SCIENCE #01. Q&A 오염수, 처리수, 방류수로 알아보는 후쿠시마 오염수 방류, 우리 수산물 안전한가?
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* 후쿠시마 ‘오염수’, ‘처리수’, ‘방류수’라는 용어는 어떻게 구분되나요?
오염수인가 처리수인가 용어로 인한 혼동이 있습니다. 용어는 실체가 되는 그 무언가를 가장 잘 표현하고 성질을 잘 나타내면 되는 것입니다. 후쿠시마 원전 부지의 지하수가 원자로 건물의 균열 틈새로 유입되어 용융된 노심 파편 등 원전 내부의 방사성 물질과 접촉하면 방사능으로 오염되는데 이것이 오염수입니다.
수집된 오염수는 방사성 물질을 제거하게 되는데 제거가 충분히 되어 기준치를 만족한 물을 처리수라고 합니다. 먼저 흡착탑을 이용하여 오염수에 포함된 주요 핵종인 세슘과 스트론튬을 제거하고, 이후에 우리가 정수기에 쓰는 것과 같은 원리의 역삼투압 장치를 통과시켜 담수와 고농도의 염(鹽) 농축액으로 분리합니다. 담수는 손상된 원자로의 냉각수로 재활용하고, 염 농축액은 추가 정화를 위해 저장탱크에 보관됩니다. 이를 ‘세슘-스트론튬 오염 처리수’라 합니다. 세슘-스트론튬 오염 처리수 중에 남아 있는 방사성 물질은 다핵종제거설비(Advanced Liquid Processing System; ALPS)로 대부분 제거합니다. 대부분의 방사성 핵종을 제거할 수 있지만 삼중수소수(HTO)는 화학적으로 물과 특성이 동일하므로 제거하지 못합니다. 물론 기술적으로는 소량의 고농도 삼중수소수에서 삼중수소를 뽑아내는 것은 가능하지만 대량의 저농도 삼중수소를 분리하는 것은 불가능합니다. 이렇게 삼중수소 외에 대부분의 방사성 핵종이 제거된 물을 ‘ALPS 처리수(ALPS treated water)’라 합니다. 우리가 통상 방류 대상이 되는 방류수를 칭할 때는 ALPS 처리수를 의미합니다. 현재 130만 톤 가량의 오염수와 ALPS 처리수가 저장되어 있으며, 이중 약 30%가 ALPS 처리수로서 삼중수소 외에는 모든 핵종의 농도가 방류기준을 만족하고 있습니다. 추후 방류 시에는 희석을 통해 삼중수소의 농도 또한 방류기준을 만족하도록 하고 있습니다.
ⓒ동경전력
오염수의 생성과 ALPS 처리과정
* 알프스(ALPS) 처리수의 방류는 어떤 방식으로 진행되나요?
ALPS 처리수 내에는 삼중수소 외에는 기타 핵종이 대부분 제거되어 있으나 최종 방류를 위해서 다시 계측 후 방류 기준에 부합하지 않는 탱크의 경우 잔존 핵종을 추가로 제거하게 됩니다. 최종 방류를 위해 처리수가 저장되는 탱크를 측정/확인 탱크라고 부르는데 여기 저장된 물속의 핵종을 다시 최종적으로 분석하여 방류기준(삼중수소 외에 핵종이 기준 이내로 존재하는지 여부)을 확인하고 해수와 희석하여 방류하게 됩니다. 최종적인 삼중수소 방류를 위한 관리 기준은 삼중수소 농도로 리터당 1,500 베크렐(Bq)입니다.
방류수 탱크의 물을 방류할 경우 인근 해역의 생선만을 연간 섭취하는 경우(우리나라 해역이 아니라 후쿠시마 원전 앞 바다 10km 이내의 수산물 섭취)에도 연간 피폭량이 0.000009mSv의 피폭이 발생합니다. 수산물을 평균보다 많이 섭취하는 경우에도 0.00003mSv에 그치는 것으로 평가됩니다. 참고로 규제기관은 방류에 대한 연간 선량한도를 0.05mSv/년으로 규정하고 있습니다. 참고로 우리는 음식을 통해 연간 0.5 mSv의 피폭을 이미 받고 있으며, 10미터 높은 곳에 거주하는 것만으로도 연간 0.001 mSv 피폭을 추가로 받게 됩니다. 후쿠시마 앞바다의 수산물을 평균보다 극단적으로 많이 섭취하는 경우에도 10미터 높은 곳에 거주하는 것보다 적은 양의 피폭을 받게 되는 것입니다. 따라서 피폭에 의한 영향은 무시할 수 있습니다.
ⓒIAEA 검증 보고서
방류 후 후쿠시마 근해의 연간 피폭량 평가 결과
* 방류가 우리나라에 미치는 영향은 무엇인가요?
