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[김해창 교수의 에너지전환 이야기] 10. 9·12 경주지진 1년, 우리나라 원전 안전한가? 본문

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[김해창 교수의 에너지전환 이야기] 10. 9·12 경주지진 1년, 우리나라 원전 안전한가?

창아 2017.11.29 22:46

[김해창 교수의 에너지전환 이야기] 10. 9·12 경주지진 1년, 우리나라 원전 안전한가?

  • 국제신문
  • 디지털뉴스부 inews@kookje.co.kr
  •  |  입력 : 2017-09-12 14:55:08
12일은 경주지진을 맞은 지 1년이 되는 날이다. 2004, 2005년에 규모 5.2의 울진 지진이 최대규모 지진 정도로 알고 있었던 우리나라 국민은 지난해 9월 12일 규모 5.8의 경주지진에 큰 충격을 받았다. 9·12 경주지진은 1978년 기상청 관측 이래 최대 규모의 지진으로 일본 규슈 북부에서도 흔들림이 관측됐는데 23명이 다쳤고 재산피해가 5368건에 110억 원에 이른 것으로 보고되고 있다. 그 뒤 지금까지 633차례의 여진이 계속되고 있다. 평균 하루 1회 이상 난 셈으로 경주지진은 한반도가 더는 지진 안전지대가 아니란 점을 확인해주었다.

특히 경주지진으로 인해 원전은 물론 방폐장의 안전성에 대한 국민들의 우려도 높아졌다. 실제로 2014년 9월 23일 경주에서 규모 3.5의 지진이 발생했을 때 유승희 국회의원이 기상청으로부터 제출받은 자료에 따르면 기상청의 지진계측이 시작된 이후 경주 방폐장 반경 30㎞ 내에서 총 38번의 지진이 발생했는데 방폐장 부근의 지진 발생 회수가 1981년부터 10년간 총 3회이던 것이 1991년부터 10년간은 9회, 2001년부터 10년간은 총 12회였으며 2011년부터 2014년 7월까지는 4년간에 무려 14차례의 지진이 발생했다. 이와 함께 2014년 8월까지 우리나라 원전별 반경 30㎞ 이내의 지진 발생은 월성원전이 35건으로 가장 많았고 울진원전이 15건, 영광원전 10건, 고리원전이 5건인 것으로 나타났다. 방폐장은 최소 300년 이상 관리되어야 할 시설인데 문제는 계기지진관측의 역사가 1세기도 되지 않는다는 사실이다. 그런데 고준위방사성폐기물처분장의 경우 무려 10만년간 이러한 지진에 대한 안전성이 확보돼야 하는데 부산 울산 경남 지역의 경우 위험도는 예측불가라고 하겠다.

더욱이 지난 9월 7일 오후(현지 시각) 멕시코에서 규모 8.1~8.2로 추정되는 강진이 발생해 11일 현재 90여 명이 사망한 것으로 알려지고 있다. 이는 멕시코에서 지난 100년간 일어난 지진 중 가장 강력한 것으로 1985년 규모 8.1의 지진으로 최소 6000명이 사망한 적이 있어 공포감이 더욱 확산되고 있다. 이어서 9월 8일 오전 오후에 걸쳐 일본 아키타현과 시즈오카현에서 각각 규모 5.3, 6.1 지진이 발생하는 등 멕시코와 더불어 환태평양 지진대에 속하는 일본에서도 크고 작은 지진이 잇따르고 있다.
이처럼 최근 환태평양 지진대가 활성화되고 있어 우리나라도 결코 안전하다고 볼 수 없다. 고리1호기를 건설할 당시인 1970년대엔 양산지진대층이 발견되지 않았다. 그런데 고리와 월성원전 일대는 활성단층도 다수 분포하기 때문에 지진 발생위험에서 결코 자유롭지 않다. 고리원전은 리히터 규모 6.5를 견딜 수 있는 0.2g(지반가속도) 수준의 내진설계밖에 돼 있지 않다. 신고리3,4호기부터는 규모 7.0을 견딜 수 있는 0.3g로 설계돼 있다고 강조한다. 한수원은 지진 재현주기를 1만년 기준으로 지반가속도 0.28g로 보고 있다. 참고로 지반가속도는 지진이 발생했을 때 중력가속도 g의 몇 배의 힘이 있는지를 나타내는 개념이다.

