한빛원전안전성확보 민관합동조사단이 군의회 4층 의원간담회실에서 최종 조사결과 보고회를 지난달 22일 열었다. 보완 후 군민보고회는 오는 8월 20일 개최할 예정이다. 이에 본지는 주요 조사결과를 1~4분과별로 요약 게재한다. <편집자 주>

<2분과 격납건물 내부철판 분야>

잘못된 건설공법이 공극과 철판부식 불러

상부돔 등 내부철판 종합적 측정 및 관리 권고

한빛원전안전성확보민관합동조사단은 발족 후 2017년 11월 3일 제1차 회의를 개최하여 조사단 구성 및 민관합동 조사단 추진과제 실무위원회 위임 등을 결의한 뒤 2018년 3월26일부터 2019년 6월 30일까지 4개 분과로 구분해 활동을 수행했다. 이중 2분과는 원전 격납건물 내부 철판 분야를 외부 전문업체인 ㈜에이케이테크(구, 주식회사 어파브 코리아)를 통해 조사했다. 격납건물 내부철판 부식 검증·조사 역무는 크게 4개 분야로 진행됐다. ▲한수원의 감육원인 결과 보고서 검증은 감육원인 검사설비에 대한 적절성, 부식된 부위에 대한 육안검사, 시공당시 환경영향 평가(기상자료), CLP 설계검증(공정관리 검증에 포함) 등이다. ▲CLP 검사방법에 대한 검증은 국제적 프로세스와 KHNP 프로세스 비교분석, 규격관리와 한계관리 검토, 예방관리 프로세스, 정기점검 방법에 대한 적절성, 검사장비에 대한 유효성 검증, 인원에 대한 적격성 및 자격관리 확인 등이다. ▲감육부위 물리적 검사는 철판 및 콘크리트의 기계적 및 화학적 영향분석, 다각도 모순된 UT검증(필요시) 등이다. ▲교체된 CLP 재 점검은 재료분석, 교체 절차서 적절성, 교체계획서(인원, 방법, 설비, 환경) 분석, 교체부위 위험성 및 안전성 분석, 교체부위 UT검사(필요시), 유지관리 계획서 분석, 콘크리트 수리와 보수 기준 및 공정검토 등을 수행했다.

그 결과 한빛 1발전소(1호기, 2호기)의 부식원인은 건설 중 장기 대기노출 기간 잘못된 관리에 기인 것으로 판단했다. 한빛 2발전소 4호기의 부식원인은 잘못된 건설공법으로 인한 공극에 의한 전면부식으로 판단했다. 건설기간 중 CLP는 중요자재로 취급되지 않았으며, 관리상태 등 환경영향을 파악하기에는 관련기록의 신뢰성이 저하됐다. 예방관리 차원에서 경년열화관리(Aging management)를 위한 구체화 및 관리항목의 체계적 대응을 권고했다. 규제기관의 요구사항 및 한빛원전 자체의 한계관리와 기능인력의 작업투입 전 기량검증 체계도 권고했다. 정확한 측정을 위하여 신규장비 일지라도 계측장비의 공인기관 교정검사가 필요하고 종합 누설률(ILRT) 시험의 누설률을 낮추기 위한 대책도 필요해 해외 선진사례 검토 및 연구를 권고했다. 격납건물 내부철판의 종합적 측정 및 관리를 위하여 상부 돔 측정제안 및 수실의 철판상태 점검을 권고하기도 했다. 

한수원의 감육원인 결과 보고서 검증

한수원은 내부철판(CLP) 부식원인 분석을 통해 한빛 1·2호기는 수분과 접하는 환경에서 발생하는 습식 부식(aqueous corrosion)의 전형적인 형태로 봤다. 인접한 CLP 플레이트, 앵글, 철근 표면에서 발생하는 환원반응에 의해 구동되는 라이너 플레이트의 국부부식(Localized Corrosion)이다. 넓은 면적의 환원부가 산소가 고갈된 산화부(부식부)에서 국부 부식을 유도했다. 한빛 4호기는 ‘T자형’ 스티프너(Stiffener)의 구조적 형상으로 콘크리트 미채움이 발생했고 CLP 배면부 알칼리환경 미 조성과 pH저하 발생, 부동태 피막 미형성 등 부식환경이 조성되면서 미채움부 내 수분과 산소에 의해 CLP 배면 부식이 진행됐다는 분석이다.

일반적으로 알칼리 환경(콘크리트와 접하는 경우 pH 13 이상)에서 철은 표면에 생성된 부동태 피막에 의해 외부환경과 차단되어 부식으로부터 보호를 받지만 할로겐 이온(Cl, F 등)의 유입, 10 이하로의 pH 저하, 외부로부터의 물리적 충격 등에 의해 부동태 피막이 손상·파괴되면 부식이 개시될 수 있다.

이에 조사단 측은 부식원인 분석 결과 부식종류는 1발전소의 경우 불순물(목재) 삽입에 의한 목재의 산성으로 탄소강의 부동태(passivity)를 손상시켜 발생하는 부식과 습식부식(aqueous corrosion)이며, 2발전소는 CLP 배면의 공극에 의한 전면 부식(한빛 4호기)으로 봤다.

원인은 염화 이온(Cl-)에 의한 부동태 피막이 파괴되는 염해에 의한 부식과 물리적, 화학적 작용에 의한 부식발생(transgranular 균열)으로 평가했다.

