한국의 지진
지진과 단층 > 원자력 발전소 주변의 활성 단층

한국의 활성단층에 대한 연구는 1980년대에 시작되었다. 80년대 초반까지도 원전 관련 시설을 제외하고는 이러한 활성 단층에 대한 중요성을 크게 인식하지 못하여 체계적이고 폭넓은 연구가 수행되지는 못하였다. 이러한 열악한 연구 여건에도 불구하고 원전시설은 극도의 안전성이 요구되기 때문에 부지의 선정과 평가 및 내진 설계를 위하여 원전 부지 주변에 대한 조사는 관련된 규정에 따라 수행되어 왔다. 특히 1970~2000년대까지는 우리나라의 경제 발전에 따른 전력수요 증가로 원전산업도 호황기를 누렸기 때문에, 발전소의 증설이 계속적으로 추진되었으며, 이러한 원전 관련 부지의 조사가 활성 단층에 대한 연구를 일부 가능하게 하였다. 원자력 발전소 주변의 활성 단층은 지진을 일으킬 가능성이 있기 때문에 다른 단층들보다 매우 위험하다고 할 수 있는데, 우리나라의 원전 부근에는 거의 다 활성단층이 존재한다. 현재 대한민국의 원자력 발전소 주변에서 보고된, 제4기에 활동한 활성 단층은 다음과 같다.
이 부분의 본문은 울진군의 지질입니다.
한울원자력발전소는 울진군 북면 덕천리에 소재하며, 주변에서 제4기에 활동한 마분동 단층과 검성동 단층이 보고된 바 있다. 영남 지괴에 속하는 울진군 지역은 대부분 선캄브리아기의 암석으로 구성되어 있긴 하지만 제4기에 활동했음이 확인된 매화 단층을 포함 10개 이상의 단층이 확인된 곳이다. 2004년 울진 해역 지진은 규모가 5.2에 달했다.
마분동 단층은 한울원자력발전소가 위치한 울진군 북면 덕천리에 위치한 북서 주향의 단층이다. 평균적으로 북서 40-50°의 주향과 남서 70-80°의 경사를 보이는 주향 이동 단층으로 우수향 및 좌수향 운동 감각이 우세하나 경사 이동을 지시하는 단층조선도 관찰된다. ESR 연대측정 결과 F99 지점(N37°05'08.2", E129°22'30.4")에서 약 30만 년 전(308±30 ka)에 최후기 단층 운동을 하였으며 F225 지점(N37°04'59.83", E129°23'15.50")에서는 약 40~60만 년 전(407±69 ka, 648±147 ka) 등 제4기에 최소 두 번 활동한 것으로 확인되었다.
검성동 단층은 울진군 북면 부구리를 중심으로 남-북 방향으로 발달하는 단층이다. 한울원자력발전소에서 서쪽으로 5 km 지점에 위치하며 ESR 연대측정 결과는 1,050±144 ka이므로 최후 운동 시기는 제4기 플라이스토세에 해당하는 약 105만년 전으로 해석된다.
이 부분의 본문은 읍천 단층 및 수렴 단층입니다.
월성원자력발전소는 경주시 문무대왕면 봉길리에 소재하며, 이곳에서 불과 1.8 km 남쪽에 제4기 활성단층인 읍천 단층과 수렴 단층이 지나고 있다. 이들은 각각 경주시 양남면 읍천리와 수렴리를 중심으로 발달하는 소규모 단층이며 제4기 해안 단구층을 절단하고 있다.
읍천 단층은 1998년 당시 신축 중이던 나산초등학교의 절개 사면에서 최초로 발견되었으며, 발견된 직후 실시되었던 간이 트렌치 조사에서 제4기 해안 단구층이 단층에 의해 명확하게 절단되어 있는 것이 확인되면서 인근에 가동 중인 월성원자력발전소 뿐만 아니라 신규 원자력발전소의 건설부지의 지진 안전성 문제가 대두되어 이 단층에 대한 정밀한 평가가 요청되었다. 그 일환으로 2002년 초 한국전력기술의 주관 하에 나산초등학교 단층 노두와 바로 인접한 지점을 다시 굴착하여 트렌치 단면에 노출된 제4기 단층의 기하학적 특성과 개략적인 변위량이 밝혀지게 되었다. 이 단층은 원래 백악기/제3기의 정단층이지만 제4기에 와서 주기적인 활성화에 의하여 역단층운동으로 재활성되어 해빈퇴적층, 육상토양층 상부 일부까지 절단하면서 나타난다. 계기지진 관측 이래 읍천 단층과 직접 관련된 지진은 발생하지 않은 것으로 판단된다. 길이는 약 1.5 km 로 보고되었으나 읍천 지역의 항공사진 판독과 야외조사 결과 읍천 단층을 중심으로 북북동-남남서 방향으로 약 2.5 km의 선상 구조가 확인되며 이 선상 구조는 북동쪽으로 원자력 발전소가 위치한 나아리로 이어지고 있다. 또한 읍천 지역의 추정 단층선의 연장도 원자력 발전소를 포함하고 있으며, 이러한 사실들은 나아리의 원자력 발전소 구역에 단층선이 통과할 가능성이 있음을 강하게 시사하고 있다. 현재 한국수력원자력에서는 이 단층에 감시시스템을 설치하여 단층의 거동 특성을 관찰하고 있으며, 읍천단층 인근 지진발생 시 단층 감시시스템에서 관측된 자료는 현재 한수원 중앙연구원에서 운영중인 지진관측시스템 관측자료와 연계하여 정밀분석 중에 있다.
