이태환 (울진신문 프리랜서 기자)


          이태환 프리랜서 기자
물을 구성하는 주된 요소라는 뜻의 수소(水素)는 우주공간에서 가장 많이 존재하고 지구상에 가장 흔한 물질(원자번호 1번)의 원소다.

물질을 구성하는 가장 가벼운 수소분자(H₂) 는  한 개의 양성자, 중성자, 전자로 만들어졌다. 인체를 구성하는 원소 중 약 63%를 차지하는 물의 형태로 존재하며, 대기중 상온 상압에서 1.6ppm WT/vol 정도 물에 용해된다.

유리 또는 플라스틱 용기등을 쉽게 빠져나가는 특성이 있고 무색, 무취, 무독성으로 공기중의 산소와 반응하면 높은 에너지와 함께 부산물로 깨끗한 물만 나와서 최근 온실가스 감축을 위한 청정에너지원으로 주목을 받고 있다.

수소는 자연에서는 홀로 발견되지 않고, 항상 산소나 탄소와 결합된 형태로 존재하며 우리가 살고 있는 지구 대기중에서는 공기보다 가벼워서 가스분자로 미량만이 존재하고, 대부분 다른 원소와 수소 공유결합으로 유기물질로 존재한다.

가장 가벼운 원소인 수소에 양성자 1개와 중성자 2개로 이루어진 삼중수소(³H)는 방사성 동위원소로 대기권이나 핵폭발시에 생성된 속도가 빠른 중성자가 질소와 산소를 방사화시킨다. 원전의 핵분열과 핵연료 재처리 시설에서 물과 붕소등을 방사화시켜서 발생되는 인공 방사성핵종이다.   반감기는 12.35yr 생물학적 반감기는 약12일로 평균에너지 5.7KeV, 최대에너지가 18.6KeV의 베타(Ɓ¯ 전자) 방사선을 방출한다.

삼중수소는 물리,화학적으로 수소와 유사하여 유기화합물의 수소와 교환되며, 생활환경중에 존재하는 산소와 반응하여 물의 형태로 존재하면서 자연에서 빠르게 확산이 가능하다. 대기중에 기체나 액체로 존재하는 삼중수소는 강수에 의해 표층토양이나 지하수계로 이동하여 동물의 호흡이나 음용 및 식물의 광합성 과정에서 동위원소와 교환되어 다양한 분자구조를 형성한다.

대기중 삼중수소 농도는 기상조건과 표층토양에서 증발과 대기중의 수증기와 상호교환을 통해서 수시로 변동한다. 불활성기체로 호흡이나 음식물을 통하여 기도나 폐로 들어가서 체내로 흡수되거나, 물과 같이 액체상태로 생물체내에 존재한다.

피폭선량이 미미하여 동물의 체내에서 10일이내 소변, 땀으로 배출되어 축적되지 않으며, 식물체에서는 2~3개월 정도 거동하면서 일시적인 농도증가를 보이나 그 양이 적으며, 성장기가 지나면 평형상태로 돌아와서 농축은 거의 일어나지 않는다.

하지만, 투과력이 약한 베타선 방출핵종이기 때문에 외부피폭 측면에서는 무시할수 있지만, 경구 및 피부를 통한 인체로의 흡수가 용이하여서 지속적으로 원자력발전소와 같은 작업현장 주변에서 영향을 받고 있는 원전 작업자들의 내부피폭 주요원인이 되고 있는 매우 중요한 인공방사선 핵종이다.

일반적으로 외부피폭은 삼중수소에서 방출된 베타선이 피부암이나 피부에 영향이 일어날 수 있는 표피나 진피층에 존재하고, 호흡과 음식물의 섭취로 체내에서의 내부피폭은 직접 측정은 불가능하여 소변을 통하여 삼중수소의 농도를 분석한다.

세포사이를 자유롭게 이동하고 짧은 시간에 체액과 평형을 이루어 체내에 균일하게 분포하고, 체내에 축적되지 않고, 체류시간도 짧아서 다른 방사성핵종에 비해 인체에 미치는 방사성 위해도는 낮은 편이다.

우주선이나 자연발생 및 핵실험과 핵연료 재처리, 리튬 및 붕소의 중성자 반응에서 생성이 가능하나, 그 양은 미미하고 대부분의 삼중수소가 핵발전에 기인한다. 특히 월성원전과 같은 중수로 원전의 감속재 및 냉각재에 포함된 중수소의 중성자 포획반응에서 일반 경수로 원전에 비해서 약 100배이상의 발생추이를 보인다.

월성원전의 설비계통에서 생성된 삼중수소의 대부분은 배관내부에 잔류하며 고온, 고압의 계통을 순환하면서 평형상태에 이르기까지 증가하면서 밸브, 펌프, 밀봉부위 등에서 누설될수 있다. 누설된 중수는 냉각재 및 감속재 중수수집계통과 증기회수계통에서 회수되어 중수세정계통으로 이송되고 세정된 중수는 중수승급계통으로 승급되어 중수공급계통으로 이송된다.

회수되지 못한 일부 중수와 그에 포함된 삼중수소는 격납건물 내부에 확산되었다가 기체와 액체 상태로 배기구를 통하여 원자력안전위원회의 고시(2014-34호) 배출관리기준 이하로 궁극적으로 원자력발전소 주변지역 자연환경의 대기와 해수 속으로 방출되게 된다.

울진원전과 같은 경수로 방식의 원전에서 대기로 방출되는 삼중수소의 배출량은 월성원전의 1/3 정도 수준으로 발전소 주변 인근지역 주민에게 미치는 방사선량은 상대적으로 적을것이라고 판단되지만, 구체적인 자료는 주기적으로 채취하여 분석하는 원전 사업자와 민간환경감시센터, 경북대 방사선연구소의 발전소 주변지역 환경시료 분석 위탁결과에서 음용수에 대한 농도규제 수치와 음식물 섭취제한 규제치의 농도에 6/10000 정도의 수준으로 미미하다고 평가하여 발표되었다.

그동안 월성원전주변 솔잎, 빗물등에서 농도가 높은것으로 나타나고 있다. 최근 월성원전민간환경감시위원회가 삼중수소가 인체에 미치는 환경영향평가(´15.8.20) 결과, 주민설명회에서 경주시내와 울진 원전지역보다 2~3배 높게 나타나서 원전과의 거리, 농도, 염색체 이상등 인체에 미치는 영향과 배출 실태파악으로 역학조사를 실시하고 대응방안을 마련 중이다.

한울원전 민간환경감시위원회에서도 10월중에 정기회의를 통하여 월성원전의 조사 현황을 설명하고, 한울원전 사업자의 기체, 액체 방사성폐기물의 발생현황과 관리상태를 보고 받고, 울진군의 발전소 주변지역 주민들의 삼중수소 노출수치와 인체영향을 평가하는 절차와 방법을 한울원전 사업자에게 요청하였다.
  
                          ★자료제공: 한울원전민간환경감시센터, 수소비젼(주) 
                                                   
 

저작권자 © 울진신문 무단전재 및 재배포 금지