1. Introduction
원자력 및 방사선 기술이 고도화 되고 사용분야가 다양해지며, 그 사용량이 점차 증가함에 따라 관련된 사고의 발생과 사고사례에 대한 정보도 비례적으로 증가해가고 있다. 원자력 및 방사선 기술과 관련된 국제기구(IAEA 등)에서는 기술의 오용에서 기인하는 사고의 발생을 최소화하기 위하여 국제표준기준을 수립하여 권고하고 있는데, 그 중 IAEA GS.G.2.1 문헌에서는 사고사례를 분류하기 위한 개념으로 Threat Category 개념을 수립하여 설명하고 있다. 원자력 및 방사선 사건사고의 경우 그 특수성에 기인하여 사고 발생 시 실제 영향보다 더 크고 장기적인 피해를 보이는 특성을 가진다. 그렇기 때문에 사건사고 발생 이전에 규제시스템을 이용하여 사고발생을 최소화시키고, 사고 발생 시에는 사전에 마련된 방재체계를 이용하여 효율적이고 신속하게 사건사고의 수습이 이루어져야 한다(UNSCEAR, 2013).
이와 같은 이유에 의하여 방재체계와 사고에 대응하기 위한 전략수립을 위해서는 역사적으로 발생한 사건사고, 사고사례에 대한 철저한 분석과 고찰이 이루어져야하는데, 본 연구에서는 과거 역사적으로 발생한 대표적인 사고사례 30여건에 대한 분석과 고찰, IAEA에서 제시하는 Threat Category 기준을 이용한 사고사례의 분류, INES Scale 개념을 이용한 사고사례별 위해도 수준에 대한 평가를 시행하였고, 이 결과를 바탕으로 현재 방재체계가 가진 문제점을 제기하고 제기된 문제점을 개선할 수 있는 정책적 제언을 시행하고자 하였다. 더욱이 과거 발생한 원자력 및 방사선 관련 사고사례를 Threat Category로 분석 및 분류한 선행연구가 없음에 따라, 본 연구는 국가의 방재 및 규제정책 수립과 관련된 후행연구에 매우 의미 있는 선행연구가 될 것으로 기대한다.
2. Threat Category by IAEA
2.1 Threat Category 1
Category 1은 원자력발전소와 같은 시설에서 발생할 수 있는 사건사고를 정의하며, 사건사고로 인하여 소외에 상주하던 인원이 인체에 심각한 결정적영향을 야기할 정도의 방사선학적 영향이 관찰되었던 사고사례를 이 범주에 포함시켰다.
2.2 Threat Category 2
Category 2는 연구용원자로와 같은 시설에서 발생한 사건사고로 사고발생 시 소외 상주하고 있는 인원에 대하여 긴급방호조치가 요구되는 사건사고를 포함하며, Category 1에서의 정의내용과 마찬가지로 소외 상주하고 있는 인원에게 심각한 결정적 영향을 야기할 정도에 방사선학적인 영향이 관찰되었던 사고사례를 이 범주에 포함시켰다.
2.3 Threat Category 3
Category 3은 산업용 방사선 조사시설에서 발생한 사건사고를 대표적인 예로 들 수 있으며, 이와 유사한 원자력 및 방사선 유관시설(발전용원자로, 연구용원자로를 제외한 시설)에서 발생한 사고사례를 이 범주에 포함시켰다.
3. Application of INES Scale
3.1 Definition of INES Scale
INES (International Nuclear Event Scale)는 국제원자력사고등급을 뜻하며 지진의 크기를 비교하는 리히터규모에 착안하여 영감을 얻은 후 IAEA에 의해 수립된 개념이다. 리히터규모와는 차별화되게 사고를 양적으로 측정하여 인재를 평가할 수 있는 기반을 마련하였으며, 이와 같은 이유 때문에 자료 해석의 어려움이 있다. 이와 같은 이유로 INES 수치는 사고가 종결된 이 후 시간이 경과가 있는 이후에 발표되는 특징을 가진다. 0~7등급으로 구분되어 있으며, 0등급은 변이(Deviation), 1~3등급은 사건(Incident), 4~7등급은 사고(Accident)로 구분할 수 있다. 사건(Incident)은 위험이 시설 내부에 국한된 경우를 정의하고 있으며, 사고(Accident)는 위험이 외부로 확대된 경우를 정의하고 있다.
