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우리나라 전력 25% 담당 ‘원자력 발전소’의 안전·보안현황 진단
  |  입력 : 2020-08-31 11:38
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운영부터 해체까지...원자력 발전의 안전 및 보안실태 집중 해부

[보안뉴스 엄호식 기자] 우리 생활에 있어 가장 필요한 것 몇 가지를 꼽아보면 절대 빠지지 않는 하나가 바로 전기다. 그리고 하루나 반나절 아니 한 시간만 전기가 끊기더라도 불편함을 호소하지 않을 이 없는 것이 바로 전기다. 한국전력이 발간한 2020년판 전력통계속보에 따르면 우리나라의 2019년 에너지원별 발전 비중은 석탄이 40.4%로 가장 크고, 원자력 25.9%, 천연가스 25.6% 등으로 원자력이 큰 비중을 차지하고 있다.

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우리나라에는 1개 사업자가 운영하는 24기의 원자력 발전소가 있다. 정부는 8월 20일 정세균 국무총리 주재로 국정현안점검조정회의를 열고 월성원전 사용후핵연료 임시저장시설 증설 추진을 결정했다. 이는 7월 24일 사용후핵연료 관리정책 재검토위원회가 실시한 시민참여단 설문조사에서 증설 찬성이 81.4%, 반대가 11.0%로 나온 데 따른 결정이다.

원자력은 원자 내부의 핵반응에 의해 발생되는 에너지를 활용하는 것을 말한다. 핵반응은 핵분열, 핵융합, 자연방사능 붕괴 등의 다양한 방법으로 발생할 수 있으며 핵반응을 통해 발생하는 에너지는 화학적·전기적 등 다른 방법으로 발생한 에너지보다 매우 크게 나타난다. 이러한 이유로 원자력은 여러 분야에서 활용이 시도됐으나 핵반응에서 발생하는 에너지는 매우 크기 때문에 다루기가 어렵고, 반응 이후에 방사성 물질이 생성되는 문제로 인해 다른 에너지에 비해 활용범위가 다소 제한적이다. 무엇보다 원자력을 발생시키는 것과 동시에 안전하게 사용할 수 있는 것이 원자력에서 가장 중요하다.

▲발전원별 설비 비중 전망(단위 : %)[자료=총괄분과위원회]


▲발전전력량 추이(단위 : GWh)[자료=한국전력]


하지만 과학과 기술 발전으로 발생하는 에너지의 속도 및 양을 적절히 조절할 수 있게 되고 반응 후 생성되는 방사성 부산물들을 적절히 처리할 수 있게 되면서 원자력은 주요 에너지원의 하나로 사용되고 있다.

원자력 발전소, 지진에는 얼마나 안전한가?
2016년 경주에서 발생한 지진과 2017년 발생한 포항지진, 그리고 올해 50여 일에 걸친 장마 등 자연재해는 우리 일상의 큰 위협으로 다가오고 있다. 특히, 원자력 발전소를 포함한 발전소들은 국가 중요 시설이기 때문에 이에 대한 내진 설계에 대한 관심은 더욱 높다.

결론부터 이야기하자면 우리나라 발전 시설의 내진 설계는 특등급(지진 시 매우 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 매우 큰 영향을 줄 수 있는 시설의 등급)으로 분류돼 1등급인 일반아파트 대비 25% 높은 기준을 적용하고 있다. 이는 미국과 캐나다. 칠레, 대만 등 주요 국가의 기준과 동일한 수준이다.

▲국내 건축물 내진등급 분류체계[자료=행정안전부]


조금 더 풀어보면 안전적인 전력 공급을 위해 높은 강도의 지진이 발생할 때에도 발전시설이 정상적으로 가동할 수 있는 최고수준인 ‘기능 수행 수준’으로 설계돼 있다. 이는 규모 6.0의 지진이 발생하더라도 기능 수행이 가능하며, 규모 6.5의 지진 발생에도 인명보호가 가능한 정도다. 특히, 원자력 발전소는 규모 6.5~7.0의 강진에도 시설을 가동할 수 있도록 별도의 내진설계 기준을 적용하고 있다.

한국수력원자력(이하 한수원)이 원전을 건설하거나 운영하려면 각 단계별로 규제기관인 원자력안전위원회(이하 원안위)의 안전성 검토와 승인을 받아야 한다. 건설단계에서는 원전을 건설하기 전에 원안위에 건설허가를 신청해야 한다. 한수원이 건설허가를 신청하면 원안위는 세 가지 부문에 대한 안전성 검토를 통해 건설허가 승인 여부를 결정한다.

