후쿠시마·풍계리·국내 원전, 한반도에 가장 큰 영향 남긴 곳은
가장 넓은 방사성 흔적은 2011년 후쿠시마 사고 뒤 나타났다
풍계리는 지진파·제논 검출...2017년 6차 실험 뒤 전국 방사선량은 평상범위
국내 원전은 작업자 피폭 사례 확인...주민·환경 영향은 별도로 봐야
프롤로그 | 218㎞, 308㎞, 810㎞…피해는 거리순이 아니었다
남한에서 실제로 측정된 방사선 영향의 순서는 달랐다. 2011년 후쿠시마 사고 뒤 국내 12개 방사능측정소에서 요오드-131이 검출됐다. 부산에서는 세슘-134와 세슘-137도 측정됐다. 건식·습식 침적물에서도 같은 핵종이 나왔다. 국내 대기와 지표환경에 가장 넓은 방사성 흔적을 남긴 것은 세 사례 가운데 후쿠시마 사고였다. 한국원자력안전기술원 관측자료를 분석한 'Journal of Environmental Radioactivity' 연구 결과다.
풍계리 핵실험은 다른 기록을 남겼다. 남한 지진계가 폭발을 포착했고 방사성 제논(기체)도 국내 공기에서 검출됐다. 2017년 6차 실험 직후 전국 환경방사선량은 평상범위를 유지했다. 국내 원전에서는 작업자가 실제 피폭된 사례가 있다. 2018년 월성 3호기 중수 누설 당시 29명의 평균 피폭선량은 0.39mSv, 최고치는 2.5mSv였다.
세 사건 가운데 한반도에 가장 큰 피해를 줬는지는 무엇을 피해로 보느냐에 따라 답이 갈린다. 일반환경의 방사성 핵종 유입은 후쿠시마 사고가 가장 넓었다. 확인된 개인 피폭선량은 국내 원전 작업자 사례가 더 컸다. 풍계리 핵실험에서는 남한 주민의 피폭선량 증가가 실측되지 않았다. 이 차이를 만든 것은 거리가 아니라 방출량과 핵종, 이동경로였다.
후쿠시마는 810㎞를 넘어 한국 대기까지 왔다
2011년 3월 후쿠시마 제1원전에서는 지진과 쓰나미로 냉각 기능이 상실됐다. 원자로가 손상되면서 핵분열 생성물이 대기로 방출됐다. 그 흔적은 한국까지 왔다. 3월 28일 국내 12개 방사능측정소에서 요오드-131이 모두 검출됐다. 최고 농도는 군산의 3.12mBq/㎥였다. 4월 7일 부산에서는 세슘-134가 1.19mBq/㎥, 세슘-137이 1.25mBq/㎥까지 측정됐다. 요오드와 세슘은 강수와 건식 침적물에서도 확인됐다. 후쿠시마에서 나온 방사성 물질은 일본에서 서쪽으로 곧장 날아온 것이 아니었다. 대기수송 분석에서는 북태평양과 동북아 상공을 이동한 공기덩이(Air mass)가 기압계 변화와 함께 한반도로 들어온 경로가 확인됐다.
거리 810㎞는 방사성 물질의 이동을 막는 벽이 되지 못했다. 그래도 '검출'과 '피해' 사이에는 큰 차이가 있었다. 2011년 3~6월 국내 71개 관측소의 하루 평균 공간감마선량률은 63~207nSv/h였다. 같은 연구에서 국내 해수와 해양생물의 요오드-131과 세슘-134·137 농도가 유의미하게 증가한 현상은 확인되지 않았다.
우리나라 국민이 받은 선량을 계산한 별도 연구에서는 후쿠시마 사고에 따른 첫해 유효선량이 연령대별 0.000057~0.0002mSv로 추정됐다. 연구진은 "갑상선 선량이 최대 0.0034mSv임을 고려하면 인체와 생태계에 대한 방사선 위험을 무시할 수 있는 수준"으로 평가했다.
세 사례 중 남한 일반환경에 가장 분명하고 넓게 방사성 핵종을 남긴 사건은 2011년 후쿠시마 사고로 볼 수 있다. 방사성 물질은 실제 한국까지 왔다. 그러나 측정된 농도와 추정선량은 국내 주민에게 방사선 건강피해가 확인되는 수준으로 이어지지 않았다.
