체르노빌 원전폭발 참사 30주년

1986년 4월 26일 오전 1시 24분. 칠흑 같은 그 밤에 벨라루스의 국경과 가까운 우크라이나 체르노빌 북서쪽 18㎞ 원자력 발전 지구에서 거대한 폭발음이 들렸다. 곤히 잠든 사람들의 잠을 깨울 정도로 지축을 흔드는 굉음이었다. 20세기 최악의 원전 사고로 기록된 ‘구 소련 체르노빌 원전폭발 사고’는 그렇게 시작됐다.



1971년 착공돼 1978년 5월부터 상용운전을 시작한 체르노빌 원전의 공식 명칭은 ‘블라디미르 일리치 레닌 공산주의 기념 체르노빌 원자력 발전소’로 흑연감속 비등경수 압력관형 원자로였다. 이 원자로는 감속재로 흑연을, 연료로 농축우라늄이 아닌 천연우라늄을 사용하며 압력관 개수만 늘리면 원자로를 크게 만들 수도 있고 운전 중에도 연료교체가 가능하기 때문에 가동이 쉽다는 장점을 갖고 있다. 문제는 경수용 원자로나 중수용 원자로에 비해 안정성이 떨어진다는 것이다.

이 때문에 당시 체르노빌 원전의 부소장 아나톨리 다틀로프 수석엔지니어는 ‘원자로의 가동이 중단될 경우 대형사고를 막기 위한 냉각펌프를 작동하는 데 필요한 전력을 제 시간에 공급할 수 있을까’라는 문제를 해결하기 위한 실험을 기획했다.

그러나 실험 도중 안전장치에 공급되는 전력까지 차단되면서 원자로의 출력이 갑자기 높아지기 시작했다. 원자로 안에 들어 있는 냉각수가 한꺼번에 끓어올라 압력이 높아지면서 1차 폭발이 발생했고, 수증기와 감속재인 흑연이 반응하면서 수소가 만들어져 2차 수소 폭발이 발생했다. 반응로 뚜껑과 원자로 콘크리트 천장까지 날려보낼 정도의 강력한 2차 폭발로 다량의 방사성 물질이 대기 중으로 누출됐다. 그 결과 20만명 이상이 방사선에 피폭됐다. 그중 2만 5000여명이 사망했다. 방사성 물질의 위험성이 사라지기까지는 900년 이상이 걸릴 것이라는 관측까지 나오고 있다.

국제원자력기구(IAEA)는 체르노빌 사고 이후 일반인들이 이해하기 쉽게 1992년부터 원자력 사고 정도를 평가할 수 있는 ‘국제원자력사고등급’을 도입해 0~7등급으로 나누고 있다. 0등급은 사건이 발생했지만 안전에 영향을 미치지 않아 사건으로 간주하지 않는 척도 미만 등급이며, 1~3등급까지는 사고 영향이 원전 시설 내부에 국한된 ‘사건’, 4~7등급은 위험이 외부로 확대된 ‘사고’ 단계다.

체르노빌 사고 이후 전 세계적으로 원전의 안전에 대한 인식이 높아져 원전 건설 기획단계부터 부지 선정, 설계, 제작, 건설, 시운전 및 운전, 해체 및 폐쇄는 물론 방사능 물질 수송과 폐기물 관리까지 안전규제와 방사능 방호기술 개발이 가속화됐다.

원전 안전 관리의 핵심은 ▲원자로 출력 제어 ▲핵연료의 지속적 냉각 ▲방사성 물질의 격납 등 크게 세 가지로 나눌 수 있다.

원자로가 정상운전을 하는 중에는 원자로 출력 조절이 가능해야 하고, 정상상태를 벗어날 경우에는 원자로를 안전하게 정지시킬 수 있어야 한다. 원자로가 정지된 후에도 핵분열 물질들이 끊임없이 붕괴되면서 열을 발생시키기 때문에 핵연료 냉각이 지속적으로 보장될 뿐 아니라 외부와 철저히 격리시킬 수 있어야 한다는 것이다.

핵연료 냉각에 실패하면 체르노빌 원전 폭발사고뿐 아니라 2011년 일본 후쿠시마 원전사고에서와 같이 노심 용융이 일어나 원전 부지 외로 방사성 물질이 누출될 수 있기 때문이다.

최근에는 ▲원전에 어떤 사고가 발생할 수 있는가 ▲이런 사고는 얼마나 자주 일어날 것인가 ▲사고의 결과는 얼마나 심각한 것인가라는 세 가지 질문에 답을 내리는 ‘확률론적 안전성평가(PSA)’에 초점이 맞춰지고 있다. 원전 PSA는 발전소 계통과 기기의 작동 실패나 운전원 실수 등 내부요인으로 인한 안전성을 평가하는 ‘내부사건 PSA’와 지진, 홍수, 화재 등 자연재해로 인한 ‘외부사건 PSA’로 구분해 분석된다. 후쿠시마 원전 사고는 지진해일(쓰나미)이라는 외부요인으로 시작돼 발전소 계통의 작동실패로 이어진 복합적인 사고라고 할 수 있다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr