원소로 보는 화학사 ‘원자번호 86번 라돈(Rn)을 소개합니다’

지난번 ‘원소로 보는 화학사’에서는 사진감광제인 브로마이드에 이름을 남긴 원소이면서 고귀한 빛깔을 띠고 있지만 반전있는 냄새를 풍기는 원소 ‘브로민’에 대해 소개해드렸습니다. 오늘 소개해 드릴 원소는 최근 ‘라돈 침대’, ‘라돈 화분’ 등 파문의 시발점이 된 원소 ‘라돈’에 대해 낱낱이 파헤쳐 보려고 합니다. 지금부터 함께 보시죠!

라돈은 암석이나 토양, 건축자재 등에 존재하는 우라늄이 몇 차례 붕괴를 거치는 과정에서 생성되는 무색, 무미, 무취의 무거운 비활성 기체로 지구상 어디에나 존재하는 자연방사능 기체입니다. 라돈은 지구상에서 인류와 공존해 왔습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 우리가 ‘라돈’을 멀리해야 하는 이유는 바로 라돈이 우리 인체에 치명적인 영향을 주기 때문입니다.

미국에서는 가장 주의해야 할 원소로 라돈을 꼽습니다. 우리나라에서는 얼마 전까지만 해도 라돈의 유해성에 대해 인식하고 있는 사람들이 많이 없었는데요. 하지만 몇 년 전부터 국내에서도 꾸준히 라돈의 유해성이 알려지기 시작했고 그 심각성을 알게 된 많은 사람들이 라돈 측정법이나 저감법 등에 대한 정보를 확인하기 시작했습니다.

그럼 라돈은 얼마나 위험한 원소일까요? 그것은 두 가지 측면으로 설명할 수 있습니다. 첫째, 라돈은 유일하게 기체 상태로 존재하는 방사성 원소입니다. 따라서 라돈은 호흡을 통해 우리의 체내에 들어오고, 그렇게 체내에 들어온 라돈은 쉽게 쌓입니다.둘째, 라돈은 단일 원소 기체 중 가장 무거운 원소로, 공기보다 약 7배나 무겁기 때문에 환기가 잘 되지 않는 지하실, 광산, 동굴이나 지하수 등에 농축되기 쉽습니다. 실제로 서울 청계천 복원 사업 당시 지하수를 활용하려 했는데 안전성 검사 결과 라돈이 기준치 이상 검출되어 계획을 수정하기도 했습니다.

환경부 자료에 따르면 라돈은 ‘소리 없이, 조그만 틈이라도 보이면 여지없이’ 실내로 유입된다고 합니다. 라돈이 실내로 유입되는 경로를 보면 건물 하부의 갈라진 틈, 벽돌과 벽돌 사이, 벽돌 내의 기공, 바닥과 벽의 이음매, 건물에 직접 노출된 토양, 빗물 배관로, 접합이 느슨한 관 사이, 건축자재, 지하수의 이용 등이라고 하는데요. 따라서 라돈은 토양과 가까울수록, 주택이 오래돼 균열이 많은 경우 실내에 더 많이 유입된답니다.

라돈의 농도는 지역에 따라, 계절에 따라서 차이를 보입니다. 주로 화강암이 넓게 분포된 지역에서 높게 나타난다고 합니다. 물론 같은 지층대에서도 건물 구조나 건축 양식, 환기량 등에 따라 차이가 날 수는 있습니다. 그리고 여름철보다는 겨울철에 라돈 농도가 더 높게 나타나는데요. 토양과 실내의 온도 차이로 라돈의 유입률은 더 높아집니다. 겨울철 춥다고 실내환기를 잘 시켜주지 않는다면, 실내에 더 많은 양의 라돈이 쌓일 수 있으므로 조금 춥더라도 실내환기를 잘 시켜주는 것이 좋겠죠?

라돈(radon)은 퀴리 부부(Pierre Curie, Marie Curie)가 발견한 라듐에서 처음 관찰되었습니다. 이후 독일의 도른 (Friedrich Ernst Dorn)이 라듐 화합물을 봉입한 앰플의 내부기압을 측정하는 과정에서 라돈을 발견했습니다. 또 라듐이 붕괴하면서 발생된 새로운 원소의 기체가 방사능을 지니고 있다는 사실도 밝혀냈습니다. 그리고 러더퍼드(Ernest Rutherford)와 램지(William Ramsay)는 이 기체가 회유기체(비활성기체)라는 사실을 밝혀냈습니다.

‘라돈’이라는 원소명은 라듐으로부터 생긴 기체라는 뜻에서 유래되어 명명된 것인데요. ‘라듐(radium)’에 비활성 기체의 공통 접미사 ‘-on’을 붙여 이름 붙인 것입니다. 처음에는 라듐 방사물(radium emanation)이라고 불렀고 이 외에도 많은 과학자들이 다양한 이름을 붙였으나, 1923년 국제회의에서 이 원소의 이름을 최종적으로 ‘라돈’이라고 결정했습니다.

세계보건기구(WHO)는 ‘침묵의 살인자’라고도 불리는 라돈을 흡연에 이은 폐암 발병 주요 원인물질이라고 규정하고 있으며, 국제암연구센터(IARC)는 건강위험성 측면에서 석면과 함께 라돈을 1급 발암물질로 규정하고 있습니다. 이 정도로 라돈을 지속적으로 흡입하면 심각한 문제를 일으키므로 각별히 주의가 필요한데요. 이러한 라돈의 유해성 때문에 라돈은 우리 생활 속 그 어디에도 사용되지 않고 있으며, 또 사용해서도 안되는 원소입니다. 다만, 라돈은 지진의 징조를 알려주는 역할을 합니다. 라돈은 주로 지각 안에서 벌어지는 라듐과 우라늄의 방사성 붕괴로 생성되기 때문에 땅에 고여 있는 경우가 많습니다. 그리고 그것은 지각이 균열되면 대기 중으로 분출됩니다. 이러한 원리를 통해 공기 중 라돈의 농도를 관측해 지각변동과 지진을 예측하기도 합니다. 흔히 지진이 나기 전에는 가스 냄새가 난다는 말이 있는데요. 라돈은 냄새가 없는 기체이기 때문에 이는 라돈과는 무관한 설입니다.

지금까지 무색, 무취, 무미의 자연방사성 물질이면서 1급 발암물질로, 사회적으로 뜨겁게 논란이 되고 있는 원소 ‘라돈’에 대해 소개해드렸습니다. 라돈에 대한 궁금증이 어느 정도 풀리셨나요? 다음 ‘원소로 보는 화학사’에서는 비활성 기체 중 아주 희귀하고 가장 반응성이 큰 화학원소 ‘제논’에 대해 소개해드릴 예정입니다. 많이 기대해 주세요!

<내용 출처>
누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기)/원소의 세계사 (주기율표에 숨겨진 기상천외하고 유쾌한 비밀들)/원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기)/Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)