풍계리 308㎞…핵폭발은 컸지만 남한 방사선량은 오르지 않았다
풍계리는 훨씬 가깝다. 2017년 9월3일 기상청은 함경북도 길주군 풍계리 인근 북위 41.302도·동경 129.080도에서 규모 5.7의 인공지진을 기록했다. 기상청은 5차 핵실험보다 에너지가 5~6배 컸다고 분석했다. CTBTO는 더 넓은 관측망을 사용했다. 처음 36개 지진관측소가 자동으로 신호를 잡았고 정밀분석에는 41개 주 관측소와 90개 보조 관측소 자료가 쓰였다. 최종 규모는 6.1로 산정됐다. 8분 30초 뒤에는 본폭보다 규모가 2단계 작은 두 번째 사건도 확인됐다. 남한까지 가장 강하게 전달된 것은 방사성 물질보다 폭발 에너지였다.
폭발 순간 암석에 전달된 에너지가 지진파로 바뀌어 지각을 통과했다. 지하 수백m 암반은 반대로 핵분열 생성물의 외부 이동을 막았다. 2019년 'Solid Earth' 연구는 2017년 폭발 깊이를 지표 아래 0.6㎞로 분석했다. 그래도 방사성 기체가 전혀 나오지 않은 것은 아니다. 2017년 남한 동북부와 동해상에서는 제논-133이 13차례 검출됐다. 당시 원안위는 포집 시각과 위치, 기류를 바탕으로 핵실험과 연관성을 판단했다.
후속 분석에서는 결론이 달라졌다. 독일 연방지질자원연구소와 GFZ 독일지구과학연구센터 등이 2019년 대기수송모형으로 9월 7~10일 남한 시료를 역추적한 결과 풍계리는 공통 배출원과 잘 맞지 않았다. 영변 핵시설 주변이 더 잘 일치했다. 반면 10월 러시아 우수리스크의 CTBTO 관측소에서 검출된 제논은 풍계리에서 뒤늦게 빠져나왔을 가능성이 제시됐다.
2006년 첫 핵실험은 연결이 더 분명했다. 폭발 뒤 남북 접경지역 남한 측에서 채취한 공기 시료와 배경농도, 대기수송모형을 분석한 연구는 방사성 제논이 10월 9일 핵폭발과 강하게 일치한다고 결론 냈다. 북한 핵실험에서 나온 방사성 기체가 남한까지 이동할 수 있다는 사실은 이때 실제 측정으로 확인됐다. 하지만 2017년 6차 핵실험은 남한 환경에서 다른 결과를 보였다. 전국 공간감마선량률은 당시 평상범위인 50~300nSv/h를 유지했다. 세슘 같은 입자성 핵종의 국내 유의한 침적도 확인되지 않았다.
국내 원전은 218㎞…사고보다 작업자 피폭 기록이 더 선명했다
국내 원전은 세 대상 가운데 생활권과 가장 가깝다. 서울에서 한울원전까지 218.0㎞, 월성원전까지는 303.4㎞다. 국내에서도 원전 사고·고장은 반복됐다. 원안위 통계를 보면 한국이 INES 체계를 도입한 1993년부터 2023년까지 3등급 이상의 원전 사건은 없었다. 2등급 사건은 네 건이다. 1994년 월성 1호기 중수누출, 2010년 신고리 1호기 냉각재 관련 사건, 2012년 고리 1호기 전원 상실, 2019년 한빛 1호기 원자로 수동정지다.
INES 3등급은 방사성 물질의 극소량 외부 방출이나 주민 피폭을 포함할 수 있는 단계다. 국내에서는 이 등급 이상의 사건은 없었다. 그렇다고 피폭 기록이 전혀 없는 것은 아니다. 2018년 월성 3호기에서 중수가 누설됐을 때 작업자 29명이 방사선에 노출됐다. 평균선량 0.39mSv, 최고선량 2.5mSv였다.