첫 번째는 원전이 건설되는 부지가 지진이나 홍수 등 자연재해로부터 안전한 곳에 위치해 있는지 등의 부지안 선정에 대한 검토다. 두 번째는 한수원이 건설하고자 하는 원전의 설계가 적절해 방사성물질을 통제할 수 있는지를 검토한다. 세 번째는 원전의 건설 및 운영으로 인해 발생되는 방사선으로 인한 인체 및 주변 환경에 영향은 없는지 등을 검토하게 된다.

원안위가 건설허가를 승인하면, 한수원은 원전 건설을 시작한다. 건설과정에서 원안위는 실제 건설현장 확인을 통한 안전 검사를 진행하고 구조물이나 각종 안전설비가 허가받은 설계대로 설치되는지, 그리고 제대로 된 성능을 발휘하는지 등을 면밀하게 검토한다.

원전 건설 후 운영을 위해서는 원안위에 운영허가를 신청해야 한다. 운영허가를 신청하면 원안위는 원전 운영에 필요한 조직과 인력을 확보하고 있는지, 최종적으로 원전에 설치·시공된 구조물과 기기의 성능이 관련 기술기준에 만족하는지, 그리고 원전운영에 따른 방사성물질이 주변 환경에 미치는 영향이 기준에 만족하는지를 검토한다.

운영허가를 승인하면 한수원은 핵연료를 원전에 넣고 본격적인 발전소 운영을 위한 준비를 진행하게 된다. 이때에도 원안위는 원자로 출력시험, 비정상 상황 대처시험 등 시험과정 전반에 대한 검사를 진행한다. 검사가 모두 끝나면 한수원은 상업운전을 시작하게 된다. 상업운전 이후에도 원안위는 약 18개월마다 정기검사와 수시검사, 특별검사 등을 통해 원전의 안전이 지속적으로 유지될 수 있도록 점검한다.

원자력 발전소의 보안
원자력 발전소의 보안은 물리적인 영역과 사이버 영역으로 구분할 수 있다. 원자력의 생산과 이용에 따른 방사선 재해로부터 국민을 보호하고, 공공의 안전과 환경보전에 이바지하기 위해 설치된 원자력안전위원회는 지난 6월 온라인으로 진행한 ‘2020 원자력안전규제 정보회의’를 통해 원자력안전위원회 위원들의 규제철학을 공유하고, 국민과 함께 하는 원자력안전정책 수립방향에 대해 논의했다. 이 자리에서는 원자력 발전소의 보안이슈도 논의됐다.

이날 물리적 보안에 대해 발표한 장성순 한국원자력통제기술원 핵안보본부 물리적방호실장은 물리적방호란 핵물질 및 원자력시설에 대한 위협을 막기 위한 예방과 탐지, 대응 조치를 뜻하는 것이라고 정의했다. 이때 위협은 핵물질을 권한 없이 수수·소지·소유·보관·사용·운반·개조·처분하는 행위이며 권한 없이 방사성물질을 배출하거나 방사선을 노출해 사람과 환경을 위태롭게 하는 행위를 뜻한다.

원자력 발전소에는 침입탐지, 출입통제, 보안검색을 위해 CCTV와 탐지 센서 등 다양한 기기가 설치돼 있으며, 출입을 위한 다양한 보안 절차를 거쳐야 한다. 또한, 적 공격에 의한 방사능 누출을 막기 위해 발전소마다 지켜야 할 가장 중요한 구역을 핵심구역으로 별도 설정해 방호를 강화하고 있으며, 실제 사고 발생 시 즉각 대처할 수 있도록 실전과 같은 물리적 방호훈련도 진행해 방호비상 계획을 보완하고 있다.

최근에는 퇴직자 출입증 불법 사용이나 미승인자 혹은 외부인 미승인 출입 등 단순한 침입이나 차량 혹은 폭발물을 이용한 테러 그리고 탐지 시설의 오경보 뿐만 아니라 드론을 이용한 테러나 출입장비의 무력화 등에도 대비해야 하는 시대가 됐다.

원자로를 둘러싸고 있는 원전 격납건물은 드론 충돌로 인한 방사능 누출 가능성이 매우 낮을 것으로 평가되지만 원자력안전위원회에서는 어떤 위협상황에서도 원전이 안전하게 운영될 수 있도록 부지에 불법 침입하는 드론에 대한 대응방안을 마련해 뒀다.

