[한국] 집에서 우라늄을 추출해 본 한 화학 블로거

[한국] 집에서 우라늄을 추출해 본 한 화학 블로거

한국은 현재 발전용 우라늄을 전량 수입에 의존하고 있지만, 그렇다고 우라늄이 우리 국토에 매장되어있지 않은 것은 아닙니다.

충청도를 가로지르는 옥천 변성대에는 꽤 많은 양의 우라늄이 매장되어 있는데요, 몇 년 전 한 호주계 광물회사가 우라늄과 바나듐 광산개발을 위해 대전 일대에 시추작업을 벌여 많은 주민들의 반발을 산 적이 있죠.

이 지역 산골마을에서 가끔 암 집단발병이 일어나는 이유도, 지반에 풍부한 우라늄의 붕괴로 생성된 라돈에 많이 노출되기 때문이죠.

여튼 우리나라에도 꽤 많은 양의 우라늄이 매장되어 있고, 그 우라늄의 이용에 대한 몇 가지 연구들도 찾을 수 있었습니다.

 

이 지역에 한번 가 보고 싶었는데, 생각보다 대도시와는 먼 산골동네라 가기 힘들겠더라구요.

그러던 때에 어느 고마운 분께서 이 지역의 돌을 가지고 있다며 제 부탁에 그 약간을 보내주셨습니다.

 

우라늄이 높은 농도로 함유되어 있는 것은 흑색점판암이라는 돌입니다. 수분과 탄소 함량이 높아서 무르고 잘 쪼개집니다. 저기 숫자가 붙어있는 돌은 옥천이 원산인 교육용 흑색점판암 샘플입니다.

다만 아쉽게도 이 돌들은 방사능 측정기로 측정했을 때 의미 있는 수준으로 수치가 올라가진 않았지만, 모든 돌에 어느 정도 우라늄이 들어있으니 한번 소량의 우라늄을 추출해 보기로 합시다.

원래 볼 밀로 아주 곱게 갈아야 하지만 그런 게 없기 때문에 야외에 나가서 망치로 깨부숴 갈았습니다.

잘게 부순 돌들을 용기에 넣고, 묽은 황산을 넣어 몇 주간 충분히 반응시켰습니다.

뭔가 녹아 나올 만큼 녹아 나온 것 같으니, 돌가루들을 걸러내고 용액만 받아줍니다.

노르스름한 용액이 생겼네요. 이게 다 우라늄이면 좋겠지만, 대부분 알루미늄과 철이 차지하고 있습니다.

이후 받은 용액에 암모니아를 가해서 철, 우라늄, 바나듐을 침전으로 얻어냅니다.

이 슬러지의 주성분은 철이고, 약간의 우라늄이 포함되어 있습니다.

여기서 우라늄을 추출하기 위해서는 탄산나트륨 용액을 가해 탄산우라늄만을 녹여내는 방법을 사용할 수 있습니다.

철 슬러지들은 가라앉고 우라늄, 바나듐과 같은 몇 가지 금속만 녹은 맑은 층이 생겼습니다.

여기서 우라늄만을 얻어내기 위해서는 조금 독특한 방법이 필요합니다. 바로 과산화수소수를 이용해 과산화우라늄의 형태로 우라늄을 침전시키는 것입니다.

반응이 끝나고 노란 침전이 약간 가라앉은 것이 보입니다.

남은 용액에도 우라늄이 조금 포함되어 있을 테니 황화이온을 가해 침전시켰습니다.

여튼 얻어낸 과산화우라늄입니다. 아주 순수한 형태도 아니고, 양도 적어 종이에서 분리할 수 있는 양은 아닌 것 같습니다.

그래도 우라늄인 만큼 방사선을 방출하는 것을 관찰할 수 있네요.

아마도 돌을 더 곱게 갈았으면 수율이 조금 더 좋았을 텐데요.

여튼 실제로 우라늄을 추출해 낼 수 있네요.

출처 : 한국에서 우라늄 만들기 - 네이버블로그 라플의 과학 실험 블로그

이게 왜 가정집 주방에서 되는 거죠?

정말 신기하다! 화학은 정말 재미있어!

한국에도 매장되어 있는 소량의 우라늄이 붕괴하며 발생하는 생활 속 자연방사능, 라돈

국내의 한 업체에서 판매한 침대에서 폐암 유발 물질인 라돈이 검출된 지 1년이 지났지만, 여전히 라돈과 방사능에 대한 이슈는 계속되고 있습니다. 침대뿐 아니라 의료기기에서도 라돈이 검출되면서 불안감이 커지고 있는데요.

나도 모르는 사이 내 주변에 존재하고 있는 라돈, 이 라돈이란 무엇인지, 우리의 몸에 어떤 영향을 미치는지 알고 계신가요? 오늘은 라돈이 무엇인지 살펴보고 생활 속 자연 방사성 물질인 라돈으로 인한 피해를 막기 위해서 어떻게 해야 할지 알아볼게요.