3.2 Anomaly
Fig. 1과 같이 INES를 그림으로 표현할 수 있으며 세부적인 내용은 0등급의 경우 척도미만(Deviation-No Safety Significance)로 정의하며 이는 경미한 이상으로 사건이 발생하였으나 안전에 영향을 미치지 않아서 사건으로 간주하지 않는 경우를 정의한다. 1등급-이례적인 사건(Anomaly)의 경우는 운전제한 범위에서의 이탈을 정의하며 안전에 큰 영향을 미치지는 않지만 대게 사건발생 시 원자력 및 방사선의 특수성에 기인하여 크게 이슈되는 경향을 가진다. 선량한도를 매우 작은 범위에서 초과하거나, 작은 방사성을 띄는 선원의 소실 등과 관련된 사고사례는 본 연구에서 INES Scale level 1로 분류하였다.
3.3 Incident
2등급-이상(Incident)는 시설물 내의 상당한 방사능 오염이 발생한 경우를 정의하는데, 법정 연간 선량한도 수준 미만의 방사선 노출 시를 이 범주에 포함시키며 시설 내부에 방사능 오염과 피폭이 있지만 방사선학적인 위해도가 아주 심각한 정도는 아닌 경우를 정의한다. 비교적 강한 선원이 소실된 경우와 사고발생 시설 내 공간선량율이 50 mSv/h이며, 작업자가 연간 선량한도를 초과하는 수준의 방사선에 피폭되거나 일반인이 10 mSv수준의 방사선에 피폭된 사고사례는 본 연구에서 INES Scale level 2로 분류하였다.
3.4 Serious Incident
3등급-중대한 이상(Serious Incident)의 경우는 시설물 내의 심각한 방사능 오염이 발생한 경우를 정의하며, 시설 종사자들의 심각한 피폭이 발생하여 시설내부에서 방사선학적인 위해도가 심각한 경우를 정의한다. 사고발생 시설 내 공간선량율이 1 Sv/h이며, 작업자가 연간 선량한도의 10배 이상에 달하는 수준의 방사선에 피폭되거나 사망하지 않을 정도의 결정적 영향이 방사선에 의해 발현된 사고사례는 본 연구에서 INES Scale level 3로 분류하였다.
3.5 Accident with Local Consequences
4등급-시설 내부의 위험사고(Accident with Local Consequences)는 원자로의 경우 노심에 상당한 손상이 가해졌으며 시설 내 종사자들이 피폭에 의해 사망한 경우 등 시설 내부에서 방사선학적인 위해도가 매우 심각한 경우이며, 소량의 방사능이 외부로 유출되어 주변지역에 대한 경고가 시작되는 경우를 정의한다. 방사성물질이 외부로 누출되어 공공주민에게 방사선피폭이 발생하고 사고발생지역에서 음식물 섭취제한 조치가 요구되며 사고발생 시설 내에서 1명 이상의 사망자가 발생한 사고사례는 본 연구에서 INES Scale level 4로 분류하였다.
3.6 Accident with Wider Consequences
5등급-시설 외부로의 위험사고(Accident with Wider Consequences)는 원자로의 경우 용기에 중대한 손상을 입었고 노심의 용해가 시작되고 원자로 격벽의 일부가 파손되어 방사능이 외부로 누출되어 시설 및 주변 지역에 대한 대피 권고가 발동되는 경우를 정의한다. 원자력시설 노심에 심각한 문제가 발생하고 공공주민에게 방사선피폭이 발생하였으며, 다수의 사망자가 발생한 사고사례는 본 연구에서 INES Scale level 5로 분류하였다.
4. Characteristics of Current Disaster Prevention System
4.1 White Emergency Disaster Prevention System
백색비상 발령 시 지역방사능방재대책본부를 발족 및 운영하게 되는데, 이는 방사선비상계획구역의 전부 또는 일부를 관할 구역으로 하는 시도지사 및 시장 군수 구청장이 방사선비상의 보고를 받거나 방사능재난 발생을 통보받고 시도 방사능방재대책본부 및 시군구 방사능방재대책본부를 각각 설치하게 된다. 이로 인하여 지역본부의 본부장은 각 시도시자 또는 시장군수구청장이 맡게 되며, 지역본부장은 재난의 수습에 필요한 기능별로 실무반을 설치하여 운영하게 된다.
