김해창 경성대학교 환경공학과 교수

[후쿠시마오염수 해양투기를 둘러싼 진실] ②

방사성물질 삼중수소의 ‘특별한’ 위험성과 피폭 리스크

‘삼중수소는 약한 방사선을 내는 방사성물질이며 빗물이나 바닷물, 수돗물 등 자연계에도 널리 존재하며, 각국의 원자력시설로부터 방출되고 있지만 삼중수소가 원인으로 생각되는 영향은 확인되지 않는다’. 이는 일본 정부가 후쿠시마 오염수 해양 방출 기본방침을 발표할 때 삼중수소의 ‘위험성이 없다’는 식으로 공식적으로 내놓은 말이다. 과연 방사성물질인 삼중수소가 무시해도 될 만큼 위험하지 않고 그냥 해양으로 방출해도 문제가 없는 것일까?

월간 『식품과 생활의 안전』(2021년 4월호 No384)(https://tabemono.info/report/former/

genpatu17.html)은 ‘도쿄전력의 거짓말-위험한 삼중수소를 바다에 흘려보내지 말라’라는 제목의 기획 기사에서 오염수 처리와 관련해 도쿄전력의 3대 대죄로 ①삼중수소의 특이성과 위험성 은폐, ②내부피폭과 외부피폭을 의도적으로 혼동, ③저장탱크 건설 가능 부지의 허위를 들었다.

위 책에서는 첫째, 삼중수소의 특이성과 위험성 은폐와 관련해서 ‘변환자재(変幻自在)인 삼중수소’라는 점을 강조했다. 삼중수소는 통상 1개의 양자로 구성된 수소 원자핵에 중성자 2개가 추가된 것으로, 약한 β(베타)선을 내면서 헬륨(He)3으로 바뀐다. 화학적 성질이 수소와 같기 때문에 자연계에서는 그 대부분이 물의 형태로 존재하고 있고, 물이기 때문에 ALPS(다핵종제거설비)로도 제거할 수 없어 오염수로 저장탱크에 저장되어 있다. 또한 물이기 때문에 고체, 액체, 기체로 자유롭게 모습을 바꾸어 지구상에 널리 퍼져 버린다. 바다에 방출했을 경우에는 어패류의 체내에 흡수될 뿐만 아니라, 수증기로서 공기 중에 부유하여 이동함과 동시에 빗물이 되어 광범위하게 쏟아지게 된다. 도쿄전력은 방사선 농도를 규제기준 내로 희석해 바다로 흘려보내기 때문에 문제가 없다고 설명하지만, 중요한 것은 희석해 방류해도 삼중수소의 절대량은 변하지 않는다는 사실이다. 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 삼중수소의 ‘변환자재성’을 생각하면 중요한 것은 방출량이라는 것이다.

둘째, 내부피폭과 외부피폭을 의도적으로 혼동하게 하는 점이 문제라는 것이다. 삼중수소의 위험성은 방사선이 세포의 유전자(DNA)를 손상시킬 뿐만 아니라, 수소동위체로서 유전자 자체의 구성 원소가 되어 버리는 것이다. 유전자의 4염기를 연결하고 있는 것은 수소 결합력이다. 이 경우 β선을 방출하는 헬륨변환에서는 유전자 자체가 붕괴, 손상돼 버린다. 유전자는 외부에서 받은 방사선의 상처는 치료할 수 있지만, 자기붕괴된 상처를 치료할 수 없다. 발암성이 높아질 뿐만 아니라 생식세포의 유전자 손상은 자손에게 이어져 내려간다. 삼중수소는 조용히 달라붙어 서서히 몸을 갉아먹는 ‘침묵의 살인귀’이다. 도쿄전력과 원자력 관계자는 삼중수소는 자연계에도 존재하며 핵발전소에서 40년 이상 계속 방출하고 있지만, 방사선도 매우 약하고, 인체에 미치는 영향은 볼 수 없다고 강변하고 있다. 그러나 이것은 외부피폭과 내부피폭을 완전히 혼동한 주장이다. 내부피폭에 의한 극미량 방사능이 인체에 미치는 영향에 대해서는 체르노빌 오염지에서 ‘식품과 생활 안전기금’이 계속하고 있는 ‘일본 프로젝트’의 실태조사에서도 밝혀져 있다. 임산부에 대한 X선 검사 금지를 호소한 영국의 앨리스 스튜어트 박사(1906-2002)가 ‘핀포인트 방사선’이라고 부른 것처럼 지근거리에서 직접 유전자를 손상시키는 내부피폭에 있어 방사선의 강약은 관계가 없다. 특히 지방이나 단백질 등과 결합한 유기결합형 삼중수소는 체내에 오래 머물기 때문에 영향이 크며, 미국에서는 ‘원전 가동지역’과 유방암 이환율(罹患率)의 상관성이 실증되고 있으며, 일본에서도 핵발전소에 가까운 지역에서의 백혈병이나 암 사망자 수 증가가 보고되고 있다는 것이다.

