1.1 연구의 배경 및 목적

전 세계적으로 가동 연수가 30년 이상된 원전이 전체의 51%에 육박하면서 본격적인 노후화 단계로 진입하였다. 원 자로는 설계수명에 다다르면 안전성을 평가하여 계속운전을 하거나 영구정지 되는데 이처럼 영구정지가 결정된 사용후핵 연료 인출 및 이전, 냉각재 배수, 제염 등 원자로 해체를 위한 준비를 하게 된다. 여기서 원자로 해체란 ‘효용가치를 상실한 원자력 시설을 주변 환경으로부터 안전하게 영원히 퇴출하기 위해 취해지는 모든 기술적⋅관리적 활동’으로 정의한다. 원 자로 해체는 최소 몇 년 이상의 시간이 소요되는 장기 프로젝 트로서, 그 기간 중에 다양한 해체 폐기물이 대량으로 발생한 다. 상대적으로 단기간에 대량으로 발생하는 해체폐기물을 적절히 분류, 처리하지 못하면 상당한 처분비용부담이 뒤따 르며 또한 방사능을 띤 원전 계통과 기기를 해체 할 때 작업자 의 방사선 피폭은 물론 환경으로의 방사능 누출이 발생할 수 있다. 이에 따라 각 국의 원전 관련 주요 기관 및 부처는 원전 의 안전한 해체를 위한 지침, 가이드라인 등을 수립하여 운용 하고 있으며, 특히 해체단계에서 발생할 수 있는 리스크에 대 한 사전식별을 통한 대응전략 역시도 마련해놓고 있다.

우리나라의 경우, 현재 24기의 원자력발전소가 가동 중이 며 2029년까지 12기의 설계수명 만료가 예상된다. 그 중 국내 첫 원자력발전소인 고리 원전 1호기가 지난 6월 영구 정지가 결정되어 해체과정 중에 있다. 하지만 해외의 주요 원전 선진 국에 반해, 상업용 원자로 해체 사례가 전무하고 이를 관리하 기 위한 개략적인 법규 및 제도만이 시행되었을 뿐 실제 수행 을 위한 지침, 가이드라인, 절차서 등에 대한 세부지침은 부재 한 상황이다.

원전 제염해체공사는 방사화된 콘크리트 구조체에 근접하 여 작업해야하는 특성을 갖고 있어 그로인한 잠재적인 위험 요소 및 손실요인이 많다고 할 수 있다. 특히, 제염해체공사는 투입되는 자원, 소요되는 시간이 증가함에 따라 더 많은 리스 크 요인이 잠재되어 있다고 할 수 있다. 따라서, 상업용 원자 로 해체 사례가 전무한 제염해체공사의 리스크 식별을 통한 리스크 관리는 사업의 안전한 완료를 위해 필수적으로 수행 되어야 할 업무이다.

대부분의 원전 관련 주요 기관 및 부처는 해체과정 중 잠재 된 리스크 분석을 체계적으로 분석하여 관리하고 있다. 하지 만 방사선학적 리스크에 치중되어 제염해체작업 중 발생할 수 있는 구조적 재난재해 및 위험요소는 크게 고려하지 않고 있다. 또한 재난 및 재해 그리고 리스크 분류체계는 작업의 특 성(작업프로세스, 활용장비, 작업위치 등)별로 정립되어 있지 않아 실제 해체공사를 위한 매뉴얼로 활용하기에 무리가 있 다. 이와 관련된 내용을 미국 에너지부(DOE)는 보고서를 통 해 건설해체공사와 유사한 특성을 갖는 원전 제염해체공사에 서 구조적 리스크 관리는 매우 중요하다고 언급하고 있다.

이에 따라 차폐 콘크리트 구조물 제염해체공사의 건설해체 공사와의 유사성을 기반으로 작업의 특성별로 리스크 분류체 계를 구축하는 것은 원자력 발전소 해체공사 리스크 관리에 필수적이다.

1.2 연구의 범위 및 방법

본 연구는 원전 제염해체공사의 리스크 분류체계 구축을 목표로 하였으며, 원전 제염해체공사 프로세스 중 구조적⋅ 작업 재난 및 재해의 빈도가 가장 높은 차폐 콘크리트 구조물 해체공사를 대상으로 하였다.

