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<일본 후쿠시마 원전 사건 개요 및 국내 영향> (2011. 3. 15 16:00 현재)
 
※ 본 자료는 IAEA, 일본 규제기관, 언론 보도 등을 참조하고 한국원자력안전기술원(KINS)에서 평가한 자료입니다.

방사성물질 이동 예상도
- 고려사항 1) 미국 국립해양기상청(NOAA) 개발 HYSPILT 이용   2) 3/15 09시 분석결과

3.15.18:00 예상도

 

3.16.24:00 예상도]




1. 일본 후쿠시마 원전 사건 개요

가. 사건 개요

○ 2011. 03. 11(금)
14:45~분경 일본 도호쿠(東北) 지방 부근 해저
(동경 북동쪽 370km 거리)에서 규모 9.0의 지진이 발생
- 최고 10m의 쓰나미가 발생하여 진앙지 인접 지역 원전의 원전 전
원공급계통 등에 영향

○ 일본 내 총 54개 원전 중 진앙지 주변 10기가 지진발생 직후 자
동정지후 전력공급실패 등으로 원자로(핵연료) 냉각실패에 따른
원자로 건물 폭발 등에 따른 방사선비상 상황 발생
※ 원자력발전소는 정지후에도 잔열이 계속 발생함에 따라 지속적으로 원자로
내의 핵연료를 냉각시켜야 함.


나. 사건 전개과정

<2011. 03. 11(금)>
14:46∼ 오나가와(女川) 원전에 3기, 후쿠시마(福島) 제1발전소에 6기, 후쿠시
마(福島) 제2발전소에 4기 등 총 13기중, 정기검사를 위하여 정지중
이던 후쿠시바 제1발전소 4∼6호기를 제외한 10기 원전은 자동정지
(언론에서는 도카이 2호기를 포함하여 11기가 자동정지된 것으로 보도)
※ 진앙지로부터 후쿠시마 제1발전소는 150km, 후쿠시마 제2발전소는 160km
떨어져 있으며 사고가 발생한 후쿠시마 제1발전소 1호기는 1971년 3월 26일
상업운전을 개시한 460 MWe급 BWR(비등경수로) 원전임

16:36~ 후쿠시마 1발 1, 2, 3호기 전력공급실패로 인한 원자로냉각기능상실
19:03∼ 정전에 따른 원자로냉각실패로 긴급사태 선언 및 주민소개 시작

<2011. 03. 12(토)>
15:36~ 후쿠시마 1발 1호기 원자로건물폭발(수소 폭발로 원자로건물 파손)
※ 핵연료 냉각을 실패함에 따라, 고온의 핵연료봉이 손상되는 과정에서 발생된
수소가 원자로 건물 내에서 점화되어 폭발한 것으로 추정되며, 수소폭발로
원자로건물은 붕괴되었으나 격납용기 손상 없음으로 발표

<2011. 03. 14(월)>
11:01~ 후쿠시마 1발 3호기 원자로건물 폭발(수소폭발로 원자로건물 파손)
※ 수소폭발로 원자로건물은 붕괴되었으나 격납용기 손상없음으로 발표

<2011. 03. 15(화)>
06:10~경 후쿠시마 1발 2호기 폭발로 인한 격납용기 손상 발생 및 환경방사선
량 증가에 따라 인근 20∼30km 지역 주민에 대한 옥내 대피령
※ 원자로건물 내부에 원자로를 감싸고있는 격납용기 손상, 1,3호기의 원자로
건물 손상과는 달리 원자로건물 외관은 유지됨

다. 발전소 현재 상태

○ 후쿠시마 1발전소 1, 2, 3호기는 긴급 냉각조치로써 해수를 주
입하여 원자로(핵연료)를 냉각하는 조치가 진행중이며, 폭발
전/후 대응 과정에서 방사성물질이 환경으로 방출되었음.
※ 현재, 대량의 방사성물질이 환경으로 방출되지 않은 것으로 미루어 보아,
원자로의 건전성은 유지되는 것으로 추정됨. 다만, 원자로의 지속적인 냉
각이 필요한 상태로써 냉각 조치 이행중.

