후쿠시마 원전사고 10년 후 (2) "낙진, 무엇이 얼마나 방출됐고 사람에 끼친 영향은?"

편집국 기자 / 기사승인 : 2021-03-14 13:41:04
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- 후쿠시마 다이이치 원전 사고에서만 약 770페타 베크렐(Petabecquerel) 방출, 체르노빌의 15%
- 도쿄까지 방사성 유리 비(Glass Rain) 강하, 낙진에 우라늄 섞여
- 방사성 입자가 모래 알갱이에 축적돼 침전물에 가라앉고 수집
- 방사선 노출 위험과 관련된 두려움과 낙진으로 인해 정신 및 사회 건강에 영향
- 대규모 토양 정화작업에도 극소수만 귀향

낙진, 무엇이 얼마나 방출됐고 사람에 끼친 영향은?

일본 원자력 감독 당국 NISA의 추정에 따르면, 2011년 3월 후쿠시마 다이이치 원전 사고에
서만 약 770페타 베크렐(Petabecquerel, 1페타 베크렐=1천 조 베크렐)이 방출됐으며, 이는 체르노빌 원전 사고량의 약 15%에 해당한다.
다른 연구에서는 총 10~100개의 페타 베크렐이 환경으로 방출되었다고 결론지었다.

체르노빌에 이어 후쿠시마 원전 사고는 국제원전사고(INES)에서 최고 수준 7에 도달한 두 번째 원전 사고다. 단계 7은 5만 조 개가 넘는 베크렐과 함께 방사성 물질이 방출될 때 작동한다. 

▲ 체르노빌에 비해 후쿠시마 원전 사고로 방출된 방사성 핵종. © UNSCEAR 보고서 / METI

방출된 범위가 명확하지 않다.

문제는 원자력 발전소 주변의 24개 방사능 측정소 중 23개가 지진과 쓰나미로 파괴됐기 때문에 처음 며칠 동안 방사능 방출에 대한 신뢰할 수 있는 측정이 없다는 것이다.
따라서 원자로에서 얼마나 많은 방사성 붕괴 생성물이 빠져 나왔는지는 아직 불확실하다.

그러나 대부분의 오염은 방사성 핵종 요오드-131과 세슘-137에 의해 야기된 것이 분명해 보인다. 요오드-131은 상대적으로 수명이 짧고 반감기가 8일인 반면 세슘-137은 붕괴하는 데 30년이 걸리며 주로 감마선을 방출한다. 이 방사성 핵종의 대부분은 원자로 3개 블록의 수소 폭발 중에 누출됐지만 방사성 물질이 여전히 환경으로 방출되고 있다.

도쿄까지 방사성 유리(glass) 비

2016년 한 연구에 따르면 후쿠시마의 방사성 세슘 일부는 수용성이고 쉽게 씻을 수 있는 형태로 방출되지 않고 작은 방사성 유리 입자로 구성된 비로 방출됐다.
이 유리는 노심 용융의 엄청난 열로 인해 원자로 내벽의 콘크리트가 녹을 때 만들어졌다.
폭발하는 동안 이 유리 용융물은 물방울로 흩어져 원자로 공기에 고 방사성 핵종을 둘러싸고 원자로에서 방출된 후 응고됐다.

따라서 이러한 유리 입자는 폭발 당시 원자로의 공기 중에 존재했던 방사성 물질에 대한 일종의 타임 캡슐이다. 2018년 한 연구팀은 후쿠시마 다이이치 주변 지역의 일부 유리 입자를 면밀히 분석한 결과 이전의 가정과 달리 세슘, 크세논, 리튬, 황 및 스트론튬과 같은 더 가벼운 방사성 핵종을 포함할 뿐만 아니라, 우라늄도 있다.

▲ 후쿠시마 다이이치 주변 지역에서 방사능이 높은 유리 입자의 전자 후방 산란 이미지.

