국내원전의 지진안전관련 참고자료

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과학기술처

1. 지진용어

o 진원

- 지진의 직접적인 원인인 암석의 파괴가 최초로 일어난 땅속의 지점

o 진앙

- 진원에 대응되는 지표면의 위치

o 규모와 진도

- 지진의 크기를 나타내는 수치로써 절대적 개념의 "규모"와 상대적 개

념의 "진도"라는 용어가 사용

- 규모(Magnitude)는 지진발생시 진동에너지의 총량에 대응되는 것으로

서 지진 자체의 크기를 대표한다. 지진계에 기록된 지진파형의 진폭

과 진앙(발생지점)까지의 거리 등을 변수로 산출하며 소수 1자리까지

나타낸다. 미국의 지진학자 리히터의 이름을 따서 리히터스케일이라

고도 한다.

- 진도(Intensity)는 어느 장소에 나타난 진동의 세기를 나타내는 수치

로서 사람의 느낌이나 구조물의 흔들림 정도를 미리 정해 놓은 설문

에 기준하여 계급화한 척도로서, 정수단위로 나타낸다. 기상청은 일

본의 JMA scale(8단계)를 사용하며, 원자력계에서는 미국에서 시작되

어 일반화된 MM scale(Modified Mercalli scale : 12단계)를 사용한

다.

* 어떤 지진의 규모는 거리와 관계없이 동일하지만 진도는 거리에 따

라 달라짐.

<참고> MM 및 JMA scale 비교

가. MM scale(수정 메르칼리 진도계급)

o 진도값과 설명

I. 특별히 좋은 상태에서 극소수의 사람을 제외하고는 전혀 느낄 수 없

다.

II. 소수의 사람들, 특히 건물의 윗층에 있는 소수의 사람들에 의해서

만 느낀다. 섬세하게 매달린 물체가 흔들린다.

III. 실내에서 현저하게 느끼게 되는데 특히 건물의 윗층에 있는 사람

에게 더욱 그렇다. 그러나 많은 사람들은 그것이 지진이라고 인식

하지 못한다. 정지하고 있는 차는 약간 흔들린다. 트럭이 지나가

는 것과 같은 진동.지속시간이 산출된다.

IV. 지진동안 실내에 서 있는 많은 사람들이 느낄 수 있으나 호외에서

는 거의 느낄 수 없다. 밤에는 잠을 깨운다. 그릇, 창문, 문 등이

소란하며 벽이 갈라지는 소리를 낸다. 대형트럭이 벽을 받는 느낌

을 준다. 정지하고 있는 자동차가 뚜렷하게 움직인다.

V. 거의 모든 사람들에 의해 느낀다. 많은 사람들이 잠을 깬다. 약간

의 그릇과 창문 등이 깨어지고 어떤 곳에서는 플라스틱에 금이 간다.

불안정한 물체는 뒤집어진다. 나무, 전신주, 다른 높은 물체의 교란

이 심하다. 추시계가 멈춘다.

VI. 모든 사람들에 의해서 느낀다. 많은 사람들이 놀라서 밖으로 뛰어

나간다. 어떤 무거운 가구가 움직인다. 떨어진 플라스터와 피해를

입은 굴뚝이 약간 있다.

VII. 모든 사람들이 밖으로 뛰어 나온다. 아주 잘 설계되었거나 건축된

건물에서는 피해가 무시될 수 있고, 보통 건축물에는 아주 크게

피해를 입는다. 굴뚝이 무너지고 운전하고 있는 사람들이 느낄 수

있다.

VIII. 특별히 설계된 구조물에는 약간 피해가 있고, 보통 건축물에는

부분적 붕괴와 더불어 상당한 피해를 일으키며 열등한 건축물에

는 아주 심하게 피해를 준다. 창틀로부터 무너진 창벽, 굴뚝, 공

장 재고품, 기둥, 기념비, 벽들이 무너진다. 무거운 가구가 뒤집

어 진다. 모래와 진흙이 나온다. 우물물의 변화가 있고 운전자가

방해를 받는다.

