러시아, 일본 - 원자력 발전소 폭발, 체르노빌, 후쿠시마 폭발사고

1. 체르노빌  원전사고

 

1986년 4월 26일, 소련 우크라이나 소비에트 사회주의 공화국 키예프주 프리피야트에 위치한 체르노빌 원자력 발전소에서 발생한 사고는 인류 역사상 가장 치명적이고 파괴적인 원자력 사고로 기록된다. 이 사고는 단순한 기술적 결함을 넘어 정치, 경제, 환경에 걸친 광범위한 영향을 미쳤으며, 소련 체제와 냉전의 종식에도 중요한 역할을 했다는 평가를 받는다. 체르노빌 사고는 미하일 고르바초프가 본격적으로 글라스노스트(정보 공개)와 페레스트로이카(개혁) 정책을 추진하게 한 결정적 계기였으며, 궁극적으로 소련의 붕괴를 촉진한 사건으로 평가된다.

사고는 모스크바 기준 1986년 4월 26일 새벽 1시 23분 45초경에 발생했다. 당시 체르노빌 원자력 발전소 4호기에서는 부소장 니콜라이 포민의 지휘하에 특별한 실험이 준비되고 있었다. 이 실험은 원자로 가동이 중단될 경우, 터빈이 관성으로 얼마 동안 전력을 공급할 수 있는지를 확인하는 것이 목적이었다. 이는 원전의 안전 장치가 제대로 작동하는지를 입증하기 위해 진행된 실험이었으나, 실험 과정에서 예상치 못한 복잡한 문제가 발생했다. 실험 당시 발전소의 출력은 정상 가동 상태인 100%였으나, 실험을 위해 출력을 22~33%로 낮추기 위해 제어봉이 삽입되었고, 이로 인해 원자로의 상태가 불안정해졌다.

체르노빌 원자력 발전소에서 사용된 RBMK 원자로는 구식 설계로, 다른 원자로에 비해 위험성이 높았다. 특히, RBMK 원자로는 흑연을 감속재로 사용하고 물을 냉각재로 사용하는 독특한 구조적 특징이 있었는데, 이로 인해 출력이 높아지면 물이 증기로 변하며 중성자 반응을 줄여야 하는데도 불구하고 흑연 감속재가 중성자 반응을 지속시키는 구조적 결함이 있었다. 즉, 출력이 높아질수록 핵분열 반응이 멈추지 않고 계속되며, 위험이 커지는 양의 기포계수(Positive Void Coefficient)라는 설계적 결함이 있었다.

이날 실험에서는 저출력 상태에서 원자로를 안정적으로 유지하지 못했고, 제어봉 삽입 중 실수로 출력이 비정상적으로 떨어졌다가 다시 급상승하게 되었다. 이 과정에서 원자로 내부에 축적된 중성자 흡수 물질인 제논-135가 원자로의 반응성을 떨어뜨리며 출력을 제대로 조절할 수 없게 만들었고, 결국 안전 장치가 작동하지 않은 상태에서 원자로의 출력이 폭발적으로 증가했다. 제어봉을 통해 출력을 억제하려는 시도가 오히려 핵반응을 더욱 가속화시키면서, 원자로 내부에서 치명적인 연쇄 반응이 발생했다.

결국, 1시 23분 45초경 원자로 4호기에서 대규모 폭발이 발생했다. 이 폭발은 1,000톤에 이르는 원자로 상부의 방호벽을 파괴하며, 방사성 물질이 대기 중으로 방출되었다. 폭발 후, 원자로의 흑연 감속재가 타기 시작하면서 대기 중으로 방출된 방사성 물질의 양은 추정치로 약 500경 베크렐에서 1,200경 베크렐에 달했다. 이 방사성 물질은 체르노빌 지역뿐만 아니라 유럽 전역에까지 영향을 미쳤으며, 바람을 타고 북유럽, 동유럽, 심지어 아시아 지역까지 방사성 낙진이 퍼지게 되었다.

체르노빌 사고는 원자력 발전의 위험성을 경고하는 대표적인 사례로 남아 있으며, 방사성 물질의 장기적 영향은 인류와 환경에 심각한 영향을 미쳤다. 이 사고로 인해 수많은 소련 주민들이 방사능에 노출되었고, 직접적인 피폭으로 인한 사망자는 약 30명에 불과했지만, 이후 수년간 방사선 노출로 인한 암, 백혈병 등으로 사망한 사람들의 수는 수천 명에서 수만 명에 이를 것으로 추정된다.

또한, 이 사고는 소련 정부의 초기 대응 실패와 기밀주의로 인해 국제 사회에 큰 파장을 불러일으켰다. 소련 당국은 사고 발생 후 며칠 동안 사고 사실을 은폐했으나, 1,200km 떨어진 스웨덴에서 방사능 수치가 급격히 상승한 것을 감지한 후에야 국제 사회에 체르노빌 사고를 인정할 수밖에 없었다. 이로 인해 소련 정부는 국제적 비난을 받았으며, 사고 후 수습 과정에서도 많은 인명 피해가 발생했다.