일본의 경우 후쿠시마지역은 동일본대지진 이전에는 큰 지진이 없는 곳으로 알려진 지역이었다. 그래서 쓰나미는 아예 고려를 하지 않았는데 규모 9.0의 거대지진에 쓰나미가 와서 후쿠시마원전 대참사를 초래했다. 일본 원전 건설은 1960년대에 시작됐다. 후쿠시마 제1원전 6기는 1987년부터 1973년에 착공됐다. 그런데 지진학에서 ‘판이론(plate tectonics)’이 대두한 것이 1980년이기에 1960~70년대는 그저 지진이 일어나지 않은 지진공백지대에만 지으면 된다고 하는 생각으로 원전의 입지가 정해져 건설돼왔다. 그런데 판이론에 따르면 지진공백지대라고 하는 것은 ‘지진의 에너지가 축적되고 있어 언제든지 대지진이 일어날 수 있는 지역’을 뜻한다. 그 뒤 일본지진예지연락회가 대규모 지진 발생 가능성이 있는 지역을 골라내 1978년에 ‘특정관측지역’ ‘관측강화지역’을 설정했지만 놀랍게도 일본의 대부분의 원전은 그 이전에 이미 들어서 있었다는 사실이다.
   
일본 후쿠시마 원전에 탐사용 수영 로봇이 투입되고 있다. AP 연합뉴스
1966년 일본은 도카이원전이 최초로 상업운전을 개시했는데 이들 구형 원자로가 설계된 시대에는 원자로를 설계하기 위한 내진성 지침조차 없었고 플레이트운동에 의한 지진의 발생메커니즘도 모른 채 전력회사가 자기판단에 기초해 설계했다는 것이다. 즉 초기 건설된 원전은 실제 지진에 비해 작은 흔들림에도 견딜 수 없게 돼 있다. 일본의 ‘발전용 원자로 시설에 관한 내진설계심사지침’은 1981년 원자로안전위원회에 의해 정식 결정됐고 따라서 일본의 탈핵원전 전문가 히로세 다카시는 1978년 9월 이전에 공사에 착수한 원전 25기는 원자로설계 기준을 충족하고 있지 못한다는 사실을 지적했다. 이와 함께 원자로는 지진 시 긴급정지하도록 설계돼 있다고 하지만 지진에 의해 연료봉 사이에 반응을 멈추게 하기 위해 제어봉 삽입이 제대로 되지 않을 가능성도 있기에 그럴 경우 원자로는 멈추지 않는다는 것이다.

일본은 지진 우려로 원전 내진 설계를 뒤늦게 강화해왔다. 1995년 고베지진 이후 일본 원안위는 핵발전소 설계기준을 재검토해 규모 7.75에 견딜 수 있도록 발전소 설계 기준을 변경한다(다나카, 2006). 2000년에는 규모 7.3 지진이 당시까지 알려지지 않았던 단층에서 발생한 뒤 일본 원안위는 그 때까지 알려진 지진학적 지식과 설계기술을 바탕으로 전체 지진 안전관리규정을 전면 재검토해 2006년 새로운 안전규정을 발표한다. 2008년 이후 대부분 일본 핵발전소들은 600~1000Gal(0.6g~1.0g) 정도의 지진동에 견디도록 업그레이드했다.

   
1978년 관측강화지역 및 특정관측지역과 그 뒤 일어난 주요지진. 후쿠시마지역은 1978년 규모 7.4, 1994년 규모 7.5, 2003년에 규모 7.0 지진이 발생했다.
그런데 2007년 7월 16일 일본 니가타현 주에쓰지진으로 도쿄전력 가시와자키가리와원전에서 외부전원용 유냉식 변압기가 화재를 일으켜, 미량의 방사성물질이 누설되는 사고가 일어났다. 이 지진으로 발생한 화재는 가시와자키가리와원전 1개소인 줄 알았는데 지진 후 높은 파도에 의해 부지 내가 물이 스며 들었고, 이 때문에 사용후핵연료봉저장조의 냉각수가 일부 유실되기도 했다. 이 사고로 주민소송이 제기돼 가시와자키가리와원전은 전면 정지하게 됐는데도 2007년 11월 13일 경제산업성 원전안전보안원은 이 사고를 ‘레벨0’으로 평가했다.

프랑스의 경우도 핵발전소 건설 시 건설후보지역 내 최근 1000년 발생했던 최대 규모 지진의 배 규모의 지진에 저항할 수 있는 내진 설계를 적용하고 있다. 미국 핵발전소는 최근 최대 순간 가속이 657~735Gal에 대응할 수 있도록 업그레이드했다. 그런데 우리나라는 2008년 개발된 신고리3·4호기와 같은 신형 원자로인 APR-1400부터 겨우 300Gal(0.3g) 가속도 견딜 수 있도록 설계된 것이 전부로 진도 6.9 정도를 견딜 수 있도록 설계돼 있음에도 우리나라 지진에 원전은 절대 안전하다는 식으로 ‘대대적인 홍보’를 하고 있다.