원안위는 원전에서 대응해야 하는 다양한 위험의 종류에 드론을 추가했고 원전을 운영하는 사업자인 한수원으로 하여금 대비체제를 갖추도록 했다. 이에 한수원은 드론에 대한 대응 시나리오 등 대비체제를 마련했고, 드론 탐지 및 차단을 위한 신규 장비 도입과 관련된 성능 검증을 추진하고 있다. 신규장비는 원안위가 신뢰성과 안전성을 확인한 후 도입될 예정이다. 또, 한수원은 출입장비 무력화 대응을 위해 2019년 위조가 어렵도록 일괄적으로 출입증을 교체하기도 했다.

장성순 실장은 물리적 방호에 대해 지금까지 출입통제와 보안검색, 침압탐지 등이 중심을 이뤘다면 2단계로 방호비상계획 보안, 내부자 위협, 방소시설 설계 및 설치기준, 핵심구역 재설정, 드론과 폭발물 등에 대한 위협 대응 등을 향하고 있다고 밝혔다.

또, 핵안보 문화 부재 시 정부와 경영진이 핵안보 위협을 믿지 않는 경우, 방호를 중요시하지 않고 이에 대한 투자 또한 이루어지지 않으며, 원자력시설의 직원들이 위협에 대해 민감하지 않으면 지키기 까다로운 보안 규칙에 대해서는 쉽게 넘겨버리는 상황이 발생할 수도 있다고 경고했다. 그리고 이러한 상황을 보완하기 위해 업자 자체 점검 지침서 개발과 배포를 통해 전통적인 출입통제와 보안검색, 침입탐지에 대한 사업자 자체 점검 강화에 힘쓰고 있다고 밝혔다.

또한, 신규·증대된 위협에 대한 규제체제 강화 및 규제기술 개발과 물리적 방호 규제 품질 향상 및 규제체제 정비를 통해 국내외 위협의 선제적 대비와 전주기 인허가 체계 구축에 힘쓰고 있다고 전했다.

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권국희 한국원자력통제기술원 핵비확산본부 사이버보안실장은 원자력시설의 사이버보안은 전자적 침해행위로 인한 핵물질의 불법이전 및 원자력시설 방사선적 사보타주를 막기 위한 일체의 조치라고 정의했다. 2010년 이후부터 대두된 사이버보안은 폐쇄망으로 이루어진 원자력 시설에 대한 정보탈취가 주요 이슈였는데 지금은 원자력 시설에 대한 사이버 공격이 물리적 영향까지 미칠 수 있는 국내외 사례가 발표되면서 국제기구인 IAEA 등에서 사이버 보안 요건을 요구하고 있다고 덧붙였다.

이에 대한 안전, 보안, 비상대응 기능을 수행하거나 관련된 설비인 필수 디지털 자산을 원자력 사업자로 하여금 보유하도록 요구하고 있다. 각각의 원자력발전소는 사이버보안을 위해 현재 △보안조직 체계 △보안대상 식별 △심층방호 및 비상대응체계 △매체통계 및 무결성 유지 △기술적·관리적·운영적 보안조치 △심층방호 구조 △보안조치 이행결과 등 각 발전소의 상황과 시스템에 맞는 건설시설 규정심사를 펼치고 있다.

또, △등급 간 통신연결성 분석 △인수인계 계획 △이행부서 보안절차 교육 △보안인력, 절차서 보안 △CSA관리 체계 등 신한울1발 규정 심사 등을 진행했다.

2015년 4월 시설별 CSP 최초 승인 후에는 시행령 제18조에 따라 ①조직구성 및 대응조직에 대한 구성 ②자산분석 ③심층방호 적용과 비상대응 계획에 대한 수립 ④매체와 유지보수 장비의 통제 ⑤시스템의 무결성 ⑥운영적 관리적 보안조치 ⑦기술적 보안조치 등 7단계를 2018년까지 이행했다. 이를 통해 시설의 사이버보안 체계가 확립됐으며 2년 마다 정기 검사를 진행하고 있다.

원전 제어 시스템은 외부 인터넷망이나 회사 업무망과는 완전히 분리된 폐쇄망으로 운영되고 있기 때문에 외부 사이버공격으로부터 원전 제어 시스템이 직접적인 공격을 받기는 매우 힘들다. 하지만 휴대용 저장장치(USB) 등 다양한 형태를 통한 악성코드 침입 등이 가능할 수 있기 때문에 모든 가능성을 열어두고 사이버 위협에 대한 예방과 탐지·대응할 수 있는 사이버보안 규제활동 등을 수행하고 있다.

원안위는 사이버보안 규제요건과 기준에 따라 한수원이 정보시스템 보안규정을 잘 지키는지 정기검사를 통해 확인하고 있으며, 사이버사건 대응 훈련을 통해 주기적으로 사업자들의 대응 역량을 평가하고 있다.

