 매우 견고한 암반에 설치되어 있고 지진 이외에 항공기 충돌 등 다양한 극한사고에도 견디도록 설계되어 있어 실제는 1.0g 내외 까지도 견딜 수 있도록 설치되어 있습니다.

그런데 만약 내진설계 기준보다 더 큰 지진이 발생한다면 어떻게 될까요?

해외사례를 보면, 2007년 일본 니가타 지진발생시 가시와자키 가리와 원전은 내진설계기준의 약 2.5배 지진을 경험하였고, 2011년 미국의 노스애나 원전의 경우도 설계치의 2배 이상의 지진이 발생하였으나 필수 안전계통에는 아무런 피해가 없었습니다. 2011년 동일본 대지진 발생 시 진앙지에서 가장 가까운 오나가와 원전의 경우 지진 발생 후 원전은 안전하게 유지되었고 오히려 지역주민이 원전으로 대피하여 3개월이나 머물렀던 사례가 있습니다.

원전은 지진에 대해 어느 시설보다 안전한 설비입니다. 그러나 정부는 9.12지진 이후 국민의 걱정을 고려하여 원전 주변에 대하여 상세한 지질조사를 실시하고 있으며, 한수원은 만약 발생 가능한 최대지진값이 상향될 경우를 대비하여 기술개발을 통해 내진성능 강화에 대비하고 있습니다.

최악의 중대사고에도 안전한 원전

원자력발전소의 많은 안전설비들이 있음에도 불구하고 만약 전혀 예기치 못한 상황이 발생하여 핵연료가 녹아 내리는 중대사고가 발생하는 경우에는 어떻게 될까요? 또 방사성 물질의 누출을 어떻게 방지하나요?

가능성은 매우 희박하지만, 다중의 안전설비들이 모두 상실되고 추가적으로 수행된 3단계 비상대응전략도 실패할 경우 핵연료가 녹는 중대사고가 발생할 수 있습니다. 그러나, 이러한 최악의 사고가 발생하더라도 우리 원전은 사고의 확대를 막을 수 있는 냉각설비와 수소제거설비, 방사성물질의 외부방출을 방지하기 위한 설비 등 다양한 비상대처설비를 구축하고 있습니다.

핵연료가 녹는 중대사고가 발생하면, 이동형 펌프차를 이용해 원자로 하부에 물을 주입함으로써, 용융된 핵연료를 냉각하여 더 이상의 사고 진행을 방지합니다.
지난 2011년 발생한 후쿠시마 원전사고의 폭발은 중대사고 시 발생한 수소가 제거되지 못하여 발생하였습니다. 후쿠시마 원전은 국내원전과 달리 원자로건물이 매우 작으며, 수소제거설비가 설치되어 있지 않아 발생한 것으로 수소폭발을 하는 것도 매우 중요합니다.

우리 원전은 중대사고 시 원자로에서 발생되는 수소를 제거하기 위해 PAR라고 불리는 촉매형 수소재결합기를 이미 설치하였습니다. 촉매형 수소재결합기는 전원이 없이도 수소를 자동으로 제거할 수 있어, 원자로건물 내 수소폭발 위험을 방지합니다.

(원흥대, 한국수력원자력/내진기술실장)
원자로건물은 방사능 누출을 방지하는 최후의 방벽입니다. 국내원전의 원자로건물은 체적이 매우 크고, 6mm두께의 철판, 약 1.2m 두께의 철근과 콘크리트로 제작된 매우 견고한 구조물입니다.
그럼에도 불구하고 만일 압력이 계속 증가하여 원자로건물의 파손 위험이 있을 때는 어떻게 할까요? 이를 대비해 우리 원전은 추가적인 설비인 원자로건물여과배기계통을 갖추어 가고 있습니다.

(최유정, 한국수력원자력/중앙연구원 차장)
원자로건물여과배기 설비는, 원자로건물 내 방사능 물질을 99.9% 여과하여 외부로 방출하는 설비이기 때문에 원자로건물 손상 방지는 물론, 방사능 물질의 외부 방출을 최소화하는 설비입니다.

(이종호, 한국수력원자력/기술본부장)
우리 원전은 지진ㆍ해일 등 어떤 자연재해에도 다양한 안전설비와 비상대처설비로 안전하게 유지될 수 있습니다. 가능성이 아주 희박하지만중대사고가 발생한다 하더라도 방사성 물질의 외부 방출을 막을 수 있는 안전한 원전입니다.
지금 이 시간에도 한국수력원자력의 모든 임직원은 원전 안전을 위해 최선의 노력을 다하고 있으며, 끊임없는 훈련과 기술개발로 더욱더 안전한 원전을 만들어 가겠습니다.