   
후쿠시마원전사고가 있기 4년 전인 2007년 1월 향후 30년 안에 일본에서 거대지진이 일어날 확률이 높은 지역을 표시한 자료.
역사지진으로 보면 우리나라에서 규모 7.0 이상의 지진이 일어났고, 앞으로도 그럴 가능성이 높다고 전문가들은 보고 있다. 우리나라의 전국적인 지진관측망이 구축된 것은 1980년대로 본격적인 관측기간은 30여 년에 불과하다는 사실을 잊어선 안 된다. 경북대 황상일 교수와 경희대 윤순옥 교수가 2001년 ‘대한지리학회지’에 공동발표한 ‘조선시대 이래 한반도 지진발생의 시·공간적 특성’이라는 논문에 따르면 우리나라 지진의 발생 주기는 대략 100~150년으로 현재는 활성기인 5번째 주기의 후반기에 속하고 있는 것으로 나타났다. 이들은 1392년부터 1910년까지 조선왕조실록에 나타난 지진관련 문헌 441건을 분석한 결과 한반도의 지진이 활성기와 휴지기를 반복하며 일정한 주기를 보인다는 사실을 발견했다. 이를 조선시대의 지진발생지를 지역별로 보면 경북(21%), 충남(13%), 경남(11%), 전북(10%) 등으로 영남지역이 전체 지진발생의 32%를 차지해 요즘 활성단층논란이 일고 있는 경상분지에 지진활동이 활발했음을 보여주고 있다. 지진계가 도입된 1978년 이전의 한반도에서 대규모 지진이 발생한 사실은 역사 기록에서 확인할 수 있다. 기상청이 2012년 발간한 자료집 ‘한반도 역사지진 기록’에 따르면 기원 후 2년부터 1904년까지 ‘삼국사기’ 등 역사문헌에 기록된 지진은 총 2161회로 그 중 인명피해가 발생하거나 건물을 파괴할 수 있는 진도 8 내지 9(규모 6.5에서 6.9 정도)의 지진이 15회 일어났다고 기록돼 있다. 총 15회 중 10회가 경주 일대에서 일어났으며 1643년에는 진도 10의 지진이 발생한 기록도 있는데 이는 규모 7.3 정도로 추정되는 것으로 이는 22만 명의 사망자가 발생한 2010년 아이티지진(규모 7.0)보다 크다는 것이다. 지진의 크기는 지진을 느끼는 정도에 따라 메르칼리 진도로 표현하거나 지진계로 측정하는 값인 리히터 규모로 나타낸다. 메르칼리 진도는 지진의 영향을 받은 지역의 피해 정도를 등급으로 환산해 그 강도를 매기는 것이고, 리히터 규모는 진앙지에서 발생한 지진의 규모를 기계로 측정해 숫자로 표기하는 것이다. 과거 지진계가 없었던 시기에 일어난 지진은 피해 정도에 따라 메르칼리 진도로 표시하는 데, 이를 지진 규모로 환산해서 지진의 크기를 추정할 수 있다. 큰 지진이라고 느껴지는 정도는 리히터 규모 4.8, 메르칼리 진도 5 수준이다(탈바꿈프로젝트, 2014).

또한 과거 일본의 지진역사를 보면 2011년 동일본대지진은 헤이안시대인 869년 지금의 도호쿠지역인 산리쿠 앞바다를 진원으로 하는 대지진이었던 ‘조간(貞觀)지진’과 비슷하다는 것이다. 당시 조간지진은 규모 8.3에 쓰나미 피해가 컸다고 한다. 이런 사실이 후쿠시마원전사고 이전에 ‘조간지진’에 대한 연구 결과가 발표돼 원전의 방재대책을 재검토해야 한다는 제언이 나왔지만 이러한 것이 원전당국에 의해 무시됐다는 것이다(藤田祐行, 2011).

에카르트 짐멜(Eckhard Gimmel)의 ‘원자력발전소에 대한 지진의 위협: 지질학적 상황’이라는 논문을 보면 우리나라 지진상황이 우리가 아는 것보다는 훨씬 심각함을 경고하고 있다. 환태평양 지진대에 위치한 일본, 한국, 대만 등에서는 1970년대 이후 많은 원전이 건설됐는데 지진에 대해서는 IAEA도 1988년 이후 몇 번에 걸쳐 조회를 했음에도 정보를 확실히 갖고 있지 않다고 한다. 지금까지 측정된 최대 지진규모(M=8.5)를 장래에 넘을 가능성이 있으며 동남아시아 대부분의 지역에는 원전을 지진에 대해 안전하게 정비할 수 있는 기술적 가능성은 없다고 일반적으로 단정해도 좋다는 것이다. 또한 구텐베르크 리히터(Gutenberg Richter)가 1954년에 공포한 것은 1950년까지 일어난 지진을 4개 등급으로 분류했는데 ‘a.M=7.75-8.2, b.M=7.0-7.7, c.M=6.0-6.9, d.M=5.3-5.9)’로 나눌 수 있는데 원전에는 지금까지 관찰된 최대 규모에서 적어도 M 0.5 높게 대응해야 안전 상 대비라고 할 수 있다는 것이다. 그런데 한국의 경우 놀랍게도 b.M=7.5-8.2에 속한다고 한다. 한국의 경우 일본에 비해 지진 위험이 적다고는 예상되나 b클래스의 지진에 대해 원전은 적어도 M=7.5-8.2에 대응할 수 있는 안전상을 갖춰야 한다고 지적하고 있다. 그런데 ‘이 지역에서 원전을 지진에 대해 충분히 안전하게 정비할 수 있는 기술적 가능성은 없다고 일반적으로 단언할 수 있다’는 결론을 덧붙이고 있는 것이 씁씁하다.

