부지감시 및 조사의 목적은 운영 전, 운영중 및 폐쇄 후 단계에서 변화가 예상되는 주요 부지특성을 지속적으로 감시함으로써 방사성폐기물처분장의 성능평가 및 설계에 필요한 기초자료를 제공하는 것이다. 부지감시의 단계별 주요내용은 다음과 같다. 운영전 단계에는 부지의 적합성 평가 및 처분장 건설과 운영에 필요한 주요 부지특성을 감시하며, 운영 중 단계에는 안전하고 효율적인 운영과 환경에 미치는 영향을 판단하기 위하여 주변지역을 포함하여 주요 부지특성을 감시한다. 폐쇄 후 단계에는 처분장의 방사성 물질로 인한 영향을 사전에 예방하고, 처분장의 장기적 안전성을 위하여 필요한 주요 부지특성 항목을 감시한다.
국내의 부지특성 및 감시 관련 규정은 원자력 안전위원회 고시 제2021-16호 제4조(세부지침)와 원자력 안전위원회 고시 제2021-17호 제16조에 의거하고, 국외는 국제원자력기구(IAEA: International Atomic Energy Agency)에서 안전기준을 제시하고 있다(IAEA, 2011). 따라서 국내 중·저준위 방사성폐기물 처분시설은 2006년부터 광역 지질을 포함한 부지 지질/지형, 기상, 수문, 수리지질, 인문사회 등을 망라한 조사를 시행하여 부지 현황에 대한 분석 및 안정성 평가를 수행한다. 부지감시의 수문·지구화학 분야에서는 현장 수질 측정 6항목과 실내 분석 26항목을 감시하고 있으나, 본 연구는 이 중 9개 항목(EC, Na, K, Ca, Mg, SiO2, Cl, SO4, HCO3)을 선정하여 분석하였다. 연구 목적은 물시료 분석자료의 주성분-다중선형회귀-군집 분석과 Piper Diagram 분석결과로부터 해수와 담수(지하수)와의 특성분석 및 해수 영향을 분석하는 것이다. 현장 부지내 지하수 7개 관정(GM-1, 2, 4, 5, 6, 7, 8)과 해수 2개 지점(Sea-1, 2)을 대상으로 통계학적 주성분 분석결과, 대부분의 지하수는2개~4개의 요인으로 구분되고, 해수와의 유사성을 해석하기 위해 확인한 관정은 GM-5, GM-6, GM-1 지점으로 분류되었다. 상기와 같이 해수의 영향을 확인하기 위해 해수 2개 지점과 동일한 군집으로 분류되는 지하수는 GM-5 관정으로 확인되었고, 해안선에서 가까운 GM-5 관정과 같이 유사한 거리에 분포한 지하수 GM-1, 2, 4 관정은 2개 혹은 3개의 최적 군집으로 분류하였을 때도 GM-5와는 다른 특성을 보여주었다. 이는 해안과 인접하더라도 수질은 다른 지질학적 특성(지형, 기상, 단열대 등)에 따라 영향받았음을 지시한다.