○ 3월 15일, 후쿠시마 1발전소 4호기는 핵연료 냉각기능에 이상
이 발생하였으며, 그 외 원전에서는 이상 징후가 없음.
라. 사고로 인한 일본의 환경방사능 영향

○ 사고로 인한 후쿠시마 1발전소의 환경방사선 영향
- 사고 기간 중 최대 준위 : 11,930 μSv/h(03.15 9:001))

[미확인 NHK 뉴스 보도 400 mSv/h(03.15 10:30]

※ “긴급사태” 기준 : 500 μSv/h(일본 원자력재해특별조치법 제15조)

○ 일본 전역 환경방사선 현황 (03.15 14:00 현재)
- 일본 북부지역의 환경방사선 준위는 확인 불가
- 일본 중서부 이남 지역의 환경방사선 준위는 정상 유지

2. 일본 후쿠시마 원전 사고에 의한 우리나라 영향 평가

가. 국내 환경방사능 감시체계(IERnet.kins.re.kr 참조)
○ 국가환경방사선자동감시망 : 전국 70개소(붙임 1)
○ 대기방사능자동감시망 : 전국 12개소
○ 핵실험탐지측정소 : 1개소

나. 국내 환경방사능량 (03.15 14:00 현재)
○ 평상 준위 수준임(66 nSv/h ∼ 185 nSv/h)
○ 구체적인 감시망별 환경방사능양은 (IERnet.kins.re.kr) 참조

다. 기상상태를 고려한 향후 방사능 영향 예측
○ 3.15 14:00 현재 우리나라 상공에는 편서풍이 유지되고 있어
3.15과 3.16일 기류의 방향은 계속 동북동 방향 유지 전망
○ 일본 동북지방에서 유출 가능성이 있는 방사능은 우리나라 쪽
으로 이동할 가능성은 낮은 것으로 분석되고 있음(붙임 2)

3. KINS 규제대응 조치

03.11(금)
14:45~ 지진 발생 (진도 9.0)
16:40~상황파악 및 교과부 최초보고
※ 국내 환경방사능 감시요청, 15분주기감시 지속
17:28~ 국내 원전 현황파악 요청(한수원(주))및 이상 없음 결과 통보 받음
18:40~일본대지진 관련 원전안전 위기관리대응반 가동(24시간 운영)
-국가원자력재난관리시스템 활용 국내 원전 현황 감시 시작 (AtomCARE)
-국내 원전 평가 및 사건 영향 평가 등 관련기관 기술지원 중
19:45~ 국내방사선환경감시 주기 단축 실시(15분->5분)
20:33~ 동해지역바람장 분석
21:00~ 지진발생 1시간 이후부터 72시간 동안의 동해지역 기류예상 분석 (후쿠시마, 오나가와 발전소 대상) % 태평양 방향으로 기류 이동 예상

3/12(토)
04:45~ IAEA 상황정보 접수 (EMERCON, 지속수행)
12:00~ 기류 분석 및 위기관리대응 현황보고(교과부)
18:30~ 기상청 기류분석 자료 입수

3/13(일)
02:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
08:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
11:00~ 기류분석 및 확산 시뮬레이션
12:00~ 위기관리 현황보고 (교과부)
14:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
15:00~ 후쿠시마 원전사고 최악시나리오 가정 피폭영향평가
15:54~ 일본 기상청 기류 예측분석 자료 입수
16:00~ 기류변화에 따른 확산 시뮬레이션 수행
20:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
23:00~ 기류변화에 따른 확산 시뮬레이션 수행

3/14(월)
02:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
05:30~IAEA/IEC 와 협조(Buglova , Martincici)
-일본의 최근 현황 정보 요청 및 ENAC 이용 확인
08:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
13:00~ 기류변화에 따른 확산 시뮬레이션 수행
14:00~ 기상청 기류분석 자료 입수
17:00~ 기류분석 및 확산 시뮬레이션
19:58~ 기상청 기류분석 및 예측 정보 입수