이를 위하여 기존 국내에서 수행된 바 있는 연구용 원자로 해체철거 공사 사례와 원자로 해체철거공사 WBS 시안 개발 사례 등의 기존 연구사례를 기반으로 원전 차폐 콘크리트 구 조물의 제염해체공사 공정을 도출하였다.

이와 함께, 기존의 국내외 원자로 제염해체 관련 연구가 방 사능학⋅비방사능학적에 치중되어 있으며 건설공사 관점의 리스크 관리가 미비한 점을 고려하여, 건설 분야에서 연구되 고 있는 건설공사 위험요소 프로파일을 기반으로 제염해체공 사의 공정별 구조적, 해체 작업 리스크 요인을 도출하였다.

원전 차폐 콘크리트 구조물 제염해체공사의 공정별 특성을 고려하여 발생 가능한 물적리스크를 건설공사의 공정별 리스 크와 매칭하여 원자로 차폐 콘크리트 구조물 제염해체공사의 공정별 리스크를 새롭게 도출하였다.

특히, 공정별 리스크는 공정별로 발생 가능한 구조적⋅작 업 측면의 물적리스크를 우선 도출하였다.

전문가 인터뷰를 통하여 도출된 공정별 물적리스크를 검증 하고 주요 공정프로세스와 그에 따른 리스크를 선정하여 공 정에 미치는 영향을 파악하여 시사점을 도출한다.

2.1 원전 해체의 정의

국가 또는 발전소에 따라 상황이 매우 다르지만 통상적으 로 원자력발전소는 30 ~ 60년 정도 가동된다. 어떤 시점에 이 르면 장기간 가동에 따른 설비의 노후화, 기술적 안전성 확보 곤란, 경제성 저하, 정치/사회적 이유 등 여러 원인에 의해 더 이상 전력을 생산하지 않고 영구적으로 가동중지를 하게 되 는 데 그 다음 과정이 해체이다.

국제원자력기구(International Atomic Energy Agency, IAEA) 의 정의에 따르면 해체란 “시설에 적용되는 규제 요건의 일부 또는 전부를 해제하기 위해 취해지는 행정적 및 기술적 조치” 이다.

즉, 해체란 단순히 시설의 철거만을 의미하는 것이 아니라 해체계획 수립, 인허가, 오염 조사, 제염, 철거, 폐기물 처리, 부지 복원, 부지에 대한 규제 해제 등의 일련의 과정을 포괄하 는 것이다. 한때 ‘폐로’라는 용어도 사용되었으나 현행 원자 력안전법에 ‘해체’ 라는 용어를 사용하고 있다.

미국 원자력산업포럼(Atomic Industrial Forum)에서는 원전 의 해체 방안별로 해체 단계를 즉시해체 3단계 지연해체 5단계, 영구밀봉 6단계로 구분하고 있으며, 미국 전력연구원(EPRI)에 서는 원전해체를 ① 해체 전략 단계 ② 조직 전환 단계 ③ 시설 전환 단계 ④ 최종 해체 단계 4단계로 분류하고 있다.

2.2 리스크 관리 개요

리스크란 사전적인 의미로 예측하지 못한 어떤 사실에 의 해 목적물에 상해, 손상, 손실 등의 부정적인 영향을 끼치는 잠재가능성을 의미하는 것으로 위험(Danger)과는 달리 리스 크를 수용하여 적절한 관리를 할 경우 그에 상응하는 보상, 기 회, 이익 등 긍정적인 가능성으로 전환될 수 있다. 제염해체공 사에서 리스크란 공사의 안전한 완료에 불리하게 작용하는 잠재적인 위험요소 및 손실요인이라고 정의할 수 있다.

제염해체공사에 영향을 미치는 불확실한 사건 및 상황을 사전에 인지, 분석, 대응 모니터링하여 사업의 성공을 방해하 는 리스크 요인들을 최소화 시키고 기회요인을 극대화함으로 써 전체 원전 해체사업의 시간적, 금전적 손실을 최소화하고 성공적으로 안전한 사업 완수를 위한 관리방안이다.