체르노빌 사고의 영향은 오늘날까지도 이어지고 있다. 사고 지역은 여전히 출입이 통제된 채 ‘폐쇄 구역’으로 남아 있으며, 방사능 오염은 수세대에 걸쳐 환경과 생태계에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 체르노빌 사고는 단순한 기술적 사고 이상의 의미를 갖는다. 이는 인간의 과학 기술이 가진 양면성을 극명하게 드러내며, 원자력 에너지의 위험성에 대한 경각심을 일깨워 준 사건이었다.

 

2. 후쿠시마 원전사고

 

후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고(일본어: 福島第一原子力発電所事故)는 2011년 3월 11일, 일본 도호쿠 지방 태평양 해역에서 발생한 대규모 지진과 그로 인한 쓰나미로 인해 발생한 원자력 발전소 사고입니다. 이는 리히터 규모 9.0의 지진으로 인한 여파로 발생했으며, 도쿄전력이 운영하는 후쿠시마 제1 원자력 발전소의 원자로에서 방사성 물질이 누출된 사건으로, 국제원자력사고등급(INES) 최고 단계인 7단계 대사고로 분류되었습니다. 이 사고는 체르노빌 원자력 발전소 사고와 함께 역사상 가장 심각한 원자력 사고로 기록되었습니다.

사고의 배경 및 발전소 개요

후쿠시마 제1 원자력 발전소는 일본 도쿄전력(TEPCO)이 운영하던 원자력 발전소로, 일본 후쿠시마 현에 위치해 있습니다. 이 발전소는 1967년 9월 29일에 착공되어, 1971년 3월 26일에 1호기가 상업운전을 시작했습니다. 총 6기의 원자로가 설치되었으며, 1호기부터 6호기까지 모두 제너럴 일렉트릭(GE)에 의해 설계되었고, 시공은 카시마 건설이 맡았습니다. 사고 당시 1호기부터 3호기까지는 가동 중이었고, 4호기는 점검 중이었으며, 5호기와 6호기는 정기검사를 위해 운전이 정지된 상태였습니다.

사고의 발단: 대지진과 쓰나미

2011년 3월 11일 오후 2시 46분, 일본 도호쿠 지방 동쪽 해역에서 리히터 규모 9.0에 달하는 대지진이 발생했습니다. 이 지진은 일본 역사상 가장 큰 규모의 지진 중 하나였으며, 강력한 진동과 함께 해양에서 거대한 쓰나미가 발생했습니다. 이 쓰나미는 후쿠시마 제1 원자력 발전소를 덮쳤으며, 약 15m 높이의 쓰나미가 발전소를 강타하면서 심각한 손상을 초래했습니다. 발전소 설계 당시 예상된 쓰나미 높이는 5.7m였으나, 이를 훨씬 초과한 쓰나미로 인해 지하에 설치된 비상 디젤 발전기들이 침수되었습니다. 지진 발생 직후, 원자로 1호기부터 3호기까지는 자동으로 정지되었고, 냉각을 위해 비상 전력이 공급되었습니다. 그러나 쓰나미로 인해 모든 외부 전력 공급이 차단되고, 비상용 디젤 발전기마저 침수되면서 발전소는 전력 상실 상태, 즉 블랙아웃에 빠졌습니다. 이로 인해 냉각 시스템이 작동하지 않게 되었고, 원자로의 온도는 급격히 상승하게 되었습니다.

사고 경과: 노심 용융과 수소 폭발

냉각 기능을 상실한 원자로 내부에서는 핵연료가 과열되기 시작했습니다. 원자로 내의 온도가 치솟으면서 노심이 녹아내리는 '노심 용융(Meltdown)' 현상이 발생했고, 이는 1호기부터 3호기에서 차례대로 일어났습니다. 노심이 녹으면서 원자로 내부의 지르코늄 피복이 고온에서 물과 반응하여 수소를 생성했고, 이 수소가 격납 용기 내부에 축적되어 폭발 위험이 커졌습니다. 결국 2011년 3월 12일, 1호기에서 첫 번째 수소 폭발이 발생했습니다. 이 폭발로 인해 원자로 건물이 크게 손상되었으며, 방사성 물질이 대기 중으로 누출되었습니다. 이후 3월 14일에는 3호기에서 두 번째 수소 폭발이, 3월 15일에는 4호기에서 수소 폭발이 일어났습니다. 이로 인해 방사성 물질의 누출은 더욱 심각해졌고, 대기 중 방사선 농도는 급격히 상승했습니다.