3/15(화)
03:52~ IAEA 기류 예측분석 자료 입수
04:34~ 일본 기상청 기류 예측분석 자료 입수
08:33~ 중국 기상청 기류 예측분석 자료 입수
09:30~ 기류 변화에 따른 시뮬레이션 붙임2
13:24~ 일본 기상청 기류 예측분석 자료 입수
14:00~ 기상청 기류분석 및 예측 정보 입수


우리나라 환경방사능 감시망

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한국항공우주연구원은 이번 대지진으로 피해를 입은 일본 혼슈 센다이 지역을 촬영한 아리랑 2호 영상을 인터내셔널 차터(International Charter)에 제공했습니다.

이번 제공은 인터네셔널 차터로부터 일본 대지진 피해분석과 추가 피해에 효과적으로 대처할 수 있는 자료를 요청받은 것으로, 아리랑 2호 영상을 통해 일본 동북부 센다이와 소마지역 참사 현장을 파악할 수 있습니다.

인터내셔널 차터는 유럽우주국(ESA)과 프랑스우주국(CNES), 미국 국립해양대기청(NOAA), 일본우주항공연구개발기구(JAXA), 중국우주국(CNSA) 등 인공위성을 보유한 13개국 우주개발 기관들이 자발적으로 조직한 국제협력기구로, 전 세계를 대상으로 자연 재해 등이 발생했을 때 인도적 차원에서 자국의 인공위성으로 촬영한 위성영상을 무상으로 제공하고 있습니다.

인터내셔널 차터 회원국들은 이번 대지진 발생 이후 위성 촬영임무를 지속적으로 수행, 총 300여 장의 영상자료를 제공 중입니다.


<아래 사진은 모두 한국항공우주연구원에서 제공한 아리랑 2호 위성 영상입니다.>

센다이지역(1_발생전_080617).jpg

센다이지역(2_발생후_110314).jpg

센다이지역(3_발생전_080617).jpg

센다이지역(4_발생후_110314).jpg

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센다이지역(전체_발생후_110314).jpg


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소마지역(전체_발생후___110314).jpg



 <인터내셔널 차터 개요 및 추진현황>

◎ 설립배경
 ○ 1999년 7월 제3차 우주의 평화적 이용에 관한 UN회의(UNISPACE III) 에서 유럽과 프랑스우주기구(ESA와 CNES)가 International Charter - Space and Major Disaster의 설립을 제안하였고, 이듬해인 2000년 캐나다 우주기구인 CSA가 참여하면서 2000년 11월부터 활동이 개시됨.

◎ 설립목적
 ○ 전 세계를 대상으로 자연재해 또는 인재 발생 시에 회원기관의 지구관측위성을 이용하여 가장 효과적으로 위성정보의 수신 및 전달을 수행하여 재해경감에 기여할 수 있도록 일원화된 시스템을 제공함.
 ○ 이를 위해 대규모 재해발생 시에 회원기관의 위성정보를 제공하여 전 세계 재해로 인한 피해를 저감시키는 활동에 기여함.

◎ 주요활동
 ○ 인터내셔널 차터가 발족한 이후 2010년 11월 운영 10주년을 맞이하였으며, 2011년 2월까지 100여개 이상의 국가에서 300건 이상의 재해에 대해 위성정보를 제공하여 피해 복구지원 등에 기여함.


 

인터내셔널 차터 가입 현황(2011년 현재)


◎ 한국항공우주연구원 가입 추진 현황
 ○ International Charter(이하 IC) 이사회에 공식 참여의향서 발송(2010. 2)
 ○ IC 회원국 가입을 위한 정기 이사회 회의 참석(2010. 6)
 ○ IC 이사회 만장일치 동의 및 이사회 참석 요청 서신 수신(2010. 9)
 ○ IC 정기 이사회 회의 참석(2010. 10)
 ○ IC 운영 평가를 위한 기술평가단 방문(2011년 상반기 예정)
 ○ IC 가입 서명식(2011년 상반기 예정)



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1. 태양활동주기

● 1609년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 통해 흑점을 관측한 이래로 태양흑점수가 평균 11.2년을 주기로 증감한다는 것이 확인됨.

