일본 오염수 방류, 방사능 물질 종류, 반감기, 농도, 위험성

일본 정부가 후쿠시마 원전 사고로 생긴 오염수를 해양에 방출하겠다고 발표하면서 국제사회의 비판을 받고 있습니다. 일본 정부는 오염수에 들어있는 방사성 물질을 법정 기준치 이하로 줄인 후, 오랜 기간에 걸쳐 바다에 흘려보내겠다고 주장합니다. 그러나 이런 안전성 주장에도 현지 어민과 시민단체, 인근 국가들 등 국내외에서 반대의 목소리가 끊이지 않고 있습니다.

 

아래는 2012년, 독일 헬름홀츠 지구해양연구소에서 세슘 137을 바탕으로 한 시뮬레이션 캡쳐본입니다.
(원본 영상은, 이 글 최하단 / 출처 : GEOMAR Helmholtz-Zentrum)

 

좌, 방류 50일 / 우, 방류 100일

좌, 방류 500일 / 우, 방류 1000일

좌, 방류 2000일 / 우, 방류 3000일

 

일본 오염수 방류, 방사능 물질 종류, 반감기, 위험성과 대응 방법

1. 일본 후쿠시마 원전 사고와 오염수 발생 원인

2011년 3월 11일 일본 동북부에서 규모 9.0의 지진이 발생했습니다. 일본 지진 관측 사상 최대 규모를 기록했으며, 이 지진은 초대형 지진해일을 불러와 연안 지역에서의 대규모 피해를 일으키는 동시에 세계역사상 가장 심각한 원자력 사고 중 하나인 후쿠시마 원자력 발전소 사고를 불러왔습니다.

 

14m 높이의 지진해일로 인해 후쿠시마 제1원전의 비상용 디젤발전기를 비롯한 냉각수의 취수 펌프 등이 침수돼 사용 불능 상태에 빠지며 원자로는 핵분열 생성물의 붕괴열이 계속 상승하기 시작했고, 결국 원자력발전에 필요한 핵심 물질이 들어있는 원자로의 한가운데 부분이 녹아내리는 '멜트 다운 (melt down)' 현상에 이르렀습니다.

 

이 과정에서 수소 폭발이 수차례 일어났고 주변은 불바다가 되었습니다. 핵연료 속의 방사성 물질은 태평양 등 외부로 누출되어 주변 지역을 오염시켰습니다.

 

일본은 사고 당시 녹아내린 핵연료를 식히기 위해 냉각수를 10년 여 년간 주입했습니다. 외부에서는 지하수까지 유입돼 원전 내에서 하루 최고 180t의 오염수가 발생하고 있습니다.

 

원전 내에 1000여 개의 오염수 저장 탱크가 설치되어 있으나 끊임없이 쏟아져 나오는 오염수에 탱크의 90%가 꽉 차 포화상태에 이르렀습니다. 결국 2020년 일본 정부는 오염수를 기준 이하로 희석해 해양 방출하는 방안을 최정 결정했습니다.

 

일본은 방사성 물질이 포함된 오염수를 해양 방류하는 시설인 해저터널 굴착을 완료했으며 오는 7월부터 방류하겠다는 계획을 밝혔습니다. 일본정부의 발표에 따르면 2023년 7월부터 30년에 걸쳐 약 137만 톤에 달하는 방사성 오염수가 바다로 버려지게 됩니다.

 

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2. 일본 후쿠시마 오염수에 포함된 방사성 물질 종류와 반감기

일본은 '방사능 다핵종 제거설비'인 알프스 (ALPS, Advanced Liquid Processing System) 를 통해 방사성 삼중수소 외 62개 방사성 물질을 기준치 이하로 정화할 예정이라고 주장하고 있지만, 후쿠시마 제1 원전 오염수의 80%는 여전히 방사선 기준치를 초과하고 있다는 것이 자국 미디어의 일관된 보도 내용입니다.

 

현재 인류의 과학기술로는 완전한 정화는 불가능하며, 알프스는 방사성 물질 제거 성능이 부족할 뿐만 아니라 삼중수소와 탄소 14와 같은 종류의 방사선 물질은 아예 걸러지지도 않습니다. 즉, 알프스를 통해 오염수를 정화했으니 걱정하지 말라는 주장은 손바닥으로 하늘 가리기와 같습니다.

 

오염수에 포함된 방사성 물질의 종류와 반감기는 다음과 같습니다.