그런데 이러한 거짓말은 일본 정부와 소위 전문가들의 과학적 권위에 의해 조작되고 있다는 지적이 일고 있다. 월간 『식품과 생활의 안전』(2020년 5월호 No373)은 ‘해양방출-풍문피해 아닌 실해(實害), 미 원전 삼중수소 방출로 심각한 피해’라는 기획 기사에서 미국에서의 저농도 삼중수소에 의한 중대한 피해사례를 소개하고 있다.

미국 일리노이주 시카고시에서 남서쪽으로 100km 정도 떨어진 곳에 있는 드레스덴핵발전소(1960년 1호기 가동 현재 폐로, 2호기 1970년, 3호기 1971년 가동)와 블레이드우드핵발전소(1987년 1호기, 1988년 2호기 가동)는 지금까지 운전정지와 같은 중대사고는 발생하지 않았지만, 1990년대부터 대량의 삼중수소를 몰래 계속 누출해 주변의 지하수와 호수를 오염시켜왔다는 것이다. 그러나 이들 핵발전소 운영사인 엑셀론이 이러한 사실을 주민들에게 알리지 않아, 주민들이 정보공개로 정보를 입수할 때까지 지역 수돗물과 물고기, 수영장의 물이 삼중수소로 오염된 사실을 전혀 몰랐다는 것이다.

누출 사실을 주민이 알게 된 계기는 2001년. 두 핵발전소 근처에 사는 7세의 사라 사우어양에게 뇌종양이 발병했다. 1년 반 동안 화학요법을 계속한 결과 목숨은 건졌지만, 2년 동안 학교를 쉬어야 했고, 보통으로 걸을 수 없고, 오른팔에 힘이 들어가지 않으며, 목소리가 잘 나오지 않는 등 다양한 증상이 있었다. 키도 140cm에서 성장이 멈췄다는 것이다. 그러나 노력 끝에 목소리는 낼 수 있게 되었고, 자력 보행도 가능해졌으나 장애물은 여전히 남아 있다고 한다.

사라양 가족이 진실 규명에 나서고 반원전 시민단체 등이 협력해 확인한 사실은 엑셀론(핵발전소 운영사)이 2006년까지 10년 이상 수백만 갤런(1갤런=3.785리터)의 삼중수소를 환경 중에 흘러 보냈으며, 놀랍게도 지자체도 이 사실을 일찍부터 파악하고 있었다는 것이다. 엑설론은 지역 정재계에 영향력이 컸기에 지역병원이나 지역 연방의원으로부터도 협조를 제대로 받지 못했다고 한다. 끈질긴 조사 결과 사라양과 같은 증상을 호소하는 아이가 많이 있었다는 것이 밝혀졌다. 드레스덴·블레이드우드원전 주변에서는 1997년부터 2006년 10년간 백혈병이나 뇌종양이 10년 전에 비해 1.3배로 증가했고 소아암 어린이 수는 2배로 뛰어올랐다. 사라양 가족은 국가와 지자체에 조사를 요구했으나 국가도 지자체도 원전 주변의 환경 중 삼중수소농도는 국가기준을 밑돌고 있기 때문에 안전하다며 제대로 다루지 않았다는 것이다.

반면 미국의 의사 및 대학교수 등에 의한 민간 학제팀이 1987년부터 1997년 사이에 원자로를 폐쇄한 9개 지역에서 1세 이하 영아사망률을 조사한 결과, 폐쇄 전과 비교해 폐쇄 후 사망률이 평균 17.3%포인트 낮아졌으며, 개중에는 42.9%나 사망률이 개선된 지역도 있었다고 한다. 또한 미 과학아카데미는 2005년, ‘방사선피폭에는 이것 이하라면 안전하다고 말할 수 있는 양은 없고, 저선량이라도 발암 리스크가 있다’는 견해를 발표했다. 그럼에도 저선량 피폭 피해자는 아직까지 구제되지 않고 있으며, 이러한 미국의 예는 핵발전에 관해 아무리 과학적 증거가 있다고 해도 ‘원전 이권’에 의한 은폐·조작의 위험이 항상 있음을 보여주고 있다는 것이다.