IX. 특별히 설계된 구조물에 상당한 피해를 준다. 잘 설계된 구조물은

기울어짐. 실제 구조물에는 큰 피해를 주며, 부분적으로 붕괴를 한

다. 건물은 기초에서 벗어닌다. 땅에는 금이 명백하게 간다. 지하

파이프도 부러진다.

X. 잘 지어진 목조구조물이 파괴된다. 대개의 석조건물과 그 구조물이

기초와 함께 무너진다. 땅에 심한 금이 간다. 철도가 휘어진다. 산

사태가 강뚝이나 경사면에서 생기며 모래와 진흙이 이동된다. 물이

튀어 나오며, 뚝을 넘어 쏟아진다.

XI. 남아 있는 석조 구조물은 거의 없다. 다리가 부서지고 땅에 넓은

균열이 간다. 지하 파이프가 완전히 파괴된다. 연약한 땅이 푹 꺼

지고 지층이 어긋나간다. 기차선로가 심하게 휘어진다.

XII. 전면적 피해, 지표면에 파동이 보인다. 시야와 수평선이 뒤틀린

다. 물체가 하늘로 던져진다.

나. 진도계급표(JMA scale)

o 0(무감) : 사람은 느낄 수 없고 지진계에만 기록될 정도의 지진

- 매달리 물체의 흔들림이 다소 보이거나 그 소리는 들려도 몸으로 느

낄 수 없다면 무감이다.

o I(미진) : 정지하고 있는 사람, 특히 전진에 민감한 사람만이 느낄 정

도의 지진

- 조용한 경우 약간 느끼나 그 시간이 길지 않고 서 있는 경우 못 느끼

는 수가 많다.

o II(경진) : 모든 사람이 느낄 정도로서 창문이 다소 흔들리는 정도의

지진

- 매달리 물체의 흔들림을 알 수 있고 서 있는 경우 다소 느끼나 움직

일 경우에는 전혀 느끼지 못한다. 자고 있는 사람이 깨는 수가 많다.

o III(약진) : 가옥이 흔들리고 창문이 달그닥 소리를 내며 형광등과 같

이 매달린 물건이 흔들린다. 그릇의 물이 출렁임을 알 수

있는 정도의 지진

- 약간 놀랠 정도로 느끼며, 자고 있는 사람이 깨지만 밖으로 뛰어 나

가지는 않으며, 공포감도 갖지 않는다. 밖에 있는 사람도 많이 느끼

나 걷고 있는 경우 느끼지 못하는 사람도 있다.

o IV(중진) : 가옥의 동요가 심하고 불안하게 놓인 꽃병 등이 넘어지며

그릇의 물이 넘친다. 걷고 있는 사람이 느끼며 많은 사람이

집 밖으로 뛰어 나올 정도의 지진

- 자고 있는 사람이 놀래 뛰쳐 일어나며 공포감을 갖는다. 전봇대, 나

무 등의 흔들림을 알 수 있다. 일반 가옥의 기왓장이 어긋나는 수는

있어도 피해다운 것은 없다.

o V(강진) : 벽에 금이 가고 비석이 넘어지며 굴뚝, 돌담, 축대 등이 파

손되는 정도의 지진

- 서 있기가 매우 어렵다. 일반 가옥에 약간의 피해가 생기기 시작한다.

연약한 지반(지면)은 금이 가거나 다소 부서져 나간다. 불안하게 놓

인 가구는 넘어진다.

o VI(열진) : 가옥이 파괴가 30% 이하로서 산사태가 일어나고 땅에 금이

가며 대부분의 사람들이 서 있을 수 없는 정도의 지진

- 도움없이는 걸을 수 없다.

o VII(격진) : 가옥의 파괴가 30% 이상에 달하며 산사태, 땅의 갈라짐 또

는 단층이 생긴다.

* 본 진도계급은 일본기상청(JMA)이 1949년에 제정하여 현재 사용중인

것임.