© Satoshi Utsunomiya et al.


낙진에 있는 우라늄

큐슈 대학의 아수미 오치아이(Asumi Ochiai)와 그의 동료들은 “우리는 이 미세 입자에서 두 가지 다른 우라늄 화합물의 나노 단편을 발견했다. 이들은 이산화 우라늄과 우라늄과 지르코늄 산화물의 혼합물이다. 둘 다 수십억 년의 반감기를 가지고 있다.

유리 과립에 이러한 방사성 핵종이 존재한다는 것은 원자로 블록에서 폭발하는 동안 연료봉의 일부가 분출되고 붕괴 생산을 의미한다. “입자는 용융된 핵연료와 원자로 물질의 혼합물이다. 그들은 노심이 녹는 동안 원자로에서 일어난 복잡한 열 과정을 반영한다”고 연구원들은 설명했다.

Ochiai의 동료 사토시 우트소노미야(Satoshi Utsonomiya)는 "이는 후쿠시마 낙진에 대한 우리의 가정을 일부 바꾸게 했다"고 말했다. 방사성 핵종은 이러한 유리 입자에 고도로 집중되어 있고 그에 따라 방사성 오염이 높기 때문이다. 이러한 과립 중 일부는 폭발해 흡입할 수 있을 만큼 작다. 동시에, 유리 봉투는 세슘과 같은 수명이 짧은 방사성 핵종을 보존하는 데 도움이 된다.
결과적으로 토양뿐만 아니라 유기체 및 먹이 사슬에서도 더 오래 보존될 수 있다.

스펀지 같은 흡입체 바다 모래

처음에 바다로 날아간 방사성 낙진의 일부도 분명히 더 오래 남아 있다.
방사성 입자가 모래 알갱이에 축적되어 침전물에 가라앉고 수집되기 때문이다.
2017년 연구팀에 따르면 그 결과 해저와 그 아래로 흐르는 지하수는 후쿠시마에서 100km 이상 떨어진 곳에서 방사능으로 오염되었다.

Woods Hole Oceanographic Institution의 Virginie Sanial은 "오늘날 가장 높은 세슘 농도가 원자력 발전소의 항구에서 측정될 수 없다고 예상하지 못했을 것"이라고 말했다.
2011년에 모래는 스펀지처럼 작용하여 현재는 방사성 물질을 천천히 방출하고 있다.
이것은 후쿠시마 주변의 사람과 자연에 대해 구체적으로 무엇을 의미할까?

방사선과 추방? 사람에 끼친 영향

후쿠시마 원전 사고로 16만 명이 집을 잃었고 그들의 집과 마을은 제한 구역이 됐다.
수천 명이 방사선에 대한 두려움 때문에 자발적으로 이 지역을 떠났다.
대부분 피난민과 난민은 오늘날까지 돌아 오지 않았다. 발전소 주변 반경 30km 이내의 지역은 여전히 ​​너무 심하게 오염되어 제한 구역으로 간주된다.

당일 피난

2011년 3월 11일 오후 후쿠시마 다이이치 원자로 냉각 시스템이 고장난 후 당국은 즉시 대응했다. 같은 날 저녁 원자력 발전소 반경 3km 이내의 인구가 대피했고 다음날 대피 구역은 처음에는 10개까지 개방되었으며 반경 20km까지 확장했다.
3월 12일 오후 블록 1에서 첫 폭발이 발생했을 때 바로 인근 지역은 거의 황량했다.

우세한 풍향 때문에 폭발로 인한 낙진 대부분은 북서 방향으로 전달되었다.
따라서 오쿠마, 후타바, 나미에 시는 가장 오염이 심한 지역이 됐다.
그 후에 약 40km 떨어진 이타테 마을도 특히 높은 수준의 방사선에 노출되었다는 사실이 알려졌다. 따라서 대피 및 배제 구역이 그 지점까지 확장됐다.
▲ 2011년 4월 29일 후쿠시마 지역의 대기 측정으로  결정된 방사선 량. © US Department of Energy

사람에 대한 방사선량은 얼마일까?