수렴 단층은 1998년 수렴리에서 발견된 단층으로, 발견 지점은 해발고도 50~60m의 해안단구 중위면이며 제3단구 상위의 퇴적층을 절단하는 제4기 단층이다.월성원자력발전소로부터 약 4km 거리에 위치하고 있으며 제4기 지층을 절단하고 있다.
이 부분의 본문은 일광 단층입니다.
고리원자력발전소는 부산광역시 장안읍 고리에 소재하며, 불과 5km 이내에 양산 단층대의 주요 단층 중 하나이며 일광읍을 중심으로 북북동 방향으로 발달하는 일광 단층이 지난다. 고리 원전에 가장 가까운 이 단층은 단층대 내 소규모 단층들이 노출되는 일부 지점에서 실시한 ESR 연대측정 결과 일광 단층과 그 주변 단층들의 최후기 운동 시기는 약 200~300만년 전 이후이며, 이 시기 이후에도 수 회의 단층 운동을 하였다. 즉, 약 50-60 만년의 주기로 제4기 단층 활동을 한 것으로 보고된 바 있다.
기장군 장안읍 좌동리는 고리원자력발전소에서 서쪽으로 5 km 정도 떨어져 있다. 이곳은 일광 단층의 연장이 지나는 곳으로서 국도 제14호선 도로변에서 실시한 트렌치 조사 결과 단층핵에 산출하는 단층비지의 ESR 연대측정 결과는 540±60 ka(약 54만 년 전=제4기 플라이스토세)로 측정되었다.
기장군 장안읍 좌천리는 고리원자력발전소에서 서쪽으로 5 km 정도 떨어져 있다. 이곳의 장안고등학교로부터 약 400 m 북서쪽 지점에 단층의 노두가 노출되었고, 이 지점은 동해고속도로와 정관로가 교차하는 곳이다. 정확한 단층의 운동 시기를 추정하기 어려우나, 단층대 및 제4기 퇴적층의 변형을 바탕으로 이 단층은 역단층의 경사 이동 운동을 최후기에 겪은 제4기 단층으로 판단된다.
영광원자력발전소는 영광군 홍농읍 계마리에 소재하며, 인근에서 발견된 대규모의 단층이나 활성 단층은 아직까지 없다. 다만, 홍농읍에서 동쪽으로 10~30 km 떨어진 고창군 일대에는, 2001년 고창 지질도폭에 의해 화강암 분포지역 내에 정단층, 역단층 그리고 주향 이동 단층 운동 등의 다양한 움직임에 의한 단층(주향 북북동 내지 북북서)이 있다는 것이 보고되었고, 영광군 남동부 지역에는 영광군 염산면 서해안에서 불갑저수지를 지나 장성 분기점까지 이어지는 영광 단층이 지난다. 영광 단층은 원전에서 남쪽으로 약 22 km 떨어져 있다.
원자력 발전소는 지진에 대한 충분한 안전성이 요구되기 때문에 원전을 세울 때는 부지 주변 지역의 지질 구조나 단층 등을 정밀 조사한다. 이때 원전 부지 주변에 활동성 단층이 있는 경우에는 단층의 연장이나 부지로부터의 거리에 따라 원전에 미치는 영향을 평가하여 내진 설계에 반영하게 된다. 한국의 원전은 부지에서 예상되는 최대 지진과 충분한 여유도가 고려되어 큰 지진에도 견딜 수 있도록 내진 설계가 되어 있다. 실제로, 우리나라의 원전은 설계 시 과거의 지진 기록 등을 참고하여 지반가속도 0.2g를 채택한 내진 설계로, 리히터 규모 7도 견딜 수 있도록 설계되었다. 월성원자력발전소 1호기의 경우, 1643년 1월 울산 앞바다에서 발생한 역사 지진이 (원전에서) 75 km 떨어진 지점에서 발생한다는 가정과, 양산 단층에 의해 규모 6급 지진이 부지에서 22.5 km 떨어진 지점에서 발생한다는 가정 하에서, 지반가속도가 0.15g로 산출되었으나 실제 설계에는 지반가속도 0.2g가 적용되었다.