우라늄과 감손우라늄

우라늄

환경에 자연적으로 존재하는 우라늄은 납에 비해(납 밀도 : 11.3 g/cm³) 밀도가 크고(18.9 g/cm³), 약하게 방사선을 방출하는 금속 원소이다. 우라늄은 자연, 특히 바위, 흙, 물, 공기뿐만 아니라 모든 식물, 동물 및 심지어 우리 몸에서도 발견된다.

천연 우라늄은 3 가지 동위원소의 혼합물로, ²³⁸U (원자 99.27%), ²³⁵U (0.72%), ²³⁴U (0.0054%)의 구성된다.

농축 우라늄은 전기를 생산하기 위한 원자로에서 연료로 사용된다. ²³⁵U의 함량이 천연 우라늄의 것인 0.72% 에서 약 1.5%~4.6%로 농축된 것으로, 핵폭탄으로 사용할 수 없다. 농축된 우라늄이 일부 제거(소진)되면, 남아있는 우라늄은 약 99.8%의 ²³⁸U, 0.2%의 ²³⁵U 및 0.001%의 ²³⁴U로 구성되는데, 이를 감손우라늄 또는 DU라고 한다. ²³⁵U의 함량이 5% ~ 20% 에 달하는 것을 저농축 우라늄이라고 한다.

고농축 우라늄은 ²³⁵U를 20% 이상 함유하고 있으며 핵폭발을 일으킬 수 있다.

감손우라늄은 ²³⁵U와 ²³⁴U를 제거하여 동위원소 조성을 변화시켜 ²³⁸U의 비율이 커진 우라늄이며, 천연 우라늄보다 방사능이 적다.

사용후 우라늄 원료는 원자로(상업용 원자로가 아님)에서 일단 사용된 우라늄으로 때로는 공장에서 우라늄농축을 위해 재처리된다. 원자로에서 생성된 방사성 핵종들이 재처리 장비와 DU를 오염시킬 수 있다. 이 경우 다른 우라늄 동위원소 인 ²³⁶U가 다른 원소와 함께 DU에 존재할 수 있다.

감손우라늄의 용도

민수용 : 납보다 약 60 % 밀도가 높기 때문에 항공기의 균형추와 방사성물질 운반용기(방사선 차폐용기)로 사용한다. 일부 감손우라늄은 보트, 요트 등에 균형유지를 위한 산업재로 사용된다.

군사용 : DU는 고밀도이기 때문에 목표물을 관통할 때 그 자체가 날카로워 지는 힘이 있다. 섭씨 600도 이상의 온도에서 충격으로 발화하는 특성 때문에 장갑체 투과용 탄환과 투과체로 사용된다. 또한 탱크의 방어용 갑옷(장갑체)으로 사용된다.

DU 노출과 건강상의 영향
천연 우라늄과 DU는 방사선 위험보다는 화학적 독성이 크며, 흡입 또는 섭취되었을 경우, 인체 장기 중 신장(腎臟)에 영향을 준다.

그러나 크기가 작은 불용성의 입자 형태로 DU가 흡입되어 몸 안으로 들어 올 경우, 방사선으로 인한 건강상의 영향이 있을 수 있다. 미세 불용성 입자는 폐에 체류하고 오랜 기간 머물러 있기 때문이다. DU는 천연 우라늄보다 방사능이 적기 때문에 방사선 위험이 상대적으로 작다. 외부 방사선피폭의 염려는 매우 낮고, DU 금속을 녹이거나 주조하는 업무에 종사하는 작업자에게서 직업적 피폭이 우려된다.

상업용으로 사용되는 DU는 일반적으로 고체 형태이기 때문에 흡입이나 섭취가 불가능하므로 뚜렷한 건강상의 위험이 없다. 그러나 군사용으로 사용될 경우, 토양, 지하수 및 공기를 오염시킬 수 있다. DU가 무기로 사용되면 작은 DU 입자가 만들어지고, 생성된 입자는 밀도가 높기 때문에 대부분 생성된 곳 근처에서 국부 지역을 오염시킨다.

우라늄을 섭취하거나 흡입한 근로자와 일반인들에 대한 연구가 있었으며, 낮은 수준의 DU 노출과 기형아 출산을 포함한 건강에 나쁜 영향을 주는 것과의 상관관계는 밝혀진 것이 없다. 대량으로 DU에 노출될 경우, 피부 또는 폐 염증을 일으킬 수 있지만, DU 탄환 공격 직후 현장의 군인만이 이러한 오염 수준에 노출 될 가능성이 있다. DU 파편에 상처를 입은 병사들은 상처부위에서 영향이 나타날 수 있다. DU를 제거하면 건강상의 피해는 빨리 감소하지만 모든 DU 조각을 제거하는 것은 거의 불가능하다. 매우 많은 양의 우라늄을 흡입하여 우라늄에 노출 된 사람들에서 경미하게 일시적으로 신장에 영향이 나타나며, 대개 노출 후 며칠에서 몇 주 이내에 사라지게 된다. 불용성 미립자가 폐에 쌓이면 수년 후에 폐암에 걸릴 확률이 높아지는데, 특히 흡연자일 경우 그렇다. 그러나 우라늄 취급 작업자나 우라늄에 급성 또는 만성적으로 노출된 사람들에 대해서는 아직 기저 발암수준을 초과하는 폐암이 발견되지 않았다.

미국은 걸프전쟁 참전용사 중에 아직도 체내에 DU 파편을 가지고 있는 집단에게서 장기간에 걸쳐 건강에 영향이 있을지 여부를 확인하기 위하여, 의학적으로 감손우라늄 추적 프로그램(Depleted Uranium Follow-up Program)을 수행한 바 있다. 2007 년 초반 현재, 미세하나 임상적으로 중요하지 않은 신장 기능의 변화들이 관찰되었다. 한 가지 공통된 것은 노출(피폭) 후 16년 이상 소변에서 측정된 우라늄의 양이 지속적으로 증가하고 있다는 것이다. 이는 상처 부위에 계속하여 DU가 남아 있고, 천천히 이동하며, 혈액에 흡수되고 있음을 의미한다.

요약

DU에 노출 된(피폭) 후 약간의 경미한 건강문제가 관찰되었지만, 많은 양에 노출 된 경우에만 관찰되고 있다. 군용으로 사용된 후, DU로 오염된 공기와 토양에 노출된 것으로 해서 유의할 만한 건강 또는 생식작용에 대한 영향이 발생하지는 않았다고 알려져 있다.

참고
미국보건물리학회, Fact sheet on Depleted Uranium (2010)
원자력위키(atomic.snu.ac.kr), 원자력기초지식 방사선
Health Physics Society. Health Physics Journal series of technical articles on hazards from armor-piercing penetrators. March 2009.

U.S. Department of Veterans Affairs, Office of Public Health and Environmental Hazards. Depleted uranium: Depleted uranium follow-up program. Available at: http://www.publichealth.va.gov/exposures/depleted_uranium/ followup_program.asp. Accessed 22 March 2010.

U.S. Department of Defense Deployment Health Clinical Center. Emerging health concerns: Depleted uranium. Available at: http://www.pdhealth.mil/du.asp#rl. Accessed 22 March 2010.

World Health Organization. Depleted uranium. Available at: http://www.who.int/ionizing_radiation/env/du/en. Accessed 22 March 2010.