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88Ra 라듐 Radium |
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| 분류 | 알칼리 토금속 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 226.02512 | 밀도 | 5.5 g/cm3 |
| 녹는점 | 700 °C | 끓는점 | 1737 °C |
| 용융열 | 8.5 kJ/mol | 증발열 | 113 kJ/mol |
| 원자가 | 2 | 이온화에너지 | 509.3 kJ/mol |
| 전기음성도 | 0.9 | 전자친화도 | 미확인 |
| 발견 | Marie Curie, Pierre Curie (1898) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-14-4 | ||
| 이전 원소 | 프랑슘(Fr) | 다음 원소 | 악티늄(Ac) |
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1. 개요
주기율표 제2족, 알칼리 토금속에 속하는 방사성원소이다. 같은 질량의 우라늄보다 훨씬 강한(약 300만 배) 방사능을 가지므로, 방사능에 대한 연구가 본격적으로 이루어지게 되었다. (애초에 방사선이란 뜻의 radiation과 이 radium이 어원이 같다.) 동위원소가 여럿[1] 있지만, 그 모든 동위원소가 강한 방사능을 띠는 위험한 원소. 자연에서 발견되는 라듐은 토륨이나 우라늄의 붕괴로 생성되는 원소이다. 따라서 일반적으로 우라늄[2]과 토륨광석에 포함되어 발견된다.2. 동위원소
가장 안정적인 동위원소는 반감기 1600년[3]인 라듐-226이다. 우라늄-238 붕괴 과정의 중간 핵자로, 실질적으로 자연 라듐의 100%를 차지한다.이외에는 라듐-223(반감기 11.43일)이 우라늄-235 붕괴의 중간 생성물로, 라듐-228(반감기 5.75년)이 토륨-232 붕괴의 중간생성물로 미량 존재한다.
3. 위험성
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- 알파선을 비롯한 다양한 방사선을 내뿜는다.[4][5] 게다가 칼슘과 화학적으로 비슷해서 인체에 들어가면 뼈나 이에 칼슘을 대체하여 축적되므로 위험하다. 마리 퀴리를 죽음으로 몰고 간 재생 불량성 빈혈도 라듐을 비롯한 각종 방사성 물질 때문으로 추정된다.(하지만 X선에 의한 발병이라는 설도 있다.)
- 알칼리 토금속이라 공기나 물과 만나면 반응한다.
- 알파 붕괴를 일으키면 방사성 기체인 라돈이 되며, 이것 역시 폐암의 원인이 되는 해로운 물질이다. 더 나아가 폴로늄을 거쳐 최종적으로 납이 된다. 4중으로 위험한 원소인 셈.[6]
4. 역사
마리 퀴리의 업적을 얘기할 때 꼭 들어가는 원소.4.1. 발견
라듐은 흰색의 광택이 있는 부드러운 금속으로, 1898년 마리 퀴리와 조교였던 G. 베몽에 의해 발견되었다. 그들은 폴로늄과 마찬가지로 10톤 이상의 피치블렌드에서 새로운 원소를 발견했다. 이 원소는 어두운 곳에서 푸른 빛을 발했기 때문에 '빛을 발산한다' 라는 뜻의 라틴어 'Radius'에서 유래하여 라듐이라는 이름을 붙였다.라듐 발견 4년 후, 남편 피에르 퀴리가 불의의 사고로 사망했지만 마리 퀴리는 라듐의 연구를 계속했다. 1910년에는 마리 퀴리와 앙드레 루이 드비에른이 금속 라듐을 분리해냈다. 하지만 마리 퀴리는 오랜 세월에 걸쳐 방사선을 쬔 탓에, 1934년에 재생불량성 빈혈[7]로 세상을 떠났다.[8]
4.2. 과거의 라듐 활용법
현대에 들어와서는 별로 쓰이는 곳이 없다. 과거에는 야광도료를 만드는 데 쓰이기도 했었지만 이는 프로메튬을 거쳐 트리튬으로 대체되었다. 의료용으로 1940~50년대 라듐이 쓰이기도 했으나 이 역시 코발트와 세슘으로 대체되었다. 이들이 더 강력하고 다루기가 쉽기 때문이다.라듐이 도포된 시계바늘 등은 깜짝 놀랄만큼 방사능이 강하다. 손목시계에 도포된 라듐은 시간당 10마이크로시버트의 방사선을 방출하는데, 이는 하루에 사람이 자연적으로 노출되는 배경 방사선량의 80배 가량이다. 과거 라듐으로 만든 “야광” 손목 시계는 방사성 위험물이니 가까이 하거나 분해하면 안된다.