방사성폐기물 처분시설에 대한 운영 전, 운영 중 및 폐쇄 후 단계에서의 부지환경자료의 지속적 수집 및 관리를 목적으로 한 체계적인 데이터베이스와 전산분석 시스템 구축의 필요성에 의하여 부지환경종합관리시스템(SITES: Site Information and Total Environmental Data Management System)을 개발하였다. 본 시스템은 부지환경 자료관리 및 안전성 재평가에 활용 할 수 있는 통합적인 시스템으로서 부지환경데이터관리시스템(SECURE), 통합안전성평가시스템(SAINT), 부지환경감시시스템(SUDAL), 그리고 SITES지리정보시스템(SITES-GIS)의 4개의 모듈로 구성되어 있다. 각 모듈은 자체 데이터베이스를 통해 자료의 검색, 저장 및 보고서 작성 기능을 가지고 있으며, 부지환경자료를 통합안전성평가시스템에서 직접이용 가능토록 되어 있다. 통합안전성평가시스템은 다수의 평가자가 동시에 이용가능하며, 대상 부지별 안전성평가 결과의 품질보증 체제가 확보되어 있다. 부지환경감시시스템은 평가 예측자료와 환경감시 자료와의 비교분석 및 시각화가 가능하며, 또한 일반인을 위한 주기적 환경감시 자료를 인터넷 홈페이지와 연계하여 공개 가능토록 되어 있다. 부지환경종합관리시스템은 현재 중 저준위 방사성폐기물 처분을 위한 월성원자력환경관리센터에 적용되고 있으며, 원자력관계시설 및 기타 유해환경 산업시설에 대한 부지 및 환경 감시기능의 수준을 고도화하는 데에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
원자력발전소는 부지선정, 부지조사, 설계, 건설 및 운영의 전 과정에 걸쳐 지질조사, 단층 및 지진 특성 분석, 탄성파 탐사, 시추조사, 지반특성 분석 등 모든 가능한 지질학적, 지진학적, 지구물리학적 조사와 자료 분석을 통하여 자연재해 및 인위적 재해에 대하여 건전성을 확보할 수 있도록 견고하게 건설, 운영되고 있다. 본 단보에서는 한국수력원자력(주)에서 자연재해에 대해 원자력발전소 부지의 안전성을 평가하기 위하여 구축하여 운영 중인 지진관측시스템, 단층감시시스템, 사면감시시스템 등 일련의 부지감시시스템의 현황 및 주요 관측 자료에 대한 분석결과를 소개하고자 한다. 원자력발전소에는 발전소의 구조물 및 자유장에 여러 대의 가속도계와 지진 트리거로 구성된 지진감시계통을 구성하여 내진설계의 적절성 평가, 지진으로 인한 운전기준 초과 판정, 지진 신속 대응에 활용하고 있다. 이와는 별도로 단층과 지진과의 상관성 분석, 지진발생 특성 연구, 지진재해도 평가 등 원전 부지의 지진안전성 확보를 위하여 1999년부터 원자력 발전소 부지 내 및 인근 지역에 총 13개소의 지진관측소를 운영하고 있으며, 2017년 최신의 지진관측 장비로 교체 설치하였다. 또한 원전 인근의 단층의 활동성을 감시하기 위하여 국내에서 처음으로 체계적으로 단층감시 기반을 확립한 읍천단층 감시시스템(Eupcheon Fault Monitoring System, EFMS)을 2012년 1월부터 운영하고 있다. EFMS는 시추공 변형률계 및 지진계, 지표변위계, GPS, 지하수위계 등으로 구성되며, 상기 계측기의 자료분석 결과 읍천단층은 한반도 동남부 일대에서 발생된 지진에 의해서도 영향을 받지 않는 안정된 단층임을 입증할 수 있었으며, 단층의 지진 안전성 해석과 지진예측 연구에도 단층 감시시스템이 매우 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다. 추가적으로, 2016년부터는 원전 부지 내 사면의 안전성 평가를 위하여 한울원전 배후사면을 대상으로 지중경사계, 지표경사계, 사면변위계, 강우량계 등을 설치하고 K-SLOPE 시스템을 구축하여 사면 거동을 감시하고 있으며, 전체 사면의 거시적 변형거동 평가를 위해 지상 LiDAR를 활용한 분석을 실시하였다. 상기와 같이 한국수력원자력(주)에서는 원자력발전소의 지진 등 자연재해에 대한 부지 안전성 평가를 위하여 실시간 부지 감시기반을 구축, 운영하고 있으며 지속적인 관측자료의 분석기법 고도화, 지진 및 단층과의 상관성 분석, 단층 장기 거통특성예측 기술개발을 통하여 보다 견고하게 원자력발전소의 지진안전성 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구는 신월성 원자력발전소 1,2호기(이하 신월성원전) 운영과 함께 국내 원자력관련 이용시설 부지(이하 원자력부지)에 처음 도입될 단층감시시스템의 설치 운영에 필요한 안전요건(즉, 규제 요건, 지침 및 기술기준)을 제공할 목적으로 국내외 단층감시시스템과 그와 유사한 측지시스템의 구축 사례를 수집, 분석하였으며, 단층감시시스템 구축 시 기본적으로 고려하여야 할 기술 사항들을 제시하였다. 단층감시시스템 구축 시 고려해야할 사항들로는 1) 부지고유특성의 이해(잡음 특성 포함), 2) 감시대상에 맞는 설비/설계 선택, 3) 백업시스템 구축, 4) 정례화된 검 교정체제를 통한 계측자료의 품질과 신뢰성 확보, 5) 투명한 운영체계와 정보공개 정책, 6) 장기적으로 안정적인 운영기반 등이 제안되었다.
