핵발전 사고

1-3. 핵발전 관련 사고

[국외]

「국제 원자력 사건등급(International Nuclear Event Scale; INES)체계는 안전에 중요하지 않은 사건을 등급 0으로, 작업종사자의 경미한 피폭이나 발전소 설비상의 결함이 발생한 경우를 1∼3등급의 사건(Incident)으로, 방사능 물질이 발전소 밖으로 누출된 경우를 4∼7등급의 사고(Accident)로 분류한다.

가. 미국 쓰리마일 핵발전소 사고 (1979년3월28일) : 5등급 사건

쓰리마일 핵발전소의 원자로는 가압 경수로이다. 가압경수로는 노심을 통과한 냉각수가 증기발생기로 가서 물을 데워 수증기를 만든후 순환 펌프에 의해 다시 노심으로 돌아오는 1차 계통, 증기발생기에서 만들어진 수증기가 터빈으로 가서 증기 발생기로 돌아오는 2차 계통으로 이루어진다. 쓰리마일 사고는 응축기가 작동하지 않아 증기 발생기에 물이 공급되지 않았고 냉각수가 열을 다른 곳으로 전달할 수 없게 되어, 그 결과 노심이 과열되어 연쇄적인 문제가 발생했다. 이 사고로 노심의 70%가 손상되었고 35∼40%가 녹아내렸으나, 다행히 녹아내린 노심이 원자로 용기를 뚫고 밖으로 나오지는 않았다.

피해규모와 관련해서 정부 쪽 조사에 따르면 발전소 주변의 방사능 오염은 주민의 건강에 영향을 미치지 않는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 그러나 민간 환경단체에서 독자적으로 벌인 조사 결과는 상당한 가축 피해가 있었고 사고 후 암 발생률도 크게 높아진 것으로 나왔다. 이 핵발전소는 사고 후 영구 폐쇄되었으며 안전한 상태로 회복시키는데 약 10억 달러가 쓰였다. 이는 미국의 핵 산업계에 커다란 영향을 끼쳤다. 1979년 이후로 신규핵발전소의 주문은 전혀 없었고 이미 주문된 원자로 가운데 61기가 취소되었다.

나. 구 소련 체르노빌 핵발전소 사고 (1986년) : 7등급 사건

체르노빌의 핵발전소는 핵분열에서 나오는 고속 중성자를 감속시키는 감속재로 흑연을 쓰고, 냉각재로는 경수를 쓰는 경수냉각 흑연감속형 원자로이다. 사고는 발전소에서 정전이 되었을 때 비상전력공급체계가 제대로 작동하는지 확인하려는 실험에서 비롯되었다. 실험 과정에서 운전원의 실수로 조종장치에 혼란이 왔고, 그 결과 순환펌프에 의한 냉각수 흐름이 점점 적어져서 마침내 냉각 기능이 저하되어 노심이 과열되기 시작했다. 26일 새벽 1시 24분에는 원자로의 정규출력이 100배 이상으로 높아졌고 핵분열 에너지는 엄청난 수증기를 만들어 증기폭발이 발생했다. 2∼3초 후에 두 번째 폭발이 발생하였으며 이 폭발로 1000톤에 달하는 원자로 지붕이 날아가고 파손된 노심이 대기에 노출되었고 엄청난 양의 방사성 물질이 그 지역을 뒤덮었다.

사고 직후에 사망한 사람은 약 40명이었지만, 진화 작업에 투입되었던 약 80만명의 군인이나 광산 노동자 중 방사능으로 인한 질병에 걸려 지금까지 사망한 사람의 수는 2만 5000명을 넘었다. 얼마전에는 주한 우크라이나 대사관 참사관이 "공식적 자료에 따르면 체르노빌 원자력 발전소 사고로 발생한 피해자는 343만명에 달하고 이중 어린이 피해자는 132만명이나 된다. 이 사고로 인한 피해액만도 130억 달러가 넘고 오염지역으로 인정된 토지가 5만 ㎢에 이른다"고 밝혔다.

다. 일본 도카이무라 핵사고 (1999년9월30일) : 5등급 사고

일본 도카이무라(東海村)의 핵연료가공공장 JCO(농도가 다른 우라늄을 가공·혼합하여 핵연료인 이산화우라늄을 제조하는 회사)에서 일본 최대의 핵사고가 일어났다. 우라늄을 가공처리하는 민간업체인 JCO 도카이 사업소에서 우라늄의 불순물을 제거하기 위해 초산용액으로 녹이는 과정에서 침전용 탱크에 규정보다 많은양의 우라늄을 넣어 임계 사고가 일어났다. 초산용액에 농축도가 18.8%인 우라늄을 녹여 불순물을 침전시키는 공정인데, 한번에 2.4 kg을 처리하는 것이 정상이나, 이 날은 7배에 가까운 16kg을 넣어 연쇄반응이 일어난 것이다.