 

핵종	반감기	방사선 종류	특징
삼중수소	12.3년	베타	물과 화학적 성질이 같아 분리하기 어렵다.   베타선을 방출하며 인체 내에서 DNA에 영향을 줄 수 있다.
탄소-14	5730년	베타	베타선을 방출하며 유기화합물에 결합되어 인체 내에 오래 머무를 수 있다.
스트론튬-90	28.7년	베타	베타선을 방출하며 칼슘과 비슷한 성질로 인해 골격에 축적될 수 있다.
세슘-134	2.06년	베타+감마	베타선과 감마선을 방출하며 근육 조직에 축적될 수 있다.
세슘-137	30.1년	베타+감마	베타선과 감마선을 방출하며 근육 조직에 축적될 수 있다.
플루토늄-239	2.41만년	알파	알파선을 방출하며 폐나 간에 축적될 수 있다.
요오드-129	1.57억년	베타+감마	베타선과 감마선을 방출하며 갑상선에 축적될 수 있다.

 

참고.
방사선은 원자핵이 불안정한 상태에서 안정한 상태로 바뀌면서 방출하는 에너지입니다.

 

• 알파 방사선 : 헬륨의 원자핵으로 이루어진 입자의 흐름입니다. 양전하를 띄고 있으며 두꺼운 종이 정도면 막을 수 있습니다. 투과력이 가장 약합니다.
• 베타 방사선 : 전자나 양전자로 이루어진 입자의 흐름입니다. 음전하나 양전하를 띄고 있으며 알루미늄 판 정도면 막을 수 있습니다. 투과력이 알파 방사선보다 강합니다.
• 감마 방사선 : 전자기파 형태의 고에너지 광자입니다. 전하를 띄지 않으며 철판이나 콘크리트 등 두꺼운 재료로도 막기 어렵습니다. 투과력이 가장 강합니다.

 

1. 삼중수소 반감기와 위험성 (트리튬)

반감기 12.3년

양자 1개, 전자 1개, 중성자 2개로 이뤄진 화학물질로, 물과 화학적 성질이 같아 분리하기 어렵다. 인체에 축적되면 DNA를 손상시키고 각종 암을 유발하거나 생식기능을 저하시킬 수 있다. 베타선을 방사하며, 헬륨으로 바뀌는 핵종 전환을 일으킨다. (헬륨 3)

 

2. 탄소 14 반감기와 위험성

반감기 5,730년

탄소의 동위원소로, 인체의 모든 세포에 침투하여 DNA를 손상시킬 수 있다. 베타선을 방사하며, 헬륨으로 바뀌는 핵종 전환을 일으킨다. (헬륨 4)

 

3. 세슘 137 반감기와 위험성

반감기 30년

감마선과 베타선을 방사하는 방사성 물질로, 인체에 들어오면 근육과 심장에 축적되어 심장병이나 암을 유발할 수 있다. 바다 생태계에도 영향을 미치며, 특히 어류의 근육 조직에 축적된다.

 

4. 세슘 134 반감기와 위험성

반감기 2년

감마선과 베타선을 방사하는 방사성 물질로, 인체에 들어오면 근육과 심장에 축적되어 심장병이나 암을 유발할 수 있다. 바다 생태계에도 영향을 미치며, 특히 어류의 근육 조직에 축적된다. 세슘 134는 후쿠시마 원전 사고 이후에만 발생하는 방사성 물질로, 오염수의 출처를 확인할 수 있는 지표가 된다.

 

5. 스트론튬 90 반감기와 위험성

반감기 28.8년

베타선을 방사하는 방사성 물질로, 인체에 들어오면 칼슘과 비슷한 성질 때문에 뼈에 축적되어 골수를 파괴하고 백혈병이나 암을 유발할 수 있다. 바다 생태계에도 영향을 미치며, 특히 해조류나 조개류에 축적된다.

 

6. 플루토늄 239 반감기와 위험성

반감기 2만 410년

알파선과 감마선을 방사하는 방사성 물질로, 인체에 들어오면 폐나 간에 축적되어 폐암이나 간암을 유발할 수 있다. 바다 생태계에도 영향을 미치며, 특히 어류의 내장이나 골격에 축적된다.

 

7. 요오드 129 반감기와 위험성

반감기 1,570만 년

베타선과 감마선을 방사하는 방사성 물질로, 인체에 들어오면 갑상선에 축적되어 갑상선 암을 유발할 수 있다. 바다 생태계에도 영향을 미치며, 특히 어류의 갑상선이나 내장에 축적된다. 요오드 129는 ALPS 처리를 거쳐도 제거되지 않으며, 일본 정부는 이 사실을 숨기고 있다고 한다.

 

(보충) 삼중수소와 탄소14의 핵종전환

삼중수소와 탄소14는 둘 다 베타선을 방사하며 헬륨으로 핵종전환을 일으키는 것은 맞지만, 그 과정과 결과가 다릅니다.

삼중수소

원자핵에 양성자 1개와 중성자 2개가 있는 수소의 동위원소입니다. 베타선을 방사하면서 중성자 1개가 양성자로 바뀌고, 원자핵에 양성자 2개와 중성자 1개가 있는 헬륨-3로 핵종전환됩니다. 이때 전자와 안티뉴트리노가 방출됩니다.