4.2 Blue Emergency Disaster Prevention System
청색비상 발령 시 현장방사능방재지휘센터를 발족 및 운영하며, 이는 방사능재난 등의 신속한 지휘 및 상황관리, 재난정보의 수집과 통보를 위하여 발전용원자로가 위치한 인접지역에 설치한다. 구성은 원자력안전위원회소속 공무원 중 원자력안전위원회 위원장이 지명하는 자가 현장지휘센터의 장이 되며, 그 밖의 중앙행정기관과 지방자치단체 및 지정기관의 공무원 또는 임직원이 그 구성원이 된다. 이 외 중앙방사능방재대책본부 역시 발족 및 운영되는데, 그 구성으로 원자력안전위원회 위원장이 본부장의 역할을 수행하며, 국방부와 안행부 등 관계부처 차관급 인사가 위원의 역할을 수행하고 마찬가지로 전문 인력으로 구성된 TSO (Technical Support Organization)기관인 원자력안전기술원, 원자력의학원의 원장이 함께 전문 기술적 역할을 담당하는 위원의 역할을 맡게 된다. 이와 같은 구성의 중앙방사능방재대책본부는 현장지휘센터를 지휘하고 방사능재난대응을 총괄하는 기능을 수행하게 된다.
5. Characteristics of Nuclear Business Operator and Nuclear Energy Related Business Operator
5.1 Nuclear Business Operator
｢원자력시설 등의 방호 및 방사능 방재 대책법｣(이하 방사능방재법)과 ｢원자력안전법｣(이하 원안법)에서는 원자력사업자를 가~자 까지 총 9가지로 정의하고 있으며 이에는 ‘발전용 원자로 및 관계시설의 건설허가를 받은 자’, ‘발전용 원자로 및 관계시설의 운영허가를 받은 자’, ‘연구용 또는 교육용 원자로 및 관계시설의 건설운영허가를 받은 자’, ‘대한민국의 항구에 입항 또는 출항의 신고를 한 외국원자력선운항자’, ‘핵원료물질 또는 핵연료물질의 정련사업 또는 가공사업의 허가를 받은 자’, ‘사용후핵연료 처리사업의 지정을 받은 자’, ‘핵연료물질의 사용 또는 소지 허가를 받은 자 중 원자력안전위원회(이하 원안위)가 정하여 고시하는 자’, ‘방사성폐기물의 저장처리처분시설 및 그 부속시설의 건설운영허가를 받은 자’가 포함될 수 있다(Act on Physical Protection and Radiological Emergency, 2015).
국내 원자력사업자로 규제범위에 포함되어있는 실질적인 사업자는 한국수력원자력에서 운영하는 발전용원자로, 한국원자력연구원에서 운영하는 연구용원자로 및 핵연료, 조사후연료 실험시설, ㈜한전원자력연료에서 운영하는 핵연료가공시설, 한국원자력환경공단에서 운영하는 중저준위방사성폐기물처리⋅처분저장시설 및 RI (Radioactive Isotope)저장시설, 소야그린텍 및 그린피아기술에서 운영하는 대단위 방사선조사시설이 있다.
5.2 Nuclear Energy Related Business Operator
원자력관계사업자는 원안법 제71조에서 약어로 정의하고 있는데 발전용원자로설치자, 발전용원자로운영자, 연구용원자로 등 설치자, 연구용원자로 등 운영자, 핵연료주기사업자, 핵연료물질사용자, 핵원료물질사용자, 방사성동위원소 및 방사선발생장치 허가사용자⋅신고사용자⋅업무대행자 및 방사성폐기물관리시설 등 건설 운영자를 정의하고 있다(Nuclear Safety Act, 2015).
이와 같은 정의에서 방사성동위원소 및 방사선발생장치 허가사용자⋅신고사용자⋅업무대행자를 제외한 사업자는 원자력사업자와 동일함을 알 수 있는데, 원자력사업자와 원자력관계사업자의 범주에 동시에 포함되는 사업자를 제외한 방사성동위원소 및 방사선발생장치 허가사용자⋅신고사용자⋅업무대행자의 경우 국내 수천 개 이상의 수많은 사업자가 존재하고 있으며 산업기관, 공공기관, 의료기관, 교육기관, 연구기관, 군사기관에서 다양한 방사성동위원소와 방사선발생장치를 사용⋅생산⋅판매하고 있는 실정이다.