이 사고로 공장주변의 반경 10km 이내에 있는 5개 지역 주민 31만명에 대해 옥내 피난 명령이 내려졌고 모든 학교가 휴교하고 교통도 통제되었다. 이 사고로 현장 작업자 3명은 중증 장애를 보여 병원에서 치료를 받았으나 그 중 오우치 히사시(35세)씨는 1999년 12월 21일 밤에 숨지고 말았다. 그의 방사선 피폭량은 일반인이 1년간 허용된 양의 약 1만 8천배에 달하는 것으로 추정되었다. 역시 피폭허용량의 160배의 방사선에 노출되었던 또 다른 작업자가 2000년 4월 27일에 숨졌다. 사고대책본부에 따르면 방사능 피폭자는 JCO 직원 36명, 소방대원 3명, 기타 10명 등 모두 49명으로 보고되었다.

[국내]

국내 핵발전소는 1978년부터 1999년 8월까지 모두 327건의 사고와 고장이 있었다. 이에 따른 손실액은 총 982억 원을 넘어서는 것으로 정부에서 밝히고 있다.

가. 울진4호기 세관 파단사고 (2002년4월5일)

2002년 4월 5일 오후 6시 33분경 핵발전소의 중심, 원자로를 식히는 냉각수 수위가 급속히 내려가기 시작했다. 1.7센티미터밖에 되지 않는 증기발생기의 가느다란 관이 가로로 잘려나가면서(세관파단) 이 세관을 통해 13분간 45톤의 물이 순식간에 쏟아져 나왔다. 증기로 가득 차 있던 높이 21미터의 증기발생기는 순식간에 물이 차 올랐다. 경보는 요란하게 울렸고 비상냉각장치가 작동하지 않아 운전원은 급히 수동으로 냉각장치를 작동시켜 원자로가 녹아 내리는 것(노심용융)을 막았다. 다행히 당일 새벽 정기검사를 위해 가동이 중단된 상태여서 최악의 사고는 피할 수 있었다.

울진4호기 세관파단 사고는 미국과 일본에 이어 세번째로 일어난 세계적으로 드문 사고 유형이다. 이와 동일한 사건이었던 미국의 노스아나 1(North Anna 1, 1987년)과 일본의 미하마 2(Mihama 2, 1991년)의 경우 70년대 건설되었고, 각각 9년과 19년간 가동되어 노후된 발전소였던 것에 비교하면 울진4호기의 사고는 가동 후 2년 3개월밖에 지나지 않은 신형 한국표준형 핵발전소에서 일어난 사고로 이 분야에서는‘세계 신기록’을 세운 셈이다. 하지만 이 사고는 이미 예견된 사고였다는 것이 국외 전문가들의 반응이다. 위험천만했던 이 사고의 원인이 된 증기발생기의 소재, 인코넬-600MA은 지난 1980년대부터 심각한 문제가 있다는 사실이 세계적으로 인식되어 왔기 때문이다. 미국에서만 1975년부터 현재까지 총 9차례의 세관파열 사고, 작업자들의 심각한 방사능 피폭, 68건의 증기발생기 교체를 불러온 핵심원인으로 인코넬-600MA 재질이 꼽히고 있다.

1990년대에 건설된 한국형 핵발전소의 경우, 세계적인 흐름을 모를 바 없는데도 한국형 핵발전소인 영광 3, 4, 5, 6호기, 울진 3, 4호기의 증기발생기를 인코넬-600MA 재질로 사용한 것은 제작사인 한국중공업(현재 두산중공업)과 한국수력원자력주식회사(한수원)가 경제성을 이유로 개선된 모델을 회피한 것이 아닌지 의혹을 살 수밖에 없다.

나. 월성 핵발전소 중수 누출사고

월성 핵발전소의 냉각재로 쓰이는 중수 누출 사고는 심각한 위험에 대한 문제로 대두되고 있다. 월성 핵발전소는 캐나다 원자력공사 (AECC)가 턴키방식으로 판매한 캔두형원자로인데 증기 발생기를 연결해 주는 냉각 배관이 설계결함으로 인해 쉽게 부식과 마모가 일어나는 문제가 있는 것으로 알려져 있다. 실제로 캐나다에서는 지난 1997년 7기의 핵발전소가 1차 냉각배관 부식문제 등으로 3년 간의 정밀점검에 들어갔다.

표 1. 월성 핵발전소 중수누출사고 일지

출처 한국전력 2000