수명 넘긴 해외 原電들, 어떻게 운영하나

최근 후쿠시마(福島) 원전사고로 전(全)세계인들의 원자력산업에 대한 관심과 우려가 높아지고 있다. 후쿠시마 원전 사고는 대규모 쓰나미에 의한 전력상실, 이로 인해 초래된 원자로 냉각시스템의 기능상실이 직접적인 원인이다. 그러나 일각에서는 일본 후쿠시마 원전사고가 설비 노후화 또는 계속적인 운전으로 인해 발생한 것으로 오인(誤認)하고 있다.

일반적으로 장기(長期)가동 원전은 운영기간 동안 노후설비에 대한 지속적인 교체, 최신 안전기준 반영을 통한 설비개선을 통해 그 안전성과 신뢰성은 건설 당시보다 높아지는 경향이 있다. 예컨대 건설 당시 대부분의 원전들은 내진(耐震)검증, 화재방호, 내(耐)환경검증 등 원전의 주요 안전기능에 대한 개념을 정립하지 못한 상태로 출발했다. 하지만 원전을 운전해 가면서 최신 기술 기준을 적용, 내진적합성이나 중대사고 대처능력 확보, 화재시 발전소 안전정지 기능 확보 내지 보완을 하게 되는 것이다.

필자는 미국의 장기가동 원전 운영허가 갱신(更新)체계와 한국의 계속운전 인허가체계를 비교해 보고, 최근 논란이 되고 있는 장기가동 원전의 계속운전과 설비성능에 대해 살펴보고자 한다.

전세계 원전의 40%가 30년 이상 운전중

현재 세계적으로 운영 중인 원자력발전소는 30개국 442기(基), 설비용량 37만4996MW며, 건설 중인 발전소는 65기다. 이 가운데 30년 이상 운전 중인 발전소는 174기다. 총 가동원전의 39.4%에 달하는 수치다. 게다가 40년 이상 운전 중인 발전소는 26기로, 총 가동원전의 5.9%다.

세계 각국은 원전의 안전성에 문제가 없고 경제성이 입증된다면 계속운전을 추진하는 추세다. 미국은 운영허가갱신규정(License Renewal Rule·연방법 10CFR54)에 따라 운영허가 종료일로부터 5~20년 전에 계속운전을 신청할 수 있고, 승인을 받으면 20년 동안 추가 운전이 가능하다. 미국은 원전의 운영허가 기간을 40년으로 하고 있다.

한국은 2005년 9월에 개정된 ‘원자력법시행령’에 따라 미국원자력규제위원회(NRC) 규정과 국제원자력기구(IAEA) 기준을 동시에 적용한 강화된 기준으로, 10년 단위로 계속 운전할 수 있다. IAEA는 원전 계속운전 기준으로 안전성 분석, 기기(器機)검증, 경년열화(經年劣化), 안전성능, 운전경험 및 연구결과 활용 등 11개 분야 54개 항목을 규정하고 있고, NRC는 수명평가 대상, 운전경험, 연구결과 반영 필요사항 등 5개 분야 58개 항목을 정해 놓고 있다.

일본은 운영허가 기간을 정해 놓지 않고 있다. 30년 이상 운전하고자 할 경우, 10년마다 ‘경년열화 기술평가 보고서’를 제출해 심사를 받는다. 영국도 운영허가 기간의 제한이 없으며, 10년마다 수행되는 주기적 안전성 평가결과를 심사해 계속운전 허용 여부를 결정한다. 캐나다는 통상 2~5년 주기로 원전의 안전수준과 운영실적을 종합 평가해 운영허가 기간을 갱신하고 있다.<표 1〉

1954년 제정된 미국의 원자력법(Atomic Energy Act)은 원전의 운영허가 기간을 건설허가 발급시점을 기준으로 40년으로 명시하고 있다. 그러나 이러한 인허가 기간은 전력회사들이 투자금 회수를 위해 정해 놓은 상환기간을 고려한 것으로, 원전의 안전성을 근거로 도출한 것은 아니다.

미국, 원전 투자금 회수가능 기간을 40년으로 정한 것

미국 원자력 규제기관인 NRC는 1980년 중반부터 노화(老化) 영향평가 연구프로젝트를 수행했다. 이를 통해 1991년 12월 ‘최초 인허가 기간 종료 후에도 원전의 안전성 유지가 가능하다면 20년 단위로 수명연장을 할 수 있다’는 운영허가갱신규정을 발표했다.

이에 따라 미국 원자력산업회의(NEI)는 1995년 11월 ‘인허가 갱신규정의 이행지침 보고서’를 발간해 볼티모어가스&일렉트릭(Baltimore Gas & Electric), 듀크에너지(Duke Power) 등의 전력회사를 중심으로 원전 인허가갱신을 추진하게 됐다.

미국에서 최초로 운영허가 갱신을 신청한 발전소는 캘버트 클리프(Calvert Cliffs) 1, 2호기다. 이 발전소는 1998년 4월 인허가를 신청해 2000년 3월 운영 갱신허가를 받았다. 이후 2011년 3월 말까지 미국의 원전 총 104기 가운데 63기가 운영 갱신허가를 받았고, 19기가 심사 중이다.

