Ⅰ. 서 론
1. 연구의 배경 및 목적
방사능 비상시 지자체의 역할은 수립한 주민 소개(대피)계획을 중심으로 신속한 소개(대피)를 시행하기 위 한 노력을 기하는 것으로 이를 위해 지자체는 매년 현장조치 행동매뉴얼 내 교통통제지점, 통제방법, 소개 (대피)경로, 소개(대피)시간 등의 계획을 업데이트한다. 그러나 대다수의 지자체에서는 소개(대피)경로, 교통 통제 방법 등 교통 분야에 대한 전문적인 지식이 부재하다. 특히 소개(대피)계획은 유관기관(경찰 등)과의 협 조가 필요하기 때문에 지자체에서 적극적으로 업무를 수행하기 어렵다.
국내에서는 방사능 비상시 교통운영전략 관련 연구를 2005년부터 수행하고 있으나, 대부분 특정 도로 및 구역을 대상으로 분석한 소개(대피)시간 연구가 대부분으로 광역적 범위에서는 소개(대피)시간 분석은 전무 하다. 방사능 비상시 소개(대피)계획은 원전 중심 반경 30km의 주민을 대상으로 수립하여야 하며, 방사능 피 폭에 대비하여 풍향에 따라 소개(대피) 도로가 지정되어야 하는 등 재난의 특성을 고려하여야 한다.
본 연구는 이러한 방사능 재난의 특성을 고려하여 한빛 원전 중심 반경 30km에 포함되는 6개 지자체를 중심으로 풍향별 시나리오를 선정하여 역류차로제와 차로 수 증가 교통운영전략을 적용할 경우 그 효과에 대해서 분석하였다.
2. 연구의 범위 및 방법
본 연구의 공간적 범위는 한빛 원전 소재지 주변의 지자체를 대상으로 선정하였다. 한빛 원전의 경우 영 광군에 위치하며, 해당 원전 중심 30km 반경 내 영광군, 고창군, 장성군, 함평군, 부안군, 무안군 등 총 6개의 지자체가 포함되어 있어 방사능 재난시 광역적 대피를 해야 한다. 해당 지역의 고속도로는 서해안 고속도로 가 유일하며, 고창군과 부안군의 경우 대부분 버스로의 대피를 권고하고 있다. 본 연구의 시간적 범위는 2022년을 기준으로 자료를 수집하였다. 연구의 내용적 범위 및 방법은 다음과 같다.
첫째, 교통운영전략으로 선택한 역류차로제와 차로 수 증가 관련 문헌과 미국 원자력규제위원회에서 제시 한 소개(대피)시간 분석 절차를 검토하였다.
둘째, 한빛 원전 중심 반경 30km 내 위치하는 도로 중 고속도로, 일반국도, 국가지원지방도를 대상으로 현 장조사를 실시하여 해당 교통운영전략이 적용 가능한 구간을 선정하였다.
셋째, 미국 원자력규제위원회에서 제시한 소개(대피)시간 분석 절차를 준용하여 교통 시뮬레이션(거시 모 형 ; TOVA)을 활용하여 분석하였다.
넷째, 본 연구의 결론과 향후 연구 방향, 한계점 등에 대해 제시하였다.
Ⅱ. 관련 문헌 고찰
1. 분석 대상지 소개(대피) 계획 관련 문헌 검토
한빛 원자력발전소 영향권에 포함되어 있는 도시는 영광군, 함평군, 장성군, 부안군, 고창군, 무안군 등 총 6개 군으로 해당 지역은 ｢재난 및 안전관리 기본법｣(법률 제 15764호) 제 34조의5, ｢국가위기관리기본지침 (대통령훈령 제388호)｣ 및 원자력안전위원회 ｢원전안전분야(방사능누출) 위기관리 표준매뉴얼｣, ｢원전안전분 야(방사능누출) 위기대응 실무매뉴얼｣에 따라 위기 상황을 상정하고 위기대응을 위한 절차‧기준‧요령과 각 종양식, 보도자료 등에 관한 사항을 규정하고 법안에 따라 원전안전분야 현장조치 행동매뉴얼을 작성해야 한다(전라남도청, 2021).
해당 매뉴얼에는 방사선비상계획구역(EPZ ; Emergency Planning Zone), 방사선 비상시 단계별 대응조치(이 상상태, 백색비상, 청색비상, 적색비상), 협업체계 관련 내용이 수립되어 있으며 청색비상과 적색비상시 주민 소개(대피)가 이루어진다고 제시하고 있다.
방사선 비상계획구역은 원자력시설에서 방사능 누출사고가 발생할 경우를 대비하여 옥내대피, 소개(대피) 등과 같은 주민보호대책을 사전에 집중적으로 마련하기 위해 설정하는 구역으로 예방적보호조치구역(PAZ ; Precautionary Action Zone) 및 긴급보호조치계획구역(UPZ ; Urgent Protective Action Planning Zone)으로 구분 된다. PAZ는 방사선비상이 발생할 경우 사전에 주민을 소개(대피)하는 등 예방적으로 주민보호조치를 실시 하기 위해 정하는 구역이며, UPZ는 방사선비상이 발생할 경우 방사능영향평가 또는 환경감시 결과를 기반 으로 주민에 대한 긴급보호조치를 위해 정하는 구역으로 옥내 대피가 기본이다. PAZ는 원전 사고 우려가 있 거나 발생하면 즉시 소개(대피)하며, UPZ는 방사능 유출이 확인되었을 때 대피(옥내) 또는 방호약품을 구비 하거나 주민에게 지급한다.
