직접 가보니…“0.1초라도”, 신속한 지진 탐지가 곧 원전 안전

■ 원전, 지진으로부터 안전할까? 직접 가 보니

지난 12일 낮 부산 기장군에 있는 고리 원자력발전소(원전)를 방문했습니다. 기상청과 원자력안전위원회를 취재하는 기자들의 현장 방문이었습니다. 방문을 앞두고 이미 동해안에서는 지진이 잇따라 발생하고 있었습니다.

지진이 일어난 동해 지역과 고리 원전과는 거리가 있었지만 계속되는 지진에 이곳에도 긴장감이 맴돌았습니다.

인터넷 지도에도 자세히 나오지 않는 보안 장소인 원전. 해일을 막기 위한 높은 차수벽과 두껍고 육중한 시멘트 건물이 위압감을 주기에 충분했습니다. 그러나 이렇게 거대한 건물도 지진이라는 자연 앞에서 그저 긴장감을 놓지 않고 대비할 뿐입니다.

12일 고리원자력발전소에서 열린 기상청-원안위 원전 지진관측망 합동 현장점검(제공 : 원안위-기상청)

"(규모 7.0 이상의 강진이)발생할 확률은 거의 없지만 발생했을 경우 안전 정지에 필요한 기기들이 손상을 입을 수 있습니다. 그래서 그런 경우에는 1초라도 빨리 제어봉을 낙하시켜서 원자로를 안전하게 정지하는 게 발전소 안전에 굉장히 중요하다고 볼 수 있습니다." (모상영 고리원자력본부 제1발전소장)

이번 현장 방문에는 유희동 기상청장과 유국희 원자력안전위원회 위원장을 비롯한 관련 부처의 관계자들이 모였습니다. '기상청-원안위 원전 지진관측망 합동 현장점검'에 앞서 열린 기자 간담회에서 모상영 고리1발전소장은 지진으로부터 원전을 보호하는 첫 걸음은 "1초라도 더 빨리 지진을 탐지하는 것"이라고 강조했습니다.

우리나라는 유라시아판의 경계가 아닌 내부에 자리 잡아 대형 지진의 발생 가능성이 낮고 지진의 규모도 비교적 작은 편으로 알려져 있었습니다. 하지만 2016년 9월 12일, 계기 지진관측 이래 가장 강했던 리히터 규모 5.8의 경주 지진이 발생했습니다. 국내 원전이 대부분 동해안에 몰려있는 데다, 경주 지진의 진앙지로부터 월성 원전은 27km, 고리 원전은 50km 거리에 있습니다. 진앙지 인근 원전의 지진 안전성에 대한 우려의 목소리가 커졌고, 정부는 한반도 동남권 단층을 조사하기 시작했습니다. 원전의 지진안전성과 설계 기준을 다시 평가했습니다.

■ '경주 지진' 이후 평가·연구…"원전 설계기준 >최대(예상) 지진"

"후쿠시마 원전 사고 이후 지진에 대한 대비를 많이 해왔지만, 2016년도에 규모 5.8의 경주 지진을 겪으면서 또 한 번 지진에 우리가 어떻게 대응해야 하는가 하는 부분들을 다시 한번 점검하고 확인하고 하는 계기가 됐습니다." (유국희 원자력안전위원회 위원장)

원안위의 연구 결과, 경주 지진이 난 곳에서 발생할 수 있는 '최대잠재지진'의 규모는 6.1로 발표됐습니다. 예측한 최대잠재지진을 고려했을 때 월성과 고리 원전 부지에서 관측될 수 있는 '최대지진동'은 지반가속도 기준 0.134g로 계산됐습니다. 원전의 설계기준은 0.2g로 최대지진동보다 높습니다. 예상할 수 있는 지진으로부터 원전이 안전하다는 평가를 받았습니다. 연구과제가 끝난 뒤에는 경주 일원에 집중적으로 설치됐던 지진관측망을 확대 재배치해 관계 기관에 자료를 공유하고 있습니다.

한수원과 원안위는 2016년 경주 지진 이후 지진 감시 설비를 표준화했습니다. 이전엔 가속도계·지진 스위치·첨두계측기 등 통일되지 않은 설비를 발전소마다 제각각 위치에 설치했지만 2016년 이후 감시설비를 가속도 계측기로 일원화하고, 발전소별 원자로 건물에 3대, 보조 건물에 2대, 부지 내 자유 지표면에 1대씩 총 6대를 설치하도록 위치와 수량을 법으로 정했습니다. 이렇게 설치된 설비의 계측값은 각 발전소의 주 제어실에서 실시간으로 감시하고 있습니다.

