◎「자연냉각 현상」 모의실험서 입증/원자력연 서조열 박사/OECD연구과제로 「실종실험」 제안/“핵연료­원자로 틈에 냉각수 스며들어 즉각 차단”

「원자력 발전소에서 원자로심이 녹아 내리는 중대 사고가 발생한다 해도 격납건물 밖으로 방사능 물질이 누출되는 것을 원천적으로 봉쇄할수만 있다면­」꿈처럼 들리는 이같은 획기적인 안전성 개념을 실현시키기 위한 핵공학 대형 국제연구 프로젝트가 국내 연구진에 의해 제안돼 주목을 받고 있다.

한국원자력연구소 응용연구그룹 「위해도 및 신뢰도팀」(책임자 서조열 박사)은 21일 원자로 내부에서 자연적으로 일어나는 용기 냉각현상을 실증적으로 규명할 세계 최초의 「대형 핵연료 용융물 자연 냉각실험(SONATA­4)프로젝트」를 기획,OECD(경제협력개발기구) 다국공동 연구 과제 채택을 추진하고 있다고 밝혔다.

올해부터 오는 2002년까지 6년간 2백억원이 소요되는 이 대형 국제 실험은 성공할 경우 원자로의 중대사고 발생 확률을 현재의 1만분의 1에서 최소한 1백분의 1이하,즉 1백만분의 1정도로 줄일수 있는 획기적인 안전기술의 발판이 된다.또한 국내 최초의 원전 안전기술 수출로 국제 원자력계에서 한국의 위상을 높이는 결정적 계기도 될수 있다.서박사는 『이미 미국 및 프랑스등의 원전규제기관과 OECD등에 이 제안을 정식 발의,적극적인 호응을 얻어내 곧 세계적인 프로젝트가 될것이 확실시된다』고 말했다.

소나타­4프로젝트는 서방권 최악의 원전사고인 1979년 미국 드리마일 원전사고 결과에서 서박사가 세계 최초로 「원자로의 자연냉각 현상」을 규명함으로써 탄생한 것이다.

지금까지 원전 사고에 대한 고정 관념은 원자로안에 노심 용융사고가 일어날 경우 최고 섭씨 3천도에 달하는 높은 온도로 녹아내린 핵연료 물질이 원자로 밑바닥에 내려 앉아 원자로 벽을 뚫고 나감으로써 외부로 방사능이 누출될것으로 생각해 왔다.미국 동부에 있는 원전에서 노심용융 사고가 일어나 방사능 물질이 땅속에 침투함으로써 끝내는 지구 반대편에 있는 중국에까지 영향을 끼친다는 영화 「차이나 신드롬」의 내용은 이같은 고정관념을 반영한 것.

그러나지난 93년 OECD는 드리마일 원자로 내부 시편에 대한 사후 조사 결과 원자로심의 방사능 물질 1백여t중 약 20t이 뜨겁게 녹아내리며 원자로 바닥에 쌓였는데도 원자로 용기가 단 수십분만에 급격히 냉각돼 이론적으로 예상됐던 「차이나 신드롬」은 일어나지 않았다고 발표했다.

서박사는 이같은 새로운 사실에 대한 원인 규명에 나서 고온의 핵연료가 원자로 하부로 용융돼 내려오면 핵연료(산화물질)와 원자로(금속물질)간의 물성 차이로 말미암아 핵연료는 수축하고 원자로는 팽창하면서 핵연료와 원자로 사이에 좁은 간격이 생기고 이 틈새로 냉각수가 스며들어 원자로를 식히게 된다는 근본원리를 밝혀냈다.94년 8월 발표된 서박사의 이른바 「원자로의 자연냉각 현상」 이론은 세계 원자력계에 선풍적인 반응을 일으켜 OECD에 관련 안전분과가 생겨나고 미국 원자력 규제위원회(NRC)가 아이디어를 공모하는등 주요한 이슈로 떠올랐다.

소나타­4프로젝트는 소형 모의실험으로 확인된 이같은 현상을 실증로를 통해 확인하자는 것이다.이것이 성공할 경우 최근부쩍 강화된 원전의 심층방어 조치가 일부 불필요해져 원전의 경제성과 안전성 면에 엄청난 파급효과가 예상된다.

원전의 안전 조치를 완화시킨다는 점에서 앞으로 적지 않은 논란도 예상되지만 이것이 성공할 경우 현재 정부가 추진하고 있는 신형 원자로 개발은 중대한 설계 변경을 해야하게 될지도 모른다.<신연숙 기자>