무엇이든 이해하기 쉽게 가르쳐준다는 유레카 지식냥 교양이.
그런 교양이의 명성을 듣고 고양이 한 마리가 찾아왔다.
이것저것 알고 싶은 게 많은 고양이 궁금이는
원자력발전과 방사성폐기물에 대해 알고 싶다는데…
원자력, 그리고 방사선
궁금이: 원자력’이라는 말은 많이 들어봤는데, 원자력이 무슨 뜻인지 잘 모르겠어.
교양이: ‘원자력’을 이해하려면 먼저 ‘원자’가 무엇인지 알아야 해. 원자는 물질을 이루는 기본 입자야. 이렇게 말하니 잘 와닿지 않지? 물을 예로 들어서 생각해보자. 물방울을 쪼개고 쪼개면 어떻게 될까? 아주 작은 물 알갱이가 남을 거야. 이걸 물 ‘분자’라고 하지. 그런데 물 분자를 쪼개면 물이 아닌 무언가가 되는데 혹시 뭔지 알겠어? 맞았어. 수소와 산소야. 물은 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 이루어져 있지. 그리고 이때 물이 수소와 산소 두 ‘원소’로 구성되어 있다고 말해.
원자가 처음 발견되었을 때 사람들은 원자가 더는 쪼개지지 않는 가장 작은 것이라고 생각했어. 그러나 시간이 지나면서 원자도 원자핵과 전자로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌지. 그리고 원자핵은 다시 양성자와 중성자로 나눌 수 있어. 원자력이란 원자의 원자핵이 쪼개질 때 발생하는 에너지를 말해.
궁금이: 그럼 아무 원소나 쪼개면 원자력발전이 되는 거야?
교양이: 처음 원자가 발견되고 난 뒤 100개가 넘는 원소가 자연에서 발견되었어. 이중 ‘우라늄’이라는 원소가 원자력발전에 사용돼. 원자핵이 쪼개지며 에너지가 나오는 핵분열은 무거운 원소에서 나타나는 현상인데, 자연에서 비교적 쉽게 구할 수 있는 원소 중 가장 무거운 게 우라늄이거든. 우라늄 1g의 핵이 전부 분열하면 석유 9드럼, 혹은 석탄 3t이 내는 에너지와 맞먹는 에너지가 나온다고 해. 우라늄이 만들어내는 에너지의 규모가 상상되니?그런데 우라늄의 원자핵 안에 있는 양성자와 중성자의 개수에 따라 원자핵이 안정적일 수도, 불안정할 수도 있어. 불안정한 원자핵은 안정적으로 바뀌려 하는 성질이 있는데, 이 과정에서 발생하는 입자나 빛이 바로 방사선이야.
궁금이: 잠시만, 우라늄이 자연에서 발견되는데 방사선이 나온다고? 그거 위험한 거 아니야?
교양이: 방사선은 땅에도 있고, 우리가 먹는 음식에도 있어. 하지만 우리가 평소에 자연에 있는 방사능을 걱정하지는 않지? 방사선은 얼마나 짧은 시간에 많은 양에 노출되느냐가 중요한데, 자연적으로 발생하는 방사선의 양은 매우 적거든.반면에 원자력발전소에서 사용되는 우라늄은 자연 상태와는 달라. 발전 효율을 높이기 위해 우라늄을 농축해서 사용하거든. 농축된 우라늄은 훨씬 더 많은 양의 방사선을 내뿜어. 그래서 원자력발전에 사용되는 우라늄은 주의해야 하는 거야.
▶방사성 물질로 어떻게 전기를 만드는지 알고 싶다면?
※인문교양 월간 <유레카> 468호(2022.11)에 실린 글입니다. 무단 전재 및 복사는 불법이며 형사처벌을 받을 수 있습니다.