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[라돈의 위험] ①라돈은 무엇인가?
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[라돈의 위험] ①라돈은 무엇인가?
  • 유민정 기자
  • 승인 2019.10.22 08:30
  • 댓글 0
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라돈은 기호 Rn과 원자 번호 86을 가진 화학 원소
방사능, 무색, 무취, 무취의 비활성 기체
라돈에서 방출되는 알파 방사선은 플루토늄과 동일
지하 광산과 같이 환기가 불충분 한 곳에 축적
건물 내부에 쌓일 수도 있다
지속적으로 라돈에 노출되는 경우 폐암을 유발
[라돈의 위험] ①라돈은 무엇인가?ⓒ케미컬뉴스
[라돈의 위험] ①라돈은 무엇인가?ⓒ케미컬뉴스 CG

작년부터 라돈 생리대, 라돈 온수매트, 라돈 침대 등 일상에서 사용하는 제품들에서 기준치 이상의 라돈이 검출되어 사람들을 불안에 휩싸이게 하고 있다.

지난 달에는 신축 아파트 10곳 중 6곳에서 기준치를 3배나 웃도는 1급 발암물질인 라돈이 검출된 것으로 나타나 국회 환경노동위원회 소속 이정미 정의당 의원이 "라돈 석재 등의 위험성 여부를 정확히 조사하고 해당 자재 등에 대해 수거, 파기 등의 강력 조치를 취해야 한다"고 지적한 바 있다. 

이에 케미컬뉴스에서 라돈에 대해서 상세하게 알아보고자 한다. 먼저, 방사성 물질이라고도 하고 폐암의 주원인이라고도 하는 이 '라돈'은 대체 무엇일까? 

[이미지 출처=Home Standards Inpection Services]

라돈은 기호 Rn과 원자 번호 86을 가진 화학 원소다. 그것은 방사능, 무색, 무취, 무취의 비활성 기체다. 그것은 토륨과 우라늄이 서서히 납과 다른 여러 단명 방사성 원소로 부패하는 일반적인 방사성 붕괴 사슬의 중간 단계로 자연적으로 분량으로 발생한다. 라돈 자체는 라듐의 즉각적인 붕괴 산물이다. 그것의 가장 안정적인 동위원소인 222Rn은 반감기가 3.8일 밖에 되지 않아, 라돈은 매우 빨리 소멸되기 때문에 가장 희귀한 원소 중 하나가 되었다.

그러나 토륨과 우라늄은 지구상에서 가장 흔한 방사성 원소의 두 종류로 매우 긴 반감기를 가진 세 개의 동위원소를 가지고 있기 때문에, 수 십억 년의 순서에 따라, 라돈은 지속적으로 생성되고 있는 짧은 반감기에도 불구하고, 지구상에 오랫동안 존재할 것이다. 라돈의 붕괴는  (담배 연기에서 검출되는)유해 방사성 분자로 알려진 다른 많은 단명 핵종들을 생산하며, 납의 안정적인 동위원소로 끝난다.
[출처=Wikipedia]

물리적 성질

미국환경보호국에 따르면 라돈은 무색 무취 무미건조한 비활성 기체여서 사람의 감각만으로는 감지할 수 없다. 표준온도와 압력에서 라돈은 9.73 kg/㎥의 밀도를 가진 단핵가스를 형성하는데 해수면에서의 지구 대기 밀도인 1.217 kg/㎥의 약 8배이다.

1908년 어니스트 러더포드가 촬영한 라돈의 방출 스펙트럼. 스펙트럼 측면의 숫자는 파장이다. 중간 스펙트럼은 라듐 방출(라돈)이며, 외측 두 스펙트럼은 헬륨(파장 보정에 추가)이다.
1908년 어니스트 러더포드가 촬영한 라돈의 방출 스펙트럼. 스펙트럼 측면의 숫자는 파장이다. 중간 스펙트럼은 라듐 방출(라돈)이며, 외측 두 스펙트럼은 헬륨(파장 보정에 추가)이다.[사진 출처=어니스트 러더퍼드]

라돈은 상온에서 가장 밀도가 높은 기체 중 하나이며, 비활성 기체 중 가장 밀도가 높은 기체다. 표준온도와 압력에서는 무색이지만, 202K(-71 °C; -96 °F) 이하의 온도에서 냉각되면 온도가 내려가면서 노란색에서 주황색으로 변하는 눈부신 방사광을 방출한다. 응축시 라돈은 강한 방사선으로 인해 빛을 낸다. 라돈은 물에 거의 녹지 않지만, 가벼운 비활성 가스보다 더 녹는다. 라돈은 물보다 유기 액체에서 훨씬 더 용해된다.

