KINS, ‘원자력발전소 지진 안전, 대책 마련한다’

국내외 규모별 지진 발생 빈도 발전소별 원자로격납건물의 지진 저항 능력(최대지반가속도)

지진 대응 시스템 강화 방안, ‘자동 정지 시스템 구축’ ‘지진·지진 해일 대응 체계 구축

국내 원자력발전소 등 주요 시설의 지진 안전성에 대한 사회적 관심과 우려가 증대되는 가운데, 한국원자력안전기술원(KINS)이 국내 원전 지진 안전성을 평가하고 이와 관련한 대책을 내놨다. 

특히 KINS는 확률론적인 지진 취약도 평가 결과 등을 고려할 때 표준형원전 설계기준의 2배를 초과하는 지진에 대해서도 원전의 안전기능이 유지될 것으로 분석됐다고 밝히면서도, 기기의 내진 성능 향상, 지진 시 원자력발전소의 비상 대응 능력제고, 화재 대응 방법 개선 등을 위한 방안이 필요하다고 밝혔다. 

이번 지진 안전 대책 마련은 일본 니가타현에서 2007년 7월 16일 발생한 규모 6.8의 지진과 일본 가시와자키 가리와(KK) 원자력발전소의 설계 지진 초과 및 피해 등의 불안감을 계기로 국내 원전의 지진 안전성을 재점검하고 개선 방안을 마련하기 위해 이루어졌다. 

국내에서도 지난 30년간 연평균 규모 3.0 이상의 지진이 9회, 5.0 이상의 지진이 0.2회(총 5차례) 발생하는 등 더 이상 지진 안전국가가 아니라는 것은 익히 알려진 사실이다. 

울진 지역에서도 지난 2006년 4월19일부터 4월30일까지 10여일 동안 규모 2.1~3.5의 지진이 울진 동쪽 46~62km 해역에서 무려 10차례나 잇따라 발생하여 주민들의 불안감을 고조시키며 사회적인 이슈가 됐었다. 

2006년 4월 당시에 연속적으로 발생한 지진은 ▲4월19일 09시35분10초(울진군 동쪽 59km 해역) 규모 2.4 ▲4월19일 09시49분34초(울진군 동쪽 62km 해역) 규모 3.0 ▲4월19일 10시57분56초(울진군 동쪽 57km 해역) 규모 2.5 ▲4월19일 16시1분32초(울진군 동쪽 58km 해역) 규모 2.4 ▲4월19일 16시18분13초(울진군 동쪽 46km 해역) 규모 2.1 ▲4월28일 23시47분55초(울진군 동쪽 58km 해역) 규모 3.0 ▲4월28일 23시54분56초(울진군 동쪽 59km 해역) 규모 2.5 ▲4월29일 01시01분00초(울진군 동쪽 46km 해역) 규모 2.5 ▲4월29일 11시01분12초(울진군 동쪽 58km 해역) 규모 3.5 ▲4월30일 09시50분04초(울진군 동쪽 49km 해역) 규모 2.5 지진 등이다. 

이런 사실에 대해 KINS는 최근 국내 지진 계측 빈도가 증가하는 추세지만, 이는 지진 관측망 보강으로 인한 미소 지진 감지능력이 향상되는 것에 기인한다고 밝히고 있다. 

KINS의 설계기준 초과 지진에 대한 국내 원전의 내진 능력 평가 결과에 따르면, 
▷원자로 격납건물의 내진능력은-콘크리트 원자로 격납건물은 설계 기준의 4배, 강재원자로 격납건물은 8배 이상의 저항능력을 보유한 것으로 나타났다. 평가 방법에 대해 KINS는 설계지반응답스펙트럼에 부합하는 인공 지진 시간 능력을 이용해 최대 지반 가속도 값을 증가시키면서 지진 거동을 평가했고, 손상 지수 개념을 도입해 파괴 이전에 보수가 불가능한 단계(요소레벨 손상 지수 0.4)를 파괴 기준으로 적용했다고 밝혔다. 

