Ⅱ. 삼중수소의 위험성과 OBT(유기결합형 삼중수소)의 문제 [가와타 마사하루(河田昌東)]

[anju]

Ⅱ. 삼중수소의 위험성과 OBT(유기결합형 삼중수소)의 문제

가와타 마사하루(河田昌東) 

 2024년 8월 22일, 부산  |  STOP 삼중수소 핵폐수 해양투기 강연회 겸 토크쇼  (주최: 글로마GLOMMA 후원회)

들어가며

안녕하십니까. 나고야대학에서 분자생물학을 연구해 온 가와타 마사하루입니다. 오늘 이렇게 부산까지 오게 되어, 일본인의 한 사람으로서 솔직히 부끄러운 마음이 큽니다. 후쿠시마 제1원전 오염수 문제로 한국의 여러분께 직접 걱정을 끼치고 있는 상황 자체가, 제게는 부끄러움일 수밖에 없습니다. 저는 오랫동안 삼중수소를 연구해 왔습니다. 오늘은 삼중수소 문제의 실체와 그 처리 대책에 대해 여러분께 차분히 말씀드리고자 합니다.

오늘 아침 뉴스 — 연료봉 인출 실패

강연에 앞서 오늘 아침 뉴스를 먼저 소개해 드리겠습니다. 신문에서 이미 보신 분도 계실지 모르겠습니다만, 오늘 아침 후쿠시마 제1원전 3호기에서 연료봉을 꺼내는 실험이 또다시 실패했습니다. 이번이 세 번째 실패입니다. 현재의 기술로 원자로에서 연료봉 전량을 꺼내는 것은 사실상 불가능하다고 저는 생각합니다.

오늘은 또 하나의 의미가 있는 날입니다. 도쿄전력이 후쿠시마 오염수의 첫 해양 방류를 시작한 지 약 1년이 되는 날입니다. 첫 방류는 2023년 8월 24일이었습니다.

삼중수소(트리튬)란 무엇인가?

▲ 수소(H)의 세 가지 동위원소— 경수소·중수소·삼중수소의 원자 구조

그림을 보시면 수소의 동위원소 세 종류를 확인하실 수 있습니다. 제일 왼쪽이 경수소이고, 가운데가 중수소, 오른쪽이 삼중수소입니다. 삼중수소는 양성자 하나에 중성자가 두 개 붙어 있는 구조입니다.

경수소(¹H)는 매우 안정적이지만, 삼중수소(³H)는 중성자가 두 개나 붙어 있어 굉장히 불안정합니다. 이 중성자가 떨어지면서 — 이를 베타(β) 붕괴라고 합니다 — 헬륨-3(³He)으로 변하면서 베타선을 방출합니다.

삼중수소수(HTO)는 세 가지 형태로 존재합니다. 물 속에 녹아 있는 형태와 두 가지 변형 형태가 있는데, 이 세 가지를 분리하는 것이 어렵다는 점이 도쿄전력과 일본 정부가 늘 내세우는 주장입니다.

삼중수소는 어떻게 생성되는가?

삼중수소가 왜 생기는지 간단히 설명 드리겠습니다. 원자로 안에서 우라늄에 중성자가 들어가 핵분열을 일으키면 삼중수소가 발생합니다. 또한 중수로에서 사용하는 중수(D₂O)가 중성자를 흡수하여 삼중수소를 만들어내기 때문에, 원자로 냉각수 안에는 삼중수소가 많이 포함되어 있습니다.

경수로에서는 연간 1~2조 베크렐(Bq)이 해양으로 방출되며, 중수로에서는 그보다 훨씬 많은 연간 18~87조 베크렐이 해양에 방출됩니다. 한국의 원전도 유사한 양을 방출하고 있을 것으로 생각합니다.

