[인터뷰]LAT(Lagus Applied Technology, Inc) 피터 라구스 박사(Dr. Peter L. Lagus)
ASTM E741 코드제정 의장 활동…국내 원전산업계 입찰참가적격자 낮추기 꼬집어
 원자력발전소 주제어실은 운전원이 상주하면서 발전소를 운전하는 곳으로서 비상시에도 발전소의 안전한 정지 및 안정성 확보를 위해 외부 방사능이나 유해물질로부터 운전원을 보호할 수 있도록 설계돼 있다. 이러한 주제어실 거주성 확보를 위해 미국과 우리나라에서는 ASTM(미국재료시험학회) E741(추적가스희석법) 코드에 따라 InLeakage(내부누설) 시험을 수행해 거주성을 평가하도록 법제화하고 있다. ASTM E741은 추적가스의 농도 변화를 측정해 외부 공기유입량을 확인하는 시험방법으로서 주제어실과 같은 단일구역의 기밀도를 평가하는 일반적인 방법이다. ASTM E741 코드 제정에 주도적인 멤버로 활동(의장)하며, 평가방법론을 제시한 LAT(Lagus Applied Technology, Inc)의 피터 라구스 박사(Dr. Peter L. Lagusㆍ사진)는 최근 한국수력원자력이 발주한 ‘원자력발전소 주제어실 거주성 평가용역’에 명시된 입찰참가적격자에 대해 “전문적인 의견으로는 한국 내에서 원자력발전소의 추적가스를 이용한 Inleakage 시험을 수행하기 위한 전문적인 기술을 가진 업체는 없다”고 한마디로 정리했다. 특히 라구스 박사는 “만약 경험이 없는 업체가 시험하는 것을 허용한다면 이는 ‘수행함으로써 배우기(Learn by Doing)’가 될 것”이라고 우려했다. 그러면서 그는 부적절하게 수행된 시험 결과로 첫째 Inleakage 값이 높게 측정됐을 시 불필요하게 비상환기시스템을 새로 제작해야 되고 주제어실 경계구역의 실링이 필요할 것이며 이는 많은 비용이 들 것이다. 둘째 Inleakage 값이 낮게 측정된다면, 주제어실 작업자들의 안전(그리고 대중은 궁극적인 안전)에 타협이 필요할 것이라고 경고했다. 지난 8월 30일 부산 해운대그랜드호텔에서 열린 ‘2018 KPEIC-Week’에 참석한 라구스 박사는 국내 언론으로 유일하게 본지와 단독 인터뷰에서 한국 정부의 탈원전 정책과 해외 원전수출의 모순된 행보에 대해서도 쓴 소리를 아끼지 않았다. 그는 “세계 기후정책 전문가들 사이에는 이산화탄소 배출을 크게 줄이고 대기 질을 개선하기 위해서는 원자력에너지 확대 혹은 유지가 필요하다는 주장과 그에 따른 건설 촉진이 구체화되고 있는데, 한국의 문재인 정부는 탈원전 정책은 세계의 흐름과 역행하고 있다”고 우려했다. 또 “한국 내에서 안전성을 이유로 신규원전 건설을 백지화하면서 일자리창출과 공급망유지를 위해 해외에서 신규원전 건설 수주를 지원한다는 것은 앞뒤가 맞지 않는 모순”이라면서 “해외 발주국과 경쟁국들은 ‘원전을 단계적으로 폐지하는 한국으로부터 왜 원전을 사야 하는지’에 대해 의문을 가질 것”이라고 말했다. |
-원자력발전소 주제어실 거주성 확보를 위해 미국과 우리나라에서는 내부누설 시험(Inleakage Test)를 수행해 거주성을 평가하도록 법제화 하고 있는데, 미국의 경우 Inleakage 시험을 도입하게 된 계기는 무엇인가.