먼저 방사선이 무엇인지 이야기하기 전 원자에 대해 간단히 설명해 볼게요. 원자란, 원자핵과 전자로 구성된 물질로, 모든 물질을 구성하는 기본 단위인데요. 핵을 구성하는 양자, 중성자와 전자가 서로 조화를 이루어야 안정한 상태를 유지할 수 있습니다.

 

하지만 이 조화가 깨지면 원자가 불안정해지고, 불안정한 원자는 안정한 상태보다 과도한 에너지를 갖게 됩니다. 그리고 불안정한 상태의 물질이 안정되기 위해 에너지를 방출하는 자연 붕괴가 일어납니다. 이때 방출하는 입자나 전자기파를 방사선이라고 하며, 방사선을 방출하는 물질을 방사성 물질이라고 하고 하죠. 대표적으로 우라늄이 있습니다. 그리고 방사선을 낼 수 있는 능력을 방사능이라고 해요.

라돈이란?

우리가 사는 지구상에는 태초부터 존재한 천연 방사성 물질이 있는데 그중 하나가 라돈입니다. 암석, 토양 등에 포함된 우라늄과 토륨이 방사능 붕괴를 하면서 라듐이 만들어지고, 라듐이 붕괴하여 라돈과 같은 방사성 물질을 만들게 되죠.

 

라돈(Radon)은 ‘라듐에서 태어난 기체’라는 뜻으로, ‘라듐(Radium)’에 비활성 기체를 나타내는 ‘on’이 합쳐져서 만들어진 말입니다. 땅에서 자연적으로 발생하여 어디에나 존재하는 방사성 물질로, 기체상태로 대기 중으로 방출되거나 주변에 있는 지하수로 녹아들어 일상생활에서 노출될 수 있습니다. 또한, 다른 물질과 화학반응을 잘 하지 않지만, 물리적으로 매우 불안정해 강한 방사선을 방출하면서 붕괴하죠.

 

이때 원자핵이 방사능 붕괴를 할수록 처음에 갖고 있었던 방사선량이 점점 줄어드는데, 방사능의 양이 절반으로 줄어드는 데까지 걸리는 시간을 반감기라고 하는데 라돈의 반감기는 3.8일로 짧습니다.

우리는 일상생활에서 방사성 물질이 붕괴할 때 생성되는 에너지인 방사선에 쉽게 노출되는데요. 일상생활에서 노출되는 85%는 암석, 우주, 음식물 섭취 등을 통해 자연적으로 노출되는 것이고, 자연적으로 노출되는 방사선의 약 48%가 라돈으로 인한 것입니다. 이 라돈은 무색, 무미, 무취의 기체로 그 존재를 직접 느낄 수 없죠.

 

우리가 흔히 만지고 보는 흙에는 방사능 붕괴를 하는 원자가 포함되어 있지만, 이를 방사성 물질이라고 하지는 않습니다. 이렇듯 자연에 있는 물질 대부분은 방사능 붕괴를 하는 불안정한 원자군, 즉 ‘방사성 핵종’을 포함하고 있지만 모든 물질이 방사성 물질인 것은 아닙니다. 방사성 물질은 방사성 핵종을 일정량 이상을 포함하고 있어야 하는데요.

 

다른 천연방사성핵종은 고체상태여서 인체에 영향을 미치기 어려우나, 라돈의 경우 기체 상태로 방출되는 특징이 있어 이동성을 갖게 되고, 실내와 같이 밀폐된 공간에 지속적으로 축적되면 호흡기로 들어와 영향을 미칠 수 있어 관심을 두게 되는 물질입니다.

라돈이 다시 방사능 붕괴를 하면 폴로늄과 비스무스라는 물질이 생성되고 최종적으로 안정된 물질인 납으로 변하는데, 이 물질들을 '라돈자손'이라고 합니다.

라돈이 기체상태인 것과 달리 라돈자손은 입자의 형태이며 반응성이 높아 미세먼지 등에 잘 달라붙게 되는데요.

우리가 숨을 쉴 때 몸속에 들어와 폐포와 기관지에 달라붙어 손상을 줄 수 있습니다.

라돈이 우리 몸에 미치는 영향

세계보건기구(WHO) 국제 암연구센터(IARC)는 라돈을 1군 발암물질로 규정했으며, 흡연에 이은 두 번째 폐암 원인 물질로 라돈을 언급하고 있습니다. 숨을 들이쉴 때 공기에 포함되어 있던 라돈이 몸 안으로 들어가더라도 대부분은 다시 숨을 내쉴 때 빠져나오게 됩니다. 하지만 문제는 라돈이 방사능 붕괴를 하면서 생기는 라돈자손입니다.

라돈자손이나 라돈자손이 부착된 미세입자가 폐 안으로 들어가면 호흡기에 달라붙게 되는데요. 라돈자손은 반감기가 30분 미만으로 짧아서 몸 밖으로 배출되기 전에 방사능 붕괴를 하며 방사선을 방출합니다. 이를 내부 피폭(방사선 노출)이라고 하는데 이로 인해 폐 세포가 손상되고, 심하면 폐암까지 일으키게 되죠.