본 매뉴얼에는 풍향에 따라 소개(대피) 지역 및 방향, 이용 가능한 수단의 종류, 교통통제 지점, 지정 소개 (대피)로 등에 대한 내용이 제시되어 있으나, 구체적인 대피수단 및 통제지점에 대한 교통운영방법은 제시되 어 있지 않다.
2. 교통운영전략 관련 문헌 검토
1) 역류차로제
역류차로제란 도로의 용량 증대를 목표로 외부로 이동하는 방향의 차로 용량을 확보하기 위해 하나 이상 의 내부로의 이동 차로를 외부 방향으로 전환하는 것을 의미한다. 역류차로제는 <Fig. 2>와 같이 3가지로 구 분된다. 1a는 정상적인 차로운영 방식이며, 역류차로제 운영 중 가장 큰 용량의 증가는 1d 방식을 활용하며 가장 일반적인 전략이다. 1c의 경우는 Shoulder를 활용하여 차로 수 증가할 경우 운영방법이며, 1b는 위험지 역으로 진입해야 하는 긴급차량인 구급차, 경찰차, 소방차 등을 위한 차로를 유지할 수 있으나, 타 역류차로 제 대비 정면 충돌사고 위험이 높다.(FHWA, 2011)
역류차로제는 대부분 대피시간 감소를 위해 사용되며 주요 고속도로의 주요 지점에 적용된다. 역류차로제 를 시행하기 위해서는 많은 예산과 장비 및 인력이 소요되므로, 국가적인 차원에서의 계획 수립이 반드시 필 요하다. 역류차로제를 시행할 경우 대피시간을 크게 단축시킬 수 있으나, 미국의 일부 주(State)에서는 역류 차로제에서의 사고 위험과 오랜 준비시간 때문에 극히 심각한 상황에서만 활용하고 있다.
FHWA(Federal Highway Administration)는 미국 전역을 대상으로 역류차로제를 시행하는 주정부 계획을 검 토하고 주정부의 시행기관에 대한 인터뷰를 통해 각 주의 역류차로제 운영 방식, 역류차로제 시행 지역 및 권한, 역류차로제 시행을 위한 훈련, 역류차로제 계획, 역류차로제 시행 후 효과 및 교훈, 역류차로제 수립시 참고문헌 등을 기술한 역류차로제 규정 보고서를 발간하였다.
본 연구에서는 해당 보고서에서 언급하고 있는 여러 주들 중 역류차로제 운영방안이 상이한 알라바마주, 텍사스 주, 사우스캐롤라이나 주에서의 운영방안에 대해 검토하였다. 알라바마주의 교통국에서는 대규모 대 피가 필요한 가장 심각한 상황에서만 사용한다. 역류차로제 시행을 위한 권한은 주지사에게 있으며, 알라바 마 교통국에서는 매년 역류차로제 계획에 대해 검토하고 지정된 현장에 인원을 배치하는 등 연습 및 훈련을 도상 또는 실제 훈련의 형태로 실시하고 있다. 알라바마는 2004년 허리케인 아이븐, 2005년 허리케인 데니스 때 역류차로제를 시행하였으며, 당시 성공적으로 운영하였다고 평하고 있다. 알라바마주의 역류차로는 <Fig. 2>의 d 유형으로 역류차로제 시행을 위해 교차로와 역류차로제 시행시 사용되는 접이식 도로 안내표지판으 로 일반적인 도로표지판의 색깔 규정에 부합하도록 설치하고, 역류차로제 미시행시에는 접어서 해당 내용이 노출되지 않도록 하고 있다.(<Fig. 3>)
사우스캐롤라이나에서는 허리케인 내습으로 인해 발생한 대규모 대피상황을 위해 I-26, US-21 및 US-278 등에 역류차로제 계획을 교통국에서 수립한다. 사우스캐롤라이나의 역류차로는 <Fig. 2>의 b 유형으로 해당 보고서에 따르면 역류차로제 시행을 위해서는 시행 2시간 전 바리케이트와 flush traffic을 설치하고, 22개 인 터체인지(IC) 역류차로제 시행구간의 유출입을 제한해야 한다. 또한 사우스캐롤라이나 교통국은 대피자들에 게 쉼터와 음식, 휘발유, 등을 제공받을 수 있는 경로를 표시한 지도를 나누어주어야 하고, 지정된 IC를 통해 서만 유출입이 가능하다. 대상 도로에 따라 가용 인원(교통국 직원, 고속도로 순찰대 등), 시설물 등은 상이 하며, 최소 수십명의 인력이 필요하다고 제시하고 있다. 사우스캐롤라이나 교통국은 역류차로제 시행에 따른 정보 제공을 위해 시민들에게 CCTV, 라디오, ITS 기술들을 활용하며 매년 역류차로제 시행 절차를 알리기 위해 허리케인 내습시 활용할 수 있는 대피매뉴얼을 발간한다. 역류차로제의 원활한 시행을 위해 매년 1월 달에 사우스캐롤라이나 주 내 3개 해안지역과 허리케인에 영향을 받는 지역의 기관과 함께 회의를 개최하 며, 6월 대규모 훈련도 시행한다.
