한빛원전안전성확보 민관합동조사단이 군의회 4층 의원간담회실에서 최종 조사결과 보고회를 지난달 22일 열었다. 보완 후 군민보고회는 오는 820일 개최할 예정이다. 이에 본지는 주요 조사결과를 1~4분과별로 요약 게재한다. <편집자 주>

 

<3분과 증기발생기 및 주요기기 분야>

증기발생기·원자로 및 내진·화재·방폭 등 점검

주요기기 큰 문제없지만 화재방호 시스템 개선

민관합동조사단 3분과는 한빛원전 증기발생기 및 주요기기 안전성 조사검증을 외부 기관인 지펙엔지니어링을 통해 수행했다.

#증기발생기 기기건전성= 증기발생기 분야에서 RSG 주배관 및 지지대 검토는 한빛 3·4호기 교체용 증기발생기(RSG) 설치로 인해 원자로 냉각재 계통 배관 및 지지대에 미치는 영향 등을 평가했다. 평가 결과 주요 지지점에 발생되는 반력은 하중범위를 초과하지 않았으며, 용접 수축 하중에 의한 증기발생기 및 슬라이딩 베이스의 거동을 확인하기 위해 시뮬레이션을 수행했지만 한울3·4호기에서 우려한 과다한 굽힘 하중은 발생치 않았다. 증기발생기 세관파단 영향평가는 원자로와는 달리 증기발생기 세관파단 사고를 해석할 때 대기방출밸브의 고착을 가정하여 안전성분석보고서를 작성하여 왔으나 사업자와 규제기관은 이 해석을 분석보고서에서 제거했다. 중대사고의 우려 등이 경고됨에도 기술적 배경 설명이나 해석, 설계 보완 없이 단순히 삭제함에 따라 동 노형의 증기발생기의 안전성 해석에 대한 확신이 필요한 상황이다. 증기발생기 유체유발진동 검토는 원전 자료 접근과 검토에 어려움이 큰 것이 안타까웠으나, 증기발생기 공급자의 성실한 상세설계·제작 및 개선 노력과 한국전력기술의 해석 및 사양서 문서화 작업 등은 기존 문제를 고려한 설계 개선과 수정된 운영 지침에 따른 철저한 운영으로 원전 운전·정비를 수행하면, 안전 운영에 적합한 것으로 의견을 제시한다. RSG 교체검토는 1부 교체 증기발생기 원자로건물 반입 허용 전 점검 내용 13개 분야, 2부 교체증기발생기 원자로건물 반입 및 설치 전·후 확인 점검 내용 11개 분야를 대상으로 실시했다. 이 과정에 배관 용접 순서, 고온관 미절단 상태에서 증기발생기 인양, 지지대 저온관 노즐 측 기술검토 누락 등을 확인 점검했다. 한빛 4호기 RSG 불일치 검토는 4호기 교체용 증기발생기 제작 중 발생한 불일치는 총 27건으로 A세트 12건과 B세트 15건이다. 이중 관판 두께를 잘못 가공했지만 만족하는 결론에 도달했으며 추후 이 부위의 비파괴시험 강화나 단열재 보강 등 특별 관리를 약속했다. 관판 홀 전열관 확관부의 경우 허용응력대비 99%의 응력이 발생해 구조적으로 열화(ODWCC) 가능성이 예측돼 가동 중 검사결과에 주의가 필요하다. 한빛 3·4 RSG 설계 개선사항은 23개 사안을 검토한 결과 세계적인 추세인 전열관 재질의 I690TT로의 개선과 유체유발진동으로 인한 전열관의 열화 저감, 이물질의 유입 통제 및 관리, 제거 관점에서 많은 개선이 이루어졌다. 다만, 개선 또는 저감 효과의 추적 조사 관리가 필요하다. 한빛 4호기 증기발생기 이물질(망치형) 검토 결과 유입은 제작 중 사용공구의 관리, 작업 후 청정검사 실패로 잔류해 25년여 동안 이를 감지하지 못했었다. 초기 발견된 신호를 아무런 의심이나 주의를 기울이지 않았다. 한빛 3호기 RSG 수압시험은 제작사인 두산중공업에서 현장 입회 실시함.

