후쿠시마 방사능 유출로 인한 해양방사능 대응 모델링을 위해 매달린 5년

2011년 3월 11일 일본 태평양측 동북연안의 외해역에서 발생한 진도 9.0의 지진 및 초대형 지진 해일은 후쿠시마 다이치 원자력발전소에 치명적인 손상을 가져왔고, 대기와 해양으로 대량의 인공방사능 물질들이 유출되었다. 인접 국가인 일본에서 발생한 엄청난 지진해일 피해와 방사능 유출의 충격 속에서 고조된 전 국민적 관심과 우려는 시급히 해양방사능 관련 연구 사업을 추진해야 할 충분한 이유가 되었다.

후쿠시마 사고가 발생한지 벌써 5년이 지난 지금, 한국해양과학기술원은 두 가지 해양방사능 관련 연구 사업을 진행하고 있다. 한 가지는 “방사능 물질 해양 유입 사고 대응 해양 확산 및 생물영향” 연구 사업이며, 다른 하나는 한·중해양과학공동연구센터 주관 하에 2011년 12월부터 진행된 “한·중 핵 안전 모니터링 및 예측시스템 개발 협력 연구”이다. 상기 연구 사업들을 이끄는 KIOST 해양환경방사능연구센터의 정경태 박사를 만나보자.

방사능 유입사고 생물 영향에 대해
중국, 우크라이나와 공동 논문 저작 및 프로젝트 실행

후쿠시마 방사능 유출 사고 발생 후, 방사능 오염수가 중장기적으로 바다에 어떻게 분포하고 있는가에 주목하여 연구 활동을 해 온 정경태 박사는 현재 한국해양과학기술원 해양환경방사능연구센터 책임연구원으로 재직 중이며, 주 연구 분야는 복합 순환-파랑-부유퇴적물 모델과 결합된 해양방사능 거동 모델링과 해양방사능 물질의 해양생물 축적 예측 모델링을 포함한다.

정 박사는 최근 중국연구자와 공동으로 전 지구 모델을 이용한 후쿠시마 기인 방사능 물질의 장기 거동 논문 2편을, 그리고 우크라이나 연구자와 함께 해양생물로의 후쿠시마 방사능 물질 전이에 관한 논문 2편을 발표하면서 학계의 주목을 받았다. 지난 2011년에는 일본학술회의(Science Council of Japan)가 주관한 후쿠시마 방사능 거동 모델 비교프로그램(그림1) 해양 확산 모델링 분야에 아시아 국가 연구원 중 유일하게 초청을 받아 국제 공동프로젝트에 참여했으며, 국제원자력기구(IAEA) 주관 모델 비교 프로그램을 통해 해양방사능 거동 모델과 해양생물영향 모델 비교 논문을 발표하기도 했다.

그림 1. 일본학술회의(Science Council of Japan)는 2011년 말 경부터 2014년 9월까지 진행되었는데, 해양확산 모델에 총 10개 기관의 총 11개 모델이 비교되었다. 비교 결과, 모델 간에 매우 큰 차이가 있음을 알 수 있는데, 이는 쿠로시오와 오야시오가 만나는 이 해역의 복잡한 해류를 서로 다르게 시뮬레이션 한 것이 주된 원인으로 확인되었다. 그림은 「일본 학술회의 주관 모델 비교프로그램에 참여한 기관 및 모델 특성. 우) 특정 기간에 대해 평균된 Cs137 농도 계산 결과 비교 (편의상 일부만을 제시: b) GEOMAR, c) IRSN, e) JAMSTEC-JCOPET, f) KIOST/IMMSP, h) JAMSTEC-MSSG, i) NIES.

해수 방사능 농도는 회복 중인 반면, 해저면은 아직 방사능 물질이 축적된 상태

“현재 방사능 오염수의 북태평양상 분포와 농도 등에 대해 수치 모델링한 결과에 근거하여 요약해보면, 일본 태평양 연안의 해양방사능 농도는 후쿠시마 사고 이전 수준(약 1 Bq/㎥내외)으로 거의 회복되었으며, ‘지하수를 통한 오염’은 최근 동경전력 관측치에서 약 1 Bq/㎥내외로 나타났습니다. 즉, 후쿠시마 주변 해수는 해류에 의한 이동으로 회복되고 있으나, 아직도 후쿠시마 주변해역, 특히 후쿠시마 현과 미야기 현 연안의 해저면은 방사능 물질이 축적된 상태로 남아있어 긴장의 끈을 놓지 않고 지속적으로 동태를 지켜봐야 하는 상황입니다.”