후나세 슌스케는 2007년 ‘거대지진이 원전을 습격한다’는 책을 통해 1960년대 당시 일본 과학기술청이 극비로 시산한 내용 소개했는데 워낙 피해규모가 엄청나 1960년대 당시 국회에서도 일부만 보고되고 전체는 극비로 다뤄졌으며 1999년에 이르러서야 과학기술청이 전문을 공개했을 정도이다.
   
후나세 슌스케의 책 ‘거대지진이 원전을 습격한다’ 표지.
열출력 50만kW(발전효율 30% 정도로 치면 16만kW 정도)으로 폐로된 고리1호기의 4분의 1 정도 규모로 일본 도카이무라에 최초로 도입된 원전과 거의 일치하는데 20km 이내에 인구 10만 명인 중소도시, 120km 근처에 인구 600만의 대도시가 있다고 가정하고, 인구밀도는 1㎢당 300명으로 잡고 운전 개시 4년 후에 사고가 발생한다고 가정한 것이라고 한다. 이 경우 방사성물질 방출량은 노심 내 저장량의 0.02%(10만큐리)와 2%(1000만큐리) 2가지이며 이밖에 방출된 방사성물질의 구성, 고온 저온의 경우, 방사성물질의 입자크기, 맑은 날, 우천시, 대기안정도 등을 각각 2가지 경우로 상정했다. 손해액도 인적 피해(사망, 장애, 요관찰)와 물적 피해(대피, 피난·이주, 농업제한)로 구분해 계산했는데 사망보상은 83만 엔이라는 소액으로 당시 교통사고보상 수준에 맞춘 것이었다. 이 가운데 피해자수가 가장 큰 것은 ‘저온·전방출·입자가 경우’에다 기상이 좋지 않을 경우 전체 피해자수는 400만 명에 이르며 이 경우 최대 피해액은 당시 3조7300억 엔이라는 천문학적 규모로 나왔다는 것이다. 10만 명의 조기대피, 1760만 명의 피난 이주, 국토 3분의 1에 이르는 15만㎢의 농업제한 등 전쟁 이외엔 상상할 수 없는 피해규모로 이는 당시 일본 국가예산의 배가 넘는 피해로 지금이라면 약 100조 엔이 넘는 액수라고 한다. 이 시뮬레이션의 대상 원전은 고작 16만kW짜리로 가시와자키가리와원전6·7호기나 하마오카원전 5호기의 출력이 각각 130만kW가 넘는데 이들 원전에서 사고가 난다면 일본의 GDP를 능가하는 피해액이 된다는 것이다. 고리 일대에는 59만kW짜리 고리1호기 폐쇄결정이 되자말자 지난해 140만kW짜리 신고리3·4호기 2기 건설허가가 났다.

그런데 일단 짓게 되면 60년이나 운영해야 하는 신고리5·6호기는 경주지진 이후의 상황이 전혀 반영돼 있지 않다. 경주지진이 나기 석달 전 건설허가가 난 신고리5·6호기는 지진문제를 간과한 것은 틀림없다. 한수원은 2009년 20억 원의 용역비를 들인 한국지질자원연구원의 ‘활성단층 지도 및 지진위험지도 제작 연구개발 용역’(2009년 당시 소방방재청)을 몰랐다며 ‘의도적으로 무시했다’는 지적을 지난해 국감에서 받았고, 한수원이 한국원자력안전기술원(KINS)에 제출한 2차 자문보고서(2014.12.5)에서 웅상단층의 단층길이가 ‘4km 이상으로 추정’된다는 것을 한수원이 원안위에 보낸 최종예비안전성분석보고서(2016.4.29)에서는 ‘수십m에 불과할 것으로 추정’으로 바뀐 채 제출됐다. 그럼에도 원안위는 아무런 문제가 없는 것으로 ‘건설허가’를 내줬다. 이러한 ‘불법·졸속허가’에 대해 과연 우리는 어떻게 원전당국을 신뢰할 수 있을까. 김해창 경성대 환경공학과 교수
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