원자력 발전소, 운영만큼 해체도 중요
정부의 탈(脫)원전 정책이 지속되면서 현재 전력의 19.2%를 공급하는 원전의 비중은 9.9%로 축소될 예정이다. 그리고 우리나라 첫 원자력 발전소인 고리 1호기는 완공 40년 만인 2017년 6월, 가동을 멈추고 영구 정지돼 해체를 앞두고 있다.

▲주요국가 원전해체 진행현황(IAEA-PRIS 2019년 3월 기준)(단위 : 개)[자료=에너지정보소통센터]


이에 정부는 2019년 4월 ‘원전해체 산업 육성전략’을 발표하면서 2035년까지 점유율 10%를 달성하며 세계 원전해체 시장 TOP 5 국가로 도약하겠다고 밝혔다. 원전해체에서 중요한 것은 사용후핵연료의 처리다. 사용후핵연료는 원자력 발전 과정에서 나오는 방사성폐기물을 말한다. 우리나라의 경우, 방사능 농도가 낮거나 중간 정도인 중·저준위 폐기물은 경주에 있는 방사성 폐기물 처분장에 저장되고 있으며 방사능 농도가 높은 고준위 폐기물 저장시설은 아직 마련되지 않았다. 사용된 핵연료는 각 발전소에 마련된 사용 후 핵연로 수조에 보관하고 있다.

우리나라는 1993년부터 방사성페기물 처분시설 건설을 계획했지만 지역 주민의 반대에 부딪혀 2015년에 이르러서야 경주에 중·저준위 폐기물처리장을 준공했다. 월성 원전의 경우, 2020년 3월을 기준으로 임시저장시설의 저장률은 95.36%이며 2022년이면 100%에 이를 것으로 추산된다. 이에 정부에서는 지난 8월 20일 국정현안점검조정회의를 통해 월성원전 사용후핵연료 임시저장시설 증설 추진을 결정했다.

그리고 원전해체 산업 육성을 위해 고리 1호기 해체 착수 이전이라도 조기 일감 창출 및 시정 활성화를 위해 선제 투자를 추진할 계획이다. 먼저 2022년까지 고리 1·2호기 터빈건물 격리공사와 월성1호기 최종해체계획서 작성 사전용역 등 25개 사업을 진행하고, 고도화·상용화 및 안전한 폐기물 관리를 위한 R&D를 확대하며, 산업육성 및 중소기업 지원의 핵심 인프라로 부산·울산(경수로)와 경주(중수로)에 원전해체 연구소 설립을 추진한다.

또한, 원전해체 연구소의 기업지원 센터화와 해체수요에 따라 재직인력 전환, 1,300여명의 신규 전문인력 양성, 500억원의 원전기업 사업전환 펀드조성 및 금리·대출 지원으로 원전해체 전문기업 육성에도 박차를 가할 계획이다. 고리 1호기 해체 실적 축적에 따라 해외시장 진출 확대 및 기반을 강화하며, 원전해체 기본계획 수립과 전문기업 확인제도 도입 근거 등을 마련한다는 계획이다.

마지막으로 안전기준 명확화 및 원전해체 규제 기준의 조기마련 등을 추진하고 원전해체 과정상 충분한 안전성 확보와 관련 정보공개 확대를 통해 국민 안전과 신뢰 확보에도 나설 예정이다.

일상생활에서 주의해야 할 방사선
우리 일상생활에서 주의해야 할 방사선은 크게 생활주변방사선과 방사성물질, 그리고 환경방사선으로 나뉜다. 기존의 방사선 안전관리는 원자력 발전소나 산업, 의료기관에서 이용하는 인공방사선을 중심으로 이루어졌다. 하지만 우리나라는 우라늄이나 토륨 같은 천연방사성핵종이 함유된 가공제품들을 일상생활에서 만날 수 있고, 이러한 제품의 제조공정에서 발생하는 부산물(공정부산물)로부터 불필요하게 방사선에 노출될 수도 있다. 이에 우리나라는 2012년부터 생활주변방사선 안전관리법을 제정해 규제를 시행하고 있다.