“미국에서 Inleakage Test를 도입하게 된 주요한 이유는 GDC(General Design Criterion) 19 때문이며, GDC 19에서 아래와 같이 기술돼 있다. 사고조건 하에서 주제어실의 거주성 확보 및 주제어실로의 접근이 가능하게 하여야 한다. 이때 사고기간 동안에 주제어실의 사람들 몸 전체에 방사선량이 5rem(50mSv)를 초과하지 않아야 하며, 또 몸의 어떠한 부위에서도 5rem(50mSv)를 초과하면 안 된다. 미국 내의 모든 원자력 발전소는 비상환기시스템을 가지며, 이러한 비상환기시스템은 발전소 사고 동안에 주제어실로 오염되지 않는(여과된) 공기를 공급할 수 있는 성능을 가지고 있다. 방사능 사고 동안에 주제어실로 들어오는 여과되지 않는 공기는 많은 양의 방사능 가스 및 입자를 포함할 수 있다. 만약 이러한 사고가 발생한다면 주제어실 작업자가 안전하게 발전소를 제어하기 위해서는 인체에 위험한 수준의 방사능 노출이 없도록 비상환기시스템이 주제어실로 여과된 공기를 공급하여야 한다. 비여과 공기의 누설양(흔히 inleakage로 불림)은 설계사고 동안 주제어실로 들어올 수 있는 비여과 공기 양의 계산에 중요한 값이다. 미국 내의 원자력 시설들과 NRC(Nuclear Regulatory Commission, 미국 원자력규제기관)는 이러한 비여과 공기의 누설량 값을 어떻게 측정할 것인지에 대하여 몇 년간 언쟁을 해왔다. ASTM E741과 같은 추적가스 기술의 출현과 함께 이러한 Inleakage 값의 직접적인 측정이 가능해졌고, 방사능 비상상황 동안에 주제어실의 안전성이 유지되는지 아닌지를 확인할 수 있게 되었다. 시험에서 탈락한 발전소는(Inleakage값이 기준값보다 많은 경우) 발전소의 결함을 수리하여야 하며, Inleakage값이 기준값 이내로 들어올 때까지 재시험을 진행했다.”
-주제어실(MCR)과 같이 단일구역의 기밀도를 평가하는 일반적인 방법인 추적가스희석법(ASTM Standard E741)이 사용되는데, 추적가스희석법에 대한 자세한 설명을 부탁한다.
“이번 KEPIC-Week에서 발표한 프레젠테이션에 설명을 했듯이 주제어실 거주성 시험 시, 기본적으로 우리는 주제어실 내부로 발전소의 비상환기시스템을 사용해 독성이 없는 가스(육불화황, SF6)를 주입한다. 주제어실 내부의 평형 농도값을 측정하는 것을 이용하여 총 공기량을 결정할 수 있다. 이때 총 공기량은 비상환기 시스템을 통하여 주제어실로 공급되는 공기의 양과 주제어실로 들어오는 Inleakage 양의 합을 의미한다. 만약 당신이 비상환기시스템에서 주제어실로 공급되는 공기의 양(Make up 또는 가압공기라고 불린다)을 측정할 수 있다면, 당신은 비상환기시스템을 거치지 않고 주제어실로 들어오는 공기의 양을 계산할 수 있을 것이다(비여과 공기의 양). 이렇게 구해진 값이 Inleakage이다.”
-결국 비상시에도 원전의 안전한 정지 및 안정성 확보를 위해 외부 방사능이나 유해물질로부터 주제어실은 운전원을 보호할 수 있어야 된다. 이에 거주성 평가에 대한 규제도 강화돼야 함은 물론 이를 수행하는 기관(기업체)의 경험과 신뢰성 역시 중요하지 않겠는가.
