방사능

에너지의 근원을 찾아서

인류는 에너지와 질량은 전혀 다른 개념이라고 생각하면서 살아왔다. 지금도 에너지와 질량을 연결시켜 생각하는 사람은 많지 않을 것이다. 에너지는 에너지 질량은 질량이다. 예를 들어 70kg 나가는 사람보다 90kg 나가는 사람이 힘이 셀 수도 있다고 생각할 수 있지만 그것은 절대적이지 않다. 오히려 근육량이 부족해 힘이 없는 경우가 허다하기 때문이다. 여기서 말하는 질량과 에너지는 화학적인 연소를 말하는 것이 아니라 아인슈타인의 공식에 따른 어떤 형태의 질량이라도 외부로 확산할 수 있음을 의미한다.

마리 퀴리는 100년도 전에 라듐을 발견했다. 그녀의 손에는 손바닥만 한 광석 조각이 있었다. 몇 시간이 지나고 몇 주, 몇 달이 지나도 무게를 전혀 잃지 않으면서 매초 200,000,000,000,000개가 넘는 초고속 알파 입자들을 뿜어냈다. 라듐을 발견한 마리 퀴리는 자신도 모르게 미세한 분진의 양을 뿌리고 다녔는데 아인슈타인의 공식에 따르면 100만 분의 몇 그램 정도에서 뿜어져 나온 독성은 상상을 초월한다.

방사능은 방사선을 내는 능력으로 베크렐이나 퀴리라는 단위로 측정되고 방사성 물질을 가지며 방사선을 내보낸다. 방사능은 방사성 물질의 능력, 즉 방사성 물질이 방사선을 방출하는 강도를 말하며 방사선은 방사성 물질이 내는 전자기파나 입자 형태의 에너지 흐름으로 알파, 베타, 중성자, 엑스선, 감마선 등으로 구분된다. 여기서 입자는 알파, 베타, 중성자며 파동을 가진 것은 엑스선이나 감마선이다.

현재 사용되는 대부분의 방사선 측정기는 1908년에 이온화 방사선을 측정하는 장치를 개발하게 한 한스 가이거의 방사능 검출 원리를 적용하여 만들어진다. 헬륨 원자핵으로 2개의 중성자와 2개의 양성자의 결합체인 알파선이나 알파선보다는 월등히 큰 투과력을 가지며 핵의 베타 붕괴 시 방출되는 전자의 흐름인 베타선이나 평범한 사람을 헐크로 만들어준 감마선은 핵의 알파·베타 붕괴 후 일시적으로 들뜬상태에 있던 핵이 안정된 에너지 상태로 돌아갈 때 방출되며 투과력이 매우 강한 것이 특징이다.

이 동전처럼 보이는 것은 얼마 전 후쿠시마 원전 사태 당시 나온 아주 미량의 세슘을 넣어 측정기를 교육할 때 사용한다고 한다. 인체에 유해할 정도의 방사선을 방출하지 않으나 충분히 계측기를 테스트해볼 수 있다. 이 동전처럼 보이는 것은 얼마 전 후쿠시마 원전 사태 당시 나온 아주 미량의 세슘을 넣어 측정기를 교육할 때 사용한다고 한다. 인체에 유해할 정도의 방사선을 방출하지 않으나 충분히 계측기를 테스트해볼 수 있다.

아주 조그마한 질량으로 엄청난 에너지를 만들어낼 수 있는 원리의 이면에는 인간에게 매우 유해한 방사능과 방사선이 있다. 관리가 잘되면 문제가 없지만 우리가 실생활에서 혜택을 받고 사는 만큼의 대가가 뒤따른다. 프랑스 제3공화국의 자랑거리였던 앙리 푸앙카레는 '상대성 이론'을 강의했던 적이 있다. 아인슈타인이 발견한 상대성 이론의 주변 변두리를 이해하는 정도에 머물러 있던 푸앙카레는 스위스의 한 젊은이가 개척한 영역을 외면하였다.

상대성 이론의 공식에서 보듯이 질량과 에너지는 서로 바뀔 수 있는 관계에 놓여 있다. 그리고 그것이 빛의 속도의 관점을 새롭게 조명한 것이었고 어떤 지능 검사를 했어도 측정할 수 없는 한도를 넘어선 수학자 앙리 푸앙카레 정도가 어느 정도 근접했을 뿐이었다.

우라늄에서 나오는 방사능은 엄청난 에너지의 근원에서 만들어내는 또 하나의 부산물이지만 인간에게는 치명적이다.