생활주변방사선
생활주변방사선 안전관리법의 대상은 ①원료물질, 공정부산물 및 가공제품에 함유된 천연방사성핵종에서 방출되는 방사선을 말한다. 단, 원자력안전법에 따라 관리되는 핵물질에서 방출되는 방사선은 제외한다. ②태양 또는 우주로부터 지구 대기권으로 입사되는 우주방사선도 포함한다. 이에 우주방사선에 노출될 가능성이 높은 국제항공 노선 탑승 승무원은 생활주변방사선 안전관리 대상이다. ③지구 표면의 암석 또는 토양에서 방출되는 방사선을 지각방사선이라고 한다. ④국내 또는 해외에서 수집돼 국내에서 재활용되는 고철에 포함된 방사성물질에서 방출되는 방사선이 있다. 특히, 일본산 방사성 오염고철이 국내로 유입되는 것을 원천적으로 차단하고 수입화물에 대한 방사선 안전성을 확보하는 데 주력하고 있다.

방사성물질
방사성동위원소는 자연 속에도 광범위하게 존재하지만, 원자로의 핵분열 때 만들어지거나, 입자가속기 등을 이용해 인공적으로 만들어지기도 한다. 이들 중에는 일정 기준 이상 노출되었을 때 사람과 환경에 영향을 주는 것들도 있다. 특히, 세슘이나 요오드, 스트론튬 등의 방사성 동위원소 중 원자로에서 만들어지는 것들은 산업이나 의료, 학술 분야에서 사용되고 있지만 기준치 이상 노출될 때 피해를 줄 수 있으므로 주의해야 한다. 주요 방사성 물질을 살펴보면 다음과 같다.

①방사성 세슘(Cs-137) 세슘은 세 종류의 동위원소가 있는데, 방사능을 가진 세슘-134, 세슘-137은 원자로의 핵분열이나 핵무기 실험 때 만들어진다. 특히, 세슘-137은 강한 방사선인 감마선을 배출하는데, 의학이나 산업 분야에서 이용되고 있지만, 반감기도 30년으로 긴 편이고 기체 형태로 먼 곳까지 확산되기 때문에 사람에게 피해를 줄 수 있다.
②방사성 요오드(I-131) 의약품이나 염료, 필름 감광제 등의 용도로 광범위하게 쓰이는 요오드는 방사능이 없는 요오드-127이다. 하지만 요오드-131은 원자로의 핵분열 때 만들어져 사람의 갑상선 세포에 영향을 끼쳐 질병을 일으킬 수 있다.
③방사성 스트론튬(Sr-90) 스트론튬은 지구상에 흔하게 존재하는 원소로 방사능이 없는 것은 의학과 산업 분야에서 다양하게 이용되고 있다. 반면, 원자로의 핵분열 때 만들어지는 방사성 스트론튬은 매우 넓은 지역까지 퍼져나가 질병을 유발하고, 반감기도 28년에 달해 장기적으로 피해를 줄 수 있다.

환경방사선

▲원자력안전위원회 페이스북[자료=원자력안전위원회 페이스북 캡쳐]

우리가 살아가는 환경 속에는 자연방사선과 함께 방사선의 이용 과정에서 나오는 인공방사선이 존재할 수 있는데 이것을 ‘환경방사선’이라고 한다. 자연방사선은 돌, 물, 태양, 공기 등에는 천연 방사성핵종이 존재하는데 이들로부터 배출된다. 자연방사선은 지구가 탄생할 때부터 우리가 살고 있는 지구상에 존재해 온 것으로, 우주로부터 지구로 들어오는 우주방사선과 지각 내 존재하는 지각방사선 등이 있다.

우리나라는 일상생활에서 연간 3밀리시버트(mSv)정도의 자연방사선에 노출돼 생활하고 있으며, 전 세계 평균 연간방사선량은 2.4밀리시버트 정도다. 우리나라는 환경방사선 감시를 위해 국토 전역에 방사능측정소를 설치하고 있다(원자력안전법 제105조). 서울, 부산 등 인구 밀집 지역은 물론이고, 울릉도와 백령도 등 해안 지역에도 간이 방사능측정소가 운영 중이다. 특히, 후쿠시마 원전 사고 이후 환경방사선 감시 활동은 더욱 강화되고 있다. 지방방사능측정소에서는 공기부유진, 낙진, 빗물, 토양 등의 환경시료를 정기적으로 채취해 대기 및 생활환경방사능에 대한 분석을 실시하고 있다. 무인측정소에서는 매 15분마다 공기 중의 환경방사선량률을 자동으로 측정하며 측정된 환경방사능 수치는 실시간으로 ‘국가 환경방사선 자동감시망(IERNET)’에 분석 전달된다.

우리 지역의 환경방사선은 인터넷 ‘국가 환경방사선 자동감시망(IERNET)’를 통해 실시간으로 확인할 수 있으며, 모바일 앱과 원자력 안전위원회 페이스북을 통해서도 실시간 공개되고 있다.
[엄호식 기자(eomhs@boannews.com)]

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