다. 지진 진도 비교표(생략)

라. 국내원전 내진설계값

o 고리

- 고려된 지진 : 지리산 지진(1936. 규모 5.0)

- 최대 지반가속도 : 0.19g(JMA 5, MM 8)

- 설계지반가속도 : 0.2g(JMA 5, MM 8)

o 월성

- 고려된 지진 : 지리산 지진(1936. 규모 5.0)

- 최대 지반가속도 : 0.142g(JMA 5, MM 7)

- 설계지반가속도 : 0.2g(JMA 5, MM 8)

o 울진

- 고려된 지진 : 지리산 지진(1936. 규모 5.0)

- 최대 지반가속도 : 0.15g(JMA 5, MM 8)

- 설계지반가속도 : 0.2g(JMA 5, MM 8)

o 영광

- 고려된 지진 : 황해 지진(1910. 규모 6.75)

- 최대 지반가속도 : 0.165g(JMA 5, MM 8)

- 설계지반가속도 : 0.2g(JMA 5, MM 8)

* JMA(Japanese Meteorological Agency 방식 : 8등급)

MM(Modified Mercalli 방식 : 12등급)

g(gravity인 중력가속도를 말함 : 9.8m/제곱sec)

규모(Magnitude로 지진학자 이름을 따서 Richter scale이라 함)

2. 지질 연대구분

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지질시대구분             지속기간(백만)    시기(백만년전)

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신생대

제4기

. 현세                    약 10,000년전     약 10,000년전

. 풀라이스토세                  2.5               2.5

제3기

. 플라이오세                    4.5                 7

. 마이오세                     19.0                26

. 올리고세                     12.0                38

. 에오세                       16.0                54

. 팔레오세                     11.0                65

중생대

백악기                            71               136

쥬라기                            54               190

트라이아스기                      35               225

고생대

페름기                            55               280

석탄기                            65               345

데본기                            50               395

사일류리아기                      35               430

오오도비스기                      70               500

캠브리아기                        70               570

선캠브리아기

원생대                         4,030             4,600

시생대                         4,030             4,600

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3. 단층 및 활성단층의 정의

o 단층이란 지각의 변동에 의해 양측 지반이 상대적으로 이동한 것을 말

하며, 이동한 형태에 따라 정단층, 역단층, 주향이동단층 등이 있음.

o 활성단층이란 지각운동이 다시 일어날 가능성이 있는 단층을 말하며 나

라마다 기술적인 정의에 약간씩 차이가 있음.

- 일본의 경우, 제4기 지층을 변위시킨 단층은 모두 활성단층으로 정의

하고 있으며

- 우리나라는 원전도입국인 미국의 기준을 준용하며 과거 3만 5천년 이

내에 1회, 또는 50만년 이내에 2회 이상의 변위가 있는 단층을 활성

단층으로 규정하고 있음.

* 제4기 지층의 구분도 나라마다 차이가 있으나 약 180만년전 또는

250만년전부터 현재까지 생성된 지층을 말함.

- 국제원자력기구(IAEA)의 경우, 정량적으로 활성단층을 정의하지 않고

가까운 장래에 변위가 있을 가능성이 있는 단층을 활성으로 규정

o 이와 같이 활성단층에 대한 정의가 나라마다 차이가 있는 것은 각국의

기후.지질학적 특성에 기인하는 것이며

- 대륙지각과 해양지각의 경제부(태평양판-유라시아판 경계)에 위치한

일본의 활동성 기준을 우리나라에 그대로 적용하는 것은 어려움이 있

음.

4. 각국의 원전부지 기준 비교

<우리나라>

o 우리나라 원전부지 선정기준은 원자력법 시행령 제50조 내지 57조 및

과기처 고시(제83-5호)에 따라

- 원자로시설은 지진 또는 지각의 변동이 일어날 가능성이 희박한 곳

에 설치하도록 되어 있으며

- 부지조사 및 평가에 관한 세부기준은 원전도입국인 미국의 기준을

준용하고 있음.

* 대륙판과 해양판의 경계부에 위치한 일본과 달리 우리나라는 미

국과 같이 대륙판에 위치하고 있어 미국기준 준용

<미국>

o 미국 원자력법(10CFR100 Appendix A), 원자력안전규제위원회 Reg.

Guide 1.70 등에 규정되어 있음.

- 원전부지 선정시 부지주변(320km내)의 과거 지진기록, 부지내의 정

밀지질조사 등을 수행하고 과거 원전주변에서 발생한 최대지진을

고려하여 내진설계를 하도록 규정하고 있음.