▲ 각국 음용수 내 삼중수소 규제 기준 비교 — 나라마다 제각각입니다

음용수 기준을 보면 나라마다 격차가 매우 큽니다. 오스트리아와 EU는 세계에서 가장 엄격한 수준의 규제 기준을 적용하고 있는 반면, 일본·중국·한국에는 음용수 삼중수소 규제 기준 자체가 마련되어 있지 않습니다. WHO 권고 기준은 1리터당 10,000베크렐입니다.

이처럼 각국의 규제 기준도, 그 근거도, 피폭량 계산 방식도 제 각각입니다. 각 나라가 자신들에게 유리한 방향으로 기준을 만들고 있는 것이 현실입니다.

IAEA 보고서를 보고 저는 크게 놀랐습니다. 그 안에는 "정보의 정확성을 유지하기 위해 세부적인 주의를 기울이고 있지만, 이 보고서에서 발생하는 가능성 있는 결과에 대해 가맹국에 일체 책임을 지지 않는다"는 문구가 적혀 있습니다. 결국 IAEA 스스로 "우리는 책임을 질 수 없다"고 명시하고 있는 셈입니다.

후쿠시마 오염수의 실태 — 탱크 속에 무엇이 들어있나?

세계 원전 재처리 공장과 삼중수소 방출량 지도를 보면, 원전은 경수로와 중수로 두 종류가 있고 방출량도 각각 다릅니다. IAEA가 방류를 승인했다고는 하지만, 이에 대해서도 따져 볼 문제점이 많습니다.

오염수에는 삼중수소뿐만 아니라 세슘, 스트론튬 등 기준치를 초과하는 방사성 물질이 전체의 71%에 포함되어 있습니다. 도쿄전력은 ALPS(다핵종제거설비)로 처리하여 탱크에 보관하고 있다고 주장하지만, 그 처리 결과를 공표하지 않고 있습니다. 현재 높이 12m 이상의 탱크 1,000개 이상에 오염수가 저장되어 있습니다.

도쿄전력은 핵연료가 녹아내리는 것을 막기 위해 동토차수벽(凍土遮水壁)을 설치했습니다. 1,600개의 파이프를 지하 30m까지 매설하고 영하 30도의 냉매를 순환시켜 지면을 얼려서 지하수 유입을 막는다는 원리입니다.

그러나 실제로 지면의 수분을 완전히 막는 것은 불가능합니다. 현재도 사실상 하루 약 90톤의 지하수가 오염 구역으로 유입되고 있습니다.

얼마나, 얼마 동안 방류하는가?

도쿄전력은 당초 기준이었던 1,500 베크렐보다 더욱 낮은 2,300 베크렐로 희석하여 해양으로 방출하고 있습니다. 이 속도로 진행하면 전량을 방류하는 데 400년이 걸립니다.

현재 고농도로 방출하지 않는 이유는, 해수나 생선에서 고농도 삼중수소가 측정되면 큰 사회적 문제가 되기 때문입니다. 지금은 극도로 희석하여 방출함으로써 사람들을 안심시킨 다음, 여론이 잠잠해졌을 때 농도를 높여 방류할 계획으로 저는 보고 있습니다.

지금까지 1년간 방출된 삼중수소 총량은 8.6조 베크렐이며, 1회당 약 1조 베크렐씩 방류되고 있습니다.

삼중수소의 위험성 — OBT란 무엇인가?

▲ 삼중수소의 생물 농축 경로 — HTO에서 OBT로, 먹이사슬을 따라 농축됩니다

삼중수소는 수소의 한 종류로, 단백질이나 유전자의 수소 자리에 결합할 수 있습니다. 오염수를 흡수한 생물체 안에서 삼중수소가 단백질이나 유전자에 화학적으로 결합하게 되는데, 이를 OBT — 유기결합형 삼중수소 — 라고 부릅니다.

식물 플랑크톤이 광합성 과정에서 이산화탄소와 반응하여 당(糖)을 합성할 때, 일반 수소 대신 삼중수소가 당의 수소 자리를 차지합니다. 이 당을 원재료로 세균과 동물이 성장하면서 OBT가 생물체 내에 축적됩니다.

