다수기 리스크 평가 시 결정 수목을 이용한 방사선원항 방출군 조합의 군집화 방법론 연구

Abstract

2011 년 발생한 후쿠시마 사고 이후, 다수기 리스크에 대한 관심이 증대되었다. 다수기 사고의 결말은 단일기 사고의 결말에 비례하지 않을 수 있기 때문에, 3단계 확률론적 안전성평가, 즉 소외 결말 분석을 포함한 다수기 확률론적 안전성 평가의 필요가 있다. 다수기 3단계 확률론적 안전성 평가에 있어 가장 큰 난점은 다수기 1, 2단계 확률론적 안전성 평가 결과로 도출된 방사선원항 방출군 조합의 수가 매우 방대하여, 모든 조합에 대한 소외 결말 분석을 수행하기에 실제적인 제한이 있다는 점이다. 이를 해결하기 위해 그동안 제시되어온 방법들은 고려하는 호기의 수나 절삭치가 변화하면 계산의 수가 증가하거나, 검증이 어려웠다는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하면서도 적절하고 합리적으로 방사선원항 방출군 조합의 수를 축소하기 위해, 본 연구에서는 다수기 방사선원항 방출군 조합 결정 수목 군집화 방법론을 제안하였다.

본 방법론의 핵심은 개별 호기 단일기 방사선원항 방출군의 특성을 결합하여 조합의 다수기 특성을 예측하고, 이를 바탕으로 한 결정 수목을 통해 조합 그 자체를 한정된 수의 조합군으로 군집화하는 것이다. 이를 위해 각각 정성적 원자로건물 손상 유형, 정량적 방출 정보, 정량적 피해 정보, 그리고 이들의 조합을 기준으로 한 6 가지 경우의 군집화 논리를 선정하였다. 또한 본 방법론의 수행에 있어서 수많은 조합을 자동으로 군집화 할 수 있도록 개발된 컴퓨터 프로그램을 사용하였다.

본 방법론을 위해 제시된 6 가지의 군집화 논리를 7 개 원전(WH600 1 기, WH900 2 기, OPR1000 2 기, APR14000 2 기)이 존재하는 참조 부지의 내부 사건 모델에 적용하여 방출군 특성 데이터베이스의 구축, 결정 수목의 구체화를 수행하였다. 참조 모델에 대한 다수기 방사선원항 방출군 조합 정보, 방출군 특성 데이터베이스, 결정 수목 등을 바탕으로 컴퓨터 프로그램을 사용해 군집화한 결과, 필요한 소외 결말 분석의 수는 군집화 이전 약 2,500 개로부터 수십 개로 감소하였다.

군집화 결과로 도출된 조합군의 대표 조합에 대한 소외 결말 분석을 실시하여 예측된 건강 영향 결말 및 리스크를 군집화를 하지 않았을 때의 결말 및 리스크와 오차의 정도, 보수성의 정도, 분산의 측면에서 비교하였다. 6 가지 군집화 논리에 대해 비교된 결과 값을 기준으로 한 다기준 의사결정을 통해, 초기 사망에 대해서는 정량적 방출 정보, 잠재 암 사망에 대해서는 피해 정보를 이용한 군집화 논리 5가 가장 최적의 방법으로 선정되었다. 최적 논리로 선정된 군집화 논리 5를 사용하여 참조 부지의 내부 사건 리스크를 추정하여 점 추정치와 리스크 프로파일을 생성하였다. 또한 추가적으로 부지 내 4 개 원전에 대한 지진 사건의 다수기 리스크를 추정하였다. 내부 사건에 대해서 평가된 다수기 리스크는 내부 사건 부지 리스크 중 1~10 % 정도의 낮은 기여를 나타내었다. 반면 지진 사건에 대해서는 다수기 리스크가 평가된 총 지진 리스크의 과반을 차지하는 결과를 확인하였다.

본 연구의 방법론을 더욱 발전시키기 위해서는 모든 부지, 모델에 공통으로 적용될 수 있으면서도, 더욱 적절하게 조합을 군집화 할 수 있도록 군집화 논리와 결정 수목을 개선하려는 지속적인 노력이 필요할 것이다. 또한 다양한 다수기 모델과 방사능 오염 정도, 선량, 비용 등의 다른 기준에 대한 추가적인 검증이 요구된다.

본 연구에서 개발한 다수기 방사선원항 방출군 조합 결정 수목 군집화 방법론은 다수기 3단계 확률론적 안전성 평가를 현실적인 수준에서 수행하기 기반으로서 다수기 및 부지 리스크의 분석과 이해에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 이들 다수기 및 부지 리스크에 기반한 의사결정과 규제 기술 개발을 통해 궁극적으로 부지 안전성 향상을 위한 노력에 활용될 수 있기를 기대한다.