“미국 내 원자력발전소 주제어실 거주성 평가는 NRC에 의해 엄격하게 규제되고 있다. NRC가 발행한 Reg Guide 1.197은 미국 원자력 발전소의 주제어실 거주성 평가가 매 6년마다 실행돼야 함을 명확히 명시하고 있으며, 만약 결함이 발견되면 수리를 진행해야 한다. Reg Guide 1.l97은 TSTF document 448을 기초로 미국 원전의 Tech Spec 한 부분이다. TSTF 448은 발전소 사업자가 주제어실 거주성 시험 및 주제어실 비상환기시스템의 시험, 수리에 대하여 체계적이고 지속적인 검사를 수행할 것을 요구하고 있다. Reg Guide 1.197은 주제어실 거주성 평가에 대해 ASTM E 741 ”Standard Test Method for Determining Air Change Rate in a Single Zone by means of a Tracer Dilution”의 사용을 의무화하고 있다. 주제어실 거주성 평가 시험에 있어서 ASTM E 741만을 활용해 시험을 진행하기는 어려울 것이다. ASTM E741은 주제어실 거주성 평가 시험 방법에 대한 규격이 아닌 일반적으로 환기량 측정에 사용되는 규격이기 때문에, 주제어실 거주성 평가를 위해서는 각각 발전소의 시스템에 맞추어 반드시 적용해야 한다. 각각 발전소들의 환기 시스템 설계가 다르기 때문에 알맞은 시험 계획이 사용되었는지 그리고 거주성 평가에서 얻어진 데이터가 유효한지를 증명하기 위해서는 많은 경험과 경험에서 나오는 판단이 반드시 필요하다.“
-최근 한국수력원자력이 발주한 ‘원자력발전소 주제어실 거주성 평가용역’을 들여다보면 입찰참가적격자에 대해 “(한수원 PQ기준으로)유사역무 요건 있으며, ASTM E741 코드에 대한 KOLAS를 인증받은 업체면 무경험업체라도 인정”하고 있다. 이에 대해 어떻게 생각하는가.
“경험이 없는 거주성 시험 계약자의 사용은 원자력 안전 문화에 있어서 많은 타협이 있다는 것을 나타낸다. 경험이 없는 업체의 사용은 성공적인 거주성 시험에 있어 첫째 원자력 환기 시스템의 이해도와 트레이닝, 둘째 실제 Inleakage 시험의 경험, 셋째 가스 분석기 등 3가지의 치명적인 결함이 있다. 하지만 가장 중요한 것은 원자력 환기 시스템의 이해도와 트레이닝이다. LAT는 추적가스를 이용한 Inleakage 시험에 있어서 세계적인 리더이다. LAT 직원들은 원자력발전소의 주제어실 Inleakage 측정 평가에 사용되는 추적가스 기술의 사용을 개척했다. LAT 설립자는 ASTM E741과 E2029가 만들어짐에 있어서 중요한 역할을 했다. 이러한 두 가지 Standard는 추적가스 Inleakage 시험에 있어서 광범위하게 사용된다. 사실 미국 NRC에서는 Inleakage 시험을 통제하기 위한 문서(Reg Guide 1.197)로 ASTM E741를 참고로 했다. 7년이 넘는 시간동안 LAT는 강의 및 실습을 통한 방식의 광범위한 트레이닝을 KFTL 직원들에게 제공했다. 추적가스 기술을 이용한 Inleakage 시험의 기본 개념과 좀 더 심화된 개념들이 이에 포함된다. 이러한 강의는 원자력발전소의 주제어실 거주성 평가에 적용되는 추적가스를 이용한 Inleakage 시험의 이론과 기술에 대한 이해를 가지고 한국필터시험원(KFTL) 직원에게 제공됐다. 한국의 원자력산업에 Inleakage 시험 서비스를 제공하는 프로그램의 한 부분으로 KFTL은 LAT가 미국 원자력발전소 Inleakage 시험에서 사용되는 추적가스 분석장비와 동일한 장비를 소유하고 있다. KFTL 직원들은 이러한 분석장비의 사용에 있어서 LAT 현장 엔지니어로부터 트레이닝 받았다. 또한 KFTL은 추적가스을 이용한 Inleakage 시험에 대한 연습과 이론에 대해 많은 추가적인 트레이닝을 받았다. 이러한 트레이닝은 100시간 이상의 강의뿐만 아니라 필기시험을 포함하고 있다. LAT는 KFTL 시험 팀과 함께 수많은 시험 절차를 만들었고 이러한 시험 절차들은 KFTL 직원들이 추적가스를 이용한 Inleakage 시험을 착수하는데 있어서 기술적으로 방어할 수 있도록 했다. 게다가 LAT는 Excel Spread Sheet를 개발했다. 이러한 Excel Spread Sheet는 KFTL 시험 팀이 거주성 Inleakage 시험에 있어서 기술적으로 적합하게, 그리고 시험동안 얻은 모든 추적가스 데이터가 통계적으로 유효한 분석을 제공할 수 있도록 했다. 이러한 Inleakage 시험 절차들과 Excel Spread Sheet는 KFTL과 LAT에서 지적재산권을 가진다.”
