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안전 걱정 없는 21세기형 원자로

李?哲(서울대 교수 ·원자핵공학) ㅣ 승인 1991.09.26(Thu) 00:00:00

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스웨덴의 반핵운동은 가동중인 원전을 95년부터 점진적으로 폐쇄하기로 스웨덴 의회가 결정하는 데 큰 힘을 발휘했다. 또 스웨덴에서는 지구 온난화에 대한 우려 때문에 이산화탄소를 배출하는 발전설비 건설을 억제하기로 결정했다. 이러한 결정은 원활한 전력공급에 큰 차질을 가져왔다. 전기는 일상생활과 관련이 많기 때문에 전기가 없는 생활이란 상상조차 할 수 없다. 문제는 원자력과 화력을 제외한 전력공급 수단이 수력과 액화천연가스(LNG) 밖에 없다는 현실이다. 수력발전은 경제적이고 공해 문제도 없기 때문에 가장 바람직한 수단이지만 지역적인 한계로 더 이상 발전소를 지을 수 없으며, LNG를 이용한 발전소는 그 규모가 작기 때문에 전력을 충분히 공급할 수 없다. 이같이 다른 대체수단이 없는 상황에서 스웨덴 의회는 지난 1월 원전의 폐기결정을 포기하기로 의결할 수밖에 없었다.

원전 건설 확대 불가피
우리나라도 스웨덴과 마찬가지로 대체 에너지가 없다. 정부는 지구 온난화의 대비책으로 석탄 화력발전의 추가 건설을 하지 않을 계획이다. 이렇듯 어려운 상황에서도 전기 수요는 연 12% 이상증가하고 있다. 금년 여름에는 전력 예비율이 2% 까지 낮아졌다. 만일 이때 단 하나의 발전소라도 가동이 중지되었더라면 제한송전을 할 수밖에 없었을 것이다.

원자력 발전소를 반대하는 주된 이유는 역시 안전성에 대한 우려 때문이다. 사고가 발생해 인체와 환경에 영향을 준다면 당연히 중지돼야 한다. 그렇다면 발전소의 안전성에 대한 평가를 어떤 기준에서 볼 것인지 분명해진다. 원자력 발전소에서 사고가 일어날 확률은 적으며 30년의 수명 동안 10조원이 넘는 판매수익을 생각한다면, 원자력발전은 분명히 이득이 있는 사업이다. 과연 사고가 일어날 경우에도 방사성 물질의 방출이 허용치 이하로 유지될 수 있을지 검토해보자.

실험을 통해 핵분열로 생성된 방사성물질의 99% 이상은 핵연료 내에 있음이 입증되었다. 그러나 나머지 1% 미만의 방출만으로도 인명과 환경에 심각한 피해를 줄 수 있다. 따라서 원자력 발전소 설계에서는 차폐벽을 설치해 방사선이 대기중으로 빠져나오는 경로를 원천적으로 봉쇄하고 있다. 이것은 운전중인 원자력 발전소에서 측정된 방사선자료가 입증하고 있다.

문제는 사고가 발생해 핵연료가 파손되는 경우이다. 그러한 경우 몇 백배의 방사성물질이 쏟아져 나올 가능성이 있다. 따라서 원자력 발전소의 설계에서는 가장 심각한 사고가 발생하는 경우에도 방출량이 허용치 이하로 유지될 수 있도록 추가로 몇겹의 방어벽을 설치하 고 동시에 핵연료의 건전성을 유지하도록 많은 고려를 한다.

핵연료가 파손될 수 있는 경우는 크게 두가지로 요약된다. 핵연료의 온도가 너무 올라가서 용융이 일어나는 경우와 핵연료를 냉각시켜주는 냉각기능의 상실로 과열되는 경우이다. 과다한 출력생성을 막기 위해 원자로에는 운전을 정지시키는 많은 방어 장치가 설치돼 있다. 냉각기능의 상실은 그 원인이 다양하기 때문에 모든 가능성을 검토해 설계에 반영하고 있지만, 인간 이 생각하지 못하는 극단적인 경우까지도 대비해야 한다. 발전소에는 동력원이 있어야 작동되는 능동형계통(active system)이 많다. 전기가 들어오지 않아 이런 계통이 작동되지 않는다면 냉각기능이 현저하게 떨어지고 핵연료의 파손 가능성은 커질 것이다.

2000년엔 실용화될 듯
지금까지는 전원이 차단되는 경우에 대비해 외부에서 비상전원을 공급할 수 있도록 설계하였으며, 냉각수의 부족을 보충하기 위해 긴급 노심 냉각장치를 설치하였다. 그러나 이러한 긴급계통까지도 작동되지 않는다면 어찌할 것인가. 이런 경우에 대비해 이미 쏟아져 나온 냉각수를 냉각, 재사용하는 방책이 마련돼 장기간 냉각수의 공급이 중단 되지 않도록 3중의 대비책을 준비하고 있다. 그러나 이것도 불충분하다면?

신형 안전로는 냉각수의 공급이 중단되지 않도록 전원이 없더라도 작동이 가능한 계통들로 설계를 변경하자는 새로운 개념으로 개발한 것이다. 어느 경우라도 냉각수만 충분하게 공급된 다면 핵연료의 파손을 막을 수 있기 때문에 전기를 사용하는 계통을 사용하지 않고 중력에 의해 작동되도록 하고 있다. 이러한 원자로가 현실로 드러난다면 냉각수의 공급은 걱정하지 않아도 될 것이다. 미국을 비롯한 선진국들은 이러한 형태의 원자로를 개발하는데 박차를 가하고 있어 2000년에는 구체화될 예정이다. 우리도 비록 시작은 늦었지만 신형 안전로의 개발에 착수했다. 정부에서는 이것을 G7 과제로 선정해 연구비를 대폭 지원할 예정이므로 신형 안전로에 거는 기대가 크다

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