텍사스 주의 역류차로는 <Fig. 2>의 c 유형으로 대부분 해안에 위치한 도로를 대상으로 역류차로제 계획 을 수립하고 있다.(Houston: I-10, US-290, I-45, Beaumont : US-59, US-69, 87, 287, Corpus Christie : I-37), Harlingen/Brownsville : I-2, I-69C, US-83, US-281 등) 텍사스주에서는 도로 이용자에게 플립형 도로안내표지, VMS, 실시간 여행정보시스템, 교통국 홈페이지 등을 활용하여 역류차로제 관련 정보를 제공한다. 텍사스 주 의 역류차로제 시행권한은 지역 카운티 판사와 시장이 갖고 있으며, 교통국은 의사결정자가 법적으로 승인 한 경우에만 역류차로제를 시행할 수 있다. 매년 4월 역류차로제 계획을 업데이트하고, 도상훈련 및 실제 훈 련을 실시한다.(도상훈련은 매년, 실제 훈련은 3년마다 시행)
2) 차로 수 증가
차로 수 증가의 경우 가장 유사한 비상갓길차로제를 대상으로 검토하였다. 비상갓길차로제란 재난상황시 도로의 갓길(갓길)을 일시적으로 차로로 활용하는 방법으로 Emergency Shoulder Use; ESU, Shoulder lane 등의 용어로 사용되고 있다. 미국은 버스 전용, 동적, 정적 차로 운영 등 다양한 형태로 운영하고 있다.(<Fig. 4>)
<Fig. 4>
Example of US Shoulder Lane Operation zones and Signs
(Source : FHWA, https://ops.fhwa.dot.gov/publications/fhwahop15023/ch1.htm )
FHWA(2016)에서는 고속도로 갓길차로를 사용하는 방안(사용 옵션, 운영 유형, 점검사항 등)에 대해서 제 시하였다. 해당 문헌에서는 일시적 갓길차로는 특정시간 내 용량이 부족하여 혼잡이 발생하는 구간(첨두시, 공사, 사고 등)에 적용하며, 성공적으로 이를 활용하기 위해서는 주 DOT, 주 및 지방 정부 공무원, 대중 교통 기관, 집행 기관, 긴급차량 등 포함한 여러 이해 관계자 그룹 간의 조정이 필수적이라고 제시하고 있다.
플로리다주에서는 2000년도 역류차로제 계획을 수립한 후 비상갓길차로와 함께 사용하고 있다. 비상갓길 차로제는 대형 트럭 및 버스, 트레일러는 이용할 수 없고, 표지판에 따라 지정된 위치에서 이용 가능하다. (일반적으로 6차로는 왼쪽, 4차로 이하는 오른쪽에 설치) 해당 도로는 일반차로보다 폭이 좁기 때문에 천천 히 주행해야 한다고 제시하고 있다.(<Fig. 5>) 비상갓길차로제의 장점은 추가용량 제공 및 교통흐름 개선을 위해 24시간 사용 가능하며, 역류차로제 대비 지원시설, 인력 투입 소모가 적다는 것이다. 또한 필요에 따라 일부 구간만 적용 가능하여 신속한 운영 시작 및 종료 가능하다.
<Fig. 5>
ESU use cases and minimum usable roadway width
(Source : FDOT, 2019, https://fdotwww.blob.core.windows.net/sitefinity/docs/defaultsource/emergencymanagement/library/esu/esu-5m.mp4?sfvrsn=290d113c_2)
3. 미국 원자력규제위원회 지침 검토(소개(대피)시간 분석 절차 및 효과척도)
2019년 미국 원자력규제위원회(NUREG)에서는 원전 주변 반경 약 16km 지역을 비상계획구역(EPZ ; Emergency Planning Zone)으로 정의하고, 해당 구역에서 안전한 구역으로 이동하는 소개(대피)시간을 산정하 기 위한 지침을 제공한다. 원자력 발전소 운영자는 해당 지침을 활용하여 5년마다 평가결과를 제출해야 하 며, 이를 통해 원자력 발전소 주변 주민들의 안전을 확보하기 위한 다양한 대책들을 수립한다. 소개(대피)시 간을 산정하기 위해 고려사항은 계절, 요일, 시간, 기상조건, 도로 영향 등이며, 이들의 조합으로 시나리오를 설정한다. 방사능 재난의 경우 바람의 방향에 따라 소개(대피)지역을 판단해야 하며, EPZ 내 주민 대피시 바 람의 방향에 따라 영향을 받는 구역의 대피가 우선 이루어지고, 그 외 지역은 옥내 대피를 시행하는 등 단계 적으로 대피한다.(<Fig. 6> 참조)
효과척도는 전체 네트워크의 평균 통행시간, 교통량이 가장 많은 10개 교차로의 대기행렬길이, EPZ를 대 피한 인원의 누적 백분율, EPZ의 주요 대피경로의 평균 통행속도 등이다. 2021년에는 해당 문헌의 개정 버전 을 발간하였다. 본 문헌에서는 2019년에 제시한 몇 가지 이론에 대한 근거를 제시할 뿐만 아니라, 효과척도 의 일부를 수정하는 등 정확한 소개(대피)시간 산정을 위해 지속적으로 노력하고 있다.