단백질도 가수분해 과정에서 삼중수소가 들어가 아미노산으로 변환됩니다. 결국 세포 내 당이나 아미노산에서 DNA와 단백질이 만들어지는데, 그 안에 삼중수소가 결합되어 있으면 베타 붕괴를 일으켜 DNA와 단백질 결합이 절단됩니다. 이는 세포 손상과 유전자 변이, 나아가 암 발생으로 이어질 수 있습니다. 세포 안에 들어간 OBT는 100% 내부 피폭을 일으킵니다.

실제 사례 — 캐나다 피클링 원전 주변 역학조사

실제 사례를 하나 소개하겠습니다. 캐나다 피클링(Pickering) 원전에서 1990년대에 사고가 일어났는데, 캐나다 정부가 발표한 주변 지역 역학조사 결과를 보면 선천성 심장병 신생아가 2배 증가하였고 신생아 혈액암도 증가하였습니다.

저도 이 데이터를 보고 크게 놀랐습니다. 이것은 누가 봐도 삼중수소의 영향으로 보입니다. 한국 내 원전 주변 데이터에서도 원전과의 거리에 따라 삼중수소 농도가 달라지는 것이 확인되고 있습니다.

도쿄전력 광어 실험의 허구

도쿄전력은 삼중수소가 어류에 축적되지 않는다는 것을 보이기 위해 오염수 안에 광어를 넣고 키우는 실험을 하고 있습니다. 단순한 수조 내 어류에서는 수치가 높지 않게 나옵니다.

그러나 실제로는 먹이사슬을 생각해야 합니다. 오염수에서 플랑크톤이 OBT를 생성하고, 소형 어류가 이를 섭취하고, 대형 어류가 소형 어류를 포식하면서 OBT 농도가 단계적으로 높아집니다. 이것이 먹이사슬 농축 효과입니다.

실측 결과, 방류수 내 HTO(삼중수소수)는 25 베크렐이었던 데 비해 인근 생선의 OBT(유기결합형 삼중수소)는 56,900 베크렐로 측정되었습니다. 약 2,270배에 달하는 생물 농축입니다. 이것이 OBT의 실체입니다.

카본-14 — 보도되지 않은 또 다른 위험

언론에서 전혀 보도되지 않은 중요한 사실이 하나 있습니다. 오염수에는 삼중수소 외에 카본(탄소)-14가 포함되어 있습니다. 카본-14는 반감기가 5,730년에 달하며, 생물체 안에서 100% 유기물과 결합하기 때문에 ALPS로도 제거가 불가능합니다.

처리 기술 — "방법이 없다"는 것은 거짓말

다음으로 삼중수소 오염수 처리에 관한 이야기를 드리겠습니다. 일본 경제산업성의 "삼중수소수 태스크포스 보고서"는 "현재 삼중수소 오염수 처리에 관해 현실적인 방법이 없다"는 결론을 내렸습니다.

그러나 실제로는 그렇지 않습니다. 처리 기술은 분명히 존재합니다. 지금부터 소개해 드리겠습니다.

▲ 삼중수소 처리 기술 4가지 —5~10년 안에 처리 가능합니다

① 동위원소 분리법 — 캐나다에서 실용 운용 중

삼중수소수는 일반 물보다 약 20% 무겁습니다. 이 물리·화학적 성질 차이를 이용하여 분리할 수 있습니다. 100% 농축하면 수소폭탄의 원료가 될 수 있으므로, 실제로는 수십~수백 배 수준으로 농축합니다.

보고서에 따르면 이틀에 탱크 하나를 처리할 수 있는 속도입니다. 캐나다 원전에서는 이 방식으로 실제 농축 후 스테인리스 캔에 넣어 콘크리트 안에 보관하고 있습니다. 현재 실용 운용 중인 기술입니다.