이 값은 후쿠시마 사고로 한국 주민에게 계산된 첫해 최대 유효선량 약 0.0002mSv와 단순 수치로 비교하면 1만2,500배 크다. 그러나 대상이 다르다. 2.5mSv는 원전 내부에서 작업하던 한 사람에게 확인된 최대 직업피폭선량이다. 0.0002mSv는 후쿠시마 사고 뒤 한국 일반인의 환경노출을 모형으로 추정한 값이다. 따라서 국내 원전 사고가 한국 사회 전체에 후쿠시마보다 더 큰 방사선 피해를 줬다는 뜻으로 읽을 수는 없다.
개인에게 확인된 피폭선량은 국내 원전 작업자 사례가 가장 컸고, 일반환경에 퍼진 방사성 핵종의 범위는 후쿠시마 사고가 가장 컸다. 풍계리는 두 지표 모두 남한에서 그 수준에 이르지 않았다.
후쿠시마 처리수는 2011년 사고와 다른 결과를 냈다
후쿠시마의 현재 상황은 2011년 사고와 분리해야 한다. 2023년 시작된 ALPS 처리수 방류는 손상된 원자로에서 방사성 물질이 대기로 쏟아져 나온 2011년 사고와 방출 방식이 다르다. 2026년 9월 18일 23차 방류가 끝났다. 방류량은 7,863㎥, 포함된 삼중수소는 1.3조Bq였다.
해수배관헤더에서 측정된 삼중수소 농도는 149~223Bq/L로 방류 기준 1,500Bq/L 아래였다. 같은 시기 추가 검사한 생산단계 수산물 953건과 유통단계 849건도 모두 기준에 적합했다. 해양수산부 9월 21일 자료다.
2026년 9월까지 공개된 국내 감시자료에서는 처리수 방류 뒤 한반도 해역의 비정상적인 방사능 상승이 확인되지 않았다. 2011년에는 일본에서 나온 요오드와 세슘이 한국 대기까지 도달했다. 2023년 이후 처리수 방류에서는 같은 현상이 국내 해역에서 관측되지 않았다. 같은 후쿠시마라도 방출량과 방출 형태, 이동경로가 달라지면 우리나라에서 관측된 결과도 달라진다.
세 사건을 같은 자에 올리면 답이 나온다
세 사례를 '피해'라는 한 단어로 묶으면 비교가 흐려진다. 환경오염과 개인피폭, 주민피폭을 나눠 놓으면 결과는 선명하다. 남한 일반환경에 가장 넓은 방사성 영향을 남긴 것은 2011년 후쿠시마 원전 사고다. 요오드-131과 세슘-134·137이 전국 대기와 침적물에서 측정됐다. 해수와 해양생물에서는 유의한 증가가 확인되지 않았고 한국 주민의 추정선량도 매우 낮았다.
실제 사람에게 확인된 피폭선량 가운데 비교 가능한 구체적 사례는 국내 원전 작업자 피폭이다. 월성 3호기 중수누설 당시 최고 2.5mSv가 측정됐다. 발전소 밖 주민 피해를 뜻하는 수치는 아니다.
풍계리 핵실험은 남한에서 지진파와 방사성 제논이라는 흔적을 남겼다. 2006년 제논은 핵실험과 강하게 연결됐고 2017년 제논은 배출원 해석이 엇갈렸다. 6차 핵실험 뒤 전국 환경방사선량은 평상범위였다. 남한 주민 피폭 증가나 장기 환경오염으로 이어졌다는 실측자료는 현재까지 확인되지 않았다.
거리표만 보면 국내 원전 218.0㎞, 풍계리 307.9㎞, 후쿠시마 810.0㎞다. 환경에 남은 기록은 그 순서를 따르지 않았다. 후쿠시마에서는 원자로 밖으로 나온 요오드와 세슘이 대기를 탔다. 풍계리에서는 지하 폭발 에너지가 먼저 암석을 타고 남쪽으로 내려왔다. 국내 원전에서는 시설 내부 작업자의 피폭이 실제 기록으로 남았다. 세 사건의 국내 영향을 가른 것은 네 가지였다. 밖으로 나온 방사성 물질의 양, 핵종의 종류, 이동경로, 마지막으로 사람이 받은 선량이다. 우리나라에 얼마나 가까웠는지만으로 피해의 크기를 설명할 수 없는 이유가 여기에 있다.