4. 시사점 도출
미국에서는 대규모 재난 발생시 신속한 대피를 위해 역류차로제와 비상갓길차로제를 사용하는 것으로 조 사되었다. 각 주별 해당 교통운영전략을 시행하는 기준, 적용방안, 시행부서 등에 차이가 존재하였으며, 실제 상황에서 활용하기 위해서는 매년 꾸준한 훈련과 교육을 진행하고 있었다. 또한 해당 도로가 재난 발생시 사 용된다는 것을 주민에게 알려주기 위해 별도의 표지판을 설치하고, 실제 사용 후 개선사항을 적용, 계획을 업데이트하는 등 지속적인 노력을 기울이고 있다. 우리나라는 아직 재난 발생시 해당 교통운영전략을 사용 한 적이 없기 때문에 시뮬레이션을 통해 효과를 확인하고, 원활한 현장 적용을 위해 기관간 협조, 합의내용, 지점 선정 및 운영을 위한 계획 등을 수립해야 한다.
시뮬레이션 분석시 미국 원자력규제위원회에서 제시하고 있는 자료 중 국내에서 수집 가능한 것을 검토 하고, 시나리오 설정 및 소개(대피)시간에 대한 분석을 수행하여 해당 지역의 대규모 대피시 고려사항 등을 계획 수립시 반영하는 노력이 필요하다.
Ⅲ. 현장 조사
1. 역류차로제
문헌 검토 결과 역류차로제는 진출입 차단 등을 위해 주로 고속도로를 대상으로 수행하고 있었다. 분석 지역의 고속도로는 서해안고속도로가 유일하기 때문에 해당 도로를 중심으로 현장조사를 수행하였다. 그 결 과 회차구간이 도로 중간과 터널 입·출구에 위치하며 진·출입차단을 할 경우, 통제가 원활하고 방해요소가 없는 영광 IC ~ 함평 IC 구간을 선정하였다.
2. 차로 수 증가
20km 이상의 국도 및 국가지원지방도를 대상으로 4개 구간을 선정하여 현장조사를 진행하였으며, 이 중 차로 수 증가를 적용할 수 있는 구간은 4번 코스(23번 국도 석교사거리~신평교차로)로 총 연장은 28km, 전 구간 일정한 갓길(1.5m 설치), 1, 2차선과 갓길의 차로폭의 합은 8.5m였다.
Ⅳ. 소개(대피)시간 분석
1. 분석자료 수집
분석에 필요한 자료는 소개(대피)인구, 소개(대피)계획, 교통운영전략 적용 구간, 풍향 등이다.
각 분석 자료에 대한 설명은 다음과 같다.
첫째, 분석지역 소개(대피)인구는 분석대상지역의 현장조치 행동매뉴얼 상의 소개(대피)인구 및 대피소를 기준 조사하였다. PAZ지역에 해당하는 고창군 상하면은 8개 마을, 영광군 홍능읍은 31개 마을로 존세분화를 수행하였으며, 해당 존과 구호소에 별도의 ID를 부여하였다. 해당 지역에는 섬도 포함되어있으나, 도로만을 이용한다고 가정하였다.
둘째, 분석지역 소개(대피)계획은 주민소개(대피) 수송수단, 취약계층 현황 및 소개(대피) 방법, 출입통제지 점, 그림자소개(대피)비율 등이 포함되어야 한다. 그림자소개(대피)비율이란 소개(대피)가 필수적인 지역 (PAZ) 이외의 지역(UPZ)은 옥내대피가 원칙이나, 이를 어기고 대피하는 인원을 의미하며 해당 비율이 높을 수록 도로의 혼잡은 가중되어 정체 시간 및 길이는 증가한다. 전북의 현장조치 행동매뉴얼에서는 전세버스 운송사업조합에서 차량임차계약을 진행하여 총 대피인원 65,392명이 버스를 이용하여 대피하는 것으로 계획 되어 있다. 전라남도의 경우 각 군별 군내버스 및 전세버스 현황이 제시되어 있으나, 대피인구보다 수송수단 이 부족하기 때문에 개인차량으로 대피하는 것으로 가정하였다. 취약계층의 경우 학교, 요양시설, 병원 등으 로 구분하고 있으나, 소개(대피)계획이 명확하게 제시되지 않아 본 분석시 반영하지 않았다. 출입통제지점 현황의 경우 각 지자체에서는 출입통제 및 교통통제소를 운영하도록 되어 있으며, 이때 분석 네트워크에서 출입통제에 해당하는 지점 즉, 한빛원전(PAZ) 방향으로 진입 또는 해당 시설물에 진입하는 것은 통제하는 것으로 하였다. 본 연구에서는 미국 원자력규제위원회(NUREG)에서 제시한 그림자소개(대피)비율을 20%로 적용하였다.
