"물로 끄는 건 증기폭발 위험에 거의 자살 행위…늦었지만 체르노빌식 완전 밀봉으로 가야"
'후쿠시마 핵 사태' 한국-LA 전문가 영상 대담
로보트 투입해도 잠시 작동하다 멈출듯
북한 사용후 핵연료 문제 일본과 큰 차이 없어
후쿠시마 핵 사태가 악화일로를 걷고 있다. 스리마일 은 물론 체르노빌 핵 사고를 능가한다는 분석도 있다. 후쿠시마 핵 사태의 현황과 전망 한반도의 핵 안전성을 전문가 대담으로 알아봤다. 대담에는 한국에서 이창건 원자력계 원로와 서균렬 서울대 교수 박현수 국제원자력 기구 자문위원이 미국에서는 찰스 김 원자력 컨설턴트가 참석했다. 대담은 지난 15일(LA시간) LA와 서울 두 곳을 스카이프로 연결해 영상 컨퍼런스로 진행됐다. 정리=안유회 특집부장
로보트 투입해도 잠시 작동하다 멈출듯
북한 사용후 핵연료 문제 일본과 큰 차이 없어
찰스 김 : 후쿠시마 원전 핵 사태가 좀처럼 해결의 실마리를 찾지 못하고 있는데요. 서균렬 박사께서 이번 사고의 발생과 진행 상황 앞으로의 예상을 말씀해 주시죠.
서균렬 : 후쿠시마 제1원전은 지진은 견뎌냈다고 합니다. 한숨을 돌린 사이 쓰나미가 몰려와 원자로를 포함해서 많은 기기들이 물에 잠겨버려 작동이 완전히 멈춰버리게 된 것인데 그걸 상당 시간 동안 모르고 있었던 것 같아요. 열을 식히기 위해서 냉각수를 돌려줘야 되는데 기기들이 작동하지 않았던 것이죠. 그래서 바닷물이라도 옮겨서 열을 식히는 겁니다. 이렇게 되면 원자력 발전 시설 자체를 모두 포기하게 됩니다. 발전시설 하나가 5조원까지 되는데 모두 6호기니까 경우에 따라선 30조원이 되겠죠. 이 때문에 (결정이 늦어지고)바닷물을 넣었을 때는 상당히 늦어버린 것 같아요.
그 동안에 노심이 거의 20시간 이상 노출이 되버린 것이죠. (노심은) 노출이 되면 녹기 시작하는 것입니다. (녹은) 피복재가 증기와 작용을 하고 피복재는 산소만 흡수하니까 수소만 남게 되겠죠. 수소는 가벼우니까 격납고 위쪽으로 올라가 있었던 같아요. 이래서 34호기에서 폭발을 일으킨 겁니다. 그래서 체르노빌에 버금가는 사고처럼 보이게 됐는데 체르노빌처럼 원자로가 공중분해되고 폭발하는 일은 아마 없을 것입니다. 흑연 감속제가 없기 때문에요.
서균렬 : 아직 속단하기는 어렵습니다. 현재까지는 원자로 내부에 손상된 노심과 연료봉 핵분열 생성물 방사성 물질들이 갖혀 있습니다. 지금처럼 계속 물을 넣다보면 증기폭발을 유발할 수 있습니다. 연료봉이 아직은 상당히 녹아있는 것 같아요. 이런 상태에서 물이 들어가면 자칫 잘못하면 증기폭발이 일어납니다. 연료가 폭발하는 건 아니고요. 온도가 섭씨 3000도가 되니까 물이 들어가면 순식간에 증발하면서 부피가 약 1000배로 증가합니다. 물폭탄이 되는 것이죠. (이것이) 원자로 용기나 격납용기 벽을 칠 가능성이 있죠. 아직 그런 위기까지 가진 않았지만 1~4호기 중 하나라도 그런 문제가 생긴다면 체르노빌처럼 갈 수도 있겠죠."
찰스김 : 박현수 박사님 후쿠시마 원전은 사용후 핵연료를 어떻게 보관하고 있습니까?
박현수 : 비등경수로(BWR) 방식인 후쿠시마 원전의 경우 사용후 핵연료의 저장조 위치가 한국의 가압경수로(PWR)와 다릅니다. 후쿠시마는 노심이 있는 건물 안 2층에 사용후 핵연료를 보관합니다. 일본의 상황을 보면 (노심 건물) 지붕이 날아가 버렸습니다. 그래서 사용후 핵연료 저장조 자체가 손상이 된거죠. 물이 없어져 버리니까 사용후 핵연료에 부식이 일어났습니다.