- 원자로를 중심으로 하여 반경 8km 이내에 활성단층이 존재할 경우,

원자력발전소 부지로써 부적합함을 권고

- 만일 반경 8km 이상 지역에 활성단층이 존재할 경우에는 최대 잠재

지진을 평가하여 설계기준지진에 고려함.

<일본>

o 일본의 원전부지기준은 원자로 등 규제에 관한 법률 등에 규정되어

있음.

- 광범위한 활성단층이 분포되어 있어 원전부지내(1-2km)에만 활성단

층이 없으면 원자로 설치가 가능하며 이 경우 최대지진을 고려하여

내진 설계

5. 각국 원전의 내진설계 현황

<일본>

o 지질 및 지진학적 측면에서 국토의 거의 전체가 활성단층의 영향을

받음.

o 원전의 설계기준 지진값은 평균 0.40g(최소 0.34g, 최대 0.6g)임.

<미국>

o 지질 및 지진학적 관점에서 지역에 따라 그 특성이 크게 다르기 때문

에 원전의 설계기준 지진값 최소 0.05g, 최대 0.75g로 큰 차이가 있

음(평균 0.183g).

(단위 : g)

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설계기준 지진값           Site 수

-----------------------------------------------------------

동부 및 중부               0.2 이하                76

0.2-0.5                  8

서부                       0.2-0.5                  8

0.5 이상                 2

===========================================================

<우리나라>

o 국내에서 발생된 역사지진 및 계기지진을 고려하여 지반가속도를 결

정

- 고리 3.4호기 : 1936년 지리산 지진(규모 5.0)이 발생한다고 가정,

지진가속도 0.19g가 산출

- 울진 1.2호기 : 1936년 지리산 지진(규모 5)이 발생한다고 가정,

지진가속도 0.15g가 산출

- 월성 1호기 : 1936년 지리산 지진(규모 5)이 발생한다고 가정, 지

진가속도 0.14g가 산출

- 영광 원전 : 1910년 황해역사 지진(규모 6.75)에 의한 지진가속도

0.165g 산출

o 상기 수치에 지진발생의 불확실성 및 안전여유를 감안하여 모든 원전

의 설계기준 지진값은 0.2g로 함.

6. 월성원전 건설당시 부지조사 내용

o '75년 월성 1호기 건설을 위한 부지선정시에

- 부지반경 320km내의 과거역사 및 계기지진, 8km내의 활성단층조사,

부지내의 정밀지질조사를 수행한 바 있으며

- 그 당시 부지반경 8km내에 활성단층이 존재한다는 기술적 증거는 발

견되지 않았고, 과거에 발생한 최대지진인 1936년 규모 5.0의 지리산

지진을 기초로 하여 계산한 내진설계값(0.14g)에 여유를 부가하여 진

도 7의 지진에 견딜 수 있도록 내진설계 기준값을 0.2g로 채택하였음.

o 그러나 이후 국내외 많은 전문가들은 양산단층이 활동성이라 하더라도

내진설계값(0.2g)이 여유가 있는 것으로 판단하고 있음.

- 미국 Duff, C.Gordon 박사는 1977년 월성 1호기 PSAR 작성과정에서

양산단층이 활성일 경우 월성원전에 미치는 지진가속도가 0.019g-0.15g

정도임을 제시

- 국내 전문가들도 월성원전의 최대 지진가속도를 0.14g 정도로 추정하

고 있음.

o 한편, 양산단층의 활동성 여부는 '90년대 이후부터 본격 제기되었고 이

에 따라 과기처는 월성 2호기 건설과 관련하여 한전으로 하여금 조사를

지시하였고

- 한전은 자원연구소에 연구용역을 의뢰하여 이에 대한 정밀조사를 수

행('95.6-'98.6)

7. 기상청, 자원연구소간 지진관측이 상이한 이유

<관측망 비교>

o 기상청

- 관측망(총 13개소)

. 전국 관측망 : 12개소

. 광대역 관측소 : 1개소

- 특징 : 24시간 상시 감시(규모 2.0 이상)

o 자원연구소

- 관측망(총 42개소)

. 양산 단층대 관측망 : 12개소

. 원주 관측망 : 26개소

. 천문대, 지리원, 내무부, GPS 등 각 1개소

- 특징 : 특정연구지역 지진발생 감시(규모 1.2 이상 미소지진)

o 기상청에서 '78년부터 '96년까지 기록한 국내의 연평균 지진발생 빈

도는 17회 정도임('96년 36회).