셋째, 교통운영전략은 역류차로제와 차로 수 증가를 고려하였으며, 이를 적용하기 위한 분석대상구간을 선정하기 위해 TOVA 분석 결과를 활용하여 첨두시 통행량이 많은 노선을 우선적으로 고려하였다. 최종적으 로 현장조사를 통해 분석 대상 노선을 확정하였다.(<Fig. 9> 참조)
넷째, 한빛 원전에 위치하고 있는 6개 군(고창군, 영광군, 장성군, 함평군, 부안군, 무안군)의 경우 풍향별 대피계획은 수립되어 있지 않다. 방사능재난등에 대비한 주민 소개시간추정에 관한 기술기준분석 보고서 (KINS, 2023)에 풍항별 대피에 대한 분석을 제시하고 있으므로(<Fig. 10> 참조) 본 연구에서는 한빛원전 대상 지역의 현장조치 행동매뉴얼에 제시되어 있는 내용을 기준으로 풍향을 고려하지 않는 경우와 풍향을 고려한 경우를 구분하여 대피방안 분석을 진행하였다. 한빛원전의 주요 풍향은 NW와 SW이며, 원전으로부터 30km 이내에 해당하는 읍면동을 대상으로 위치하는 지역은 다음과 같다.(<Fig. 11> 참조)
<Fig. 10>
Conceptual Diagram of the Assessment Scope for Evacuation Time Estimate(Source : KINS, 2023)
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- NW : 영광군(영광읍, 백수읍, 대마면, 묘량면, 불갑면, 군서면, 군남면, 법성면), 장성군(삼서면, 삼계면), 함평군(신광면, 해보면, 월야면), 고창군(고수면, 공음면, 대산면, 무장면, 성송면)
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- SW : 고창군(고창읍, 무장면, 부안면, 상하면, 신림면, 심원면, 아산면, 해리면, 흥덕면), 부안군(진서면, 보안면, 줄포면)
시뮬레이션 분석절차 및 과정을 요약하면 다음의 <Table 1>과 같다.
<Table 1>
Roadway Management Strategies for Radiological Emergencies
| Categories | Descriptions | |
|---|---|---|
| Data collection | Network | - Korea Transport Database : KTDB |
| O/D | - KTDB, Gwangju Metropolitan Area Passenger O/D | |
| Population | - Local Government by Population(December 2020) | |
| Traffic volume | - TMS(Traffic Monitoring System) Traffic Volume, Annual Traffic Volume Report(2020) | |
| Demand Analysis Procedures | - KDI(2008), A study on standard guidelines for pre-feasibility study on road and railway projects(5th edition), MOLIT(2013), Transportation Facilities Investment Appraisal Guidelines(5th Edition) | |
| Field Action Operation manual | - Jeonnam Provincial Government(2023), Muan-County(2020), Yeonggwang-County (2021), Jangseong-County(2020), Hampyeong-County(2020), Jeonbuk Provincial Government(2020), Gochang-County(2022), Buan-County(2020) | |
| Building a network | Mode choice | - Mode choice traffic 2020 and 2025 data provided by KTDB interpolated to generate 2022 data |
| Networks (road) | - KTDB, Gwangju Metropolitan Area Networks(road), December 2020 - Build additional networks (4,157 nodes and 11,601 links) for the six counties in the analysis area using NAVER Maps and Kakao Maps. - Supplementing the network in neighboring areas such as Mokpo City, where relief centers are located (modifying road network properties such as number of lanes, capacity by road class, speed, and link length, and deleting links to PAZs at access control points in the action manuals of Jeollanam-State and Jeollabuk-State). |
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| Zone Sub-divided | - Hampyeong and Jangseong are subdivided into towns, counties, and districts. - For Gochang-County, Glory-County, and Buan-County, a centralized system of city, county, district, and unit is established (for Gochang-County, Buan-County, and Glory-County, the subdivision is performed at the level of statutory ward). |
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| Calibration | - Performs settlement with a 30% tolerance between the observed traffic volume of the traffic information system(Permanent) and TMS(Traffic Monitoring System) | |
| New Road | - Among the national interregional future development plans provided by KTDB, projects in the network within 30 kilometers of the nuclear power plant were reviewed and roads completed and opened as of 2022 to reflect the Bulgaksan IC network. | |
| Access Control | - Deleted the access control point's link from the network | |
| O/D Construction | O/D Calculation | - The evacuation population in case of radiation emergency is categorized by PAZ for village level and UPZ for township level from the starting area(O) to the designated relief center(D). - Assuming 100% utilization of buses listed in the local government's evacuation to residents, and the remaining people are evacuated by passenger vehicles. - Calculation of evacuee repopulation per vehicle (based on 40 buses and 5 cars), converted to passenger car conversion units (PCUs) for program analysis. |
| Background traffic volume | - It is applied by reducing the capacity value by dividing the total traffic volume (Totvol) value of the existing current network status analysis value by the number of lanes for each link. - When calculating the value of capacity 300 or less, the minimum value is assumed to be 300 (apply the smallest value among the VDF initial speed and capacity range on page 46 of KTDB documentation). |
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| Scenarios | - Season(Winter), Weather(Sunny), Shadow Evacuation(20%), Wind(NW, SW), Traffic Control(Contraflow, Shoulder lane), Whether the road is blocked | |
| Phased evacuation | - Simultaneous evacuation(PAZ, UPZ) | |
| wind direction | - NW(SSE, SE, ESE), SW(ENE, NE, NNE) | |
| Shadow evacuation | - Considering the wind direction, 20% of the population is evacuated from UPZ areas outside the evacuation zone (PAZ and 3-sector UPZ areas). | |
| Traffic Control | Contra flow | - Selected a route where the contraflow can be implemented through field research(Glory IC ~ Hampyeong IC total extension 25km) |
| Increased the number of lanes | - Surveyed high-speed national highways and general national highways (shoulder width of 1m or more is required) - Selected 4 routes that can be implemented by increasing the number of lanes through field research (Seokgyo Street ~ Shinpyeong Intersection) |
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| Analysis | Travel Time (minute) ,Speed (km/h) | - Compare travel time (min), travel speed (km/h), and V/C values before and after application to check effectiveness. |
2. 시나리오 구성 및 분석 절차 수립
시뮬레이션 분석 절차는 자료수집, 네트워크 구축, 기종점통행량(O/D) 구축(시나리오 구성), 교통운영전략 적용, 분석(효과척도) 순이며, PAZ 및 UPZ 지역의 O/D는 승용차와 버스만을 고려하였다.