건설경험정리집을 검토한 결과 ▲1발전소는 불량 및 NCR에 대한 관리도 등 선진화된 관리 기법을 적용했던 기록을 찾아볼 수 있음. 건설경험의 부족으로 잦은 인원교체, 품질관리 및 중요자재 관리항목의 혼선(CLP는 관리 항목에서 찾아볼 수 없었음). 건설당시에는 건축, 토목, 기계, 전기 등의 관리인원이 필요하지만 원자력 전공자가 대부분이라서 건설관리의 미숙함. ▲2발전소는 조직을 편성하기 위한 인원 확보 및 품질관리 조직은 건설초기부터 확보되었으나 한국형 발전소의 초기모델이라는 특성에 의해 순수 국내 기술진에 의한 관리가 이루어 짐. 건설경험 기록집의 내용에 따르면 CLP의 품질관리가 소홀했음. ▲3발전소는 한국형발전소의 발전된 형태로 1발전소 및 2발전소의 단점이 보완이 되었으며, 조직구성, 인원의 구성, 작업방법, 교육 교안의 개발, 교육, 설치문제점, 현장 및 자재관리, NCR의 관리 등 현대화된 관리 방법이 적용되었음을 확인함. 인수검사 및 설치관리 시 CLP 두께 검사에 관한 관리는 용접, 도장, 취급에 비하여 소홀.

<발전소별 매설판의 설치 및 특징비교>

CLP 검사방법에 대한 검증

예방관리(정기점검포함)를 위한 검사방법은 격납건물 라이너 플레이트 강재용기 경년열화관리의 구체화 및 관리항목의 더욱 체계적 대응이 강구 되어야함. 검사 장비에 대한 유효성 검증은 교정은 신규장비, 교정장비의 구분없이 구입시부터 측정의 정확성을 위하여 항상 교정 유효기간에 있어야 함. 검사 인원에 대한 적격성 및 자격관리 프로세스 확인은 제3기관의 주기적 재 인증제도에 따라 부여되는 자격을 검증하고 있으나 현장에 맞는 CLP 측정 및 보수에 대한 현장 기량시험의 체계가 필요.

감육부위 물리적 검사

샘플 기법에 의한 감육 부위 및 비 감육 부위 절단 후 스틸(Steel) 및 콘크리트에 대한 기계적 및 화학적 영향 분석 수행. 감육부위의 물리적 검사를 위해 부식된 CLP 및 CLP 배면의 콘크리트 코어(Core)에 대한 기계적 및 화학적 분석 수행. 다각도의 방법에 따른 모순된 UT Inspection 검증, 선형 UT 방법으로 검증. 2018년 상반기까지 한빛원전은 일률적으로 표준방식을 적용하여 측정하였고, 측정 후 -0.2mm 또는 -0.5mm를 차감하여 적용하였음. 한빛원전 4호기의 공동조사 후 한빛원전 민관합동 조사단의 권고에 따라 에코방식으로 측정 및 특이사항 발생 시 표준방식으로 정밀검사를 시행하고 있음.

교체된 CLP 재 점검

검사의 적절성, 시험성적서 검토 등 재료 분석에서 한빛 3·4호기 CLP는 ASTM 재질로 공급되었으나, ASME 재료규격에서 ASTM 규격과 동등(Identical)하다고 명시되어 있고, 재료제조자(포항제철)가 발행한 C of C(Certificate of Compliance)를 보유하고 있으므로 코드(ASME NCA-1221.1)에 따라 사용 가능 것으로 판단. 교체 절차서 적정성 검토 결과 그라우트시 호퍼의 높이 또는 공기배출 호스를 통한 확인을 통하여 콘크리트 그라우트 채움을 확실히 하도록 적절한 검토와 명시가 필요. 초벌용접 후 결함(공극 또는 핀홀, 균열 등)을 검증할 수 있는 중간검사 시행을 권고. 교체계획서, 교체 협력업체의 적절성 결과 비파괴검사원은 KEPIC MIA 2300 요건에 따라 자격이 부여되고 용접인원의 적격성은 용접사 자격인정관리에 따라 자격이 인정된 인원을 사용. 교체부위의 리스크(Risk) 및 안전성 분석은 용접 후 침투 탐상 보고서, 방호도장 보수, 진공시험 등이 적절하게 이루어진 것으로 평가, 격납건물의 수리 후 종합누설률 시험(ILRT) 이 필요함. 차기시험에서 종합누설률 시험 결과가 높을 경우 종합누설률 시험주기를 10년에서 5년으로 단축 예정. 이외 한빛 3·5호기 격납건물 내부철골(H-Beam) 내진간극 확보를 위한 절단은 격납건물 매설판과 H-Beam 끝단의 부재길이의 팽창을 고려하여 높이에 따라 최소 내진 간극이 모두 다르지만 일정간격의 이격이 필요. 한빛 5호기 격납건물 내부철골 고정 볼트파손은 격납건물 구조물 시공 후에 최초 포스트텐셔닝(Post tensioning) 긴장을 하면 약 5.5mm 수축하는 것으로 보고되고 SIT, ILRT, 시공오차, 온도변화에 따른 미세한 수축 또는 팽창이 발생하는 것으로 추정되며 일부 볼트가 파단 되는 현상이 나타날 수 있음.

발전소별 부식발생 현황

원안위 발표(2017. 7. 27)

조사단 활동 중 발견사항