제염해체공사를 수행하기 위해 방사화 범위가 불확실한 구 조체에 근접하여 해체공사를 완료하는 특성을 갖고 있어 그 로인한 잠재적인 위험요소 및 손실요인이 많다고 할 수 있다. 특히, 투입되는 인력, 소요되는 시간이 증가함에 따라 위험도 는 기하급수적으로 늘어난다. 따라서, 원전 해체 사업의 안전 한 완료를 위해 잠재적인 위험요소 및 불확실성을 최소화 하 려는 노력이 필요하다.

위험요소 및 불확실성을 저감하기 위한 리스크 관리의 주 요 업무는 일반적으로 리스크 요인(Factor)에 대해 인지한 후 원인을 분석하고 그에 대한 대응방안을 수립하여 조치를 취 하고 조치사항에 대한 이행여부를 확인하여 리스크의 저감 정도를 모니터링 하는 5단계의 절차로 이루어진다. 이와 같은 5단계 중 효과적인 리스크 관리를 위해서는 사업의 성격 및 특성에 따른 리스크 요인을 식별하는 단계가 중요하다.Fig. 1

Fig. 1

Risk Management Process (PMBOK)

2.3 원전 해체공사 리스크관리 요소

2.4 건설산업 리스크 요인

본 연구의 경우 건설산업분야에서 규정하는 작업별 위험요 소 프로파일을 분석하고 원전 제염해체공사와의 유사성을 기 반으로 리스크 분류체계를 구성한다.

Table 2는 건설산업의 물적피해 항목으로 공사 시에 발생 할 수 있는 다양한 Hazard로 인해 구조물 자체 및 공사를 위해 활용되는 가설 객체와 같은 위험발생객체에 끼칠 수 있는 재 난, 재해 등의 직접적 피해를 의미한다.

이어서 건설산업의 물적피해 항목을 제염해체공사에서 일 어날 수 있는 물적피해로 구체화하기 위하여 국내 원전해체 프로젝트와 구조 분야의 경험이 있는 실무진 및 연구기관의 전문가 5인에 대해 인터뷰를 진행하였다(Table 3).

그룹미팅 및 인터뷰를 통해 의미가 중복되는 항목을 결합⋅ 제거하고 항목별 개념을 구체화하는 과정을 거쳐 제염해체공 사 작업 중 발생가능 한 물적피해 요인을 도출하였다(Table 4). 도출된 항목은 10개 항목으로 구성되었다.

본 연구에서 낙석은 원전 차폐 콘크리트 해체공사의 주요 공정인 콘크리트 절단작업 시 와이어 쏘우 혹은 굴삭기 사용 시 빈번하게 발생할 것으로 예상되는 리스크이다. 이와 다르 게 낙하는 콘크리트 블록을 제외한 다른 물체가 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어져 사람을 가해한 경우나 발에 떨어진 경우 를 말한다.

붕괴는 응력분포의 집중 및 구조적 결함 등에 의해 차폐벽 이 무너져 내리는 것을 의미한다. 방사화된 콘크리트 구조물 의 붕괴가 발생한다면 작업자의 안전과 밀접하게 연관된 방 사선/비방사선학적 등의 더 큰 재해를 발생시킬 수 있기 때문 에 구조적 관점에서의 철저한 관리가 필요한 리스크이다.

지반이나 구조물이 가라앉은 현상을 침하라고 하며, 건설 공사에서는 터널 굴착 중 지반보강이 불충분한 경우 발생할 수 있으나 원전 차폐 콘크리트 제염해체공사에서는 가능성이 낮으므로 제외하고 고려한다.

물체에 외력이 가해져 조금이라도 영구 변형이 생겼을 경 우 파손이라 정의하며 건설공사에서는 파손의 발생이 빈번할 수 있지만 원전 제염해체공사에서는 빈도가 낮을 것이라 예 상되며 파괴, 파단, 파손 항목의 의미가 중복되어 파손항목으 로 결합하였다.

불이 나는 경우를 화재라고 하며 Handy Grinder 등 전기를 이용하여 작동하는 장비를 사용하는 경우 발생할 수 있다.

3.1 원전제염해체 공정 분류

WBS(Work Breakdown Structure, 역무분류체계)란 “사업 목표를 달성하고 요구되는 성과물을 생산하기 위해 수행되는 모든 역무의 성과물에 기반한 계층적 분류”라고 정의한다.