찰스 김 : 한국의 원자로는 후쿠시마와 다르긴 하지만 중대한 상황이 발생했을 때 안전하다고 진단할 수 있습니까?
박현수 : 사용후 핵연료를 보관하는 수조의 위치가 한국은 옆 건물에 있습니다. 그래서 노심 건물에 문제가 생겼을 때…."
찰스 김 : 시간을 벌 수 있겠죠.
박현수 : 예 덜하다고 볼 수 있겠죠. 그런데 저장 방법은 큰 차이가 없습니다. 수조에 저장하는 겁니다.
찰스 김 : 다시 후쿠시마로 돌아와서 서 박사님이 말씀 하신 상황이 오면 노심 건물에 있는 저장조의 물 온도가 폭발할 정도로 올라갈텐데 사용후 핵연료가 폭발하게 되는 건가요?
박현수 : 아니에요. 원자로를 지으면 적든 크든 사용후 핵연료 저장조를 꼭 만들어야 합니다. (이 저장조에서) 사용후 핵연료를 식힌 다음에 보관하는 겁니다. 그런데 일본의 경우 이 물이 없어져버리니까 온도가 높아지고 냉각이 안되니까 수소가 생겨나서 폭발이 일어난 것입니다. 사용후 핵연료 자체는 약간 손상된 것이지 폭발이 되는 건 아닙니다. 물이 없더라도 원자로처럼 연쇄반응이 계속 일어나거나 그렇지 않습니다.
찰스 김 : 서박사님 현재 후쿠시마 1 2 3호기에 있는 사용후 핵연료를 차폐 수송용기에 넣어서 옮기려 하고 있습니다.추측으로는 로보트를 이용해서 옮겨야 할텐데 성공하리라는 보장이 없지 않습니까?
서균렬 : 그렇습니다.
찰스 김 : 상당히 많은 물량이 있을텐데 연쇄반응이 일어나지 않는다고 단언할 수 있겠습니까?
서균렬 : 문제는 중성자입니다. 핵연료 저장조에 물이 있다는 것은 붕소가 같이 풀려있는 건데요. 물이 없어지면 붕소가 없어지는 겁니다. 붕소가 없다는 것은 중성자 흡수가 되지 않아서 임계까지 가지는 않지만 경우에 따라서는 소량 핵분열 반응이 가능한 상황이 되는 겁니다. 왜냐면 중성자는 어디나 있기 때문에요. 단지 원자로처럼 연쇄반응이 심하게 일어나서 임계까지 가는 것은 아니겠지만 소량의 분열열이 있을 수 있습니다. 1 2 3호기의 경우 사용후 핵연료가 상당 시간 노출돼 있었습니다. 그 말은 많이 손상이 됐고 파편이 있고 녹아있다는 이야기고 경우에 따라서는 좀 굳어 있습니다.
만약이라도 만약이라도 지금처럼 물을 붓는 노력이 실패하고 다시 녹아있는 상태에서 물이 들어가게 되면 증기폭발로 이어지는데 그 압력 때문에 파편들이 날아가게 됩니다. 미사일처럼 공중에 소개가 되는데요. 이렇게 되면 사실 체르노빌보다 더 (위험)할 수 있는데 핵연료 저장소에는 원자로의 약 1.5배~2배의 연료가 모여 있습니다. 그러니까 약 250톤에 가깝습니다. 300톤짜리도 있고요. 그렇다면 체르노빌보다 더 크다고 할 수 있죠. 사용후 핵연료를 옮기는 작업은 굉장히 위험할 수 있습니다. 어차피 사람은 도저히 할 수 없고 원격 혹은 로보트를 쓰게 되는데요. 굉장히 정교한 작업입니다. 200톤 300톤 되니까 그 과정에서 아마 로보트들이 잠시 작동하다 멈출 것 같은 생각이 듭니다. 그래서 차라리 지금 시점에서 좀 늦긴 했지만 체르노빌 방식으로 밀봉하는 것으로 가야 합니다.
찰스 김 : 후쿠시마의 상황은 한 치 앞도 내다볼 수 없는 위험한 상황으로 진행이 되고 있다고 볼 수 있겠습니다.
서균렬: 일촉즉발 같은, 살얼음 위를 걷는 것이나 마찬가지입니다.
찰스 김: 후쿠시마 원전을 수장하는 방안도 나왔는데 체르노빌의 시멘트 방법과 비교해서 설명해 주셨으면 합니다.