■ 규모 6.5 넘는 강진, 관측 즉시 원자로 자동 정지

지진감시 계측기는 동서(X축), 남북(Y축), 연직(Z축) 세 방향으로 발생하는 지반가속도를 각각 측정합니다. 6대의 계측기 중 대표 계측기의 측정값을 기준으로 지반가속도가 0.18g(규모 약 6.5의 지진)를 넘으면 주 제어실에 경보를 발령하고 원자로를 자동으로 정지시킵니다. 바로 원전 지진 자동정지시스템(ASTS, Automatic Seismic Trip System)입니다. ASTS는 안전을 고려해 발전소 설계 기준인 0.2g보다 낮은 0.18g에서 가동됩니다.

ASTS가 작동해 전력공급이 차단되면 원자로가 있는 격납용기 안에서 제어봉을 잡고 있던 전자석도 즉시 정지됩니다. 전자석이 멈추면 바로 전자석에 붙어있던 제어봉이 원자로에 떨어집니다. 낙하한 제어봉은 원자로 안에서 핵분열을 일으키는 중성자를 흡수해 핵분열 연쇄반응을 서서히 정지시켜 노심이 녹아내리거나, 방사능이 유출되는 등 대형 사고를 방지합니다. 원전 안전에 가장 중요한 건 '냉각'입니다. 만약 제어봉이 제때 원자로에 삽입되지 못하면 지진에 의해 냉각장치가 고장이 난 상태로 핵분열이 계속될 수 있고, 사고로 이어질 수 있습니다. 1초가 아닌 0.1초라도 빠른 지진 탐지가 중요한 이유입니다.

원전 지진관측망 합동 현장점검 중 지진 경보등을 가리키는 유국희 원안위원장(제공 : 원안위-기상청)

신고리 3호기 등 내진 설계가 잘 된 최신 원전은 0.27g(규모 약 7.0 지진)를 ASTS 작동 기준값으로 합니다. 이외에도 관측된 지반가속도에 따른 단계적 대응절차를 마련해 기준과 제도에 따라 변수를 점검하고 적절한 안전 조치를 취하고 있습니다. 또 한수원은 비상 상황에서 원자로를 냉각시키기 위해 비상 디젤발전기(EDG) 등 여러 채널의 전원 공급책을 마련하고 차수벽을 세우는 등 대비를 하고 있습니다.

지진 발생 시 원자력발전소 비상 대응 절차(제공 : 한수원)

■ 기상청, 원안위 관측소 활용해 국가 지진관측망 확충

지난달 기상청은 정확하고 빠른 지진 탐지를 위해 국가 지진관측망을 확충하겠다는 계획을 밝힌 바 있습니다. 수도권 등 인구 밀집 지역과 주요 단층 지역, 원자력시설이 위치한 지역을 '집중감시구역'으로 설정해 탐지시간을 대폭 줄인다는 내용입니다. 그리고 이 계획의 핵심에 원안위가 있습니다. 원안위가 보유한 220개 관측소를 기상청의 국가 지진관측망에 편입시킬 예정이기 때문입니다. 기상청은 현재 운영 중인 390개소의 지진관측소를 2027년까지 851개소로 확대해 지진 집중감시구역의 지진 탐지시간이 기존 3.4초에서 절반 이하인 1.4초로 줄어들 것으로 기대하고 있습니다.

기상산업기술원 국가지진계검정센터(제공 : 기상청)

현재 원안위가 보유한 220개 관측소의 신뢰성을 담보하기 위해 기상청 산하 국가 지진계검정센터는 2025년까지 국가 지진관측망에 편입되는 지진계에 대한 검정을 마쳐 관측자료의 신뢰성을 확보할 예정입니다.

"아시다시피 원전은 우리나라의 가장 중요한 기반 시설입니다. 기상청에서는 일반적인 지진뿐만 아니라, 원전을 비롯한 국가 주요 시설에 대한 조기 경보, 현장 경보 체계를 갖추고 앞으로도 계속 보완할 예정입니다." (유희동 기상청장)

기상청과 원안위는 이번 현장점검과 사전 간담회에서 상호 협력을 다시 한번 강조했습니다. 최근 잇따른 지진으로 국민 불안이 가중되는 가운데, 유희동 기상청장은 "원전 등 국가 주요시설에 대한 조기 경보 체제를 계속 보완하겠다"며 신속하고 정확한 지진 탐지를 통해 국민 안전을 보장하겠다고 말했습니다.

원자력 발전을 두고 아직 사회적인 합의가 마무리되지 않았습니다. 미래를 내다보며 안전, 환경과 경제를 충분히 고려해야 하는 결정입니다. 그와는 별개로 현재 가동 중인 원전의 안전은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.