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19세기 말 뢴트겐이 첫 발견
또 다른 방사성 원소 찾아낸 퀴리 모녀는 백혈병으로 사망
사고 나도 대폭발 않는 핵융합 핵분열 대체방법으로 연구 중
▲ 방사선: 방사성을 가진 원자에서 발생하는 빛 또는 물질이다. 몸을 투과하면 분자와 공명하여 세포나 유전자를 파괴하거나 변형시킨다.
일본 후쿠시마 원전 사태 이후 온 국민이 방사선 전문가가 되어가고있다. 듣도 보도 못했던 시버트(Sv)라는 단위가 익숙하여지고, 포털에서는 지역별 실시간 방사선 수치를 알려주고있다.
방사선이 처음 발견된 건 19세기 말. 독일의 뢴트겐이 1895년 음극선관에서 두꺼운 검은 종이를 뚫고 나오는 미지의 빛을 발견하고 X선이라 이름붙였다. 뢴트겐은 이 발견으로 1901년 제1회 노벨 물리학상을 받았으며 1896년 뢴트겐의 X선을 접한 프랑스의 베크렐은 형광물질과 방사선의 관계를 연구하다가 우라늄에서 독자적인 빛이 나온다는 것을 알았고, 그는 이 현상을 '방사능'이라고 불렀다.
뢴트겐은 아내를 설득하여 X선에 손을 노출시켰다. 뼈 위에 있는 반지가 상당히 커보인다.
퀴리부부는 우라늄 외에 폴로늄과 라듐이라는 새 방사성 원소를 발견하였고, 퀴리부부와 베크렐은 1903년 노벨 물리학상을 함께 받았는데, 이들은 의학에도 큰 도움을 주었다. 라듐을 다루면 피부에 화상이 생긴다는 걸 처음 알아내었고, 비정상적 세포만 골라 파괴하는 항암치료법의 가능성을 보여준 것이다. 그러나 마리 퀴리는 방사성 물질을 머리맡에 두고 잘 정도로 유해성에는 무지하였던 탓에 백혈병으로 세상을 떠나고말았다.
핵분열의 핵심인 중성자 발견에 기여한 사람이 뉴질랜드 출신의 러더퍼드이며, 그는 방사선을 알파선과 베타선으로 구별하였으며, 알파선은 헬륨 원자핵으로 이뤄져있어서 질량이 크고 쉽게 흡수되지만 공기 중에서 멀리 이동하지 못하기 때문에 옷이나 종이 한 장으로도 차단이 가능한것이다. 그러나 삼키거나 흡입하면 위험하며 베타선은 전자로 이뤄져 있는데 알파선보다는 멀리 가지만 1.3m 두께의 공기나 1.5㎝ 두께의 물, 몇 ㎜ 정도의 고체로도 차단할 수 있는것이다. 하지만 더 위험한 감마선도 있었다. 감마선은 X선처럼 투과력이 매우 높아서 수m 두께의 납이나 콘크리트로 차단하여야 하며 화상과 암, 유전자 변형 등을 유발할 수 있는것이다.
러더퍼드는 방사성 물질이 여러 단계를 거쳐 다른 원소로 전환된다고 주장하였고, 실제로 우라늄은 여러번 붕괴를 거치면 납이 된다는 것이 나중에 밝혀졌다. 그는 또 질소 원자핵에 알파선을 쏘아 산소 원자핵으로 변화시키는, '연금술'에 가까운 실험에도 성공한것이다. 이로써 인공 방사성 원소를 만드는 게 가능하여졌고, 마리 퀴리의 딸인 이렌 졸리오퀴리가 남편과 함께 이 업적으로 1935년 노벨 화학상을 받았다. 그러나 이렌도 엄마와 같은 병으로 죽게되었다. 얄궂게도.
러더퍼드의 원자모형. 원자핵이 중심에 있다는 것을 처음 제시하고있다.