▷핵증기 공급 계통 및 주요 기기의 내진 능력-이는 영광원자력발전소 3,4호기를 대상으로 평가했다. 핵증기 공급 계통의 평가 결과, 재료 강도와 설계 조건 등을 실제적이고 확률적 현상으로 고려할 때 영광원전 3,4호기의 주요 원자로계통(NSSS) 기기의 내진능력(NCLPF-내진여유도)은 0.6g를 넘어서는 것으로 평가되었다. 그리고 원자로 안전 정지, 노심 냉각, 방사성물질 유출 방지 가능 여부를 평가한 결과, 설계지진을 초과하는 0.3g 수준의 지진이 발생할 시에 설비의 냉방에 필요한 필수냉각계통이 상실되는 등의 피해가 발생하지만 노심 냉각 등의 필수 안전 기능은 건전성을 유지하는 것으로 나타났다. 또한 0.4g 수준의 지진이 발생하면 필수전원계통 손상으로 발전소 제어기능이 상실되며, 이로 인해 노심냉각에 필요한 안전기능 수행이 즉각적으로 불가능하여 노심손상이 발생하게 된다. 0.5g 수준의 지진이 발생하면 노심냉각에 필요한 안전기능을 수행하는 설비가 직접적으로 손상되어 노심손상이 발생한다. 그러나 KINS는 약 1.0g의 지진 시에도 격납건물의 구조적 건전성이 유지되므로 노심이 손상될 때도 외부 환경으로의 즉각적인 방사성 물질 누출은 예상되지 않는다고 밝혔다.  

이런 평가 결과에 따라 KINS는 우리나라의 지질과 지진학적인 특성 등을 고려할 때 설계기준을 초과하는 지진의 발생 가능성은 매우 낮고, 확률론적인 지진 취약도 평가 결과 등을 고려할 때 표준형원전 설계기준의 2배를 초과하는 지진에 대해서도 원전의 안전기능이 유지될 수 있을 것으로 분석했다. 

그러나 기기의 내진 성능 향상, 지진 시 원자력발전소의 비상 대응 능력제고, 화재 대응 방법 개선 등을 위한 방안을 도출할 필요가 있다고 밝혔다.  

▷원자력발전소의 내진 성능 향상 방안은-‘지진 PSA(확률론적 방법) 결과를 바탕으로 내진성능이 상대적으로 낮은 기기를 도출하여 보강’, 화재 발생 요인을 저감하고 전력계통의 안정화를 목적으로 하는 ‘변압기 기초 내진 성능 향상’, ‘방사성폐기물 임시저장고의 내진성능 향상’ 등이다. 

▷지진 대응시스템의 강화 방안은-‘지진감시설비 최적운영시스템 구축(국내원전에 설치되어 있는 지진감시설비에 대한 최신 규제기준 검토, 계측기 설치 위치와 설정치 표준 등 현황조사와 개선 방안 수립, 합리적인 운전 기준 지진 초과 판정 기술 기준 수립)’, ‘자동정지 시스템 구축(국내원전은 운전기준치 이상의 지진이 발생할 시에 수동으로 정지하고 있는데, 안전 정지 지진 이상이 되면 자동으로 정지하는 시스템을 도입)’, ‘지진과 지진해일 대응 체계 구축(현재 지진대응절차서의 우선 점검 대상 기기 재검토, 지진 해일 대응 절차서 표준안 수립)’, ‘지진으로 인한 화재 발생 시 대응책 개선(운전 기준 지진 이상의 지진 발생 시에 자체 소방대 자동 통보 시스템을 설치하여 신속한 조기 대응체계를 구축)’ 등이다.

KINS는 이와 같은 ‘원자력발전소의 내진 안전성 향상 방안’ 추진 계획에 대한 이행 상태를 6개월마다 점검하여 국내 원전의 내진 안전성을 제고하겠다고 밝혔다.