4.3. 라듐 광풍, 그리고 엄청난 후폭풍
라듐이 발견되었을 당시 "새로운 원소", "어두운 곳에서 빛나는 성질" 등의 이유로 각광받았는데 그런 성질 때문에 엉뚱하게도 그 빛을 쬐면 인체에 이롭고 심지어 젊음도 되찾을 수 있다는 믿음이 생겨났다. 그래서 사람들이 저마늄 찜질방에 다니거나 은나노 타령을 하는 것처럼 라듐의 빛을 쬐는 유행[9]이 열풍처럼 일어났다. 당시 열풍의 수준은 죽은 사람도 살릴 수 있을 정도의 만병통치약 취급이였다.문제는 라듐이 효과라도 없었으면 모르는데, 발견 당시 암을 연구할때 라듐 방사선을 쬐인 암환자에게서 암세포가 죽은 것을 발견했다는 것이다. 이러한 발견은 당시에 너무나도 획기적이었던 나머지 암을 정복했다고 여겼고, 불가사의한 질병이었던 암에 라듐이 통하자 이러한 라듐에 대한 신앙심은 급속도로 의학계를 지배한다. 문제는 이것이 암세포만 죽이는게 아니었던 것. 다른 세포들도 방사선에 맞으면 죽지만, 정상 세포보다 분열 속도가 월등히 빠른 암세포가 특히 빠른 속도로 죽는 것이었다. 관찰 기간이 짧다보니 라듐이 암세포만 죽인다고 착각해버린 것이다.[10]
이 때문에 의학계에선 라듐을 암세포 뿐 아니라 세포단위로 이뤄진 모든 인체에 방사선을 쬐어대기 시작한다. 이때 좌약이라던지 전립선 치료라며 생식기에도 쬐어댔는데, 인간의 내부세포나 생식세포는 암세포 만큼은 아니지만 분열 속도가 외부세포보다 훨씬 빨라서 멀쩡한 세포도 얼마 안 가 붕괴되거나 암에 걸렸다. 당장에는 방사선 피폭의 피해가 별로 크지 않아 보여도 이 때문에 기형아나 장애인의 출산율이 높아지고 심할 경우에는 피폭당한 당사자가 죽거나 암에 걸리는 사건사고가 끊이지 않았다.[11]
더 큰 문제는 의학계에서만 라듐이 쓰이는 것이 아니라 현대의 건강 기능 식품이나 옥장판, 은나노와 같이 온갖 식품과 물건에 라듐이 쓰이기 시작한다.
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| 라듐이 첨가된 초콜릿 | 라듐이 첨가된 좌약 |
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| 라듐이 첨가된 콘돔 |
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| 라듐이 첨가된 입욕제. | 라듐이 첨가된 생수.[12] |
당시 미국에는 라디톨같이 인체에 해로운 음료나 식품을 정부가 금지할 방법이 없었다. 때문에 20세기 초(1906년)에 관련법이 만들어지고 연방정부에 주무당국이 만들어지는데 바로 FDA(미국 식품의약청)이다. FDA가 생겨나는 데 가장 큰 공헌(?)을 한 것이 라디톨 등의 라듐 함유 “특효약”들이었다. 특히 이로 인해서 유명인을 비롯한 사람들이 방사선에 피폭되어 끔찍하게 죽자 더욱 경각심이 생겼다고 한다.[13]
한국에서도 라듐이 건강관리용으로 홍보되었던 자료가 존재한다. # 일본에서는 아직도 라듐과 라돈이 함유된 온천에서 '라듐 온천'이라고 홍보를 하는 경우가 있는데 라돈 문서에서 확인할 수 있다.
다행히도(?) 이런 라듐 제품에는 실제로는 라듐이 함유되지 않은 짝퉁이 많았다고 한다. 이렇게 다방면으로 수요가 증가하면서 라듐의 가격이 천정부지로 뛰었기 때문. 한창때 라듐의 그램당 가격이 1백만 달러를 훌쩍 넘어섰다고 한다. 결과적으로는 다행이었던 셈. 이러한 이유로 다행히 일반인들의 피해는 많지 않았으나 정작 진짜 라듐을 비싼 돈 주고 산 재력가들이 피해를 입어 죽는 사례가 있었다. 대표적인 사례가 후술된 에벤 바이어스다. 이외에도 의학계, 과학계의 저명했던 인사가 피폭되는 일이 많았고 라듐의 발견자였던 마리 퀴리 역시도 그 중 하나였다.[14] 진짜 라듐을 연구하고 실험했던 사람이나 그것을 실제로 돈 주고 산 사람들이 피해자가 되어버린 것이다.