● 태양활동주기는 S. H. Schwabe가 1843년에 발견하였고 Rudolf Wolf에 의해 흑점수를 태양활동주기의 표준지수로 사용해 오고 있음.  
 
● 1755년-1766년 주기를 1주기로 명명함. 2011년 현재 태양활동 24주기의 상승기에 해당함.

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2. 태양활동 24주기 예보

□ 태양활동 24주기 예보 패널 (NOAA)

● NOAA, NASA, ISES 등의 선택된 멤버들로 구성. NASA의 재정지원을 받아 NOAA에서 조직함. 12명의 투표권 있는 멤버와 8명의 자문단으로 구성.

● 2007년 4월: 극소기는 2008년 3월이며 극대기는 2011년 10월 (최대 흑점수 140개) 또는 2012는 8월 (최대 흑점수 90개)로 예상함. 2008년 말까지 이러한 예측이 지속됨.

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● 2009년 5월: 극소기는 2008년 12월, 극대기는 2013년 5월경으로 일일 최대 흑점수는 약 90개 정도일 것임.
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□ 태양활동 24주기 예보 (NASA)

 
● 극소기는 역시 2008년 12월이며 극대기는 2013년 7월경으로 일일 최대 흑점수는 약 60개 정도일 것으로 24주기는 약 200년만에 가장 활동성이 낮은 주기가 될 것으로 예상

NASA의 태양활동 24주기 예보 결과


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한국천문연구원이 운영중인 자기권계면 감시시스템. 붉은 원은 지구정지궤도이며 검은 실선이 지구 자기장의 경계임. 태양폭풍의 지구도달시간에 지구 자기장의 경계가 지구쪽으로 밀려들어오는 것을 확인할 수 있다.

한국천문연구원이 운영중인 지구자기장 측정기 자료. 2월 18일 오전 10:30경 태양폭풍이 도착했음을 나타내고 있다. 이 태양폭풍은 2월 15일 태양폭발과 동반하여 발생한 것으로 약 72시간 만에 지구에 도달한 것이다.

한국천문연구원이 운영중인 통신장애 예측 모델.

한국천문연구원이 운영하고 있는 태양플레어망원경에 관측된 2월 15일의 태양폭발


한국천문연구원이 상시 운영중인 우주환경감시시스템. 2월 15일의 태양폭발은 태양의 X-선 플럭스를 수백배 증가시켜 항해, 비행용 HF통신에 장애를 줄 수 있다는 정보를 보여주고 있다.
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한국해양연구원은 일본 북동부 지역 대지진으로 인해 발생한 급격한 해양의 변화를 관측한 천리안 해양관측위성(GOCI, Geostationary Ocean Color Imager) 자료를 공개했습니다.

천리안위성은 3월 11일 해당 지역 상공에 낀 짙은 구름 때문에 대지진 발생 당시의 영상을 확보하지는 못했지만, 이튿날인 3월 12일에는 8차례에 걸쳐 쓰나미 피해지역의 해양 변화를 관측하는데 성공했습니다.

천리안이 포착한 자료에는 지진과 쓰나미로 인해 육상에서 파괴된 다량의 잔존물과 탁수가 해안가에서부터 바다 쪽으로 약 10㎞가량 넓게 퍼져 있는 모습을 바다의 색을 통하여 확인할 수 있습니다.

이는 쓰나미가 발생하면서 육지를 덮쳤던 바닷물이 바다로 빠져나가는 과정에서 다량의 흙탕물과 오염물질을 포함한 채 바다로 흘러 들어갔기 때문인 것으로 보입니다.

해양연은 일본의 대지진 및 쓰나미 피해가 발생하기 전인 3월 9일 관측자료도 추가로 공개했습다.

