[보도자료] 신고리 5, 6호기 건설허가 문제점3. 사고 시나리오와 중대사고 대처 분야 제기

수요일, 6월 22, 2016 - 09:51

신고리 5, 6호기 건설허가 문제점3.

방사성물질 다량 방출 설계기준사고 시나리오 생략했는지,

중대사고 대처 부실한 지 확인 필요

환경운동연합은 신고리 5, 6호기 건설허가 과정에서 짚어야 할 안전성 문제 세 번째로 사고 시나리오와 중대사고 대처 분야를 제기한다.

방사성물질 다량 방출 설계기준사고 시나리오 생략 의혹

핵공학 측면에서 설계에 반영해서 안전성을 보장할 수 있는 사고를 설계기준사고라고 하는데 신고리 5, 6호기에 이 설계기준 사고 중 방사성물질이 가장 많이 나갈 수 있는 사고를 생략했다는 의혹이 있다.

신고리 5, 6호기는 미국 CE(Combustion Engineering: 컴버스쳔 엔지니어링)사의 원전 설계를 바탕으로 건설된 원전으로 대형 증기발생기에서 CE형 원전설계 고유의 약점을 지니고 있다. 따라서 이를 고려해서 보수적인 관점에서 사고해석을 수행해야 하는데 CE 사 원전 고유의 약점이 반영된 방사성물질 다량 방출 사고시나리오가 생략된 것이 아닌지에 대한 확인이 필요한 것이다. 사고해석은 원전에서 발생할 수 있는 사고로 인한 방사성물질 방출 등을 고려하여 해석결과를 설계에 반영하고 대비책을 마련하기 위한 분석방법이다.

신고리 5, 6호기 설계의 참조발전소는 CE형 원전으로 미국 애리조나주에 있는 팔로버디(Palo Verde) 원전이다. CE형 원전은 증기발생기가 두 대가 있으면서 동급의 웨스팅하우스(Westinghouse) 형에 비해 용량이 크고 내부의 세관(가느다란 관)의 수도 많아(13,102개) 증기발생기 내 수위 윗부분의 공간이 좁다. 이러한 증기발생기 고유설계 문제로 인해 증기발생기 내 냉각수 수위 상승 및 주증기 배관과 연결된 밸브 고장 등 기술적인 문제가 있을 수 있다.

증기발생기 세관이 파단(파손되어 끊어짐)되면 1차 냉각재가 급속히 빠져나가면서 핵연료가 녹아내릴(노심용융) 수 있다. 그런데 후속조치로 원자로를 급속 냉각시키면 노심용융을 막을 수 있다. 급속 냉각시키기 위해서 2차 계통인 주증기관에 연결되어 있는 대기방출밸브를 30분 동안 열었다가 닫는다. 운전원이 대기방출밸브를 열 때까지 시간인 약 7분 동안 압력솥 안전밸브와 같은 주증기안전밸브가 자동으로 두 세 번 열렸다 닫히면서 먼저 원자로를 냉각시킨다. 이 모든 것이 성공하면 1차와 2차 계통은 압력 평형을 이루고 1차 계통에서 2차 계통으로 더 이상의 방사성물질이 넘어오지 않는다(사고 발생 5분 후 원자로가 잘 정지된다고 가정하면). 하지만 이 조치는 원자로는 냉각시키는 대신에 방사성물질은 누출되는 사고로 이어진다. 증기발생기 세관 파단으로 방사성물질이 포함된 1차 냉각재가 2차 계통으로 유입되는데 밸브를 열면 이 방사성물질이 빠져나가기 때문이다. 노심용융을 막기 위해 방사성물질을 방출하는 셈이다.

CE사는 이 사고를 좀 더 보수적으로 가정하여 대기방출밸브가 고장나서 추가로 30분간 더 열린 상태로 고착되는 사고시나리오를 상정했다(증기발생기 세관파단 및 대기방출밸브 개방고착 단일사고: 30분 후 운전원이 밸브를 닫는 것으로 가정함). 이 경우 격납용기와는 무관하게 배관을 타고 다량의 방사성물질이 즉각적으로 30분간 더 주변 환경에 방출되는 시나리오가 된다.