탄소14

원자핵에 양성자 6개와 중성자 8개가 있는 탄소의 동위원소입니다. 베타선을 방사하면서 양성자 1개가 중성자로 바뀌고, 원자핵에 양성자 7개와 중성자 7개가 있는 질소-14로 핵종전환됩니다. 이때 헬륨-4의 원자핵인 알파 입자가 방출됩니다. 

 

따라서 탄소-14와 삼중수소는 서로 다른 방사능을 가진 물질이며, 오염수 처리에도 다른 접근이 필요합니다.

 

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3. 일본 후쿠시마 오염수 해양 방류의 영향과 우려

오염수 해양 방류는 바다 생태계와 인체 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 방사성 물질은 바다에서 수만 년간 축적되어 먹거리부터 인간 DNA까지 방사성 피해를 입힐 수 있습니다. 특히 삼중수소와 탄소 14와 같은 물질은 물과 화학적 성질이 같아 분리하기 어렵고, 인체의 모든 세포에 침투하여 DNA를 손상시킬 수 있습니다.

 

또한 오염수 해양 방류는 우리나라 해역까지 영향을 미칠 수 있습니다. 한국해양과학기술원 (KOIST)이 독일 헬름홀츠 해양연구소의 영상 자료를 분석한 결과에 따르면 후쿠시마 오염수 해양 방출 시 극미량의 세슘 등이 불과 한 달 내로 제주도와 서해에 도달할 수 있습니다. 서울대 원자핵공학과 서균렬 명예교수는 세슘의 경우 제주는 1개월 이내, 동해엔 6개월 이내에 오게 된다고 하니 부산의 경우 3~4개월이면 도착할 것으로 추정합니다.

 

일본 정부와 도쿄전력은 오염수 해양 방류가 안전하다고 주장하고 있습니다. 그들은 오염수를 ALPS 처리를 통해 방사성 물질의 농도를 국제 기준 이하로 낮추고, 삼중수소의 경우에도 자연계에서 존재하는 수준보다 낮게 희석할 것이라고 말합니다. 그러나 이러한 주장은 신뢰할 수 없는 것으로 밝혀졌습니다.

 

일본 미디어의 보도에 따르면 ALPS 처리를 거친 오염수 중 80%가 여전히 방사선 기준치를 초과하고 있으며, 일본 정부는 이 사실을 은폐하고 있다고 합니다. 또한 삼중수소 외에도 탄소 14와 같은 위험한 방사성 물질이 오염수에 남아있는 것으로 밝혀졌습니다.

 

4. 한국의 대응 방법과 제안

일본의 오염수 해양 방류 계획에 대해 우리나라는 강력하게 반대하고 있습니다. 우리나라는 일본과의 협력을 통해 오염수 처리 방안을 공동으로 모색하고, 국제해양법재판소에 잠정조치를 요청하는 등의 법적 대응을 준비하고 있습니다.

 

또한 주변국과의 공조를 통해 일본에 대한 국제적인 압력을 강화하고, 국제원자력기구 (IAEA)와의 협력을 통해 오염수 처리 과정을 투명하게 공개하도록 요구하고 있습니다.

 

우리나라는 또한 수산물 검사를 강화하고, 소비자 안심 제도를 구축하는 등의 내부적인 대책을 마련하고 있습니다. 수산물의 방사능 검사를 위해 8개의 검사소를 운영하고, 일본산 수산물의 원산지 표시를 의무화하고, 소비자가 방사능 검사 결과를 확인할 수 있는 스마트폰 앱을 개발하는 등의 노력을 하고 있습니다.

 

하지만 이러한 대응은 오염수 해양 방류를 막기에는 부족합니다. 우리나라는 일본의 오염수 해양 방류 계획을 철회하도록 강력하게 요구하고, 국제적인 협력과 압력을 통해 일본에 대한 제재를 가할 수 있는 방안을 모색해야 합니다.

 

또한 오염수 처리에 대한 과학적이고 기술적인 대안을 제시하고, 일본에 대한 감시와 검증을 강화해야 합니다.

 

마무리

오염수 해양 방류는 우리나라뿐만 아니라 전 세계에게 영향을 미칠 수 있는 심각한 환경 문제입니다. 우리는 이 문제에 무관심하지 않고, 적극적으로 관심을 가지고 행동해야 합니다.

 

2012년 7월, 독일 헬름홀츠 지구해양연구소에서 세슘 137을 바탕으로 한 시뮬레이션 영상

출처 : GEOMAR Helmholtz-Zentrum

 

후쿠시마 오염수 방출 시기, 방류 시뮬레이션과 방사능 반감기

후쿠시마 오염수 방출 시기, 방류 시뮬레이션과 방사능 반감기