- KIOST 해양환경방사능연구센터 정경태 책임연구원-

북미 태평양 연안 및 우리나라 주변의 방사능 농도
다행히 우려할 수준은 아님

정경태 박사는 그간 후쿠시마 주변 관측을 위해 다방면의 노력을 기울였으나, 아쉽게도 실질적인 관측은 실시되지 못했다고 한다. 대신 수치모델링을 이용한 연구가 활발히 진행됐는데, 한국원자력연구원은 ‘후쿠시마 원전에서 유출된 방사능 물질이 주변 해저퇴적층을 어떻게 오염시키는가’에 초점을 맞추어 스페인 세비야 대학과 공동프로젝트를 수행했고, 한국해양과학기술원에서도 우크라이나 연구팀과 공동연구로 바다에 유출된 방사능 물질이 해양생물로 얼마나 전이되는지에 대해 집중적으로 연구하였다. 이에 정 박사는 부유생물 종은 대체로 2016년 중에 후쿠시마 사고 이전 수준(약 0.1 Bq/kg)으로 회복되나, 저서생물을 먹이로 하는 해양생물 종의 경우 추가 유출의 지속여부에 따라 후쿠시마 사고 이전 수준으로 회복되기까지는 상당 기간이 소요될 것이라고 했다. 또한 후쿠시마 원전에서 해양으로 유출된 방사능 물질이 3차원적으로 희석되면서 대부분이 쿠로시오와 쿠로시오 확장류, 그리고 북태평양 해류를 타고 동측으로 이동하여 현재는 오염수 중심이 북미 연안 가까이에 위치하고 있다. 따라서 북미 태평양 연안과 우리나라 주변에도 다소 영향을 줄 것으로 예측되었으나, 수치모델 결과 Cs137 ¹⁾ 의 농도는 심각하게 우려할 만한 수준은 아니라고 한다.

1) 핵분열시 발생하는 주요 방사성 동위 원소 중 하나이다.

사진 3. 북미 태평양 연안과 우리나라 주변의 방사능 농도에 대해 설명하고 있는 정경태 박사

“북미 태평양 연안에의 후쿠시마 기인 방사능 물질의 도달은 2014년 2월에는 외해 측 정점 표층에서 약 2.03±0.30 Bq/㎥, 캐나다 인근 정점에서 약 0.66±0.14 Bq/㎥에 이르는 것으로 나타났습니다. 한국해양과학기술원과 중국 제1해양연구소가 공동으로 수행한 수치모델 결과에서도 2015~2016년에 캐나다 미국 북부 연안에 최대로 영향을 줄 것으로 예측되었으나 최대값은 약 2-2.5 Bq/㎥로 약간 낮게 나타났습니다. 낮은 해상도와 대기 낙진이 충분히 고려되지 못한 것에 비하면 기대 이상으로 정확한 예측이 이루어졌다고 생각합니다. 또한, 우리나라 주변의 방사능 농도도 2020년 경 최대 약 0.15 Bq/㎥의 Cs137이 도달할 것으로 예측되었는데, 그 시점에 이르면 전 지구적 낙진에 의해 존재했던 Cs137의 농도가 반감기 특성에 의해 낮아지면서 후쿠시마 사고 이전보다 농도값이 낮아지게 되므로 다행히 크게 우려할 필요는 없을 것으로 생각됩니다.”

여전히 미결로 남은 과제들-정확한 방사능 물질 유출량 파악 못해

후쿠시마 방사능 피해 5주년을 맞이하는 이 시점에서 해양의 희석작용으로 방사능 농도가 비교적 낮은 수치로 나타나고 있다는 점은 다소 위안이 될 듯하다. 그러나 후쿠시마 방사능 유출 사고로 인한 여러 문제들 중에서 아직도 미결로 남은 과제들이 있다. 바로 후쿠시마 사고로 인해 대기와 해양으로 방출된 방사능 물질의 양을 정확히 알지 못한다는 것이다. 사고 초기 일본 정부에서는 대기로 방출된 양이 19.4 PBq 라고 발표하였고, 일본 동경전력이 발표한 바로는 발전소에서 해양으로 직접 유출된 값은 0.94 PBq 라고 발표했지만, 이후 여러 연구자들에 의해 수정되어 보고된 대기로의 방출량은 최대 36.6 PBq, 해양으로의 직접 배출된 양은 최대 27.0 PBq에 달한다. 정경태 박사는 이 논란은 쉽게 마무리될 사항은 아니나, 경우에 따라서는 모델의 전면적인 재적용이 필요할 수도 있다고 전했다.

“이제는 전혀 예상하지 않았던 것을 대비해야 합니다. 후쿠시마 사고 이후 얻은 교훈은 우리 사회에 불가능한 재난은 없다는 강력한 경각심이겠죠. 절대로 일어나지 않을 사고는 없으며, 상상 속에서만 가능할 일에도 대비해야 합니다. 이 같은 위험관리에 대한 전 국민적인 관심과 지속적인 노력을 기울여야 할 것입니다.”

우크라이나의 IMMSP와 공동연구 진행, 단기간에 세계에서 주목받는 연구 성과 생산
향후에도 폭넓은 글로벌 협력 네트워크로 해양 방사능 연구 리드하길

만약, 후쿠시마 규모의 사고가 한국이나 중국에서 발생했다면 과연 우리는 어떻게 얼마나 효율적으로 대응할 수 있었을까? 정경태 박사는 그런 가정에 대해 구체적으로 검토해 볼 필요가 있으며, 특히 국내 역량 및 협력체계 강화 노력은 물론, 국제 민관협력체계 구축이 긴요함을 강조했다. 이를 위해, 현재 유관분야에서 세계 최고 수준을 자랑하는 우크라이나의 IMMSP와 공동연구를 진행하고 있으며, 한·중해양과학공동연구센터의 지원을 통해 중국 제1해양연구소(FIO)와 다양한 교류의 접촉점을 마련하며 꾸준히 협력의 길을 모색하고 있다. 2017년까지 세계 최고 수준의 해양방사능 거동모델 및 해양생물 영향모델 개발이 가능할 것이라고 자신 있게 말하는 그의 열정과 부단한 연구 활동을 통해 개발된 상기 모델이 전 세계로 공유되어 해양환경 보호를 위한 귀중한 수단으로 활용되길 바란다.

2016-03-31