방류수에는 삼중수소 외에는 기타 핵종들이 미량만 포함되어 있어 희석 방류하는 농도가 삼중수소를 제외하면 인근 해역의 배경농도와 크게 다르지 않습니다. 삼중수소의 경우에도 수 km만 떨어지게 되면 그 농도가 리터당 1베크렐로 떨어져서 일반적인 민물의 자연적인 삼중수소 농도와 같아지게 됩니다. 즉 수 km 이후부터는 청정한 민물보다 삼중수소 농도가 낮아져서 그 위험성을 논할 필요가 없습니다. 우리 해역에 도달하는 시점에 예상되는 농도 증가는 리터당 백만분의 1 베크렐 정도로서 리터당 1베크렐의 우리나라 강물에 비해서도 비교할 수 없게 낮아 의미가 없는 변화라고 할 수 있습니다.
민물의 삼중수소 농도가 약 1 베크렐/L 내외이므로 후쿠시마 ALPS 처리수 방류에 의한 우리나라 해역에서의 삼중수소 섭취에 의한 추가 피폭은 해수를 해수담수해서 음용하는 것과 민물을 정수해서 음용하는 것 사이의 차이에도 미달합니다. 참고로 해수를 담수화하여 음용할 경우 평균 0.16 베크렐/L의 삼중수소를 섭취하게 되며, 민물을 정수해서 섭취하는 경우 1 베크렐/L의 삼중수소를 섭취하게 되어 민물을 섭취하는 경우가 해수보다 5배 내외 높은 피폭을 가져옵니다. 그러나 이로 인해 건강에 미치는 영향은 전혀 없다고 평가됩니다. 이것은 우리가 이미 경험으로서 알고 있습니다. 민물고기는 바다 고기에 비해 삼중수소 농도가 5배 이상 높으니 바다 고기가 안전하다고 믿는 사람은 없을 것입니다.
ⓒ구글맵을 활용하여 필자가 재구성
방류 후 삼중수소의 농도
* 2011년 대량의 방사성 물질 방출 후에도 우리 해역에 미치는 영향이 있나요?
2011년 사고 직후 3월과 4월 후쿠시마 앞바다와 인근 해역의 삼중수소를 제외한 방사성 물질 농도는 현재 방류 대상이 되는 탱크 내부의 물보다 훨씬 높았습니다. 즉, 후쿠시마 인근 해역 전체가 방류하려고 저장해 둔 탱크보다 방사성 물질의 농도가 높았다는 것입니다. 2011년 후쿠시마 앞바다의 세슘-137 농도는 최대 1억 mBq/L까지 증가했었습니다. 100km 내외 떨어진 센다이만의 경우에도 1,000mBq/L 수준이었습니다. 현재 방류 대상 탱크(희석 전)의 세슘-137 농도는 170~370mBq/L 범위로서 2011년 사고 직후 일본 동북 해안 바닷물의 세슘-137 농도에 비해 현저히 낮습니다. 이렇게 후쿠시마 앞바다 전체가 방류수 원수보다 농도가 높았음에도 불구하고 2011년 이후 우리나라 해역에서 측정된 방사성 물질의 농도 변화는 없었습니다. 따라서 이번 방류로 인해 우리 해역에 미치는 영향은 전혀 기대할 수 없습니다.
ⓒ해양환경방사능조사, 한국원자력안전기술원, 2021.12
우리나라 표층해수의 방사성 물질 농도 변화
ⓒFisheries Oceanography,26:2,99–113, 2017
후쿠시마 사고후 인근 해역 세슘 농도
2011년 사고 직후 후쿠시마 앞 바다 수십km의 세슘 농도는 현재 방류 대상이 되는 탱크의 희석 전 세슘 농도보다 높았습니다. 즉, 후쿠시마 인근 수십km의 바닷물이 방류 대상 탱크보다 더 오염이 되어 있었던 것입니다. 따라서 130만 톤(사방 100미터의 입방체의 해수가 100만 톤)의 방류수를 방류한다고 해도 후쿠시마 앞바다의 막대한 물량과는 비교할 수 없는 수준입니다. 따라서 후쿠시마 방류가 우리 해역에 미칠 영향은 전혀 없다고 판단됩니다. 따라서 우리 정부는 우리 어민과 요식업이 가짜 정보와 소문으로 인한 피해가 발생하지 않도록 우리 해역의 안전성을 알리고, 방사능 수치를 지속 측정하여 그 값을 우리가 일기예보 보듯이 늘 접하게 하여 안심하도록 해야 할 것입니다.
ⓒ구글맵을 이용하여 필자가 재구성
후쿠시마 앞 바다와 100만톤의 방류수 스케일 비교
카이스트 원자력 및 양자공학과