1호기 수소폭발로 외벽 붕괴… 3호기도 이상 징후

후쿠시마 제1원전 잇단 비상등
1호기 연료봉노출→수소발생…건물내 차 있다가 결국 ‘펑’
3호기도 냉각수 수위 하락…연료봉 일부 이미 노출돼 “현재는 통제장치 작동 중”

일본 대지진이 우려했던 방사능 유출 사고로 이어졌다. 12일 후쿠시마(福島) 제1 원자력발전소에서 폭발이 발생해 방사능이 일부 누출됐다. 일본 정부는 주민들에게 대피령을 내리고 “유출된 양이 적어 주민 건강에 직접적인 피해를 초래하지는 않을 것”이라고 밝혔다. 그러나 1호기에 이어 3호기까지 이상징후를 보이면서 러시아 체르노빌, 미국 스리마일 사고를 능가하는 ‘최악의 원전사고’로 확대될 가능성이 점쳐지고 있다.

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◆1호기 원전 폭발 원인은 ‘수소 폭발’

13일 일본 정부에 따르면 전날 오후 3시36분쯤 여진으로 추정되는 대규모 진동이 있은 직후 제1원전 원자로 1호기 건물이 폭발했다. 이 폭발로 지붕과 벽이 모두 붕괴돼 철골구조가 그대로 노출됐고 흰 연기가 뿜어 나왔다. 일본 원자력안전보안원은 냉각수 밖으로 노출된 핵연료봉에서 수소가 발생해 폭발을 일으킨 것으로 추정하고 있다.

지진으로 인해 원자로에 전력을 공급하는 발전기가 멈추면서 냉각수 공급이 중단됐고 핵연료봉 일부가 냉각수 밖으로 노출됐다. 이에 따라 격납용기 내부 온도가 급격히 높아져 원자로나 우라늄 연료 중 일부가 녹는 ‘노심용해(멜트다운)’가 일어났다. 원전 운영사인 도쿄전력(TEPCO)은 온도를 낮추기 위해 바닷물과 붕소를 투입했다.

그러나 연료봉이 냉각수 밖으로 노출된 사이 피복재에 포함된 지르코늄(Zr)이 고온에서 냉각수와 반응하면서 수소를 발생시켰다. 이후 격납용기 내부의 압력을 낮추기 위해 내부 가스를 외벽 건물 사이 공간으로 빼냈고, 수소가 격납용기와 원전 외벽 건물 사이 공간에 차 있다가 폭발을 일으킨 것으로 보고 있다.

◇붕괴된 원전… 철골만 고스란히 일본 후쿠시마 다이이치 1원전 1호기에서 12일 폭발이 발생한 직후 흰 연기로 뒤덮인 모습을 니혼TV가 화면에 담았다.(가운데) 이번 폭발로 원자로를 감싸고 있는 건물의 외벽이 붕괴돼 철골 구조가 고스란히 드러났다.(오른쪽)
오쿠마마치=AP연합뉴스(니혼TV 캡쳐화면)

◆‘3호기에서도 이상징후…최악 사태 올 수도

일본 정부는 “이번 폭발로 외벽 건물이 손상됐을 뿐 격납용기는 문제가 없다”고 밝혔다. 그러나 이미 노심용해가 발생한 1원자로의 경우 핵심부 온도가 더 높아지면 원자로에 봉인된 보호용기나 핵심부 자체가 녹아내릴 가능성이 있다. 녹아내린 핵연료가 해수와 접촉해 폭발 등을 일으킬 개연성도 배제할 수 없는 상황이다. 전문가들은 “외벽 폭발의 경우라면 방사능 누출이 심각하지 않겠지만 격납용기가 폭발하면 문제가 심각해진다”고 설명했다.

또 1호기에 이어 3호기에서도 ‘이상징후’가 발견돼 불안감이 커지고 있다. 도쿄전력은 이날 “3호기에서 냉각 시스템 이상으로 압력이 높아져 폭발 방지를 위해 원자로에서 방사능 증기를 빼내는 긴급작업을 시작했다”며 “부분적 ‘노심용해’가 진행됐을 가능성도 있다”고 밝혔다. 이에 따라 후쿠시마 제1원전의 경우 1, 2, 3호기에 모두 해수 투입이나 압력 저감 조치를 하고 있으며, 제2원전도 3호기만 안전하게 냉각 조치가 이뤄졌을 뿐 나머지는 모두 위험성이 있는 것으로 파악되고 있다. 교도통신은 도쿄전력의 발표를 인용해 제1원전 지역의 방사능 양이 법적 한계치를 넘어섰다고 보도했다.

그러나 러시아 원자력청 알렉산드르 로크쉰 부청장은 이날 3호기의 냉각수 수준이 회복됐으며 통제 장치가 작동하고 있다고 밝혔다.

이경희 기자 [e-mail]