6. Analysis and Classification of Accident Cases
사고사례의 분류를 위해서 Threat Category와 국내 규제법 체계를 함께 기준으로 적용하였는데, Threat Category 1,2와 3의 일부 사건사고는 원자력사업자에 의한 사건사고로 분류할 수 있었다. 반면 Threat Category 3의 일부와 4는 원자력관계사업자와 불법적인 방사선원의 사용에 의한 사건사고로 분류할 수 있으며 Threat Category 5는 IAEA에서 정의내린 인접국가의 Threat Category 1과 2에 의한 사건사고로 정리할 수 있었다. 사고사례의 내용 분석과 분류 후 INES Scale의 정의를 기준으로 각 카테고리에 사건등급을 부여하였는데 그 결과의 정리는 Table 4의 내용과 같다.
방출하는 핵종과 방사능량이 다른 사고발생 원인과 비교하였을 때 큰 원자로에 의한 사건사고의 경우는 INES 최고 등급인 7 (Major Accident)까지 고려하는 반면 소형 원자로를 사용하는 원자력발전동력장치에 의한 사고는 사고사례 분석 결과 사고 시 방출하는 핵종의 반감기가 발전용원자로와 연구용원자로와 비교하였을 때 그 반감기가 매우 작고 사용후핵연료를 소내에 보관하지 않는 특성에 의하여 악티나이드계열 핵종의 방출가능성이 비교적 작음에 따라 6등급(Serious Accident)까지만 고려하였다. 이 외의 다른 사고발생 원인의 경우는 핵종의 비산 및 사고발생 지역이 넓게 퍼질 수 있는 경우는 5등급(Accident with Wider Consequences)까지 고려하고, 그 외는 4등급(Accident with Local Consequences)까지만 고려하였다.
7. Results of the Study
본 연구에서는 IAEA Safety Guide No. GS G 2.1에 있는 Threat Category의 개념을 활용하여 역사적으로 발생한 사건사고들을 분류하는 기준으로 적용시켰으며, Threat Category에서는 1~5까지의 개념 중 1, 2는 발전용 원자로 및 연구용 원자로에 기인한 사건사고를 정의한다. 이에 대표적인 사고사례로 간주되어질 수 있는 ‘The Fukusima Diaichi Accident’, ‘The Chernobyl Accident’, ‘TMI Accident’를 Category 1의 개념을 적용시키기 위한 사고사례로 선정하였다. ‘Idaho Falls U.S Accident’, ‘Monju Japan Accident’, ‘Boris Kidrich Institute Vinca Accident’ 외 4개의 사건사고를 Category 2의 개념을 적용시키기 위한 사고사례로 선정하였다.
Category 3은 원자로를 제외한 원자력 및 방사선 유관시설에서 발생한 사고를 정의하고 있으며 대표적인 예로 핵연료가공 제조 재처리 등을 시행하는 시설, 방사성폐기물 저장시설, 대단위 방사선 조사시설, 의료방사선 시설, 방사선발생장치 및 방사성동위원소를 사용하는 실험시설에서 발생한 사고를 들 수 있다. 이에 1900년대 초부터 최근까지 발생한 대표적 사고사례 12건을 해당 범주에 포함시켜 사고사례 분석을 시행하였다.
Category 4는 예측할 수 없는 시설에서 발생한 사건사고를 정의하고 있는데, 이는 radioactive source의 악의적인 사용, 관리의 부주의에 의하여 발생한 orphaned source에 의한 사고, 원자력발전 동력장치를 내장하고 있는 핵잠수함 또는 인공위성과 같은 장비에 의한 사고를 정의하고 있다. 이에 ‘Mexico City Orphaned Source Accident’, ‘USSR Ballistic Missile Submarine K-19 Accident’ 외 대표적 사고사례 6건을 해당 범주에 포함시켜 사고사례 분석을 시행하였다.
이와 같이 분석한 사고사례 내용을 기반으로 국내 방재체계에 대한 고찰을 본 연구를 통하여 시행하고자 하며, 유관되어있는 국내 선행연구는 없는 것으로 파악하였음에 따라, 본 연구가 국내 방재시스템과 안전규제 정책 수립에 있어서 매우 의미 있는 연구가 될 것이라 고려된다. 더욱이 GS G 2.1문헌의 업그레이드 버전인 GSR part7에 근거한 방재정책 후행연구도 추후 진행하고자 한다.