4.4. 라듐으로 인한 피해 사례
라듐을 오용하다가 피해를 입은 사람들이 차차 늘어났고 그들은 퀴리 부부에게 자신들의 사연을 호소했다. 또 퀴리 부부의 스승 앙투안 앙리 베크렐은 퀴리 부부로부터 받은 정제된 피치블렌드 광석을 윗 옷 앞주머니에 기념품처럼 가지고 다니다가 역시 종양으로 죽었다. 이 때문에 부부 중 남편 피에르 퀴리는 라듐이 해로운지 아닌지를 증명하려고 자신의 팔에 라듐 결정을 끈으로 묶어 고정시켜 피부에 궤양이 생기는 것을 확인하기도 했으며[15], 이후 부인 마리 퀴리 또한 위에도 서술했듯 계속 라듐을 연구하다 방사선 피폭으로 인한 병으로 죽었다. 이러니 앞서 말한 라듐 웰빙 유행은 지금 생각하면 정말 경악하고도 남을 일이다.라듐이 인체에 악영향을 끼친다는 것이 본격적으로 사회에 알려진 것은 1925년 시계의 도장 공장에서 일어난 라듐 소녀들(Radium Girls) 사건에서부터였다. 라듐은 예전에 시계의 야광도료용으로 쓰였기 때문에 도장공들은 라듐에 항상 노출되어 있었고, 특히 문자판의 작은 점이나 선을 그리기 위해 붓을 핥아서(!)[16] 가늘게 만들어 수작업으로 도포하는 것이 보통이었다. 그래서 젊은 여성들로 구성된 도장공들이 차례차례 암에 걸리는 사건이 일어났다. '라듐 걸즈'라 불리던 그들은 기업에 소송을 제기했고, 이에 라듐의 위험성이 주목을 받게 되었다.[17] 1939년 재판 결과, 10,000달러를 지불하기로 합의가 되었고 그들은 장장 14년에 이르는 재판에서 승소했다. 하지만 대부분의 원고는 소송한 보람도 없이 차례차례 방사선 피폭 후유증으로 머리카락과 이빨이 빠지면서 사망했다고 한다.[18] 이 기업은 1943년에 파산하고, 육류 저장회사가 공장 건물 지하에 들어섰는데, 육류 저장회사 직원들은 암으로 사망한 경우가 많았으며, 여기서 육류를 구입한 소비자들은 대장암에 걸리는 경우가 급격히 많아졌다고 한다. 건물은 1968년에 철거됐으나 자재들은 근처에 매립됐고, 지역 암 발병률은 전국 평균을 넘어섰다. 결국 오염제거 작업은 2015년까지 계속됐다. 2011년 9월 2일, 한손에는 붓을 한손에는 튤립을 들고 시계 위에 서있는 여성 도장공 동상이 공장 터에 세워졌고, 이날은 '라듐 소녀들'의 날로 선포되었다.
이 사건 이후 작업 환경은 대폭 개선되었으며, 현재 이 분야의 야광도료는 삼중수소로 완전히 대체되었고[19], 축광식 야광 기술이 발달한 뒤로 라듐 야광도료는 사실상 없어졌다.
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그리고, 위의 라듐 함유 생수 중 '라디돌(RADITHOR)' 이라고 써 있는 것은 실제 많은 양의 라듐과 토륨이 함유되어 있었고, 비싼 값에 만병통치제로 팔려 나갔다.
에벤 바이어스 라는 부유한 사업가는 1927년 기차의 침대에서 떨어져 부상당한 후 의사의 권유에 의해[20] 하루에 라디톨을 세 잔씩 마셨다. 게다가 중독성까지 있어서 라디톨을 중단하기까지 약 3년의 시간이 걸렸는데[21] 아래턱이 썩어 떨어져 나가고[22] 두개골에 구멍이 뚫렸으며 뇌종양이 생긴 후였다. 그 당시 '방사선 중독'으로 소개되었으나 실제로는 급성 방사선 중독은 아니고 암으로 인한 것이라 한다.[23] 어찌됐건 라디톨에 포함된 라듐의 영향인 셈은 맞다. 1932년 3월 결국 숨을 거뒀으며 그 시신은 납으로 된 관에 담겨 매장되었다. 납으로 된 관에 담긴건 그 자체가 방사능 인간이었기 때문에 살아있을때도 가까이 했던 지인, 가족들마저 방사선에 피폭되어 암에 걸렸기 때문에 관에 묻긴 묻되 방사능 오염물질이나 다름이 없으니 납으로 된 관을 짜서 꼼꼼히 밀봉하게 된 것이다. 이건 라듐 걸즈라고 불린 라듐 도료를 시계에 입히던 소녀공들도 마찬가지였고 개중에는 에벤 바이어스 사례처럼 끔찍하게 죽었으며 심지어는 방사성 물질로 인해 몸에서 빛이 나기도 했다고 한다. 어찌나 방사선에 강하게 쩔어있었는지 30여년 뒤 연구를 위해 무덤을 열었는데 아직도 방사선 영향이 남아있었다고 한다.