-박사님의 설명에 따르면 현재 한국에서는 Inleakage 시험을 실행할 수 있는 기술력과 노하우를 갖춘 업체는 한국필터시험원(KFTL)이 유일하다는 뜻인가.
“KFTL 시험 팀에 대한 트레이닝의 한 부분으로써, LAT 직원들은 KFTL시험팀이 한국에서 처음으로 실시한 한국 원자력발전소 2개소의 Inleakage 시험에 있어서(총 10회 Inleakage 시험) 참여했고 감독했다. 이러한 경험은 실제 원자력발전소 조건 하에서 KFTL 시험 팀에게 실질적인 트레이닝과 가이드를 제공했으며, 앞에서 언급한 교육의 개념을 확고히 했다. 처음 2회의 시험을 성공적으로 완료한 후, 그 다음 Inleakage 시험부터 LAT는 KFTL과 함께 한국 원자력발전소의 주제어실 거주성 시험 사전 워크 다운을 진행했으며, LAT와 KFTL은 함께 Inleakage 시험을 계획하였다. 이후의 Inleakage 시험은 KFTL 직원이 수행했고 LAT는 보조로 도왔다. KFTL은 이러한 Inleakage 시험의 Inleakage 계산과 완료된 시험에 대하여 보고서 초안(Draft Report)을 준비했다. 그런 다음 KFTL은 LAT에게 원시데이터(raw data)와 보고서 초안(Draft Report) 제공하였고 이러한 자료를 갖고 LAT에서는 독립적으로 검토했다. LAT에서 제공하는 것과 같은 완벽한 수준의 트레이닝 및 전문기술을 보유한 다른 시험팀은 전 세계에 없다. 이러한 경험과 전문지식은 정확하고 논리적으로 옹호 가능한 시험 데이터가 확보되도록 하는데 필수적이다. 추적가스를 이용한 Inleakage 시험에 대한 성공적인 수행에 있어서 큰 어려움 중 하나는 일단 추적가스가 원자력발전소 환경으로 배출이 된다면(시험을 진행한다면), 측정될 수 있는 추적가스 농도가 항상 존재한다는 점이다. 측정된 추적가스 농도값이 Inleakage 시험에 대하여 논리적으로 설명될 수 있는 의미를 가지도록 해당 시험이 적합하게 설계되고 수행되었는지를 확인하기 위해서는 기술, 판단 그리고 경험이 반드시 필요하다. 이러한 점에 있어서 KFTL은 한국 내에서 Inleakage 시험에 대해 기술, 판단 그리고 경험을 갖고 있는 유일한 기관이다.”
-광음향 가스 분석기(Photo-acoustic gas analyzer)가 한국 내 몇몇 Inleakage test에서 타회사에 의해 사용된 것으로 알고 있다. 추적가스를 이용한 Inleakage 시험에서 이러한 장비를 이용하는 것은 좋은 선택이 아니라는 지적도 있는데, 어떻게 생각하는가.