 

미국 환경보호청의 연구결과(2003년)에 따르면 라돈으로 인한 폐암 사망자가 약 2만 명으로 전체 폐암 사망의 10%를 차지하며, 국내에서도 전체 폐암환자의 3~14%가 라돈에 노출된 것이 원인인 것으로 추정하고 있습니다. (출처: 안전보건공단)

생활 속 라돈을 줄이는 방법

라돈은 암을 유발하는 치명적인 물질이지만, 그렇다고 막연한 불안감에 사로잡히기보다는 정확한 정보를 파악하고 적극적으로 대처하는 것이 좋겠죠? 라돈으로 인한 건강피해를 막는 방법을 살펴볼게요.

주기적으로 환기하기

라돈을 줄이는 가장 쉽고 효과적인 방법은 환기입니다. 건물 하부의 토양 또는 암석으로부터 방출된 라돈은 건물 바닥, 벽 등의 눈에 쉽게 보이지 않는 미세한 틈을 통해서도 실내로 들어옵니다. 따라서 이러한 라돈을 줄이기 위해서는 주기적인 환기를 통해 실내 공기 중에 라돈이 쌓이는 것을 막을 수 있습니다. 특히 라돈 노출에 취약한 겨울철과 오래된 주택에서는 환기를 더 자주 해줘야 합니다.

 

자연환기의 경우 최소한 하루 3번, 30분 이상 해주는 것이 좋고, 특히 저녁 늦은 시간이나 새벽시간에는 대기가 침체되어 오염물질이 정체될 수 있으니 이른 오전이나 늦은 오후 시간에 환기를 하는 것이 좋습니다.

 

아울러, 전열교환기를 사용한 환기시스템을 통해 신선한 외부공기는 유입시키고 탁한 실내 공기는 외부로 배출시켜 신선한 실내 공기를 유지시켜 주는 것도 좋은 방법입니다.

 

실제로 국립환경과학원에서 라돈 농도가 높게 나타나는 겨울철에 단독주택을 대상으로 조사한 ‘전국 주택 라돈 조사’ 결과, 환기를 많이 하는 집일수록 라돈 농도가 낮게 나타났다고 해요.

바닥과 벽의 틈새 막기

라돈농도 측정 결과 기준치를 초과했다면, 바닥이나 벽 등의 갈라진 틈을 확인하여 보강재나 마감재 등을 이용해 꼼꼼히 메워줍니다. 틈새를 막는 것만으로도 땅에서 집으로 들어오는 라돈의 양을 줄일 수 있어요.

지하수는 끓이거나 잠시 두었다가 사용하기

지하수를 생활용수로 사용하는 곳에서는 지하수 중 라돈의 농도를 알아보아야 합니다. 라돈 농도가 높으면 실내 창문을 열거나, 환기 장치를 켜 둔 상태에서 지하수를 10분 이상 끓이거나 내버려 둔 뒤 사용하면 라돈의 농도가 낮아집니다.

외부공기 유입장치 또는 토양라돈 배출장치 설치

공기유입용 장치를 설치하여 외부공기를 유입시킴으로써 실내 공기의 압력을 건물 하부보다 인위적으로 높이면 압력 차이 때문에 라돈가스의 실내 유입을 차단하게 됩니다. 또한, 건물 밑 토양의 라돈 배출관을 설치하여 토양 중 라돈가스를 모아 배출관을 통해 실내를 거치지 않고 바로 건물 외부로 배출시킵니다. 배출관 중간에 환기 팬을 설치하면 효과를 더욱 높일 수 있습니다.

 

생활 속 자연 방사능 물질인 라돈! 라돈에 잠깐 노출되었다고 몸이 갑자기 나빠지지는 않겠지만, 최대한 노출되지 않는 것이 중요하겠죠? 오늘 소개해 드린 것처럼 주기적으로 환기하는 습관을 들이고, 주위의 환경을 좀 더 신경 쓴다면 우리 집 라돈의 농도를 낮출 수 있을 거예요:)

출처 : 친환경꿀팁 생활 속 자연 방사능 '라돈'이란? - 환경부 공식 블로그 환경부와 친해지구

3줄 요약

1. 라돈은 돌에서 방출되는 자연 방사능이지만, 워낙 미량이라 인체에 별다른 영향을 끼치지 못한다.
2. 그러나 돌을 갈아서 고운 돌가루로 만들어 푹신한 침대 매트리스에 섞으면 누울 때마다 미세 분진이 흩날려서 폐에 직접적으로 흡입되고, 종국엔 인체 내부 피폭, 라돈자손 흡착 및 염증을 유발하여 폐암의 원인이 된다.
3. 원적외선이니 뭐니 하는 유사과학 나부랭이를 믿지 말자. 에너지를 투입하지도 않고 가만히 놔뒀는데도 신비롭고 의문스러운 에너지를 방출하는 물질이 있다면 그게 바로 방사능 물질이고, 그건 사람을 건강하게 하기는 커녕 사람을 쥬긴다.

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