원자핵과 방사능에 대해 알아보자
원자핵
물질을 이루는 기본단위는 원자이다. 원자는 중앙의 핵과 핵 주위를 둘러싸고 있는 전자로 이루어져
있다. 원자핵은 1909년 영국의 물리학자인 어니스트 러더퍼드의 금박 실험에 의해 발견되었다. 실험
에 의하면 원자의 대부분은 비어있고 질량도 한곳에 모여 있음을 알 수 있는데 이것을 핵이라 한다.
실험을 좀더 알아보면 방사성 물질에서 나오는 양으로 대전된 알파 입자를 금박에 입사시킨 후 편향돼
나오는 입자를 아연 황 스크린에서 관찰했다. 알파 입자 대부분은 직선으로 진행하지만 몇 개의 알파
입자는 매우 편향되었고 심지어 들어온 방향으로 반사되는 것도 있었다. 이상의 결과를 보고 러더퍼드
는 `대부분의 알파 입자는 텅빈 공간을 통과한다. 몇개의 알파입자는 금원자의 중앙에 있는 양으로 대전된 것으로부터 반발력을 받고 반사되거나 편향되는 것이다'.라고 생각했고 이로부터 원자핵을 발견한것이다.
원자핵은 원자에 비해 무시할 만큼 작은 부피를 가지기 때문에 원자의 대부분 공간은 비어있다. 핵은
핵자로 구성된다. 양전하를 띤 양성자와 전기적으로 중성인 중성자 이들이 핵자의 구성 요소이다.
중성자가 양성자보다 질량이 더 크다. 핵자의 질량이 전자의 2천 배이기 때문에 원자의 질량은 곧 핵의
질량이라고 해도 무방하다. 양전하와 전자의 음전하의 양은 같다. 핵의 모양은 럭비공 같은 모양이다.
핵의 원운동과 핵 표면의 진동이 모양을 럭비공처럼 납작하게 만드는 것이다.
방사능
방사능은 라듐, 우라늄, 토륨, 폴로늄 등의 원소의 원자핵이 붕괴하면서 방사선을 방출하는 일이나 그런
성질을 말한다. 우리가 일상생활에서 흔히 말하는 방사능 피폭이란 말은 정확하게 말하면 방사능에서
방출되는 방사선에 신체가 노출되었다는 것의 오용인 것이다. 즉 방사능은 성질이나 특성을 뜻하고,
생물체에게 위험한 그것은 방사선이 되는 것이다. 일상생활이나 뉴스에서 너무 많이 오용되고 있다.
이글에서는 문맥상 구분이 꼭 필요한 경우를 제외하고는 방사능과 방사선의 단어를 과학적으로 정밀하게 세분해서 쓰지는 않을 것이다. 방사능이 인간에게 미치는 영향을 설명하는 정도로는 무리가없기 때문이다.
방사능의 발견은 그 이전에 발견된 X선과 관련되어 있다. 독일의 물리학자 빌헬름 렌트겐은 전자빔이
유리에 부딪칠 때 또 다른 새로운 광선이 나오는 것을 발견했고 그는 이광선을 X선이라 불렀다. X선은
알려지지 않은 광선이란 뜻이다. 프랑스 물리학자 앙리 베크렐은 빌헬름 렌트겐의 X선 발견 소식을
듣고 자신이 하고 있는 인광 및 형광 현상 연구에 적용해 실험하던 중 우라늄염이 특이한 작용을 한다는사실을 발견하는데 방사선이 확인되는 순간이었다. 당시에는 베크렐 선이라 이름 붙였다. 베크렐은
오늘날 방사능의 세기를 나타내는 단위(Bq)로 사용하고 있기도 하다. 베크렐 선은 당시 과학자들에게
호기심을 불러일으켰고 퀴리 부부에 의해 자연계의 원소들 중에 베크렐선과 매우 유사한 효과를 보이는여러 물질들이 존재한다는 것이 밝혀졌다. 퀴리 부부는 이들 물질에 방사능이라는 이름을 붙였다. 폴로늄,라듐, 토륨, 등의 방사능 물질이 발견되었다.
방사능은 새로운 것이 아니라 인류의 역사보다 훨씬 오래전부터 지구 상에 존재해왔다. 방사능은 지구
내부를 뜨겁게 해서 액체상태로 만드는 데 있어 주요인이다. 지표면으로 나오는 간헐천이나 온천수의
열원인 것이다. 우리가 숨 쉬는 공기도 우주선과의 충돌로 방사능을 가진다. 고도가 높을수록 방사능의
강도가 높다. 흉부 X선 한번 찍을 때 받는 방사 능양과 비행기를 타고 미국 동서를 두 번 왕복하며 받는
방사 능양이 같다고 한다. 비행기 승무원의 근무시간이 제한받는 이유도 이 때문이다.
미국에서 한 개인이 받는 방사능의 근원을 연구한 게 있는데 자연적 56%. 의료 X선 41%. 핵무기 실험
2%. 핵발전소 0.002% 순이었다. 자연에 존재하는 방사능을 두려워할 필요는 없다는 것이다. 그러나
자연적으로 받게 되는 방사능 이상의 방사능 노출은 피해야 한다. 생명체의 세포는 섬세하고 철이 포함된식염 수속에 존재하는데 여기에 방사능을 쬐게 되면 세포분자를 파괴하거나 전혀 새로운 분자 결합이 만들어지게 된다. 세포 스스로 치유능력을 상실해 죽거나 , 유전정보 손상으로 돌연변이가 만들어지는것이다.
사람에게 피해를 주거나 영향을 미치는 방사능의 양은 램이란 단위로 나타낸다. 미국에서 조사 연구한 것에따르면 미국인은 보통 1년에 0.2 램 정도의 방사능에 노출된다. 이것은 의료 X선 땅 건물 우주선 TV 등 전자제품 신체 크기 등 모든 것을 고려한 양이다.(살고 있는 위치에 따라서도 다르다. 극지방과 지대가 높은지역은 자기장과 대기가 태양광 방패 역할을 못하기 때문에 방사능 노출 수치가 높다) 이러한 점들을 고려하면 인간이 일평생 받는 방사능의 양은 약 20 램이다. 그렇다면 방사능의 치사량은 어느 정도 일까? 약 500 램 정도이다. 어마어마한 양이다. 이 정도의 방사능을 짧은 시간에 받으면 살아남을 확률이 50% 정도밖에 안 되는 치명적인 양이다. 우리가 암 치료를 위해 받는 방사선 치료를 생각해보자. 암세포를 죽이는데는 하루 200 램의 방사능으로 1주일 정도 치료한다.(의료 과학기술의 발전으로 기간이 줄어드는 추세다)
병원에서 별 두려움 없이 우리가 자주 받는 진단용 X선 검사는 5 램에서 10 램 정도로 치사량의 0.001 정도 수준이다. 그러나 이 적은 양이 훗날 세포의 돌연변이를 일으킬 수도 있다. X선을 생식선에 쪼이게 되면돌연변이가 일어나 다음 세대에도 전달된다. 유전인자에 가장 큰 영향을 미치는 방사능이라 할 수 있다.
인류가 존재하기 이전부터 방사능은 지구에 존재해왔고. 이는 자연적인 방사능이 존재한다는 뜻이다.
일상생활에서 자연적인 방사능에 노출되는 것에 너무 심각할 필요는 없으나 자연적인 것 이외의 방사능은경계심을 가지고 사고로 사람들에게 노출되지 않도록 엄격한 관리감독이 필요하다.
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