9일 자료에서는 연안의 바다색에서 특이한 징후를 발견할 수 없으나, 쓰나미 발생 이후 관측된 12일 영상에서는 동쪽 해안을 따라 탁도가 높은 것으로 판단할 수 있는 바다색이 관측됐습니다.

또한 JX니폰 오일에너지의 센다이 정유공장 인근 해안가로부터 화재로 인한 것으로 추정되는 검은 연기 띠가 종일 지속적으로 관측되고 있습니다.

천리안위성은 동북아 인근 지역을 1시간 간격으로 매일 8회 관측함으로써 해양에서 단기간에 일어나는 변화를 빠르게 관측함은 물론 이번 경우와 같이 연안재해에 대한 상황을 파악하는 데에도 도움이 되고 있습니다.

해양연구원은 오는 4월부터 천리안 해양관측위성에서 관측한 영상자료를 일반사용자에게 서비스할 예정입니다.
 


<천리안위성> 

천리안위성은 우리나라 국가우주개발사업에 의해 개발된 최초 정지궤도 통신해양기상위성이다.
‘천리안’이란 명칭은 올 초 발사 대한민국 우주개발의 도전을 알리고, 국민적 공감대를 이끌어내기 위해 마련한 명칭 공모전을 통해 선정됐다.
전천후 탐지 능력을 갖춘 천리안은 고도 3만 6000㎞ 한반도 상공에서 24시간 내내 기상 및 해양관측, 통신 등의 서비스를 제공할 예정이다.

◆정지궤도 확보 치열
이번 발사는 위성분야 저궤도 위성(500~1500㎞) 기술 확보와 더불어 상업용 위성시장을 주도하고 있는 정지궤도위성 기술 확보를 위한 기반을 마련했다는 데 의의가 크다.
전 세계 상업용 발사 위성 가운데 80%가 정지궤도위성으로, 연평균 21.8개 위성 수요가 예측된다.
특히 정지궤도는 적도 상공 3만 6000㎞ 제한돼 선점경쟁이 치열한 상황인데, 우리나라는 한반도 상공 128.2도의 궤도를 확보했다.

◆세계 7번째 독자기상위성 보유
지금까지 우리나라는 기상정보를 일본과 미국 위성으로부터 30분 간격으로 수신했다.
그러나 천리안위성 발사로 위험기상의 경우 최소 8분 간격의 정보 제공이 가능, 기상정보 수혜국에서 제공국으로 국가위상 제고됐다.

◆세계 최초 정지궤도 해양관측위성
천리안위성은 세계 최초로 정지궤도 해양관측위성으로 기록될 전망이다.
이를 통해 24시간 한반도 주변 바다를 관측, 해양 환경과 수산자원에 관한 정보를 제공하게 된다.
정지궤도 해양관측위성은 미국과 유럽, 프랑스, 인도 등이 발사를 추진 중이다.

◆세계 10번째 통신위성 자체 개발

천리안 위성은 산·학·연의 우주통신 연구개발 테스트베드 및 공공통신에 활용된다.
이를 통해 통신위성에 대한 수입 대체 및 해외 통신위성 시장으로의 기술 수출 기반을 마련할 수 있게 됐다.
특히 천리안위성이 우주인증을 받게 되면 통신위성 및 관제시스템 관련 연간 1300억 원 상당의 기술 수출 및 수입 대체 효과가 기대된다.
<이재형 기자>

<관련기사>천리안위성, 3전 4기 발사 성공 <2010년 6월>
 
국내 기술로 독자 개발한 천리안위성이 3전 4기 끝에 27일 오전 6시 41분 남미 프랑스령 기아나 꾸르 우주센터에서 프랑스 아리안-5ECA 발사체에 실려 성공적으로 발사됐다.
이로써 우리나라는 세계 최초로 정지궤도 해양관측 위성 보유과 함께, 세계 7번째 독자 기상위성 보유국, 세계 10번째 통신위성 자체 개발국 등의 반열에 올랐다.