광범위한 리스크 중 원전 차폐 콘크리트 구조물의 제염해 체공정에 적합한 리스크를 식별하고 구체화하기 위해 WBS 를 구성하였다. 역무 분류의 기준은 Fig. 2와 같이 사업의 흐름 에 따른 관리가 이루어지도록 프로젝트 단계별 분류체계를 수립하였다.

Fig. 2

WBS Organization of Decommissioning and Dismantling Project

대분류(Level 1), 중분류(Level 2), 소분류(Level 3)의 3단계 로 구성하였다. Level 1은 원전 차폐 콘크리트 구조물의 유닛 을 구분하였고 Level 2는 각 유닛에서 수행하는 주요 업무를 나열하였다. Level 3은 Level 2에서 나열한 업무의 특성(작업 위치/요소/작업장비)의 세부내용을 나타낸다. Risk Factor은 업무의 특성을 반영한 리스크 도출을 위해 Level 2 와 Level 3 와 연결하여 분석하였다.

Table 5는 2005년에 완료한 연구로 2호기 해체공사 WBS이 며, 원전해체공사 literature review를 통해 도출한 것이다.

구조적, 해체 작업적 측면에서 발생할 수 있는 리스크를 중 점적으로 도출하기 위해서 본 연구에서는 직접적으로 제염해 체 작업을 포함하는 “원자로 차폐 콘크리트 구조물 해체 공 정”만을 대상으로 분석하였다.

이 공정은 원자로 수조라이너 제거와 비방사화⋅방사화 콘 크리트 제거 작업으로 나누어지며, 이들은 세부적으로 74가 지의 작업으로 다시 나누어진다. 그리고 최종적으로 28가지 의 세부작업으로 구분되는 것을 볼 수 있다.

3.2 원전제염해체공사 리스크 도출

3.2.1 원전 제염해체공사 공정과 건설공사 공정의 매칭

미국 에너지부 Department of Energy(DOE)의 보고서에 따 르면 건설공사와 유사한 특성을 갖는 원전 제염해체공사에서 구조적 리스크 관리는 매우 중요하다. 하지만 국제기구를 비 롯한 대부분의 원전 제염해체공사에서는 방사선학⋅비방사 선학적으로 치우쳐 제염해체작업 중 발생할 수 있는 구조적 재난재해 및 위험요소는 크게 고려하지 않고 있다.

본 연구에서는 건설공사와 제염해체공사의 매칭프로세스 를 통해 제염해체공사의 구조적⋅작업적 리스크 분류체계를 구성한다.

앞서 구성한 원전 차폐 콘크리트 구조물의 제염해체공사 WBS와 건설산업분야 위험요소 프로파일을 기반으로, 본 연 구에서 제안하는 제염해체공사와 건설공사의 매칭프로세스 (Fig. 3)를 통해 제염해체공사 RBS(Risk Breakdown Structure, 리스크 분류체계)를 구성하였다. 또한 원전해체 프로젝트와 관련된 전문가 집단을 선정하여 인터뷰를 실시하여 효과적인 RBS 구성이 가능하도록 하였다.

Fig. 3

Matching Process (Construction Work - D&D Work)

매칭프로세스는 ① 제염해체공사 주요업무별 유사 건설공 사 주요업무 매칭, ② 제염해체공사 주요업무특성(작업위치/ 요소/작업 장비)별 유사 건설공사 주요업무특성 매칭, ③ 제염 해체공사의 특이성 고려, ④ 전문가 인터뷰를 통한 수정 및 보 완 과정을 의미하며 이를 통해 제염해체공사의 리스크 분류 체계를 구성한다.

원전 차폐 구조물 제염해체공사 역시 건설공사에서 규정하 는 해체철거공사의 일종으로 볼 수 있기 때문에 동일한 기준 을 적용할 수 있다. 이에 따라, 제염해체공사와 건설공사의 유 사성을 기반으로 한 주요업무와 업무특성의 매칭을 통해 건 설공사의 리스크가 매칭 된 제염해체공사의 리스크로 소결된 다. 이러한 현장의 업무특성을 고려한 리스크 식별을 통한 리 스크 분류체계 구성을 제안함으로써 향후 실제 현장에서 사 전 점검을 위한 도구로 활용할 수 있도록 하였다.