한국형 원전, 증기발생기가 위험하다

증기발생기 세관 손상 20년 전부터 문제 제기... 전문가가 시민과 함께 공개 검증하도록 해야

20.12.08 15:53l최종 업데이트 20.12.08 15:55l

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▲ 울진원전
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한국표준형 원전의 증기발생기 '세관'(튜브 혹은 전열관, 직경 약2cm, 길이12m)의 손상은 20년 전부터 문제가 꾸준히 제기되었다. 그럼에도 원인은 제대로 밝혀진 것이 없다.

원자로는 우라늄을 핵분열시켜 나온 에너지로 300℃가 넘는 뜨거운 고방사능수를 만든다. 높은 압력속에 있는 이 물을 증기발생기에 있는 8300여 가닥의 가느다란 '세관'으로 보낸다. 그러면 세관 외측의 물이 증기로 바뀌어 격납용기 바깥의 터빈을 돌려서 전기를 생산한다. 즉 증기발생기는 고준위의 방사능이 외부와 접촉하는 장소다.

그런 위험 때문에 미국 NRC(원자력규제위원회) 홈페이지에는 'Steam Generator Tube Serve to Critical Safety Function'란 표현으로 증기발생기 세관(전열관) 위험성을 선명하게 보여준다. 'Safety' 앞에 극도로 위험한 것은 'Critical'이란 수식어가 붙는다. 극도로 주의해도 문제가 생기는 설비이다. 이에 걸맞게 세관검사보고서도 상세하게 공개하고 있다.

국내 원전은 웨스팅하우스(WH)모델로 쓰다가 1990년대 중반부터 영광의 한빛 3, 4호기 때부터 컨버스천(CE80)모델을 개량한 CE80PLUS 모델을 수입했다. 증기발생기는 금속용기여서 기동과 정지 시에 팽창과 수축을 수반한다. WH모델은 용량이 작고 증기발생기 중앙부 벨트형 링에 와이어를 연결하여 공중에 매다는 구조여서 세관 마모 손상이 매우 적다.

반면에 CE모델은 높이 20미터가 넘고, 중량이 무거워서 와이어를 사용할 수가 없어 증기발생기를 지지하는 철판구조도 되어 있다. 이 철판구조는 열, 하중변화에 매우 민감한 지지구조여서 문제가 발생한다. 세계에 보급된 CE형 원전 증기발생기는 이런 위험에 놓여 있다. 가령 미국 캘리포니아에 있는 샌오노프레(San Onofre) 3호기원전의 증기발생기는 교체된 직후부터 세관 누설사고가 발생하여 3년 내에 2호기까지 2013년 모두 폐로를 결정하였다. CE모델은 근본적인 문제가 있었던 것이다.

이를 도입한 한국표준형원전 및 APR1400모델도 슬라이딩베이스라는 철판이 무게를 지탱해주는 구조다. 증기발생기는 기동 및 정지시에 열응력과 높은 하중을 받게 된다. 열팽창과 수축이 동반될 수밖에 없고 이때 금속용기전체에 충격이 발생한다.

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▲ 증기발생기의 내부 전열관 증기발생기의 내부의 전열관(세관)의 마모와 파손이 유난히 심해서 교체하는 일이 빈번해졌다. 사진은 증기발생기 안에 있는, 교체중인 전열관(세관)의 실제모습 (한울4호기) (2012)
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한울 4호기가 운전한 지 3년 만인 2002년에 세관 파열 사건이 났다. 원자로를 정지하고 냉각하는 과정에 사고가 난 것이다. 그러다가 2011년에 사고가 반복된다. 1만6400여 개 세관 가운데 3800여 개에 균열이 발생된 것이다. 수명 40년이 보증되어 있는 설비임에도 13년 만에 중대한 이상이 발견된 것. 현상의 하나가 아니라 구조적인 문제가 있는 것이다.

이에 2012년초에 대통령 산하기구였던 원안위는 서울대 원자력핵공학과 이은철 교수를 조사특위위원장으로 임명하여 증기발생기를 교체하고 정비한 후 2013년에 재가동을 하였다.

올해 한빛 5호기 증기발생기 사고도 원자로 냉각과정에서 발생했다. 설계부실 및 부실시공이 된 경우 이 단계에서 심각한 진동을 수반하게 된다. 이로 인해 세관도 손상을 입게 되는 것이다. 세관 파열사고가 나면 증기를 따라 방사능이 격납용기 바깥으로 누출되기 십상이다.

그동안 무려 6기(한울 3, 4호기 한빛 3, 4, 5, 6호기)가 교체되었거나 교체되고 있는 중이다. 보증 수명 40년이 무색하다. 혈세나 다름없는 돈이 새나가는 것은 둘째치고 그 위험이 치명적이다. 원래 원전은 실수나 시행착오를 용납하지 않는다. 세계 최다의 세관 다발을 가진 신고리 3, 4호기와 5, 6호기 증기발생기도 마찬가지 위험에 있다. UAE에 수출한 원전도 동일한 모델이다. 안전이 입증되지 않는 미숙한 기술의 수출이다. 국가의 안위와 명예가 동시에 걸려있다.

근본적 대처가 있어야 한다. 그동안 해온 원안위의 셀프 검증은 한계가 있음이 드러났다. 신뢰성 있는 능력을 갖춘 국제적인 전문가그룹이 시민과 함께 사안을 공개적으로 검증하도록 해야 한다. 정부와 국회가 동시에 챙겨야 한다.