소내정전

• Station Black-Out (SBO)

소내정전(所內停電)은 발전소가 정전에 빠지는 사고이다. 발전소는 전기를 만들 뿐만 아니라 기기 운용에 필요한 전기를 일부 소모하는 데, 이 관리용 전력을 공급받지 못하면 발전소가 제어불능에 빠지게 된다. 이런 류의 사고는 방사성 물질을 취급하는 원자력 발전소에서 중요하게 다뤄지는 사고이며, 대처가 미흡할 경우 멜트다운까지 이어질 수 있는 사고다.

소내정전에 이르기까지

모든 게 기적적으로 짜맞춰지지 않는 이상, 멜트다운이 일어나진 않는다. 발전소는 이중삼중으로 계통을 갖추고 있으며 일반적인 환경에서는 어딘가에서 사고의 확대가 막힌다.

1. 소외전원상실(LOOP)

   예방정비, 지진 등으로 주 발전기를 정지하면 스위치야드의 기동용 변압기를 통해 외부 전력을 공급받는다. 외부 전력계통은 물리적으로 이격된 2개 이상의 변전소로부터 공급되며, 이들을 모두 잃는 것을 “소외전원상실(소외정전)”이라 한다.

2. 소내부하운전 또는 발전정지

   주 발전기에서 나오는 전기(22kV)를 소내보조변압기에서 강압해 사용하여 주요 안전요소를 유지한다. 소외정전으로 외부 전력공급이 차단된 경우 원자로 출력을 줄인 후 소내부하운전으로 전환하여 안전계통을 자체적으로 유지하며, 복수호기(2개 호기 이상)인 경우 발전정지 상태여도 다른 주 발전기에서 전력을 충당할 수 있다.

   단, 소내부하운전이 설계에 반영되어 있지 않은 경우(고리 1~4호기, 한빛 1~2호기)는 정상운전 중이었더라도 소외전원이 상실되면 원자로 정지신호가 발생하여 곧바로 비상발전기가 투입된다.

3. 비상발전기 투입

   외부와 연결이 단절되고, 주 발전기도 정지되어 있는 경우 발전소에 설치된 비상디젤발전기가 투입된다. 한국의 원자력 발전소는 여러 개의 발전소가 하나로 합쳐진 형태이며(ex: 고리 제1~3발전소) 각 발전소마다 별도의 비상디젤발전기가 마련되어 있다.

4. 대체교류전원 투입

   비상디젤발전기가 뻗어버릴 경우, 발전소 전체가 공유하는 “대체교류전원(발전기)”가 투입된다. 비상디젤발전기는 자동으로 투입되지만, 대체교류전원은 자동 투입이 상정되어 있지 않고 설비 기준도 약하다.

5. 소내정전 발생(축전지 투입)

   대체교류전원 공급도 중단되면 소내정전 상태가 되며 최후의 보루로 축전지에 의존하게 된다. 이 단계까지 왔다면 발전소가 자체적으로 원자로를 냉각할 수 있는 능력을 상실한 상태이며, 외부 지원을 투입하지 않는 이상 잘해야 고온정지를 간신히 유지하고 조금만 삐끗해도 냉각재 상실 사고 및 멜트다운으로 이어진다.

후쿠시마 사고 이후 상정되지 않은 재난에 의한 소내정전에 대한 위험성이 부각되면서 위 5단계에 추가로 대책이 마련되어 있다. 이동발전차, 이동펌프차, 소방펌프차 등이 소내정전시 전력/냉각재를 공급한다.

사고 사례

• 1986년 4월 26일 체르노빌 원자력 발전소 사고 (INES 7등급)

  소련에서 개발한 RBMK 노형은 비상발전기를 시동하는 데 시간이 오래 걸렸으며 그 전까지 터빈의 관성에 의존해야 했다. 당시 터빈의 관성으로 얼마나 버틸 수 있을지 모의 소내정전으로 실험을 진행했으나, 무리한 진행으로 원자로가 폭주하면서 세계 최악의 원자력 사고에 이름을 올리게 된다.

• 2011년 3월 11일 후쿠시마 원자력 발전소 사고 (INES 7등급)

  모든 게 기적적으로 짜맞춰졌다고 볼 수밖에 없는 사고. 앞선 지진으로 발전이 중단된 상황에서, 쓰나미로 송전망을 상실했으며(LOOP), 비상발전기의 침수로 인한 기동불능으로 인해 소내정전에 돌입했다. 이후 축전지의 완전 소모로 인해 비상전력도 나가고 지진 및 쓰나미로 인한 외부 지원의 단절, 여진으로 인한 대처 지연 등으로 인해 멜트다운까지 발생했다.

• 2012년 2월 9일 고리 원자력 1호기 소내정전 (INES 2등급)

  예방정비를 위해 저온정지 상태로 있었던 1호기에서 소외전력계통 점검 도중 계전기 절체로 LOOP 사고가 발생하고, 비상디젤발전기가 고장으로 기동불능에 빠지면서 12분간 소내정전이 발생했던 사고. 12분간 냉각수 온도가 21℃ 상승(36.9℃→ 58.3℃)했다. 사건을 운영사가 은폐하여 큰 비난을 받았다.