방사성폐기물 처분시설에 대한 주기적인 환경 감시 및 안전성 평가를 위한 부지정보, 시설물정보와 환경정보에 대한 체계적인 데이터베이스 구축을 위하여 부지환경종합관리시스템 (Site Information and Total Environmental database management System: SITES) 개발을 지난 2년간 수행하였다. 1차적으로 개발된 DB 시스템을 SITES ver.1.0 이라 칭하고 후속 개발되는 안전성평가시스템과 부지환경감시시스템을 포함한 시스템을 SITES ver.2.0이라 칭하여 개발하고 있다. 본 논문에서는 SITES내 구성요소 중에서 부지와 환경에 대한 SITES DB 정보와 환경감시정보를 활용하여 실시간 환경감시, 예측 및 자동경보에 활용하기 위하여 개발되는 Site Environmental Monitoring System (SEMS) 모듈에 대한 설계 개념과 내용을 소개하였다.
원전 운영자는 계통 및 기기의 열화 등에 의해서 발생할 수 있는 비계획적 방사성물질의 방출로 인한 환경 및 주변 주민에의 영향을 합리적으로 달성 가능한 한 낮게 유지하기 위해서 비계획적 방출을 조기에 감지할 수 있는 부지에 적합한 지하수 감시 프로그램을 수립해야 하며, 이를 위해서는 해당 부지의 수문지질 특성의 파악을 통해 지하수 유동을 평가해야 한다. 본 논문에서는 고리 1호기에서 계획되고 있는 지하수 감시 프로그램에 필요한 자료를 제공하기 위해, 고리 1발전소 부지의 기존 수문지질 조사 및 관련 자료의 조사를 통해 부지 내 지하수 유동특성을 파악하고 이를 바탕으로 가상의 비계획적 방출에 의한 삼중수소의 오염운(汚染雲)의 거동을 모의하였다. 모의 결과 지하수의 주 유동 방향은 남서방향이었으며 지하수의 대부분이 남쪽 및 동쪽 바다로 유입되었다. 삼중수소 오염운 역시 바다로 향하였으나 지하집수조(dewatering sump)에 의해 그 속도가 지연되는 것을 확인할 수 있었다.
국내 원전은 내진성 확보를 위해 부지의 선정단계에서는 원전의 예상입지를 중심으로 320km 내의 지진특성과 과거지진기록을 면밀히 분석$\cdot$반영하고, 부지중심으로 반경 8km 내에 대해서는 정밀지질조사를 실시하여 단층대나 연약지반 등 지진발생 가능지역은 제외시키고 있으며, 구조물의 설계와 설치시에는 과거의 지진발생기록을 근거로 하여, 발전소 인근지역에서 발생이 가능한 최대 지진과 부지의 지반특성, 그리고 구조물의 하중 등을 복합적으로 고려하여 내진설계하고 있다. 가동중에는 각종 자동지진감시계통이 지진발생 여부를 지속적으로 계측한 후에, 설계지진값의 절반인 지반가속도 0.1g 이상의 지진을 감지하면 자동경보장치를 작동시켜 즉각 운전이 정지되도록 설계되어 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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