“광음향 가스 분석기의 사용에 있어서 잠재적인 문제점은 대기 공기 중에 해당 분석기의 값에 간섭할 수 있는 물질들이 존재할 가능성이 있는 것이다. ASTM E2029의 Section 11에서는 시험 분석기에서 간섭가스의 제한 요구조건을 명시하고 있다. 광음향 가스 분석기를 사용할 때, 미지의 간섭가스의 존재는 측정값에 영향을 미칠 것이다. 광음향 가스 분석기의 추가적인 문제는 ASTM E741 및 E2029에서 요구하는 소급성이 유지되는 교정에 부적합 하다는 점이다. ASTM E2029에서 시험에 사용되는 가스 분석기는 최소 5points를 소급가능한 교정 절차를 갖출것을 명시하고 있다(ASTM E2029 Appendix X 2). 광음향 가스 분석기 제조업자의 제품 문서에 따르면 소급성이 유지되는 교정 절차를 사용하라는 어떠한 언급도 없다. ‘zero(농도가 0인 가스)’와 ‘span(사용하고자 하는 범위)’의 가스만 언급이 돼 있다. 이는 단일 점 교정만 진행하라는 것을 함축하고 있다. 단일 점 교정만으로는 가스 분석기의 교정에 대한 불확도를 계산할 수 없다. 따라서 전체 측정 불확도에 포함시키기 위해 가스 분석기 교정에 대한 불확도 값을 만들 수 있는 방법 또한 없다. 또 하나 주목할 점은 제조업자 문서에 따르면 광음향 가스 분석기는 매 3개월마다 2.5% 변동(drift)되는 현상이 발생한다. 만약 광음향 가스 분석 장비의 교정을 1년 주기로 진행한다면, 측정 값에 대해 10% 변동(drift)된 값을 나타낼 것이다. 유량 값은 측정된 가스 농도값에 정비례하기 때문에 이러한 변동(drift)은 정밀한 유량 측정에 있어서 문제가 될 것이다. 잠재적인 10%의 변동은 유량 측정에 있어서 10% 오차를 만들 것이다. 광음향 가스 분석기 사용에 있어서 또 다른 점은 온도 변화에 따라 그 값이 변화한다. 제조업자 문서에서 농도값이 1℃ 당 +/-0.3%의 ‘온도에 따른 영향’을 기술하고 있다. 이러한 온도에 따른 영향성은 make-up(가압모드) 및 주제어실 경계구역(control room envelope) 내부에서 추적가스 농도를 측정하는데 있어서 추가적인 불확도를 만들 것이다. Make-up 추적가스 농도와 주제어실 경계구역 내부 추적가스 농도 값의 차이가 Inleakage 값을 의미한다. 일반적으로 주제어실 경계 내부온도는 약 20 ℃정도로 유지된다. 하지만 많은 시험에서 바깥 공기(make-up) 온도는 20℃가 아니며, 일반적으로 make-up과 주제어실 경계 내부 온도차이는 10℃정도 차이를 보이고 이는 make-up 농도와 주제어실 농도값 측정에 대해 +/- 3%의 상대 오차를 야기할 것이다. SF6(육불화황)는 지구 온난화 가스로써 지구온난화지수(이산화탄소 1kg과 비교할때, 특정기체 1kg이 지구온난화에 얼마나 영향을 미치는지를 나타내는 지수, 즉 이산화탄소보다 2만3000배 높음을 의미)가 대략 2만3000배이기 때문에 추적가스를 이용한 Inleakage 시험을 진행함에 있어 환경에 대한 영향을 최소화하기 위해서는 가능한 낮은 농도를 이용해 시험을 신중하게 진행해야 할 것이다. 추적가스를 이용한 Inleakage 시험에서 전자포획기(Electron Capture Detector)가 장착된 GC(Gas Chromatophy)를 사용하게 광음향 가스분석기를 사용할 때보다 50~100배 더 낮게 시험을 진행할 수 있다. 이러한 매우 중요한 주제어실 거주성 시험을 진행하는 동안에 가능한 낮은 양의 SF6가스의 사용은 환경에 대한 영향을 상당히 감소 시킬 것이다.”