8. Conclusion
8.1 Prevention System by “Act on Physical Protection and Radiological Emergency”
방사능방재법에서 정의하는 원자력사업자에 의하여 발생한 사건사고의 경우 국가방사능방재체계가 방사능방재법에 근거하여 수립되어있으며 이 법에 근거하여 원자력 규제 정부 당국인 원자력안전위원회는 전체 방재시스템을 통솔하고 그 산하의 전문기관 원자력안전기술원과 원자력의학원이 TSO (Technical Support Organization)의 기능을 수행하게 된다.
이와 같은 체계에 의한 방재시스템은 총 3가지의 비상체계(백색비상, 청색비상, 적색비상)를 구성하고 있는데 백색비상의 경우 방사성물질의 누출로 인한 방사선영향이 시설 내로 국한될 것으로 예상되는 비상사태를 정의하여 INES Scale기준으로 3등급까지를 고려할 수 있다.
청색비상의 경우는 방사성물질의 누출로 인한 영향이 시설 부지 내 국한될 것으로 예상되는 비상사태를 정의하며 이는 INES Scale기준으로 4등급까지를 고려할 수 있다.
적색비상의 경우 방사성물질의 누출로 인한 방사선영향이 시설 부지 밖으로 미칠 것이 예상되는 비상사태를 정의하며 이는 INES Scale기준으로 7등급까지를 고려할 수 있다.
8.2 Prevention System by “Nuclear Safety Act”
원자력관계사업자와 불법사용의 경우 해당 사업자를 규제하는 근거가 원자력안전법이며 이 법에는 방사능방재법에서와 같은 재난대응 체계가 별도로 수립되어있지 않다. 따라서 해당 시설과 장비로부터 원자력 및 방사선 유관사고가 발생하여도 국가의 방재시스템이 가동될 수 있는 법적 근거가 없다. 다만 원자력안전법에 근거하여 원자력안전위원회와 그 산하의 원자력안전기술원의 비상대책실에서 사고수습을 위한 조기출동을 시행하며 원자력의학원의 경우 법의 체계에 의하여 가동되지 않고 상급정부부처 원자력안전위원회 또는 유관기관인 원자력안전기술원의 협조요청에 의하여 가동된다. 이와 같은 현 체제에서는 방사선피폭환자를 조치할 수 있는 국내 유일의 기관인 원자력의학원이 사건사고발생 즉시 가동될 수 없다는 것을 반증한다.
8.3 Safety Regulation for Overseas Nuclear Power Generator
방사능방재법 제2조10항라에 의거하여 대한민국의 항구에 입항 또는 출항의 신고를 한 외국원자력운항자를 원자력사업자의 범위에 포함시킬 수 있는 법적 근거가 마련되어있다. 하지만 현재까지 이와 같은 범주의 사업자가 원자력사업자로 등록되어있는 현황과 이력이 없으며, 이에 현실적으로 이와 같은 범주에 의한 사건사고에 대응할 수 있는 대응체계가동의 법적 근거 마련이 필요하다.
이에 본 연구에 대한 후행연구로 미군의 핵잠수함 등의 원자력동력기반 장비가 국내 유입될 경우 원자력사업자로 관리할 수 있는 합리적 방안에 대한 정책연구를 제안하고자 한다.
8.4 Safety Regulation for Accidents at the Nuclear Energy Related Business Operator
과거 사고사례를 Threat Category와 INES Scale 개념을 적용하여 분류 및 고찰한 결과 원자력관계사업장으로 분류되는 시설 및 장비에 의해서 광범위한 사고확산이 발생될가능성을 전혀 배제할 수 없었다. 그러나 이에 대한 국내 방재시스템 및 안전규제정책의 경우 오로지 원자력사업장에서 발생한 사고에 국한하여 방재시스템이 가동될 수 있는 근거를 마련하고 있는바, 이 역시 본 연구에 대한 후행 연구로 원자력관계사업장에서 발생한 확산적 사고에 대비하며, 사업자에게 과도한 규제가 되지 않으면서도 안전방호 시스템을 갖출 수 있는 합리적인 방재시스템을 마련하는 정책연구를 제안하고자 한다.
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