와타나베 에츠지(渡辺悦司), 엔도 준코(遠藤順子) 등 방사선 과학자들은 『오염수 해양 방출의 쟁점-상중수소의 위험성』(2021, 료쿠후출판)에서 방사성물질로서의 삼중수소의 ‘특별한’ 위험성 문제를 다루고 있다.

삼중수소가 방출하는 베타(β)선은 에너지가 낮고 비정(飛程)거리가 짧은 ‘약한’ 방사선이라고 하는 일반적 인상과는 정반대로 매우 높은 세포침습(侵襲)성·세포독성을 가졌다는 것이다.

방사성물질로서의 삼중수소의 특별한 위험성이란 무엇일까? 수소의 방사성동위체인 삼중수소는 수소로서 환경 중에 방출돼 생태계와 그 순환 속에 들어가며, 인체의 체내에 들어가 수소로 활동한다. 인체를 구성하는 원자수의 63%, 체중의 10%는 수소이다. 삼중수소는 삼중수소수로서 생체 내에서 물로서 활약한다. 신체의 60~70%는 물이다. 삼중수소는 환경 중에 식물 및 식물성플랑크톤이나 미생물에 의해 탄수화물, 지방, 단백질로부터 DNA 전구(前驅)물질에 이르는 광범한 유기물질로 합성된다. 동물은 이것을 먹음으로써 생명유지에 필요한 유기물질을 체내에서 합성한다. 이처럼 수소는 환경 및 생체 중에 ‘편재성(ubiquity)’을 갖고 있는데 이 사실이 수소의 방사성동위체인 삼중수소에 특별한 위험성을 부여한다는 것이다.

이러한 사실은 방사선 과학의 일반인 대상 입문서에도 명확히 나와 있는 것이라고 한다.

‘삼중수소 β선의 에너지는 단지 19keV만이 아니다. 지금까지 소개한 어떤 방사선보다도 작은 에너지여서 이러한 약한 방사성물질에 특히 신경을 쓸 필요도 없다고 생각하기 쉽다. 그런데 이것이 가장 무서운 수소동위체이라는 사실이 중요하다’(고에너지가속기연구기구 소립자원자핵연구소 다(多)전(田)장(將) 준교수 『방사선에 대해 생각해보자』 명(明)행(幸)당(堂)(2018) 278페이지).

‘인체 등 생물에 대한 삼중수소의 독성은 특별하다. 직접 DNA 등 유기물에 결합해 치명적으로 움직이기 때문에 지금까지 염려해온 요오드(요소), 세슘, 스토론튬 등 내부피폭하는 다른 핵종과는 비교할 수 없을 정도로 위험하다. 백혈병 등 발암을 비롯해 최기성(催奇性), 생식 등 사람의 건강에 크고 넓은 독성의 최종영향을 가진다고 생각된다’(흑(黑)전(田)양(洋)일(一)랑(郞), 목(木)촌(村)·흑(黑)전(田)순(純)자(子) 『발다장애의 원인과 발병메커니즘 제2판』 하(河)출(出)서방신사(2020) 312페이지).

일본 정부와 정부 측 전문가들은 삼중수소가 수소의 방사성 동위원소라는 것부터 방사선 과학상 특별한 존재라는 이 명확한 사실조차 인정하지 않는다. 뿐만이 아니라 삼중수소의 ‘특별한’ 위험성을 지적하는 것 자체가 ‘과도하게 위험성을 강조해 소문 피해를 흘리고 있다’고 비방한다. 실제로는 정부와 정부 측 전문가들이야말로 ‘허위 주장을 하고’, ‘선동을 하고’, ‘거짓을 퍼트리며’, 과학적인 논의를 방해해 삼중수소의 위험성에 대해 국민의 눈을 덮고자 시도하고 있다고 일부 방사선과학자와 뇌과학자들은 말하고 있다.

이들이 말하는 삼중수소의 위험성은 다음과 같다.