그런데 의외로 성황리에 운영되는 온천 중에도 물에 지각의 미량의 라듐 또는 라돈이 섞여서 약한 방사선이 나오는 온천이 있는데 이를 라듐천 (방사능천)이라고 한다. 한국에서는 수안보온천, 유성온천, 덕산온천, 해운대온천 등이 라듐천. 이게 무슨 미친 짓인가 하겠지만 소량의 방사선은 몸에 좋을 수도 있다고 한다(소수 학설). 식물에 약간의 방사선을 쬐어 주면 오히려 잘 자란다거나 하는 연구 결과들이 있긴 하지만, 정설은 아니므로 너무 신뢰하지는 말 것.[24] 어차피 저런 온천에 포함된 라듐은 극미량이기 때문에 탕에 하루 종일 몇 년간 하루도 빠짐없이 들어가 있는 정도만 아니라면 걱정할 수준은 아니라고 한다. 이러한 온천은 방사성 물질로 인한 건강학이 퍼진 소련에서도 이어져서 지금까지도 방사능 온천이 남아있다고 한다.
[1]
총 25종, 자연 생성 4종
[2]
보통 우라늄 10t에 1g 미만
[3]
정확히 1600년에 가까우며 자료에 따라서는 1590년~1620년 사이에 위치. National Nuclear Data Center. "NuDat 3.0 database". Brookhaven National Laboratory. Retrieved March 4, 2024.
[4]
대다수가 알파선, 극소수로 베타선을 내뿜고 엄청 레어로 감마선을 내뿜는다.
[5]
라듐으로 야광 시계를 만들던 공장에서 많은 사람들이 방사능으로 인해 사망했었다.
[6]
단, 납의 경우 앞의 3개에 비해 오히려 독성이 덜한 편이다. 붕괴해서 나온 납이 유해한 수준이려면 그전에 이미 피폭에 사망하고도 한참 남으니...
[7]
여러 매체에서는 마리 퀴리가
백혈병로 사망하게 되었다고 나오는데 전혀 다르다.
[8]
추측으로는 방사능에 의해 골수를 만드는 세포의 염색체가 붕괴하다가 결국 신체가 버티지 못한 것으로 보인다.
[9]
건강을 위한 라듐 침대가 당시 건강용품으로 실제 개발되었고, 당시 사람들은 미래에는 가정에도 라듐 난로가 보급되리라 여겼으며 실제로 그 모습을
상상한 그림도 나왔다. 하지만 라듐 난로가 나올만한 현대에 라듐은 사장되었다.
[10]
이후 라듐의 위험성이 알려지고 난 후에도 암에 대한 방사선 치료는 여전히 시행되고 있다. 정상세포에도 영향을 미치기는 하지만 암세포가 더 빨리 죽기 때문에 이러한 치료법이 남아있는 것이다.
[11]
더 큰 문제는 라듐이 사람을 즉시 죽이면 모르겠는데 방사능 피폭으로 인해 죽는데는 시간이 꽤 걸린다는 것이다. 이때문에 라듐으로 인해 사람이 죽는다는 사실은 꽤 많은 시간이 흘러서야 알려졌고 당시까지만해도 방사선의 위험성에 대해서 심각하게 여기지 않아서 피해자가 우후죽순 생겼다. 이러한 피해를 실질적으로 막은 건 라듐 수요가 너무 늘어서 라듐 가격에 인플레이션이 생겨 일반인은 만져보지도 못해서였다.