 

#원자로 및 주요기기건전성= 원자로 및 주요기기건전성은 고에너지 배관 파단평가, 압력-온도 제한곡선 검토, 한빛 3·4호기 원자로 스터드 고착 검토 등을 수행했다. 그 결과 고에너지 배관파단평가는 한빛 3·4호기의 고에너지 배관 파단과 관련한 LBB 적용 이종금속용접부의 응력부식균열(PWSCC) 건전성평가를 수행하기 위해 보수용접 이력이 있는 이종금속용접부를 평가대상으로 선정했다. 보수용접이력을 반영하여 PWSCC에 대한 여유도 평가 및 이로 인한 결함성장 평가를 수행한 결과 특별한 문제는 없었다. 한빛 3호기 밀림노즐의 내면 보수용접한 경우, 관통까지 약 6.82년 소요되는 것으로 계산됐으나 가동중검사 기간을 5년으로 보았을 때 균열 발생 후 충분히 검출 할 수 있는 시간이다. 관통균열의 경우 한빛 3호기 정지냉각노즐에서는 누설균열길이에서 임계균열까지 성장하는 데 소요시간이 최소 12.728년으로 계산돼 여유도가 있는 것으로 나타났다.

평가 대상별 PWSCC 균열성장평가 결과

평가대상

Alloy 82/182

이종금속용접부

균열형태

보수용접형태

초기균열 깊이/길이(인치)

최종균열깊이/길이

(인치)

관통소요시간()

한빛 3·4호기

밀림노즐

미관통균열

NO Repair

0.0647

0.39

> 40

ID Repair

0.0665

1.2465

6.82

OD Repair

0.0649

0.59

> 40

관통균열

 

 

12.195

11.25

-

한빛 3호기

정지냉각노즐

미관통균열

NO Repair

0.0338

0.304

> 40

OD Repair

0.0338

0.2534

> 40

관통균열

NO Repair

7.9175

18.49

12.728

OD Repair

14.501

압력-온도 제한곡선은 원자로 냉각계통(RCS) 운전중 주 기기의 취성파괴를 방지하기 위해 선형탄성파괴역학(LEFM) 개념을 도입하여 여러가지 운전조건(가열, 냉각, 수압시험, 누설시험 그리고 노심운전 등)에 대해 주 기기의 구조적 건전성을 확보하기위한 최대압력과 최소온도를 제한하는 곡선이다. 압력-온도 곡선은 ASME Code Section XI, Appendix G의 요건에 만족하며 보수적인 수치를 보여 원자로 용기의 건전성은 보장된다. 한빛4호기 원자로용기는 LTOP관련요건을 만족하며 건전성은 충분히 유지되고 RTPTS 계산결과(59.96 )는 제한값(270)과 비교 시 210.04의 여유가 있어 가압열충격에도 충분한 여유가 있음을 확인했다. 3·4호기 원자로 스터드 고착 원인은 공장 제작 중 가공공구 사용 부주의로 인한 기계적 손상, 차후의 공정검사 및 시정조치 미흡, 현장에서의 취급 부주위, 현장 스터드 홀 보호 미흡, 지속적인 청정 및 방청 미실시, 외부 이물질 관리 미비, 보관 중 먼지가 쌓이고 수분이 침투하며 부식으로 진전한 것으로 판단했다.

 

#내진 기기검증= 한빛원전의 내진향상은 후쿠시마 후속 대책의 일환으로 설계기준 초과 지진에 대비하여 안전정지유지계통 등에 대한 내진성능을 평가하여 발전소의 내진성능을 0.3g 이상으로 향상시키기는 게 목적이다. 내진성능향상은 국내 전 24개 원전에 적용하며 (0.3g 로 내진 설계된 신고리 3·4 호기 제외) 주 평가 계통은 안전정지유지기능을 수행하는 안전정지계통, 안전관련 공통 보조계통 등이다. 한빛원전의 SMA(내진여유도평가) 수행 내용 검토 결과 대상기기선정은 타당하게 진행되었으나 실효성 있는 평가가 필요하다. 확률론적 안전성평가(PSA)와 기존 평가와의 차이 검토도 필요하며, 평가대상기기 선별제거 기준이 전문가에 따라 결과가 상이할 수 있어 기준설정을 명확히 한 후 선별제거를 시행할 필요가 있다. 내진 성능분석은 적절히 수행된 것으로 판단하나 평가에 사용된 입력자료의 불확실성을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 상세한 분류와 구체적인 근거를 제시해야 한다. 한수원은 이에 대한 후속조치를 수행하고 있다. 한빛원전 파쇄대 검토에서 전체 부지중 특별하게 한빛 4호기와 한빛 5호기 사이에 지나가는 파쇄대가 확인됐다. 구조적으로 크게 우려되는 곳을 지나는 것은 아니다. 연약한 지층을 파내고 콘크리트를 채워 건설해 안전성에 큰 우려는 없는 것으로 판단한다. 다만, 지질의 연약화 등 주변에서 발생한 지진으로 변화 가능성 우려가 있는 경우에는 구체적이고 정밀한 내진관련 부지의 안전성 검토와 세심한 주의가 요망된다.

