[EE칼럼] 원전이 안전하면 사고가 왜 나냐고 묻기 전에 알아야 할 것들

강현국 미국 렌슬러공대 기계항공원자력공학과 교수

▲강현국 미국 렌슬러공대 기계항공원자력공학과 교수

며칠 전인 5월 23일에 미국 트럼프 대통령은 4개의 행정명령에 동시에 서명하면서 25년 내에 미국의 원자력 발전량을 4배로 늘이겠다고 공언하면서 비과학적이거나 불필요한 방해요소를 제거하는 내용을 행정명령에 넣었다고 밝혔다. 이대로 실행이 된다면 앞으로 규제 정책과 행정 방향을 완전히 바꾸어 미국과 세계의 에너지 업계에 엄청난 변화를 가져올 것이다. 그 상세한 내용이 맞는지 틀린지를 논하기에 앞서, 에너지 자원의 분포 및 개발, 관련 기술 동향 및 각국의 과거 기록과 현재 상황까지 온갖 정보를 가장 많이 보유하고 있는 초강대국 미국이 무슨 이유로 이런 의사결정을 한 것인지를 생각해 보는 것이 필요하다. 정확히 얘기하자면 미국은 지난 70년에 걸쳐 100기가 넘는 자국의 상업용 원자력 발전소와 270기가 넘는 군사용 원자로를 운전한 경험이 있는 국가이다. 자신들의 운전기록과 타국에서의 이력을 종합해서 확신이 서지 않았다면 원자력 에너지를 4배로 늘이겠다는 공언을 하지는 못할 것이다.

이런 미국의 움직임은 최근 우리나라의 유력 정치인이 '원자력발전이 그렇게 안전하다면 체르노빌과 후쿠시마 사고는 왜 난 겁니까'라고 물었던 것과 크게 대비가 된다. 필자를 포함해 평생을 원자력발전소의 위험 요소만 쫓아다니며 연구한 많은 과학자들이 원자력 안전을 뒷받침하는 과학적 근거를 확신하는 것과는 달리, 자료를 가지고 있지 않은 일반인들은 '그렇게 안전하면 사고가 왜 나는가'라는 질문에 더 쉽게 공감이 될 것이다. 만약 일부 비전문가들이 주장하는 대로 원자력발전이 엄청나게 위험한 상황을 초래해서 미래세대에 큰 부담을 지우게 되고 폐기물을 처리할 방법이 없어서 화장실 없는 건물을 짓는 겪이라면, 모든 정보를 한 손에 쥐고 있는 미국은 왜 원자력을 4배로 늘이겠다는 결정을 하고 그것을 당장 실행하기 위해서 행정명령을 발동한 것일까?

원자력발전의 역사는 2차 대전이 끝난 후에 원자력에너지를 평화적인 목적으로 활용하기 위해 발전소를 건설한 것에서 시작하였고 이제 70년이 넘었다. 그 동안 전 세계에서 군사목적이나 연구목적이 아닌 상업용 원자력발전소에서 사고가 난 것은 딱 3번 뿐이다. 미국의 TMI-2 사고, 구 소련의 체르노빌 사고, 일본의 후쿠시마 사고가 그것이다.

체르노빌의 원자로형은 처음부터 제대로 설계된 원자로가 아니다. 서방세계에서라면 건설허가도 받지 못할 출력폭주 가능성이 있는 원자로가 구 소련 체제 하에서 건설된 것이다. 그 와중에 비상전원인 디젤 발전기가 엄격한 요구조건을 만족하지 못하자 원자로에 연결된 터빈으로 대신해 보려고 원자력발전소를 가지고 실험을 하였다. 거기서 멈췄으면 좋으련만, 실험으로 인해 안전의 제1원칙인 노심제어 확보가 안 되는 상황에서, 바로 전력생산에 투입했다가 사고가 난 것이다. 그런데 당시 소련에서는 튼튼한 격납건물 짓지 않고 일반 건물에다가 원자로를 넣었다. 따라서 출력폭주에 의해 수천도로 과열된 카본이 수증기와 반응하여 폭발을 일으키고, 일반 건물은 이를 전혀 견디지 못했으니, 원자로 내부에 있단 방사성 물질이 그대로 대량 유출된 것이다. 현장에 있던 직원들, 카본에 붙은 불을 끄던 소방관들, 소방헬기로 위에서 물과 시멘트를 뿌리던 운전원 수 십명이 사망한 초대형사고가 되었다. UN의 체르노빌사고의 건강영향 25년 추적연구를 책임졌던 의사를 만난 일이 있는데, 주변 지역에서 소아 갑상선암이 증가하는 것을 통계적으로 확인 가능했다고 하였다. 이 타입의 원자로는 서방세계에는 지어진 적도 없고 이제는 구 소련지역과 동유럽에서도 완전히 퇴출되었다.

2011년의 후쿠시마 사고는 자연재해가 문제의 시발점이었다. 최초 타격인 지진에는 설계된 대로 잘 견뎌냈는데, 뒤따라 온 쓰나미로 인해 며칠씩이나 이어진 장기 전원상실이 발생하자 전기없이 노심 냉각을 유지하지 못하여 결국에는 노심이 녹아내리는 사고가 난 것이다. 우리나라 주력노형인 PWR과는 다른 BWR형태의 원자로라서 냉각 스팀을 외부로 방출할 수가 없었고 대형 격납 건물도 없었기 때문에, 격납건물 바깥쪽에 수소가 모이게 되어 수소폭발이 일어나고 노심 용융과 구조물 손상이 동시에 발생한 사고이다. 방사선 영향으로 인한 사망자는 없었지만, 방출된 방사성 물질이 많기 때문에 인근 지역 주민들이 소개되는 등 큰 사회적 문제가 되었다.

한편 미국에서 1979년 발생했던 TMI-2호기 사고는 우리나라의 주력노형과 같은 PWR형 원전에서 발생한 것이다. 정비규칙 위반 – 지시계 설계 불량 – 부실한 운전원 교육 – 안전규칙 위반으로 이어지는 전형적인 다중 인적오류로 인한 사고이다. 마지막에는 운전원이 착각을 하여 자동화된 안전 시스템을 모두 수동 정지시키고 원자로를 사고가 나는 쪽으로 운전해 가서 결국에는 노심이 녹는 일이 발생한 어이없는 경우지만, 대형 격납건물과 안전설계 덕분에 방사선은 외부로 누출되지 않아서, 바로 옆의 TMI-1호기는 최근까지도 정상적으로 운영되었을 정도다.

그렇게 원자력발전소가 안전하면 왜 체르노빌이나 후쿠시마 사고가 나냐고 묻기 전에, 어째서 이 3가지 사고의 결과가 이렇게나 달라졌는지를 이해하여야 한다. 과학적 사고를 해 보면 각각의 경우가 그럴 수 밖에 없도록 설계가 되어 있었다는 것을 금방 알 수 있다. 과학의 시선에서 보아야 왜 미국이 원자력에너지에 대해 저런 확신을 가지고 있는지 이해할 수 있다.

강현국 렌슬러공대 기계항공원자력공학과 교수