서균렬: 수장은 원자로 안쪽만 하면 되는데 들어가는 게 쉽지 않습니다. 첫번째는 정전이 돼서 모든 것이 끊어졌고요. 더 심각한 것은 배선이 전부 망가져 있습니다. 그 중의 어떤 것도 작동을 하지 않고 있습니다. 그 말은 원자로 안쪽으로 물을 집어넣을 수 없다는 것이죠. 그 때 할 수 있는 것은 원자로 바깥쪽인 격납용기부터 채워가는 것이고요. 지금 원자로 용기는 여기 저기 구멍이 나있습니다. 그렇다면 바깥쪽이 물에 잠기게 되면 안쪽으로 스며들게 되지 않겠습니까? 원자로 안쪽과 바깥쪽에 홍수를 낸다는 것입니다. 이건 새로운 것이 아니고 지금 일본이 바닷물을 쓰는 바로 그것입니다. 벌써 일본이 원자로를 포기할 생각으로 바닷물을 집어넣지 않았습니까? 문제는 여기서 시작합니다. 현재 물이 순환이 안되죠. 펌프가 다 죽어있기 때문에요. 당연히 물이 끓어오를 것입니다. 그러면 증기와 함께 핵분열 생성물 또는 방사성 물질이 위쪽으로 가는데 대기 중에 다 흩어져버릴 것입니다. 문제는 다음에 있습니다.
이게 다 밑으로 가지 않겠습니까? 현재 콘크리트 바닥이 절대 건전하지 않습니다. 지진 규모 9인데 견뎠다고 하지만 금이 가 있겠죠. 1호기 같은 경우는 41년 운전을 했기 때문에 골다공증이 생긴 상태입니다. 그래서 물이 계속 밑으로 내려가고 표면, 지하수, 그 다음엔 바닷물을 오염시키겠죠. 바다가 50미터, 100미터 밖에 떨어져 있지 않습니다. 그래서 물을 넣기 전에 한 가지 전제조건이 있습니다. 미리 바닥을 콘크리트로 만들어야 합니다. 1호기당 들어가는 물이 수 만 톤입니다. 그것을 견딜 수 있는 그릇을 먼저 만들어야 되는 거죠. 이걸 안 하면 물이 샐 수 밖에 없습니다. 물의 무게가 어마어마합니다. 수장은 이론상으론 있을 수 있지만 실질적으론 전혀…. 그렇지 않아도 바닷물 오염, 도쿄 상수도 오염이 있는데요. 이건 거의 자살행위라고 봅니다.
찰스 김: 체르노빌은 건식으로 덮은 것 아니에요?
서균렬: 그렇습니다. 당시 구소련이었는데요. 사고가 나고 10일이 되자 고르바초프 당시 대통령이 결단을 내린 겁니다. 완전히 눈 감고. 체로노빌은 6기가 아니고 4호기 하나였습니다. 그걸 완전히 콘크리트로 매장하기로 결정한 겁니다. 후쿠시마도 체르노빌에 가깝지, 스리마일섬 사고하고는 전혀 다릅니다. 이미 그 선을 몇십배 넘어가 버렸죠. 지금 같은 경우는 위, 아래, 양쪽을 전부 콘크리트로 벽을 쳐야 되겠죠. 물 가지고는 안됩니다. 증발하기 때문에.
찰스 김: 저도 걱정스럽게 생각하고 있었습니다. 수장하게 되면 고준위 방사성 폐기물이 반드시 지하수로 침투하게 될 것이고 바다로 유출이 될텐데 그걸 무슨 수로 막을 것인가 하는 생각이 들었습니다. 미국은 무엇을 하고 있나 하는 불만도 있는데요. 이창건 박사님 어떻게 보십니까?
이창건: 후쿠시마 원자로를 GE에서 설계했으니까 아마 GE와 미국 규제기관이 상당히 깊이 관여하게 되리라고 봅니다.
찰스 김: 정보 공유에 대해서 전세계가 불만을 토로하고 있고 도쿄 전력이 원자력 발전소를 포기하기까지 시간을 너무 많이 허비했다는 말이 있는데 어떻게 생각하십니까?
이창건: 일본사람들이 굉장히 우수하고 열심히 일하는데 이번에 결정되는 과정을 보니까 한 사람의 지휘를 받고 있지 않았다는 느낌을 받았습니다. 만일 책임자가 경영이나 홍보담당자가 아니고 기술자였다면 충분히 수습할 수 있지 않았겠느냐 하는 아쉬움이 있습니다.