- '96년 자원(연)가 경상분지에서 연구목적으로 설치한 계측기가 관

측한 지진횟수는 총 55회(이중 양산단층 선상에서 발생한 지진은 4

회)로 미소지진까지 포함된 기록임.

8. 국내 주요 단층과 각 원전부지까지의 거리

o 현재까지 정확히 실측된 자료가 없어 자원연구소의 지질도를 기초로 하

여 추정한 거리임.

(단위 : km)

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원전부지별 거리

단층          --------------------------------------------

영광        울진        월성        고리

-------------------------------------------------------------

양산단층           230          60          26          22

울산단층           260         125          12          28

동래단층           240         175          30          13

입실단층           265         140          12          46

광주단층            33         230         195         185

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자료) 1:100만 한국지질도(자원연구소, 1995)

9. 원전 지진대응 설비동작 실적

<설비현황>

o 원전에는 원자로건물을 포함하여 주요 위치에 9-22개 지진감시설비가

설치되어 있음.

o 지진감시계가 내진설계치의 1/20에 해당하는 0.01g 이상이면 자동적

으로 주제어실에 경보를 발생하며, 1/2에 해당하는 0.1g가 되면 원자

로를 정지시킴.

* 내진설계치는 진도 7 이상에 견딜 수 있는 0.2g임.

<지진감시 설비 동작이력>

o 고리원전 : 아직 실적 없음.

o 월성원전 : '97년 6월 26일 지진발생시 경비(0.034g)

o 울진원전 : 아직 실적 없음.

o 영광원전 : '97년 5월 9일 지진발생시 경보(0.016g)

<대응조치 현황>

o 주재관을 통해서 지진경보발생시 과기처에 통보하고 있으며, 지난 영

광원전 및 월성원전에 경보발생시도 동 사실을 언론에 공개하였음.

o 원전사업자도 경보발생에 따라 계통이상 유무를 점검하였으며, 운전

기준 지진(0.1g) 이상이면 정지할 수 있도록 대비하고 있음.

10. 원전에 설치된 지진감시 설비내역

(고리)

o 1호기(총 9개)

- 격납건물 : 6개

- 보조건물 : 3개

o 2호기(총 12개)

- 격납건물 : 7개

- 보조건물 : 4개

- Field : 1개

o 3.4호기(총 22개)

- 격납건물 : 16개

- 보조건물 : 3개

- Field : 1개

- CONTROL 건물 : 2개

(영광)

o 1.2호기(총 22개)

- 격납건물 : 16개

- 보조건물 : 3개

- Field : 1개

- CONTROL 건물 : 2개

o 3.4호기(총 13개)

- 격납건물 : 10개

- 보조건물 : 3개

(울진)

o 1.2호기(총 15개)

- 격납건물 : 8개

- 보조건물 : 6개

- Field : 1개

(월성)

o 1호기(총 10개)

- 격납건물 : 6개

- 보조건물 : 2개

- Field : 1개

- CONTROL 건물 : 1개

* 주기적인 점검, 기능시험 및 교정을 수행하여 지진감시설비 정비

및 신뢰성 유지

. 채널점검 : 1개월

. 채널 기능시험 : 6개월

. 채널교정 : 18개월

* 안전정지지진(SSE) : 발전소 수명기간 동안에 발생이 예상되는

최대지진(0.2g)

. SSE 초과시 발전정지시킨 후 지진해석 및 평가를 실시하여 운

전여부 결정

. SSE : Safety Shutdown Earthquake

* 운전기준지진(OBE) : 발전소 수명기간중 일어날 수 있는 큰 지진

으로써 SSE의 1/2값으로 정의됨(0.1g).

. OBE 초과시 즉시 정밀검사를 실시하여 운전정지여부 판단

. OBE : Operating Basis Earthquake