한국 원전, 후쿠시마 원전과 달라

작성자
생명과학연구원
작성일
2011-03-25 00:00
조회
118
한국 원전, 후쿠시마 원전과 달라
가압경수로 방식, 방사능 유출 위험 적어
2011년 03월 21일(월)

일본 대지진으로 인한 ‘방사능 공포’가 확산되면서, 우리나라 원전에 대한 우려가 확산되고 있다. 그러나 국내 원전을 통한 방사능 누출 가능성은 그다지 높지 않다는 것이 전문가들의 견해다. 국내 원전은 이번에 사고가 난 일본 후쿠시마 원전과 그 구조가 달라 방사능 누출에 대한 안정성이 훨씬 높기 때문이다.

이번에 문제가 되고 있는 후쿠시마 원전은 비등경수로이다. 비등경수로는 원자로측과 터빈측이 분리돼 있지 않은 구조로 원자로에서 발생된 증기가 터빈·발전기를 구동시켜 전기를 생산하는 시스템이다.

비등경수로, 노심과 직접 접촉한 냉각수로 전력 생산

비등경수로의 가장 큰 문제는 원자로 노심과 냉각수가 직접 접촉한다는 점으로, 원자로 자체가 증기발생기 기능을 하는 셈이다. 이에 노심과 접촉한 냉각수가 발생시키는 수증기에는 방사능물질이 함유되게 되고, 이 수증기가 유출되면 그대로 방사능이 누출되는 것이다. 이번에 문제가 되는 부분도 바로 이 수증기 유출에 따른 방사능의 누출이다.

▲ 비등경수로는 원자로에서 만든 증기가 바로 터빈을 돌리는 구조이다.  ⓒ한국원자력문화재단

비등경수로의 또 다른 문제점은 원자로 속에 물과 수증기가 함께 있어 사고 발생 시 연료온도의 급격한 상승을 초래할 수 있다는 것이다. 또한 격납용기가 작아 내부압력이 급격히 올라가므로 사고 발생에 따른 대처시간이 부족한 것도 큰 어려움이다.

가압경수로, 수증기 노출에도 ‘안심’

국내 원전이 채택한 가압경수로는 원자로를 순환하는 1차 계통, 증기발생기를 순환하는 2차 계통, 복수기를 순환하는 3차 계통으로 구성돼 있다.

▲ 가압경수로는 원자로를 순환하는 1차 계통, 증기발생기를 순환하는 2차 계통, 복수기를 순환하는 3차 계통으로 구성돼 있다.  ⓒ한국원자력문화재단

먼저 원자로 속에서 노심과 접촉한 1차 냉각수가 데워진다. 가압기는 여기에 압력을 가해 150기압 300℃ 정도를 유지하는데, 이는 1차 냉각수가 끓어서 수증기가 되는 것을 방지하기 위한 것이다(1차 계통, 방사성물질 포함). 이렇게 뜨거워진 1차 냉각수가 증기발생기 세관을 통과하면서 증기발생기 측의 물(2차 냉각수)을 데우고, 이 물이 끓으면서 수증기를 만들어 터빈을 돌린다(2차 계통, 방사성물질 없음). 터빈을 돌리고 난 증기는 복수기를 통과하면서 다시 물이 돼 증기발생기로 보내어진다(3차 계통). 따라서 수증기가 누출돼도 방사능 노출에 대한 우려가 없는 것이다.

이렇게 수증기의 방사능물질 포함 여부 외에도 가압경수로가 갖는 구조적 장점이 더 있다. 원자로 격납용기 내 가압기와 증기발생기가 있어 부피가 크므로 사고 발생 시 대처 시간이 충분하다는 것이다.

가압경수로는 또한 원자로에 물이 가득 차 있으므로 연료봉 온도가 천천히 상승하며, 제어봉이 원자로 위쪽에 설치돼 있어 전력이 끊겼을 경우에도 중력에 의해 동작을 수행할 수 있다.

자동지진감시계 통한 대응방안 구비

이렇게 비등경수로에 비해 훨씬 안전한 구조를 지니는 국내 원전이지만, 지진으로 시설이 모두 망가지면 무용지물이 될 수 있다. 이에 대비하기 위해 국내 원전은 지진에 의해 진동을 적게 받는 단단한 암반이 있는 곳까지 굴착하고 그 위에 철근을 설치, 고강도 콘크리트를 타설하는 등 높은 수준의 내진설계를 시공했다. 이는 정밀지질조사를 통해 산출된 최대잠재지진인 지진가속도 0.2g(리히터 규모 6.5)에도 견딜 수 있는 것으로 평가받고 있다.

국내 원전은 이와 함께 자동지진감시계를 통한 지진 대응방안을 따로 마련해 놓고 있다. 자동지진감시계를 통해 지진을 계측, 지진가속도가 0.01g(리히터 규모 4)를 초과할 경우 경보가 발생하고 운전기준 지진인 0.1g(리히터 규모 약 6.0)을 초과할 때는 발전소를 안전하게 정지시키게 돼있다.

김청한 기자 | chkim@kofac.or.kr

저작권자 2011.03.21 ⓒ ScienceTimes