 

#화재방호 기기검증= 화재방호 상태의 적절성 조사 결과는 한수원은 NFPA(미국방화협회) 원전화재방호기준, 그리고 NRC(미국원자력안전위원회)의 원전화재방호기준을 인용하고 있어 자체 화재방호기준을 가지고 있지 않다. 발전소마다 상이한 화재방호 시스템이 설치되어 있으며, 그 결과 규제자의 안목에 따라 지적사항이 양산되어 발전소에서는 규제기관의 지적사항을 이행하기도 바쁘다. 가장 선진화 된 원전화재방호기준을 마련하고 주기적으로 갱신하여 이를 기준으로 각 발전소가 주체적이고 적극적으로 시스템을 개선해야 한다. 화재방호철학은 화재방호 정책을 만드는 기준이며, 뚜렷한 화재방호 철학이 없다는 것은 확실한 화재방호 정책이 없다는 것을 의미하기도 한다. 화재방호 전문성과 인력이 부족하다. 3~4명의 인력이 화재방호, 안전, 보건 업무를 동시에 수행하고 있다. 각 발전소 당 3명의 인원이 화재방호 업무를 전담해야 한다. 한수원은 화재방호기준의 개발 및 설계검토, 화재방호 철학 및 정책의 수립과 전문 교육을 개발하고 지원해야 한다. 발전소의 화재방호 인원은 일일 안전순찰, 화재방호 시스템의 시험 및 유지보수, 훈련 등의 업무를 수행해야 한다. 화재방호 검토는 화재방호운영계획서(Fire protection Program)의 적절성, 화재방호 Q/A 프로그램의 수행 및 완전성 확인, 화재방호계통(fire protection system)의 설계 내용 등을 검토했다. 방폭 전기 기계기구 에 필요한 방폭기술은 인화성 기체 및 액체의 생산, 운송, 저장, 사용 등 시설에 점화원(스파크, 정전기 등)으로 인한 화재폭발을 방지하기 위해 일반기기들을 방폭기기들로 대체해 설치하는 것이다. 가장 시급하게 진행되어야 할 개선사항은 발전소 시설에 설치된 방폭기기에 대한 원전 방폭기술 전문가의 설계 타당성 검토와 평가이며 이를 바탕으로 방폭위험지역도가 작성되면 방폭기기들을 주기적으로 관리하기 위한 프로그램 및 매뉴얼, 그리고 유지관리 DB 구축 등이 이루어져야 한다. 이미 설치 운영 중인 방폭기기들은 유지관리를 통해 방폭 역할을 할 수 있도록 해야하며 품질서류 또는 인증서류를 모두 갖춰야 한다.

 

#기타 수소제거기와 사고·고장= 기타 사안으로 피동형 수소 재결합기(PAR) 검토와 한빛원전 사고·고장 검토를 진행했다. PAR는 설계기준 사고는 물론이고 중대사고 시에 수소폭발 없이 원전의 안전 운영을 보장하는 방식을 제공할 목적으로 구비됐으나 논의의 여지가 일부 있다. PAR 성능을 확인하는 작업을 적합하게 수행하여 적절한 PAR의 성능이 실제적인지에 대한 확인 작업과 이런 PAR의 성능이 보장되도록 구매사양서에 일목요연하게 작성하는 것이 중요하다. PAR 설치위치 적합성을 고려한 구조적 건전성 해석에는 큰 문제가 없는 것을 확인했으나 격납용기 내부 유동해석 등의 중요한 내용은 미비하다. 기 수행된 사고시의 안전해석에 추가적인 3차원 유동 해석수행이 필요하다. 한빛원전 사고·고장 정보 검토 결과는 원전 사고·고장 발생시의 대응 체계는 비상운전절차서 및 중대사고 관리지침서 등 관련절차서와 연계하여 적절한 대응체계를 확립. 규제기관의 현장조사, 조사결과보고 및 재발방지를 위한 후속조치요구 등은 절차에 따라 진행. 기존 원전 사고·고장 발생 시의 대응은 일부만을 국민 및 주민에게 알려 의혹을 증폭시키는 결과를 초래, 대응 체계의 신뢰성은 신속하고 투명한 운용에 달려있다.

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