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송년호 특별부록 | 한국의 核주권

원자력발전소 수명 연장 연구

가동 30년 맞은 고리 1호기, 계속 운전은 가능한가?

  • 박윤원 원자력안전기술연구원 책임연구원dgnea@naver.com

원자력발전소 수명 연장 연구

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원자력발전소에서 가장 중요한 기기는 핵연료를 담고 있는 원자로 용기이다. 그런데 우라늄-235가 핵분열을 할 때 생성되는 중성자가 원자로 용기에 조사(照射)되므로 그에 따른 손상이 누적돼 재료의 취성(脆性·물체가 외부의 힘을 받았을 때 소성변형을 거의 보이지 않고 파괴되는 성질)이 증가한다.

취성이 증가한다는 것은 기기에 결함이 발생할 경우 파손 가능성이 높아짐을 의미한다. 1970년대 초에 수행된 연구에서 이러한 현상은 중성자 조사량이 증가함에 따라 악화되는 것으로 예측했다. 따라서 운전 중에도 취성의 증가를 지속적으로 감시하고 저항력이 저하된 상황을 운전조건에 반영하도록 하였다.

너무 보수적으로 잡았던 기준

그런데 지난 30년간 세계적으로 축적된 시험데이터를 분석해본 결과, 저항력이 저하되는 정도가 1970년대 초에 예측했던 것보다는 심하지 않다는 것이 확인되었다. 그에 따라 새로운 조사방법으로 조사해보니 원자로 용기는 대부분 계속운전이 가능한 수준을 유지하고 있는 것으로 평가되었다. 고리 1호기는 현재 상세평가를 받고 있으나 설계수명 이후 운전에는 영향이 없을 것으로 예상되고 있다.

우리나라는 2001년 가동 중인 원전의 노후화에 대비해 주기적으로 안전성 평가를 수행하도록 원자력법을 개정했다. 이 평가의 주요 내용은 IAEA의 안전지침서 NS-G-2.10에 상세히 기술되어 있는데, 원자력발전소 노후화에 대한 평가, 안전성 평가 등 11개의 인자로 구성되어 있다.



1999년 원자력안전위원회는 주기적 안전성 평가제를 도입했는데, 그 결과는 계속운전 허용 여부를 결정하는 데 참고만 하도록 제한하였다. 이 때문에 계속운전 여부를 결정하기 위해서는 주기적 안전성 평가제도를 보완할 필요가 있었다.

기본틀은 주기적 안전성 평가를 활용하되 계속운전에 대한 안전성을 평가할 때에는 허용기준을 보다 강화한다는 내용을 담고 있다. 계속운전에 대해서는 다음과 같이 두 가지 기본방향을 설정하고 세부 기술기준이 이를 만족시킬 수 있도록 하였다.

첫째, 계속운전 기간의 안전수준이 현행 수준 이상으로 유지되어야 한다. 둘째, 국제적으로 인정되는 안전수준 이상을 유지할 수 있어야 한다.

이러한 기본방향을 만족시키기 위해서 미국의 운영허가 갱신에 적용되는 기준을 대부분 우리에게도 적용하고, 원자로 안의 핵연료가 용융하는 사고에 대비한 보완시설을 추가하도록 하였다.

관련 법령 및 세부 기술기준은 2005년 말 완성돼 현재 시행되고 있다. 이렇게 기준을 강화한 것은, 안전성에 관한 한 세계에서 가장 높은 수준을 유지하겠다는 정부의 의지를 담은 것이라고 하겠다.

계속운전이 적절한 것으로 평가되어 허용된다면, 향후 10년간 더 운전할 수 있다. 이후에는 다시 계속운전 안전성 평가를 받아 타당성을 확인받아야 한다.

이렇게 10년마다 안전성을 확인해가면서 계속운전을 하지만 결국 오래된 원자력발전소는 언젠가 문을 닫아야 한다. 폐로 결정에는 두 가지 경로가 있다. 첫째는 사업자 스스로 계속운전을 하지 않기로 결정한 때, 둘째는 안전성 평가결과 기준을 만족시키지 못하여 계속운전이 허용되지 않을 때이다.

원자로의 영구정지라 함은, 원자로에서 핵연료를 완전히 제거해 사용후핵연료 저장조에 보관 관리하는 것을 말한다. 그 시점부터는 원자로의 안전성 확보에 필수적인 안전설비들이 대부분 필요 없게 된다. 핵연료 건물 등 일부에 대해서만 안전설비의 성능을 유지하고 나머지 구역에서는 방사선 안전관리만 하면 되는 상태가 될 것이다.

한국, 가장 높은 수준의 안전도 요구

사용후핵연료를 저장조에 보관하는 기간은 대략 10년 내외가 될 것으로 예상된다. 이후에는 사용후핵연료 폐기물의 처리방침에 따라 이송처분하고, 원자로·격납건물 같은 시설은 해체단계로 들어간다. 그러나 세계적으로 아직 원자력발전소의 해체를 본격적으로 진행한 곳이 없기 때문에 구체적인 기준은 미흡한 상태이다.

원자력발전소 수명 연장 연구
박윤원

1957년 충남 홍성 출생

서울대 기계공학과 졸업, 프랑스 에콜상트랄 기계공학 박사

1983년 이후 한국원자력안전기술원에서 안전규제부장 등 역임

논문 : ‘장기가동 원전 안전 관리 대책’



미국의 원자력법은 원자로 영구정지 후 60년 이내에 모든 해체작업을 완료하도록 요구하고 있다.

계속운전 평가는 미국, 일본 등 선진국에서 이미 60기 이상에 적용되었으므로 우리나라에서도 큰 어려움 없이 이뤄질 것이다. 고리 1호기의 안전성 평가를 위해 우리나라는 세계에서 가장 엄격한 기준을 마련했다. 이에 따라 현재 심사가 진행되고 있는데 그 결과는 2007년 중반에 나올 것이다.

신동아 2006년 12월호

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박윤원 원자력안전기술연구원 책임연구원dgnea@naver.com
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