울진원자력발전소 1호기, ‘증기발생기’ 세관에 축방향 응력부식 균열 발생, 구조물 마모 결함

울진원자력발전소 1호기가 9월 8일부터 10월 29일까지 52일간의 일정으로, ‘제15차 법정 정기검사’에 들어갔다.
 

이번 검사에서는 특히 그동안 현안문제로 대두되어 온 ‘증기발생기 세관 관판 상단부의 축방향 응력부식균열과 구조물 부위의 마모 결함’의 건전성 확인과 함께, 복수기의 세관 건전성에 대해 중점적인 검사가 이뤄지고, 장기운전으로 노후화된 주변압기 3대와 보조변압기 1대가 교체될 것으로 알려져 결과가 주목된다.
 

현재 가동 중인 6기의 울진원자력발전소 가운데 가장 노후화된 울진원전 1호기는 1988년 9월부터 상업운전을 시작했다.
 

그런 만큼 장기운전으로 인해 노후화된 각종 기기설비의 건전성 문제가 꾸준히 제기됐고, 숱한 사고·고장이 발생하는 등 주민들의 불신과 우려를 낳아왔다.
 

한국원자력안전기술원(KINS)은 현장 검사원 19명을 포함한 49명의 인력이 투입되어 실시되는 이번 정기검사를 통해 울진원전 1호기의 ‘증기발생기 세관검사’, ‘복수기 계통 성능검사’, ‘발전기 기계설비 점검’, ‘변압기 설비계통 점검’, ‘격납건물 종합누설률 시험(ILRT) 점검’ 등 5개 항목에 대한 검사를 중점적으로 실시할 계획이라고 밝혔다.
 

▲증기발생기 세관 검사-원자로에서 발생한 열을 증기로 변환시켜 터빈으로 전달하는 장치인 증기발생기는 원자력발전소 1기당 직경 1.2인치 정도의 세관 3천개 이상으로 구성되어 있고, 이 세관은 평균 320℃의 높은 온도와 160기압의 내부 악조건을 견뎌야하기 때문에 일명 원자력발전소의 ‘아킬레스건’으로도 불린다. 
 

증기발생기의 세관이 중요한 이유는 만약 세관의 마모와 균열현상이 일어나서 파단사고로 연결되면 다량의 냉각수가 일시에 누설되는 냉각수 유실사고로 이어져, 최악의 경우 원자로가 녹아내리는 노심용융사고로 발전할 수 있기 때문이다. 
 

실제 2002년 4월 5일 울진원전 4호기에서는 증기발생기의 세관 1개가 7.5cm 길이로 파열되며 다량의 방사능 물질을 포함한 1차 냉각재 약 45톤이 2차측으로 누설되는 사고가 국내 처음으로 발생해 충격을 안겨 주기도 했다. 
 

더욱이 당시 울진원자력발전소 운전원들은 사고 전에 전혀 이런 증후를 눈치 채지 못한 것으로 드러나 비난을 사기도 했다. 한국원자력안전기술원은 현재 ‘울진1호기는 증기발생기 세관의 관판 상단부에서 축방향 응력부식 균열 발생과 함께 구조물 부위의 마모결함이 있다’면서, 이번 정기검사에서 증기발생기 세관의 검사와 보수를 통해 세관의 구조적 건전성을 확인하겠다고 밝혔다. 
 

▲복수기 성능 점검-수증기를 냉각시켜 물로 환원시키는 응축기의 일종인 복수기에 대해 원자력발전소의 규제기관인 과학기술부는 2006년 8월에 심사와 검사를 강화할 것을 요구했다. 이에 따라 이번 정기검사에서는 육안검사와 비파괴 검사 등을 통하여 복수기 세관의 손상여부를 점검하고 복수기의 건전성과 진공도 여부를 확인하게 된다. 
 

▲발전기 기계설비 점검-울진원전 2호기가 발전기의 수소누설로 인해 정지되는 등 동일한 종류의 사고가 빈번하게 발생하는 것과 관련해 이번 정기검사에서는 발전기 기계설비의 손상여부를 점검하게 된다. 또 계통의 건전성과 고유 기능이 유지되는가를 확인하기 위해 수소 밀봉장치의 분해 점검과 조립 결과의 적절성이 확인되고, 발전기의 공기 누설시험 결과를 중점적으로 검사한다. 
 

▲변압기 설비계통 점검-가동된 지 19년이 지난 울진원전 1호기는 장기운전으로 인해 열화된 주변압기 3대와 보조변압기 1대를 완전히 교체하게 된다. 이 과정에서 일부 보호계통과 경보계통의 설계가 변경되는데, 설계변경이 적절하게 수행되는지의 여부와 설계변경 결과를 만족하는지에 대한 확인 작업이 수행된다. 한국원자력안전기술원은 우선전력계통에 대한 설비의 건전성 확인을 통해 계통의 신뢰성을 확보할 방침이라고 밝혔다.
 

▲격납건물의 종합 누설률 시험(ILRT) 점검-이번 정기검사를 통해 울진 1호기 격납건물의 종합 누설률이 기술 지침서의 제한치 이내로 유지되고 있는지가 평가된다. 격납건물의 종합 누설률 시험은 격납건물을 설계 기준사고 압력으로 가압하여 누설률을 측정하게 된다. 
 

이 시험 과정에서는 격납건물 내부 환경에 영향을 줄 수 있는 모든 작업이 제한된다. 그리고 이 시험은 상당한 비용이 투입되는 만큼 사전준비를 철저히 하여 완벽한 시험을 수행할 것이라고 한국원자력안전기술원은 밝혔다.

원자력법에 따라 이번에 수행되는 울진원자력발전소 1호기의 법정 정기검사는‘리스크 활용 정기검사(Risk Informed Periodic Inspection)’와 ‘인적 수행도 중심의 검사(Human Performance Inspection)’방법이 동원된다.
 

‘리스크 활용 정기검사’는 확률론적 안전성 평가 결과, 노심손상 빈도가 높은 주요 고장 사건을 분석하여 도출된 검사항목을 해당 정기검사 점검표에 반영하여 위험도 관점에서 검사시간을 효율적으로 배분하여 수행하는 방법이다.
 

또한 ‘인적 수행도 중심의 검사’는“원자력 시설 등의 기술기준에 관한 규칙”가운데 ‘인적 요소의 관리’ 조항에 근거하여 전체 11개 성능에 대한 검사대상 시설의 85개 검사 항목에 대해 인적 수행도 중심 검사를 병행하여 실시된다.
 

이 검사에서는 ‘인적 오류 발생 방지를 위한 발전소 운영 적합성 여부’, ‘교육·훈련에 대한 운영 적합성 여부’, ‘종사자 자격 및 직무 수행 적합성’등이 확인된다.  

 / 이명동기자(uljinnews@empal.com)