박현수: 제가 들은 얘기인데 한국에서 같은 일이 벌어진다면 일본처럼은 안 했을 것이다. 문제는 전력이 안 들어가면 끝나는 거에요. 일본은 기다리고 있는 거에요. 3일간. 한국은 어디서 전원을 가져오던 물을 돌린 그 다음에 보고를 했을 것이라는 말이었습니다.
찰스 김: 한국에서 같은 상황이 벌어졌을 때 한국의 지휘체계는 어떻습니까?
이창건: 발전소마다 담당관이 있는데 선조치 후보고 체제로 할 겁니다.
찰스 김: 선조치 후보고 체계가 명문화되어 있습니까?
이창건: 그건 모르는데 지금까지 그렇게 하고 있었어요.
박현수: 제가 하나 추가하겠습니다. 한국에서 원자력 발전소가 가끔 고장이 납니다. 한 번 발전소를 서게 하면 손실액이 하루 10억원이 넘습니다. 그래도 가동을 중단시키는 사람이 있어야 될 거 아닙니까? 가장 중요한 역할을 하는 게 기술부장입니다. 소장도 있고 본부장도 있는데 위에서는 보고만 받는 거지 결국은 부장이 결정해서 이건 고장이 심하니 세워야 된다 (하는 겁니다.) 명문화가 돼있는 것은 잘 모르겠는데 결국은 기술자가 하는 겁니다. 즉시 해버리는 겁니다. 위의 결정만 기다리다 보면 결국은 문제가 생기는 겁니다.
찰스 김: 북한이 핵실험도 했고 지금 실험용 경수로도 2기를 짓고 있다는 말이 있고 재처리 시설 건설 얘기도 있는데 핵 사고 가능성이나 한국에 미칠 영향은 어떻습니까?
박현수: 북한은 원자로 자체가 핵무기를 개발하는 목적입니다. 사용후 핵연료가 한때는 많이 나와 있었습니다. 8000다발까지 나와 있다는 얘기가 있었는데. 북한이 핵개발을 위해 농축 우랴늄 뿐 아니고 플루토늄을 많이 했기 때문에 상당 부분은 재처리를 해버려서 지금은 그렇게 많지는 않을 텐데요. 예전에 좀 있다고 보면 북한의 원자로도 수조에 저장을 하고 있습니다. 사용후 핵연료 자체가 공기 중으로 나왔을 때는 더 위험합니다. 북한의 사용후 핵연료은 어떤 문제가 있느냐. 일본과 별 차이가 없습니다. 지금 수조에 들어가 있는데 냉각수가 순환이 안되고 노출이 되면 더 위험성을 갖고 있다고 보겠습니다.
찰스 김: 제가 영국핵연료공사 고문으로 있을 때 전문가들이 북한에 다녀와서 쓴 보고서를 보니까 박사님이 말씀하신 얘기가 있었습니다. 고준위 폐기물 보관의 문제점을 다룬 수 백 페이지의 보고서를 미국에 제출 했습니다. 만일 북한에 이런 재해가 생겨서, 예를 들면 전원이 끊어지거나 물이 공급이 안돼서 후쿠시마와 같은 사태가 생기면 상당한 방사능 문제를 일으킬 여지를 충분히 갖고 있다는 말씀 이신가요.
박현수: 그런 문제가 있습니다.
찰스 김: 밝히실 수 있다면 한국 정부가 북한과 포괄적으로 이에 대한 해결책을 논의한 적이 있습니까?
박현수: 제가 직접 북한하고 한 것은 아니고 몇 루트를 거쳐서 얘기가 된 적이 있었는데 사용후 핵연료를 일정 시간 냉각이 된 다음 보안용기에 넣어서 외부로 갖고 나가는 방법(이었습니다.) 재처리를 하면 고준위 폐기물이 발생하는데. 선진국에선 유리화를 해서 나중에 처분을 하든 보완을 하더라도 아주 안전하게 하거든요. 북한은 거기까지 생각을 안하는 것 같습니다. 엄청난 돈이 드니까요. 결국은 플루토늄을 빼내는 데만 목표를 뒀지. 빼내고 나면 폐기물 양 자체는 늘어나는데 그걸 처리해서 안전하게 하는 데 대해서는 그렇게 신경을 안쓰고 있는 것 같습니다.