3. 시나리오 선정
한빛원전 현장조사 행동매뉴얼의 대피계획을 보면, PAZ와 UPZ가 단계별로 대피한다는 구체적인 계획이 존재하지 않는다. 이에 기본 시나리오는 대상지역 전체가 동시에 대피하는 것으로 가정하였으며, 풍향과 교 통운영전략 도입에 따른 시나리오를 추가적으로 선정하였다.
교통운영전략은 차로 수 증가(23번 국도 석교사거리(고창군) ~ 신평교차로(영광군) 구간 연창 28km 구간) + 역류차로제(영광 IC ~ 함평IC까지 연장 25km)와 차로수증가(23번 국도 석교사거리(고창군) ~ 신평교차로 (영광군) 구간 연창 28km 구간) + 역류차로제 연장(영광 IC ~ 목포IC까지 연장 57km)으로 선정하였다. 이 때 역류차로제는 <Fig. 2>의 d 유형을 적용하였다.
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- 시나리오 1-① : PAZ 100%, UPZ 100% 대피
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- 시나리오 1-② : PAZ 100%, UPZ 100% 대피 + 교통운영전략(역류차로제, 차로 수 증가)
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- 시나리오 1-③ : PAZ 100%, UPZ 100% 대피 + 역류차로제 연장
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- 시나리오 2-① : PAZ 100%, UPZ NW방향 3섹터(UPZ 대피 이외지역 20% 그림자소개(대피))
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- 시나리오 2-② : PAZ 100%, UPZ NW방향 3섹터(UPZ 대피 이외지역 20% 그림자소개(대피)) + 교통운영 전략(역류차로제, 차로 수 증가)
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- 시나리오 2-③ : PAZ 100%, UPZ NW방향 3섹터(UPZ 대피 이외지역 20% 그림자소개(대피)) + 역류차로 제 연장
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- 시나리오 3-① : PAZ 100%, UPZ SW방향 3섹터(UPZ 대피 이외지역 20% 그림자소개(대피))
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- 시나리오 3-② : PAZ 100%, UPZ SW방향 3섹터(UPZ 대피 이외지역 20% 그림자소개(대피)) + 교통운영 전략(역류차로제, 차로 수 증가)
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- 시나리오 3-③ : PAZ 100%, UPZ SW방향 3섹터(UPZ 대피 이외지역 20% 그림자소개(대피)) + 역류차로 제 연장
4. 시나리오 분석 결과
1) 시나리오 1
영향권 내의 지역에서 구호소가 위치한 곳으로 대피하는 경우, 교통운영전략 적용 전, 후 큰 효과는 나타 나지 않았다. 특히 전북지역은 구호소까지의 이동거리가 짧아 서해안고속도로를 이용하기보다 사방으로 뻗 어나가는 22번국도 및 23번 국도, 시군도를 이용하여 이동하는 것으로 분석되었다. 전남의 경우 구호소가 목 포, 담양, 나주에 위치하여 서해안고속도로와 22번 국도를 이용하였다. 교통통제 적용에 따른 분석 결과를 살펴보면 역류차로제(함평IC까지 적용) 분석 결과 효과가 있는 것으로 나타났지만, 전체 소개(대피)시간에서 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 기존 4차로에서 2차로로 차선이 감소되어 병목현상이 발생하기 때문에 효과 가 미미한 것으로 나타났으며, 목포IC까지 역류차로제를 연장하여 보완 분석한 결과 소개(대피)시간 21분 감 소의 효과를 확인하였다.
2) 시나리오 2
시나리오 2-①과 시나리오 2-②를 비교하였을 때 교통운영전략 적용 효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 특히 전북지역은 풍향의 영향을 받는 지역이 2개 지역으로 대피인구가 많지 않으나, 동시에 모든 차량이 도 로로 유입됨에 따라 약27분 소개(대피)시간이 증가되는 경향을 보였다. 북서풍의 경우, 직접 영향권에 전남 이 많이 속해 있으며, 분석결과 시나리오 1과 유사한 결과를 보였으며, 시나리오 2-③과 소개(대피)시간이 19 분 정도 감소됨을 확인하였다.