운영허가 갱신규정이 마련된 후 약 15년 만에 전체 발전소의 약 80%가 계속운전을 위한 운영허가 갱신을 추진하고 있는 셈이다. 특히 고리 1호기의 ‘참조발전소’(원자력발전소를 건설할 때 기본모델이 되는 원자력발전소)인 포인트 비치(Point Beach) 1호기 등을 비롯해 5기가 40년 수명을 채우고도 끄덕없이 계속 운전되고 있는 사실은 우리에게도 시사하는 점이 크다.<표 2〉

WNO리포트, ‘30년 이상 원전, 성능 전혀 문제 없다’

미국은 1979년 스리마일섬(TMI) 사고 이후 아직 신규로 건설해 운전하는 원전은 없지만, 연장운전을 지속적으로 추진하고 있다. 그동안 축적된 기술과 노하우로 인해 운영실적도 좋아지고 있는 것이 사실이다. ‘발전소 자동정지’ 횟수는 발전소의 성능을 비교 평가할 수 있는 대표적인 지표다. 1999년부터 2009년까지 미국의 전(全) 원전 104기의 총 자동정지 횟수는 1995년 95회에서 2009년 71회로 감소했다.

이는 1996년부터 점차적으로 적용하기 시작한 정비규정(Maintenance Rule), 발전정지 유발기기 집중관리 및 설비신뢰도 통합관리 프로세스 등에 의해 설비를 보다 과학적이고 체계적으로 관리한 결과로 보인다. 이와 더불어 고리1호기의 자동정지 횟수도 운전기간이 증가함에 따라 각종 설비개선 및 운영기술의 발전으로 점차 감소되고 있는 것으로 나타났다.

고리1호기는 1971년 17회나 불시정지 횟수를 기록했으나, 1980년 8회로 한 자릿수를 기록하더니 1996년 불시정지 ‘제로’를 달성했다. 이후 14년 동안 고리원전 1호기는 불시정지 횟수 ‘제로’ 내지 ‘1회’ 상태를 유지하고 있다.

발전소 가동연수와 자동정지 횟수/발전가능 지수와의 상관관계를 조사한 연구결과가 있다. 세계원자력발전사업자협회(WNO)는 2010년 미국 104기 원전을 가동연수에 따라 30년 미만 원전 그룹 A(49기)와 30년 이상 원전 그룹 B(55기)로 구분하고 자동정지 횟수 및 발전가능 지수를 비교 분석하는 연구를 실시했다.

WNO의 조사결과에 따르면, 원전 자동정지 횟수는 가동연수가 오래된 B그룹(30년 이상)이 약간 적고, 발전가능 지수도 가동연수가 오래된 B그룹(30년 이상)이 오히려 더 좋은 실적을 보이고 있다. 그러나 그 차이는 미미해 두 그룹 간 차이는 없다고 볼 수 있다. 그러나 중요한 것은 두 그룹 모두 두 개의 비교지표에서 점차 개선되는 추이를 확인할 수 있다는 것이다. 이는 운전경험과 기술개발 성과를 지속적으로 발전소 운영에 반영한 결과로 보인다.<표 3〉

미국, “후쿠시마 원전사고와 계속운전 허가는 별개 사안”

후쿠시마 원전사고의 여파(餘波)로 원전 보유국들이 후폭풍에 시달리고 있다. 이 사고의 원인이 설계기준을 초과한 자연재해(自然災害)의 문제인데도 후쿠시마 원전이 장기가동 원전이라는 이유로 전 세계적으로 장기가동 원전의 안전성이 논란이 되고 있다. 이 와중에도 미국은 20년 계속운전을 승인하고 있다.

미국 가동원전 안전성 심사를 총괄하고 있는 미국 원자력규제위원회(NRC)의 빌 보차드(Bill Borchardt)는 에너지산업분과 상원의원들을 대상으로 한 브리핑에서 이렇게 말했다.

“후쿠시마 원전사고가 미국의 계속운전 허가에 영향을 줄 만한 기술적 근거는 없다. 만약 미국 원자로를 자연재해로부터 더욱 보호해야 할 필요가 있다면, 계속운전 허가와는 별개 사안으로 즉시 이행할 것을 요구할 것이다.” 빌 보차드의 발언으로 미뤄, 이번 후쿠시마 원전사고에 대한 미국의 냉정한 판단을 읽을 수 있다.

미국에서 최초로 운영허가 갱신을 받은 캘버트 클리프 1, 2호기. 1998년 4월 인허가를 신청, 2003년 3월 운영허가 갱신을 받았다.

지난 3월 26일, 미국은 신규 원전 건설계획이 환경영향평가를 통과함에 따라 조지아주에 원전 2기를 새로 건설할 예정이다. 원전사고에도 불구하고 오바마 행정부가 원전건설을 추진하는 것은 미국의 전력수요가 향후 20년 동안 20% 더 늘어나고, 국제 유가(油價) 역시 고공 행진을 할 것으로 예측되기 때문이다. 게다가 신(新)재생에너지가 비용과 효율 측면에서 가까운 시일 내에 대규모 에너지 생산을 담당할 수 있으리라 기대하기 어렵기 때문이다.

일본 후쿠시마 원전사고에 대한 수습조치들이 장기화될 가능성이 있지만, 추가적인 방사성물질의 누출은 어느 정도 진정되고 있는 분위기다. 조만간 많은 전문가들이 사고원인에 대해 심도 깊은 조사를 할 것으로 보인다. 사고원인에 대한 조사결과가 나온 후 원전 보유국들의 행보가 주목된다. 특히 원전 최대 보유국인 미국의 대처 방향은 우리나라 원전산업의 추진방향에도 적지 않은 영향을 끼칠 것으로 예상된다.⊙