찰스 김: 재처리하고 남은 고준위 폐기물을 영국이나 프랑스에서는 유리로 고체화 시켜서 특수 용기에 넣어 영구처리 시설이 완성될 때까지 지하에 임시보관하는 게 정책이고 그렇게 시행하고 있는데 영국핵연료공사가 미국 정부에 건의한 사항 중의 하나가 그것을 영국ㅇ러 가져가서 유리로 고체화시켜서 다시 북한에 갖다줘서 보관하도록 하는 것이었습니다. 그것이 실천됐는지 모르겠는데요. 알고 계십니까?
박현수: 저도 들은 바가 없는데 고준위 방사선 물질을 외국으로 수송한다는 것은 엄청난 어려움과 돈이 듭니다. 그걸 누가 돈 들여 했다는 얘기가 없었습니다. 그래서 북한에 아마 그대로 보관돼 있는 것으로 알고 있습니다.
찰스 김: 그럼 상당히 위험한 불씨를 안고 있는 상황이겠습니다. 한국 원자로는 가압경수로(PW)가 주 노형이고 일본은 비등형 원자로(BWR)가 주 노형인데 차이점이 무엇입니다.
서균렬: 사고시 유출되는 증기가 한국 같은 경우 깨끗하지만 일본의 경우 방사성 물질을 안고 바로 나갈 수 있겠죠. 그게 큰 차이점의 하나가 되겠고요. 두번째는 가압경수기는 비등형에 비해 부피가 약 5배 정도 됩니다. 사고 때 문제가 되는 것이 압력인데 단순 비교로 보면 가압경수기가 5배 정도 시간을 벌 수 있다는 건데요. 심사숙고 해서 좋은 결정을 내릴 수 있다는 거죠. 또 하나는 정전이 됐을 때 문제입니다. 비상 노심 냉각이라는 걸 통해서 원자로 그리고 사용후 연료 저장조를 식혀줘야 될 텐데 이 때 쓸 수 있는 동력이 한국 원전은 일본 것보다 하나 더 있습니다. 정전 되면 소내(원전내) 전력을 쓸 수 없으니 소외(원전 밖) 전원을 무조건 끌어와야 되겠죠. 그게 안되면 디젤 발전기를 돌려야 되겠고 그게 안되면 배터리를 쓰게 되는데 한국 원전에는 교체 전원이라는 게 하나 더 있습니다. 버팀목이 하나 더 있는 셈이죠. 이런 것이 몇 가지 좋은 점으로 작용할 수 있겠죠. 특히 사고시 그럴 수 있겠죠.
이창건: 한국 원전이 후쿠시마 것 10년 뒤에 설계, 건조됐어요. 그 후에 안전장치를 더 많이 집어 넣었는데. 똑같은 후쿠시마 2발전소 4개는 진원지에 더 가까웠는데 괜찮았던 것은 후쿠시마 제1발전소보다 나중에 설계, 건조됐기 때문입니다. 그런 면에서 한국 원전은 훨씬 안전하다 그렇게 얘기할 수 있습니다.
서균렬: 한국 발전소는 기본적으로 10년 이상 젊습니다. 스리마일섬 원전 사고 이후의 몇 가지 설계 기준들이 한국 발전소, 특히 최근의 발전소에 모두 들어가 있습니다. 사족을 붙인다면 한국 원전에선 증기 발생기가 원자로보다 위쪽에 있습니다. 보조 전원이 모두 작동하지 않으면 자연에 의존하게 됩니다. 원자로에서 물이 뜨거워 지면 물이 가벼워져서 증기 발생기가 있는 위쪽으로 가게 됩니다. 증기 발생기는 상대적으로 차가운데 거기서 물이 무거워지겠죠. 이 물이 저절로 원자로 쪽으로 돌아가게 돼있습니다. 여기에는 아무런 전력이 필요없습니다.
이창건: 북한 문제에 대해서 아는 게 별로 없지만 제가 이번에 한국, 일본, 중국 3개국이 협조해 후쿠시마 같은 사태가 일어나면 언제든지 부품과 물자를 교환할 수 있는 체제를 만들고 그것이 제대로 정착되면 전문가 파견, 공동연구를 할 수 있도록 하자는 제안을 했습니다. 이번 사태를 계기로 물이 50m가 들어와도 작동할 수 있도록 원전을 방수 설계로 하는데 잠수함과 인공위성을 참작해서 철저하게 다시 하자 제안을 하는 겁니다.
찰스 김: 이제 많은 시간이 지났는데 오랜 시간 대담에 참가해 주셔서 감사합니다.