독일의 오토 한은 1938년 중성자를 우라늄염에 충돌시켜 최초의 핵분열 실험에 성공하였으며, 우라늄 원자가 바륨139와 크립톤92라는 서로 다른 두 개의 조각으로 갈라질 수 있다는 사실은 충격적이었고, 그는 1945년 노벨 화학상을 받게 되었다. 그는 파라핀 감속재를 써서 중성자의 속도를 느리게 만들었는데, 속도가 느려야 원자핵 내부의 양성자와 충돌할 가능성이 높아지기 때문입니다. 현재의 원자력발전소에서 감속재를 쓰는 이유가 바로 이것인것이다.
우라늄처럼 질량이 큰 원소의 원자핵은 중성자와 충돌하면 2개의 작은 핵으로 갈라지면서 2~3개의 중성자가 튀어나오며, 이 중성자들은 주변의 다른 핵을 다시 분열시키는것이다. 이탈리아의 페르미가 1942년 이 연쇄핵분열 반응을 실험으로 보여주었다. 이 과정에서 방사성 물질은 아주 작은 질량으로도 엄청난 에너지를 만들어냈으며, 그러나 러더퍼드는 정작 핵에너지의 이용에는 부정적이었다고한다. 하이젠베르크가 그런 구상을 묻자, "웬 뚱딴지 같은 생각이냐"고 쏘아붙였다한다.
핵분열과 반대인 핵융합도 연구되고 있으며 별이 에너지를 만드는 방법에서 착안한 핵융합은 2개의 수소 원자핵이 모여 헬륨 원자핵이 되는 과정에서 높은 속도로 운동하던 중성자 하나가 멈출 때 발생하는 열을 활용하는 것이다. 핵융합로는 연료를 공급하지 않으면 즉각 멈추고, 핵분열과 달리 연쇄 반응도 불가능하며, 사고가 나도 대폭발로 이어지지 않는다는 거다. 또 물 속에 존재하는 중수소를 연료로 이용, 인류가 10억년간 사용할 에너지를 만들어낼 수 있다고도 한다. 다만 핵융합 장치는 아직 장시간 가동이 어렵고, 원자로보다는 적긴 하지만 역시 방사성 폐기물이 나온다.
체르노빌 같은 사고가 또 일어나겠느냐는 믿음은 깨지고 말았다. 독일은 이번 일본 사태를 보고 '원자력 출구전략'을 가동하였다하며, 한번 지어진 원전은 폐기처분하려 하여도 방사능 문제가 발생한다니, '원자력 르네상스'는 좀 더 안전한 방식의 원자로가 개발된 뒤에 꿈꾸는 게 낫지 않을까 싶다.
※ 핵폭탄을 비롯하여 무엇이든 사람이 인위적으로 만들어놓으면 그것은 쉽게 자연으로 돌아갈수가 없습니다.
하다못해 도자기도 진흙으로 빚을때는 물이닿으면 녹으면서 물과융합되어 진흙으로 되돌아가 자연을 회손시키지를 않지만 도자기를 다 빚어 가마에 넣어 구우면 다시 자연으로 되돌아가기가 쉽지가 않습니다. 이렇게 인위적인것은 자연으로 되돌아가지를 못하는 것이기에 퀴리부부가 우라늄외에 포로늄과 라듐을 발견하여 노벨상을 받았겠지만 시간이 흐르면 그것이 얼마나 많은사람을 죽게 만들거라는것을 모르고 있던 것이 정말 안타깝습니다.
지금이라도 한시가 급하게 원자로를 모두 중화를 시켰으면하는 바램이며 핵폐기를 한시가 급하게 하여야 조금이라도 많은사람들이 살아남지 않을까생각하며 다음세대를 위하는것이라생각합니다.
그분께서는 핵이 정말 문제가 될 것이고 그핵을 사람들이 어떻게 처리를 할 것인지 정말 걱정이된다는 말씀을 하셨으며, 그것보다 더큰일이 있는데 앞으로 사람들이 어떻게 될지 크게걱정이 된다고 말씀을 하시는 것을 들었는데 지구자체를 우리는 자연으로 되돌려주어야하는데 사람들이 과학이라는 발전이 우리자신을 죽이는 결과를 만드는것이 정말 걱정이 됩니다.
***호국인촌 까페에서*** |