화학적 성질

울만의 산업화학 백과사전에 따르면 라돈은 화학적으로 반응이 별로 없다. 그러나 라돈-222의 3.8일 반감기는 자연추적기로서 물리과학에 유용하다. 라돈은 자연붕괴하는 모체와는 달리 표준 조건에서 가스이기 때문에 연구를 위해 쉽게 추출할 수 있다.

발견

방사선 해방자 해방법안에 따르면 라돈은 1899년 어니스트 러더포드와 로버트 B에 의해 발견된 다섯 번째 방사성 원소였다. 오웬, 우라늄, 토륨, 라듐, 폴로늄에 이어. 1900년에 프리드리히 에른스트 도른은 라듐 화합물이 자신이 '라듐 증발'('Ra Em')이라고 이름 붙인 방사능 가스를 방출한다는 것을 알아챈 몇 가지 실험을 보고했다.

라듐 또는 우라늄 시리즈.
라듐 또는 우라늄 시리즈[이미지 출처=Tosaka]

로버트 B. 몬트리올 맥길 대학의 오웬스와 어니스트 러더포드는 토륨의 화합물이 몇 분 동안 지속적으로 방사능의 힘을 유지하는 방사성 가스를 방출한다는 것을 알아차리고, 이 가스를 '방사선'(라틴어 방출에서 소멸과 방출까지),과 후에 '토륨 방출'(Th Em)이라고 불렀다. 1903년 안드레-루이스 데비에른에 의해 액티늄에서 유사한 방출이 관찰되었고, '액티늄 에마니메이션'('Ac Em')으로 불렸다고 한다. 

비용과 방사능으로 인해 라돈을 이용한 실험 화학 연구는 거의 수행되지 않으며, 그 결과 불소 또는 산화물 의 라돈 화합물은 거의보고되지 않았다고 한다. 

수천년 전에 빙하가 투하한 우라늄은 우리 땅 깊숙한 곳에 매장되어 있다.  수천 년 후 우라늄은 라듐으로 바뀌고 라듐은 라돈가스로 바뀐다. 라돈 가스의 문제는 방출되는 알파 방사선인데 라돈에서 방출되는 알파 방사선은 플루토늄과 같은 다른 알파 발생 방사선에 의해 방출되는 알파 방사선과 동일하다. 그래서 라돈이 발암물질로 간주되는 것이라고 한다. 

라돈은 지하 광산과 같이 환기가 불충분 한 곳에 축적될 수 있으며 건물 내부에 쌓일 수도 있다. 높은 수준의 라돈에 장기간 노출되면 건강에 위험할 수 있다.

인체 내 영향

미국 내 폐암 발병원인별 연간 사망자 수(좌)/ 라돈 및 사고에 의한 연간 사망자 수(우)[이미지 출처=국토환경정보센터]

국토환경정보센터에 따르면 호흡을 통해 인체에 흡입된 라돈과 라돈 유해 방사성 분자는 붕괴를 일으키면서 알파(α)선을 방출한다. 방출된 알파(α) 선은 폐조직을 파괴한다. 지속적으로 라돈에 노출되는 경우 폐암을 유발하게 된다. 세계보건기구(WHO)는 라돈을 흡연 다음으로 폐암 발병원인의 3~14% 차지한다고 보고하고 있으며, 일반적으로 같은 농도의 라돈에 노출된 경우 흡연자가 비흡연자에 비해 훨씬 높다.

흡연유무에 따른 폐암 발생률 및 위험도 비교 [자료 출처=WHO]

라돈의 위험성에 대한 관심이 비교적 해외보다 적은 국내에서도 환경문제에 대한 관심과 다양한 정보습득으로 우리의 건강을 대비해야 할 필요가 있다.

[라돈의 위험] 두번째 이야기는 라돈의 노출경로와 측정에 대한 내용이 예정되어있다. 



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