UNSCEAR(Un-committee on the Effects of Radioactive Radiation, UNSCEAR)의 보고서는 2013년에 후쿠시마 현에 머물렀던 사람들이 나이와 근접성에 따라 처음에 1.0에서 7.5 밀리시버트 사이의 방사선량을 받았다는 결론에 도달했다.

발전소 연도가 노출되었습니다. 몇 가지 개별 사례에서 최대 25 밀리 시버트의 극단적인 값에 도달했다. 비교를 하면, 독일의 연방 방사선 방호국에 따르면 독일의 경우 정상적인 배경 방사선의 선량은 연간 평균 2.1 밀리시버트이다. 라돈 노출 수준이 높은 지역에서는 최대 10 밀리시버트에 이를 수 있다.

따라서 UN위원회는 다음과 같은 결론을 내렸다.
“첫해에 일반 사람을 위한 선량과 평생 외삽된 선량은 낮거나 매우 낮다. 이 사람들이나 그 후손들에게 방사선 관련 건강 영향의 증가는 예상되지 않는다.”
사실 지금까지 후쿠시마에서 암 발병률이 증가했다는 명확한 징후는 없지만 암이 발생하는 데는 보통 수십 년이 걸린다. 원자력 발전소 노동자들에게는 상황이 다르다.
그들 중 많은 사람이 사고 후 며칠과 몇 주 동안 100밀리시버트 이상의 방사선량을 받았다.

그러나 UNSCEAR 보고서는 또한 후쿠시마 주변 사람들이 상당한 심리적, 정서적 스트레스를 겪고 있음을 강조했다. 전문가들은 "가장 중요한 결과는 지진, 쓰나미 및 원자력 사고의 엄청난 영향뿐만 아니라 방사선 노출 위험과 관련된 두려움과 낙진으로 인해 정신 및 사회 건강에 영향을 미친다"고 말했다.

큰 오염 제거 캠페인

일본 정부는 후쿠시마 지역의 방사능을 줄이기 위해 피난 지역에 11개 현 인접 지역에 40개 현을 포함하는 오염 제거 프로그램을 시작했다. 이를 위해 정착지, 거리 및 들판에 있는 상위 5cm의 토양을 제거하고 건물, 거리 및 기타 밀폐된 표면을 고압 세척기로 세척했다.

▲ 방사능 오염을 줄이기 위해 대피 구역 내 및 주변의 토양의 최상층을 깊이 5cm 까지 제거하고 있다.

© Giovanni Verlini / IAEA Imagebank, CC-by-sa 2.0


2019년에 전문 저널 “Soil”에 실린 한 연구에 따르면 치료 부위의 방사성 세슘 노출이 80% 감소했다. 그러나 영향을 받은 지역의 3/4은 울창한 숲으로 오염을 제거할 수 없다. 그러므로 비가 올 때마다 방사성 핵종이 산림 지역에서 인근 들판과 초원으로 씻겨질 위험이 있다.
지금까지 발굴된 토양으로 무엇을 해야 할지는 아직 명확하지 않다. 2019년 말까지 2천만 입방미터의 오염된 토양이 축적될 것이다.

오염 제거 조치가 아직 완료되지 않았다.
2014년부터 일본 정부는 대피 지역의 일부 장소를 다시 정착을 위해 점진적으로 공개했다.
근처에는 가장 심하게 오염된 지역 밖에 있는 장소만, 2017년에는 이타테(Iitate)와 나미에(Namie)가 그 뒤를이었다. 2019년에는 원자력 발전소에서 가장 가까운 오쿠마시가 다시 공개되었다.
그러나 지금까지 전 거주민 중 소수만이 돌아왔다. (계속)

[더사이언스플러스]

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