이 사고 시나리오는 사실상 더 극한 사고에 대체된 시나리오이다. 증기발생기 세관이 파단된 후 정전이 발생하는 사고가 발생했을 경우 세관 내 고온고압의 물이 방사성물질과 함께 주증기관(Main Steam Line)으로 넘어가, 대기로 바로 방출될 수있다. 주증기안전밸브는 7분만에 닫히는 게 아니라 열린 채로 고정(주증기안전 밸브 개방 고착)되는 사고가 극한 사고 시나리오다. 이 사고는 주증기관에 무게가 가중되어 주증기관 자체가 파손될 수도 있으며, 무겁고 큰 안전밸브가 압력솥의 안전밸브처럼 30여분간 20~30회 이상 반복해서 열리고 닫히게 되면 고장나거나 파손될 수 있다. 이 경우에 대한 안전성 입증이 되지 않은 것으로 파악된다. 이렇게 되면 냉각수는 계속 증발해서 빠져나가고 격납용기가 파손되지 않아도 노심용융과 함께 방사성물질은 아무런 걸림없이 대량으로 대기 중으로 방출될 것이다.

이런 사고는 후쿠시마 원전사고를 넘어서는 위험한 결과를 초래하게 되므로 CE사는 주증기관 파손이나 주증기안전밸브의 파손 대신에 대기방출밸브가 개방고착되는 사고 시나리오를 설계기준 사고로 반영한 것으로 보인다.

이 사고는 CE형 원전설계에서 고려하는 설계기준사고 시나리오 중 가장 많은 방사성 물질이 방출될 수 있는 사고시나리오 중 하나이다. 그 때문에 원 설계인 팔로버디원전에서는 주민피폭 등 원전안전을 고려하여 이를 상정한 사고해석 결과를 설계에 반영하고 있다. 국내원전에서도 한울 5,6호기 이전의 원전에 대해서 동일하게 적용된 것으로 알려져 있다. 그러나 한울 원전 5,6호기의 설계부터는 해당사고 시나리오 상 피폭량이 규제기준을 만족할 수 없다고 보았는지 이 시나리오는 방사능이 적게 나가는 시나리오로 교체되고 삭제했다는 의혹이 제기되고 있다. 이것이 사실이라면 기술을 이용해 국민 안전을 도외시한 것이라는 비난을 면하기 어려울 것이다.

원자력안전위원회는 이번 신고리 5, 6호기 건설허가 심사에서 이 사고 시나리오를 설계에 제대로 반영하였는지를 원전 설계의 기본을 바탕으로 충분히 검토해야 한다. 동일한 설계로 운영허가를 받은 신고리 3호기에 대해서도 마찬가지이다.

일부에서는 신고리 3호기부터 안전장치를 추가해서 설계기준 사고에서 제외해도 된다는 주장이 제기되고 있다고 하는데 안전장치 추가로 대기방출밸브 개방고착이 되지 않는다고 평가한 근거가 무엇인지 확인해야 하며, 증기발생기의 압력 상승 시 여러차례 개방되는 주증기 안전밸브의 안전성에 대한 증거를 제시하여야한다. 설계의 원천인 팔로버디 원전에서 보수적으로 가정하고 있는 사고 시나리오를 생략하고 원천기술이 제안한 증기발생기 고수위에 따른 기술을 삭제하려면 그에 합당한 기술적인 근거를 제시하는 것이 기술적인 안전성을 보장하는 것이다.

특히, 신고리 원전이 위치한 곳은 울산시와 부산시 등 인구가 밀집한 곳이므로 사고 즉시 환경으로 방사성물질이 가장 많이 방출될 수 있는 이 사고 시나리오가 설계에 반드시 고려되어야 한다.

이를 확인하기 위해서는 신고리 5, 6호기 예비안전성분석보고서 사고해석분야가 공개되어야 한다. 이를 배제하고 건설허가를 승인할 경우, 사고 시 방재대책 등 안전 및 주민보호조치에 심각한 문제가 발생할 수 있을 것이다.