첫째, 삼중수소의 형체와 생물학적 반감기의 차이에 대해 알아야 한다는 것이다. 삼중수소(T)는 화학적으로는 수소(H)이며 ‘삼중수소수(HTO)’ 형태로 물이 돼 통상의 H2O의 물과 구별이 되지 않는다. 또한 생체 내에서는 체내의 HTO에 있어 삼중수소농도가 환경에서의 농도와 평형이 되도록 삼중수소는 흩어지게 된다. 생물은 물과 수증기를 통해 삼중수소를 세포 내로 받아들이기 때문에 환경 중의 삼중수소 농도가 높아지면 높아질수록 생체에 위험하다. 또 삼중수소가 유기물과 결합한 ‘유기결합형 삼중수소(OBT)’를 식사 등을 통해 체내의 세포로 받아들이면 OBT로 세포 내의 구성요소가 돼 쉽게 체외로 배출되지 않는다. 즉 체내에서는 OBT가 HTO보다도 훨씬 위험성이 높다. HTO는 생체 내에 널리 분포하기 때문에 온몸에 균일한 피폭이 돼 손상도 드문드문 생기는데 비해 OBT는 세포 내에 장기로 머물고 β붕괴시 방출전자의 비정(飛程)이 세포 내에 한정돼 DNA에 흡수됐을 때는 물론이지만 흡수되지 않은 경우도 특정 세포나 세포기관, 세포질 등에 집중적으로 손상을 주게 된다.

이안 페어리(Ian Fairlie) 박사에 의하면 ‘HTO의 생물학적 반감기는 10일 전후이지만 탄소와 결합한 OBT의 생물학적 반감기는 200~550일에 이른다’고 말한다. 삼중수소에 의한 피폭을 생각할 때 HTO의 거동에만 주목하는 것은 중대한 상해를 놓치는 것이 된다. 결국 OBT에 의한 만성적인 피폭을 확실히 고려하지 않고는 안 된다고 하는 것이다. 가령 동물실험에서 콤머포드(S.L.Commerford) 등이 ‘마우스’(실험 쥐)에 HTO를 장기 투여하고, 투여 중지한 2~3일 뒤의 삼중수소 방사선량은 거의 OBT 성분에 의한 것이라는 사실이 1977년에 밝혀진 바 있다는 것이다.

둘째, 삼중수소에 의한 DNA 손상에 주목해야 한다는 것이다. 유전자 DNA는 수소결합이나 수소를 가지기 때문에 그 수소가 삼중수소로 치환됐다면 β붕괴에 의해 DNA는 중대한 손상을 입는다. 또 삼중수소가 β붕괴하면 헬륨(He)으로 변하기 때문에 거기서 결합이 절단됨으로써 유전정보가 상실·변환될 가능성이 있다. 피폭과 원소변환 효과로 이중적으로 위험하다는 것이다. 가령 동물실험에서 콤머포드 등(1982)은 마우스에 대한 일과성 HTO 폭로(暴露) 후에 잔존하는 모든 삼중수소가 폭로 8주간 후에 DNA와 히스톤(DNA가 붙어있는 단백질)에 결합하고 있다는 사실이 발견됐다는 것이다.

또한 삼중수소의 β붕괴에 의해 방출되는 전자의 에너지는 최대 18.6keV(킬로전자볼트)=18600eV, 평균 5.7keV(5700eV), 사정거리 1~10μm 정도이며, 매우 국소적으로 집중적인 피폭을 주게 된다. 이 삼중수소의 에너지가 다른 방사성원소에 비해 낮기 때문에(가령 세슘137의 에너지는 100만eV) ‘삼중수소는 에너지가 낮기 때문에 인체에 영향을 주지 않는다’고 하는 학자가 있지만, 그것은 틀린 생각이라는 것이다. 내부피폭과 관련해 ‘에너지가 낮은 쪽이 안전하다고 하는 것은 반드시 그렇지는 않다’고 미 방사선과학자 칼 모건(Karl Z. Morgan, 1907-1999)은 설명한다.

‘저에너지 β입자가 인간의 조직에 미치는 영향을 이해하기 위해서 유용하지만 오싹한 유사성을 아래에 기술한다. 테러리스트가 기관총을 발사하면서 차로 집 주변을 지나갈 경우 만일 테러리스트의 차가 시속 80마일로 달릴 경우 10발 이상의 탄환이 그 집에 맞지는 않는다. 그러나 만약 차가 시속 약 5마일로 이동한다면 수천 발의 탄환이 그 집에 맞을 수 있을 것이다. 마찬가지로 천천히 움직이는 β선 방출 핵종인 삼중수소는 몇천의 전자를 조직의 원자에서 쏘아대면서 조직을 이동한다’(칼 모건, 『원자력개발의 빛과 그림자』, p.154).