당초 24일 발사 예정이었던 천리안위성은 이날 발사체의 가압시스템 문제로 발사 47분 전 중지됐고, 이어 다음날인 25일 오전 6시 41분과 7시 48분 두 차례에 걸쳐 재 발사를 시도했지만 역시 발사체 1단 부분의 압력저하로 카운트다운 10여 초를 남기고 모두 발사가 중지됐다.

그러나 27일 네 번째 발사에 성공, 발사 189.2초 후 페어링이 분리됐고, 발사 24분 38초 후에는 근지점 251.1㎞, 원지점 3만5857.2㎞의 타원궤도인 천이궤도에 성공적으로 진입했다.
이어 발사 32분 38초 후 천리안위성은 발사체로부터 분리, 위성에 탑재된 컴퓨터의 자동 프로그램을 작동시키고 초기화가 진행됐다.

이후 발사 38분만인 오전 7시 19분 호주 동가라 지상국과의 첫 교신을 성공적으로 실시했다.
교신 결과 위성의 전력상태와 내·외부 장비의 온도, 탑재체들의 상태, 위성의 자세 등이 모두 양호한 것으로 확인됐다.
이어 발사 후 3시간 뒤에는 태양전지판을 부분 전개하고 정지궤도 진입을 위해 3번에 걸쳐 자체엔진을 분사한 뒤 8일 후 표류궤도에 진입한 뒤 태양전지판을 완전 전개한다.

천리안위성과 한국항공우주연구원(이하 항우연) 위성운영센터과의 첫 교신은 발사 10일 후 이뤄지게 되며, 6개월간 궤도상에서 탑재체의 기능시험 등을 거친 뒤 오는 12월 말부터 본격적인 서비스에 들어갈 예정이다.
교과부 관계자는 “천리안위성의 성공은 다목적 실용위성 제작을 통해 구축된 위성개발 기술의 기반을 마련한 것으로, 우리나라의 국가 기술 수준을 한 단계 향상시키는 새로운 계기가 될 것”이라고 밝혔다.
<이재형 기자>



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한국원자력연구원은 지난 2월 20일 발생한 연구용 원자로 하나로의 방사선 백색 비상의 원인 분석 결과, 문제가 된 알루미늄 통(floater)과 이를 지지하는 안내관(floater arm)의 접촉부분과 마모가 일어나 이탈한 것으로 최종 결론을 내렸습니다. 

한국원자력연구원은 하나로 원자로 수조 위로 떠올라 방사선 백색 비상을 유발한 플로터와, 회전하는 플로터의 내부에서 이를 지지하는 역할을 하는 플로터 암을 각각 방사선 차폐 시설인 조사재시험시설(IMEF)로 옮겨 치수 측정 등 정밀 조사를 약 1주일에 걸쳐 실시했습니다.

이 결과 플로터와 플로터 암이 서로 맞닿는 곳에서 마모가 일어난 것을 확인했습니다.

플로터의 경우 하부에 위치한 플로터 암 이탈 방지용 원형 캡(bushing)의 안쪽에 2㎜ 정도 마모가 진행된 것으로 측정됐고, 플로터 암의 경우도 상부의 암 헤드 이탈 방지 턱의 윗부분이 0.64 ㎜ 마모된 것으로 확인됐습니다.

당초 플로터와 플로터 암은 같이 회전토록 해 마모가 근원적으로 일어나지 않게 설계됐습니다.

그러나 중성자 조사가 끝나고 회전이 중지할 때 플로터 암은 즉시 정지하지만 플로터는 관성에 의해 일정시간 회전을 지속함으로써 이 때 미세한 마모가 발생했고, 작업이 반복됨으로써 마모가 축적된 것으로 파악되고 있습니다.

이 같은 조사 결과에 따라 한국원자력연구원은 실리콘 반도체 생산을 중지하고 관련 설비의 내부 장치를 모두 제거하여 하나로의 운전을 가동할 예정입니다.

또한 실리콘 반도체 생산은 유사 사고가 재발하지 않도록 조사장치의 설계를 변경함과 동시에 플로터 이탈 여부를 사전에 확인하는 장치를 추가로 설치하는 등  안전성을 확인한 후 재개할 예정입니다.

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