중대사고 대처 부실

후쿠시마 원전 사고 이후 세계 원자력계는 체르노빌과 후쿠시마 원전 사고와 같은 중대사고 대처를 위한 안전장치를 설계에 반영시키도록 안전기준을 상향조정하고 있다. 우리나라는 2015년 6월 원전 사업자가 운영허가 신청시 중대사고를 포함한 사고관리계획서를 제출토록 원자력안전법이 개정되었고 이에 따라 원자력안전위원회는 지난 53회 회의(2016. 3. 24.)에서 세부적인 사항을 규정한 기술기준과 고시 제ㆍ개정안을 마련했다. 하지만 건설허가 신청은 올해 하반기부터 적용되면서 신고리 5, 6호기 건설허가 심사에서 중대사고 대처방안이 부실하게 검토되었다. 법적인 적용기간에 해당되지 않는다고 원전 안전설비를 강화하는 세계적인 흐름을 거스르고 있는 것이다.

중대사고 대처 설비는 여러 가지가 있는데 그 중 원자로 내 핵연료인 노심이 사고 시 녹아내릴 때(노심 용융 시)를 대비한 설비는 중요한 중대사고 대처 설비 중에 하나이다.

원자력안전기술원은 노심용융물을 냉각하기 위한 방법으로 원자로 바깥에 공간에 물을 담아 두어 냉각하는 것(원자로 공동 충수 냉각)으로 충분하다고 심사했다. 원자로용기가 파손되어 녹아내린 핵연료가 원자로 밖의 공동에 담겨 있는 물로 냉각할 수 있다는 것이다. 하지만 이것은 원자로 공동충수로 중대사고를 대처하는 설계인 미국의 AP1000 원전보다 40%가량 용량이 증가한 신고리 5, 6호기를 감안한 것인지 확인해야 한다. 설비용량이 커진만큼 핵연료량이 늘었고 제거해야 할 잠열이 더 많아서 원자로 공동 충수 방법으로 충분히 냉각이 가능하지 않을 수 있다.

이런 이유로 인해 핀란드 신규원전 사업에 입찰하기 위해 한전은 코어 캐쳐(Core Catcher) 설비를 추가해 EU-APR1400을 개발한 것이다. 신고리 3,4,5,6과 동일한 APR1400 모델을 유럽에 수출하기 위해 중대사고 설비를 강화한 것이 EU-APR1400이다. 유럽에 수출하는 원전에 중대사고 대처 설비를 추가하면서 국내에는 이를 무시한 것은 이중잣대다.

유럽 수출모델에서 국내와 달리 강화된 중대사고 대처 설비 중 하나는 이중 격납건물이다. 유럽형 원전인 EPR은 사고 시 방사성물질 방출을 최대한 저지하기 위한 이중격납건물을 채택하고 있다. 중국과 미국의 신규원전은 EPR을 선택해 이중격납건물이 채택되었다. 신고리 5, 6호기는 최근 신규원전 중 세계에서 거의 유일하게 단일격납건물이다.

우리나라 원전 설계의 안전장치는 방사성물질이 다량으로 방출되는 초기 미국의 개념을 따르고 있으므로 방사성물질의 방출 자체를 막기 위해 안전장치를 강화한 유럽의 개념과 다르다는 원자력계의 반박이 있는 것이 사실이다. 그래서 미국은 최악의 사고를 가정하여 제한구역을 두었다. 인구밀도가 낮고 국토면적이 넓은 미국이 취할 수 있는 선택이었다. 하지만 후쿠시마 원전 사고 이후로 이런 개념의 차이는 사라지고 있다.

더구나 국토 면적이 좁고 인구밀도가 높은 우리나라는 미국보다 유럽의 안전개념을 쫓는 것이 더 현실적이다. 미국과 자연, 인문, 사회 환경이 매우 다른 상황에서 이처럼 방사성물질 다량 방출 시나리오도 무시하고 중대사고 대처설비도 부실한 가운데 수백만명이 밀집해 있는 부산울산경남에 9번째, 10번째 원전 건설허가가 심사된 것은 아닌지 원자력안전위원회는 철저히 심의해야 한다.

2016년 6월 22일