셋째, 유기결합형 삼중수소(OBT)의 생물농축을 간과해선 안 된다는 것이다. 삼중수소가 생물농축을 일으키는지 아닌지 종종 논쟁이 되지만 OBT를 고려하면 생물농축은 당연히 일어난다는 것을 알 수 있다. 다이아베트 실비아(Diabete Silvia) 등은 1993년 12월 『건강물리학(Health Physics)』 논문 ‘유기결합형 삼중수소(Organically Bound Tritium)’ 가운데 이렇게 결론짓고 있다. 즉 ‘환경 중에 방출된 삼중수소는 유기물에 포섭될 가능성이 있는데 그 경우 OBT는 HTO에 비해 훨씬 긴 생태 잔류시간을 보인다. OBT의 가장 중요한 생성 공정은 양적인 점에서는 녹색식물의 광합성이며, OBT는 몇 가지의 경로를 거쳐 동물로 들어오는데 동물실험에서 OBT의 섭취는 같은 투여량의 가스 상태 또는 액상의 HTO보다 2배 높은 것으로 밝혀졌다’.

또 교토대학 명예교수인 제(齊)등(藤)진(眞)홍(弘) 씨는 마우스실험에서 얻어진 유기결합형 삼중수소에 관한 결과에 대해 아래와 같이 기술하고 있다.

‘더욱이 삼중수소수를 투여받은 어미 마우스에 길러진 새끼 마우스의 체내에서는 특히 뇌에 삼중수소가 지질 성분으로 오래 남는다. 모유를 매개로 새끼 마우스의 뇌지질로 이행하는 것을 보여준 실험 결과였다’. 이것은 결국 삼중수소가 먹이연쇄를 매개로 생물농축을 한다는 사실을 보여주고 있다. 실제 삼중수소가 먹이연쇄에 의해 축적돼 간다는 사실을 보여준 논문도 다수 있다는 것이다(Jaeschke and Bradshaw 2013, McCubbin et al. 2001, Turner et al. 2009 기타).

넷째, 삼중수소는 환경 중을 순환하고 있다는 사실을 잊어선 안 된다는 것이다. 핵실험에서 방출된 삼중수소는 환경 중을 순환하고 있다. 일본 산업성의 삼중수소태스크포스팀에 보고된 프랑스의 방사선방호·원자력안전연구소(IRSN)의 자료는 핵시설에서 방출된 삼중수소가스(HT)나 삼중수소수증기(HTO) 등 기체로 방출된 삼중수소가 대기중으로 확산되며, 비가 돼 토양으로 침투, 식물에 흡수돼 광합성에 의해 OBT가 된다. 한편 바다로 방출된 액체 삼중수소수(HTO)는 바닷물 중 생물에 흡수돼 삼중수소자유수(TFWT) 또는 유기결합형 삼중수소(OBT)를 형성해 그것을 포식하는 생물이 특히 OBT를 섭취한다. 결국 핵시설에서 방출된 삼중수소는 환경 중을 순환해 생물에 섭취돼 생물농축도 일어나고 있다는 사실을 보여주고 있다는 것이다. 2019년 12월 『네이처』지에 삼중수소의 환경 중 거동에 관한 중요한 연구가 발표된 바 있는데 과거 핵실험에 의해 방출된 삼중수소가 댐·호수 퇴적물 중에 유기결합형의 형태로 수십년 간 잔존해 있다는 사실이 드러나고 있다는 것이다.

이들 과학자는 삼중수소는 인체에 영향이 없다는 말은 ‘원전’을 추진하기 위해 만든 거짓이라며 원자력 안전 신화에서 깨어나야 한다고 주장하고 있다.

‘오늘날 방사선피폭 방호의 기준이란 핵·원자력 개발을 위해 피폭을 강제하는 측이 그것을 강제당하는 측에 피폭은 어찌할 수 없는 것으로 참고 받아들여야 하는 것이라고 생각하게 하기 위해 과학적 허울을 씌워 만든 사회적 기준이며, 원자력 개발의 추진책을 정치적·경제적으로 지지하는 행정적 수단인 것이다’(나카가와 야스오, 『증보 방사선피폭의 역사』, 2011, p.225).

‘방사선의 인체영향이라는 것은 ICRP(국제방사선방호협회)나 IAEA(국제원자력기구)가 지금까지 주장해온 리스크보다 훨씬 높을 가능성이 있다. 우리들은 먼저 종래의 ICRP나 IAEA가 주장해온 안전 신화를 철저하게 의심하는 것부터 재출발하지 않으면 안 된다’(나가야마 준야, 『태아와 유아의 내부피폭 국제방사선방호위원회의 꼼수』, 2013, p.255).