3) 시나리오 3
분석결과 시나리오 1과 2와 유사한 효과를 나타냈다. 특히 전북지역은 남서풍의 직접 영향권에 속해 있으 나 교통운영전략을 적용한 지역이 존재하지 않아 그 효과가 미미하게 나타났다. 전남지역의 경우 영향권에 속해있지 않으나, 그림자 소개(대피) 인구 20% 중 소개(대피)거리가 긴 경우에 소개(대피)시간이 최대 101분 이 더 걸리거나, 적게는 거의 차이가 나지 않는 것으로 분석되었으며 평균 16분의 통행시간이 감소되었다.
4) 분석 결과 요약
다음의 <Table 2>에서 보는 바와 같이 ETE(Estimated Evacuation Time)는 시나리오 1 : 교통운영전략 적용 전 시나리오 2 : 교통운영전략 적용 후(역류차로제 + 차로수 증가) 시나리오 3 : 교통운영전략 보완(역류차로 제 연장 + 차로수 증가)으로 구분하여 분석을 수행하였다.
<Table 2>
Estimated Evacuation Time by Scenario
| Scenario | evacuation Administrative District | Shelter Administrative District | Normal Travel Time (minute) | Estimated Evacuation Time(minute) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Traffic Control (Before) | Contralflow + Increase in the number of lanes | Contralflow Extension + Increase in the number of lanes | ||||
| 1 | Gochang-County | Gimje-city | 51.6 | 78.7 | 77.3 | 77.0 |
| Yeonggwang-County | Mokpo-city | 66.1 | 178.7 | 176.8 | 157.2 | |
| 2 | Yeonggwang-County | Damyang-County | 63.8 | 90.5 | 92.2 | 92.5 |
| Yeonggwang-County | Naju-city | 42.0 | 79.3 | 77.9 | 74.1 | |
| Yeonggwang-County | Mokpo-city | 66.1 | 167.8 | 166.3 | 148.1 | |
| 3 | Gochang-County | Gimje-city | 51.6 | 75.6 | 74.5 | 74.4 |
| Gochang-County | Jeongeup-city | 35.8 | 60.7 | 59.6 | 59.5 | |
| Yeonggwang-County | Mokpo-city | 88.5 | 146.5 | 146.3 | 130.9 | |
시나리오 1(전체 소개(대피))의 경우 고창군에서 김제시로 소개(대피)할 경우 소개(대피)경로에 적용되는 교통운영전략이 없어 효과를 판별할 수 없다. 영광군에서 목포시로 소개(대피)할 경우 교통운영전략 적용 전 178.7분, 교통운영전략 적용 후 176.8분으로 큰 감소효과가 없으나, 교통운영전략 적용 중 역류차로제 연장시 157.2분으로 21.5분의 시간감소 효과가 나타났다.
시나리오 2(북서풍 대피)는 영광군에서 담양군과 나주시로 소개(대피)할 경우 시간감소 효과가 적으나, 목 포시로 소개(대피)할 경우 역류차로제 연장시 148.1분으로 19.7분의 시간감소 효과가 나타났다.
시나리오 3(남서풍 대피)는 고창군에서 김제시와 정읍시로 대피할 경우 대피경로에 적용되는 교통운영전 략이 없어 효과가 크지 않으며, 영광군에서 목포시로의 대피 시 교통운영전략 적용 전 146.5분, 교통통제 적 용 보완시 130.9분으로 15.6분의 시간감소 효과가 나타났다.
시나리오별 분석결과 목포시로 소개(대피)할 경우 역류차로제의 효과가 가장 큰 것으로 분석되었으나, 함 평 IC의 경우 톨게이트, 램프 등 편도 1차로로 이루어져 역류차로제 종료 지점에 병목현상이 발생하여 정체 가 확산되어 효과가 미미한 것으로 분석되었다. 목포 IC는 역류차로제가 끝나는 지점의 차선수가 동일하게 4차로로 이루어져 있어 소개(대피)시간 단축 효과가 크게 나타났다.
Ⅴ. 결론 및 향후 연구
본 연구는 미국 원자력규제위원회에서 제시한 분석 방법을 기초로 국내에서 수집 가능한 자료를 대상으 로 한빛 원전 중심 반경 30km에 포함되는 6개 지자체를 중심으로 풍항을 고려하여 역류차로제와 차로 수 증 가를 동시에 적용할 경우의 소개(대피)시간을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 문헌 고찰 결과 미국에서는 역류차로제와 차로 수 증가를 교통운영전략으로 선택하여 허리케인 등 재난 발생시 활용하는 것으로 조사되 었으며, FHWA에서 이와 관련된 가이드라인을 제공 후 주정부에서는 지역 특성에 적합하도록 계획, 적용하 고 있다. 우리나라는 명확한 소개(대피)시간 분석 절차 지침이 존재하지 않기 때문에 미국의 원자력규제위원 회에서 발간한 소개(대피)시간 분석 절차 지침을 검토 후 활용하였다.
자료수집 단계에서 전북(고창군, 부안군), 전남(영광군, 함평군, 장성군, 무안군)의 현장조치 행동매뉴얼을 검토하여 시뮬레이션 분석시 관련 자료를 반영하였다. 우리나라의 방사능 재난시 대피계획은 풍향의 영향권 에 있는 인구가 소개(대피) 대상이나, 본 연구의 분석 대상지역인 한빛원전의 경우 동시 소개(대피)를 고려하 고 있었다. 따라서 본 계획을 그대로 준용하여 기본 시나리오를 작성하였다.