[12]
갈색 병에 "라디톨, 미 특허청 인증 방사능수(水)"라고 적혀있다. 세 번 증류한 물에 라듐 226과 228(병에는 메소토륨(Mesothorium) 이라고 써 있다. 라듐의 동위원소일 뿐 진짜 토륨이랑은 다르다.) 동위원소가 최소 1 마이크로퀴리(약 37 킬로베크렐)만큼 들어있다고 한다. 라디톨은 일반 생수가 아닌 일종의 '치료약'으로 소개되었다. 개발자 J.A. 베일리는 의사들에게도 리베이트를 주어(한 다스(12병)마다 액수의 17%) 의사들이 자신의 환자에게 구매를 권유하도록 장려했다.
[13]
일단 피폭된 이상 멀쩡하게 죽지도 못하는데 라듐은 특히 반감기가 1600년에 이르는 고농도의 방사능 물질로 원자력 발전에 사용되는 우라늄보다도 월등히 높은 방사능을 뿜어내는 물질이다. 그때문에 피폭된 환자들은 자신이 피폭된지도 모르고 계속 라듐과 접촉하거나 섭취하다가 몸에서 빛이 나거나 온몸이 붕괴되어 썩어내리는 등 끔찍하게 죽었다.
[14]
아이러니하지만 어쩌면 당연한 것이, 마리 퀴리는 라듐의 발견자인 만큼 그 누구보다도 깊이 라듐을 연구했으니 방사능에 노출될 수밖에 없었다.
[15]
다만 실제로 피폭으로 사망한 마리와 달리 피에르의 요절은 라듐으로 인한 것이 아니라 교통사고 때문이었다.
뮤지컬 마리 퀴리에서도 이 이야기가 나오는데, 여기에서는 피에르의 사고사가 이 실험과도 연관이 있는 것으로 각색되었다. 아래의 라듐 걸즈 사건으로 퀴리 부부는 라듐의 유해성을 연구해 밝혀내야 한다는 것을 느꼈고 피에르가 팔 대신 다리에 라듐 결정을 묶어 실험을 했는데, 이 때문에 건강이 악화되어 달려오는 마차를 피하지 못하고 사망한 것이라는 전개. 사실 피에르 퀴리는 1906년에 죽었고 라듐걸스 사건은 1920년대에 일어났기 때문에 시대는 맞지 않으나, 창작물이기 때문에 예외적으로 시대적 배경을 초월해서 설정한 것으로 추정된다.
[16]
바느질을 하면서 실을 바늘에 끼울 때 잔털이 걸리지 않도록 가볍게 핥거나 적시는 것을 생각하면 된다. 이들이 붓을 입으로 물었던 것도 같은 원리였지만 이 붓에는 치명적인 물질이 묻어있었던 게 문제였다. 사실 라듐 시계 공장에서 쓰이던 작은 붓은 쉽게 닳아서 몇 번 쓰면 끝이 갈라져 라듐을 칠하기가 쉽지 않았다. 소녀공들은 몇 차례 회사에 새 붓을 제공해달라고 요구했지만, 회사는 소녀공들에게 이끝으로 닳아버린 붓을 모아 사용할 것을 지시했다.
[17]
재판 과정에서 기업이 잘못을 인정하지 않고 어떤 도장공은 매독으로 사망했다고 주장하자, 이미 사망한 도장공의 시신을 무덤에서 파내기도 했다. 시신을 엑스레이 필름 위에 놓자 뼈의 이미지가 그대로 나타났다. 죽은 후에도 라듐은 뼈에 남아있었던 것이다.
[18]
인터넷에 검색하면 그녀들의 피폭된 사진들을 볼 수 있는데, 피폭되기 이전의 어린 얼굴과 더욱 대비돼서 매우 끔찍하다.
[19]
트리튬(=삼중수소)의 반감기는 12년으로 라듐의 1600.1년에 비하면 찰나라서 야광도료의 수명도 짧다. 12년이면 밝기가 절반으로 줄어든다. 야광도료가 적용되었다고 하는
K2 소총의 가늠자가 밤에 안 보이는 이유
[20]
상기한 대로 라디톨은 판매분에 대해 의사에게 리베이트가 주어졌으므로
[21]
이때까지 마신 라디톨이 무려 1400여 병이라고 한다.
[22]
그의 죽음에 대해 <월스트리트 저널>은, "라듐용액은 바이어스 씨의 턱이 턱 떨어지게(Jaw Dropping) 탁월한 효과를 보여주었다." 라는 헤드라인을 실었다.
[23]
경중에 따라 다를뿐 실존하는 모든 암에 걸려있었다고.
[24]
주로 프랑스 학계에서 이런 주장을 한다고 한다. 어쨌거나 학계의 주류 의견은 방사능은 역치가 없이 방사능의 양에 정비례해서 몸에 나쁘다는 것.