방사성 물질 누출과 환경 오염

사고 이후, 원자로 내부의 방사성 물질이 대기로 방출되었을 뿐만 아니라, 냉각을 위해 사용된 바닷물과 지하수의 오염으로 인해 방사성 오염수가 태평양으로 유출되기 시작했습니다. 특히 방사성 물질인 세슘-137, 요오드-131, 스트론튬-90 등이 공기 중, 토양, 해양으로 광범위하게 퍼졌습니다. 사고 발생 직후부터 2013년까지 방사성 물질이 지속적으로 배출되었으며, 도쿄전력은 하루에 약 60기가베크렐(GBq)의 방사성 물질이 태평양으로 방출되고 있음을 밝혔습니다. 냉각을 위해 긴급하게 바닷물을 끌어와 사용했지만, 이로 인해 발생한 방사능 오염수는 사고 직후부터 지금까지도 저장 탱크를 통해 보관되고 있습니다. 그러나 탱크의 용량이 한계에 도달하면서 오염수가 해양으로 계속 유출되고 있는 상황이며, 특히 2023년부터 오염수를 해양에 방류하는 계획이 논란의 중심에 서있습니다. 일본 정부와 도쿄전력은 다핵종 제거 설비(ALPS)를 통해 오염수를 정화한 후 방류하겠다고 발표했지만, 주변국 및 환경 단체들은 방사성 물질이 완전히 제거되지 않을 수 있다고 우려하고 있습니다.

사고 후 대응과 복구 작업

일본 정부는 사고 직후 후쿠시마 원전 반경 20km 이내 지역을 '경계구역'으로 설정하고 주민들을 대피시켰습니다. 이후 30km까지 대피 권고 범위를 확대하였으며, 원전 주변의 방사선 수치는 매우 높아지면서 장기간 거주가 불가능한 상황이 되었습니다. 수많은 사람들이 고향을 떠나야 했으며, 후쿠시마 현 일대는 오랫동안 '유령 도시'가 되었습니다. 방사성 물질의 유출을 막기 위한 다양한 시도가 있었으나, 반복적인 방사성 물질 유출과 지하수 오염 문제로 인해 방사능 오염이 끊이지 않고 있습니다. 일본 정부는 오염된 토양과 폐기물을 제염하기 위해 대규모 정화 작업을 진행하고 있으며, 일부 지역에서는 방사선 수치가 낮아진 후 주민들이 돌아오는 모습을 보이고 있습니다. 그러나 완전한 복구까지는 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상됩니다.

국제적 영향과 반응

후쿠시마 원전 사고는 전 세계에 큰 충격을 주었으며, 특히 방사성 물질이 바다를 통해 태평양을 건너 다른 나라에까지 도달할 수 있다는 우려가 컸습니다. 사고 직후 미국, 프랑스, 독일 등 여러 나라들은 자국민에게 일본을 떠나도록 권고하였으며, 미국의 경우 태평양을 통해 방사성 물질이 자국 서부 해안에 도달할 수 있다고 경고했습니다. 특히 한국은 후쿠시마 원전 사고 이후 일본산 농수산물의 수입을 제한하고 방사성 물질 검사를 강화했습니다. 한국 정부는 2013년부터 후쿠시마 인근 8개 현에서 생산된 모든 수산물과 일부 농산물의 수입을 전면 금지했으며, 이 조치는 이후에도 유지되고 있습니다. 일본은 이에 대해 세계무역기구(WTO)에 한국을 제소하였으나, 2019년 최종적으로 한국이 승소하면서 일본산 식품 수입 금지 조치가 유지되고 있습니다.

원자력 정책에 미친 영향

후쿠시마 원전 사고는 전 세계적으로 원자력 에너지의 안전성에 대한 논쟁을 불러일으켰습니다. 특히 독일, 스위스 등 일부 국가는 원전 정책을 전면 재검토하고 원자력 발전소를 단계적으로 폐쇄하는 결정을 내렸습니다. 독일은 2022년까지 자국 내 모든 원전을 폐쇄하기로 하였으며, 재생 에너지로의 전환을 가속화하고 있습니다. 반면, 일본 정부는 사고 이후에도 원자력 발전의 필요성을 강조하며 일부 원전의 재가동을 추진하고 있어 국내외에서 비판을 받고 있습니다.

후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고는 자연재해와 인재가 결합하여 발생한 비극적 사건으로, 원자력 발전의 위험성을 다시 한번 일깨워준 사건입니다. 이 사고는 원자력 발전소의 안전 설계와 관리가 얼마나 중요한지를 보여주었으며, 특히 지진과 같은 대규모 자연재해에 대한 대비가 철저히 이루어져야 한다는 교훈을 남겼습니다. 원자로의 완전한 해체와 복구에는 수십 년의 시간이 더 필요할 것으로 예상되며, 방사성 물질의 유출 문제는 여전히 진행 중입니다. 후쿠시마 사고는 원자력 에너지의 사용에 대한 신중한 검토를 요구하는 동시에, 재생 가능한 청정 에너지로의 전환 필요성을 강조하는 계기가 되었습니다.