또한 방사능 재난의 경우 방사능 피폭을 고려하여 풍향을 고려하여 소개(대피)하여야 한다. 한국원자력안 전기술원에서는 각 원전지역별 봄, 여름, 가을, 겨울의 주요 풍향 조사 결과를 보유하고 있다. 본 연구에서는 이를 활용하여 북서풍(NW)과 남서풍(SW)을 선정하여 반영하였다.
분석 결과 영광군 등은 평소 첨두시 교통량의 경우 많지 않으나 재난 발생 시 모든 차량이 동시에 도로에 유입되어 정체되는 현상이 발생하였다. 특히 평상시 서해안 고속도로, 국도 1호선, 23호선 등을 주로 이용하 기 때문에 해당 구간에 적용할 수 있는 교통운영전략이 필요하다.
시나리오는 공통적으로 역류차로제가 가장 많은 효과를 보였으며, 이 때 병목구간이 존재하지 않고 적용 구간이 길어야 명확한 효과를 보였다. 풍향을 고려하지 않은 경우 전북지역은 구호소까지의 이동거리가 짧 아 서해안고속도로를 이용하기보단 22번국도 및 23번 국도, 시군도를 이용하여 사방으로 뻗어나가는 형태를 보였으며 해당 구간에 적용할 수 있는 교통운영전략이 필요한 것으로 나타났다. 풍향을 고려한 경우 대피인 원 규모는 줄었으나 동시에 모든 차량이 도로로 유입됨에 따라 정체가 발생하였으며, 지역별 인구 수, 이용 가능 도로, 도로 용량 등에 분석 결과 차이가 나타났다.
역류차로제와 차로수 증가 등 교통운영전략의 적용을 위해서는 다음과 같이 몇 가지 고려사항이 필요하다.
첫째, 차로수 증가시 갓길의 여유폭이 확보될 수 있도록 조정이 필요하다. 전남지역의 경우 대부분 갓길이 없거나 폭이 좁아 적용하기 어려운 곳이 대부분이었다. 또한 대부분 도로가 양방향 2차로로 구성되어 있어 차로 확장 등의 개선이 필요하다. 최근 교통량의 증가로 일부 지역은 양방향 4차로로 확장되는 등 공사가 진 행되고 있지만, 지역간 편차를 최소화하기 위해서는 주요 소개(대피)경로에 대해서는 최소한의 차로 수(도로 폭)를 확보하는 것이 필요하다.
둘째, 역류차로제의 경우 톨게이트, 램프 등 편도 1차로로 이루어져 있는 경우가 대부분으로 병목현상이 발생하여 정체가 확산되는 양상을 보이기 때문에 출입구 및 램프구간의 확폭 및 차로 수 증가 등이 필요하 다. 특히, 서해안고속도로의 경우 구호소가 위치하는 목포 IC까지 역류차로제를 운영해야 효과가 두드러지게 나타나, 되도록 동일한 차로 수를 유지하는 것이 평상시 또는 재난 발생시 시간을 단축시킬 수 있는 방안이 라 판단된다.
셋째, 고속도로에 역류차로제를 시행할 경우, 이동방향이 아닌 반대방향은 진입금지 통제를 시행해야 하 기 때문에, 사전에 차단을 위한 시설물 등을 설치해야 한다.
본 연구는 현재 수집 가능한 자료를 대상으로 연구를 진행했기 때문에 보다 정확한 분석을 위해서는 더 많은 자료가 수집되고, 관련 연구가 진행되어야 한다. 현재 반영되지 않은 일시적 인구(축제 등), 취약계층 소개(대피)계획, 2차 사고 예방 등을 반영할 수 있어야 하며, 우리나라 현실에 적합한 소개(대피)시간 분석 절차를 수립해야 한다. 현장조사한 전남 및 전북지역의 경우 회전교차로가 많이 설치되어 있어 교통운영전 략을 적용하기 어려운 지역이 많았다. 회전교차로의 경우 특정 방향으로의 교통량이 많아질 경우 그 외 방향 에서의 진입이 어렵기 때문에 대피시 통행시간이 더 많이 소요될 것으로 예상되며, 교통운영방안 적용시 통 제인력을 어떻게 배치해야 하는지에 대한 연구도 필요하다. 또한 모든 원전소재지의 특성(도시규모, 교통상 황, 도로현황 등)이 일정하지 않기 때문에 각 지역에 적용할 수 있는 교통운영전략 가이드라인을 개발하여 지자체에서 활용할 수 있도록 해야 할 것이다.
마지막으로 미국 원자력규제위원회에서는 취약계층의 소개(대피)계획을 별도로 반영하도록 권고하고 있 으나, 국내의 경우 취약계층인 학교 및 병원(요양시설)의 소개(대피)계획이 부재하였다. 특히 요양시설 및 복 지시설의 경우 명칭 및 주소지 오류로 위치를 지정할 수 없어 분석이 불가하였다. 학교의 경우에는 교육부에 서 관련 소개(대피) 계획을 주도하고 있기 때문에 해당 분석시 협조를 받아 소개(대피) 계획의 내용을 파악 하고, 이에 대한 대응을 함께 진행해야 할 것으로 보인다.