② 전기분해법 — 미국 ON社 개발

일반 물과 삼중수소수는 질량이 다릅니다. 물을 전기분해하면 수소와 산소가 되는데, 삼중수소는 반응 속도가 느리다는 성질을 이용하여 분리합니다. 미국 ON社가 400단계 분리 설계를 개발했습니다. 수백 번의 반복을 통해 삼중수소수를 분리하는 매우 단순한 기술입니다.

③ 팔라듐 흡착법 — 에너지 불필요, 상온 처리

팔라듐이라는 금속은 수소와 강하게 결합하는 성질이 있어, 삼중수소만 선택적으로 흡착할 수 있습니다. 100만 베크렐 오염수에 팔라듐 1g을 넣으면 30분간 20만 베크렐을 분리할 수 있습니다. 상온에서 처리할 수 있어 에너지가 불필요하며, 하루 수천 톤 처리 가능성도 검토되고 있습니다.

④ 알루미늄 특수 필터법

특정 알루미늄 회사에서 수소와 결합하는 특수 필터를 개발했습니다. 오염수를 이 필터에 통과시키면 삼중수소수를 100% 흡착할 수 있습니다.

이 외에도 도호쿠대학, 오사카대학, 미국 크리 국립연구소 등 많은 곳에서 연구가 진행되고 있습니다. 이러한 기술들을 활용하면 5년, 길어도 10년 안에 삼중수소 오염수 처리가 가능하다고 저는 판단합니다.

비용은 얼마나 드는가?

처리 방법, 농축 방식, 비용을 종합한 분석을 보면, 대체적으로 수억 원 수준이면 처리가 가능합니다. 그럼에도 도쿄전력은 해양 방류를 강행하고 있는 것이 현실입니다.

강연을 마치며

결론으로 세 가지를 말씀드립니다.

첫째, 오염수 발생 자체를 막아야 합니다.

둘째, 저장 중인 탱크 오염수의 성분 분석 결과를 실제로 공표해야 합니다.

셋째, 앞서 소개한 처리 기술을 빨리 상용화해야 합니다.

긴 시간 경청해 주셔서 감사합니다.

질의응답에 답하며

일본 내 여론과 반대 운동

일본 내 여론이 어떤지 궁금해하시는 질문을 받았습니다[1]. 솔직히 말씀드리면, 일본 언론은 이 문제를 거의 다루지 않고 있습니다. 보도하더라도 "오염이 있기는 하나 어쩔 수 없다"는 식으로 소극적으로 넘어갑니다.

어민들은 처음부터 방류에 반대하였습니다. 도쿄전력이 "어민이 납득하지 않으면 방류하지 않겠다"고 약속했음에도 방류를 강행했고, 현재 어민들은 도쿄전력을 상대로 소송을 제기하여 재판이 진행 중입니다.

일반 시민들은 언론에서 제대로 보도하지 않기 때문에 실상을 모르고 있습니다. 일본 환경성 홈페이지에는 "삼중수소가 체내에 들어가도 아무 영향이 없다"고 기재되어 있어, 잘못된 인식이 퍼져 있는 것이 현실입니다.

삼중수소 외 다른 방사성 물질의 위험성

제가 삼중수소를 집중적으로 연구하는 이유에 대한 질문도 있었습니다[2]. 물론 다른 방사성 물질도 많이 있습니다. ALPS로 삼중수소 이외의 방사성 물질은 제거된다고 도쿄전력은 주장하지만, 그 결과를 발표하지 않고 있습니다.

또한 앞서 말씀드린 대로, 오염수에는 반감기 5,730년의 카본-14가 포함되어 있는데, 이것은 생물체 안에서 100% 유기물과 결합하여 ALPS로도 제거가 불가능합니다. 이 점이 전혀 보도되지 않고 있다는 사실을 다시 한번 강조하고 싶습니다.

방류 1년 후 현재의 피해 상황

방류 1년이 지난 현재 피해 상황에 대한 질문도 받았습니다[3]. 원전 배수구 주변에서 평소의 2배 수준으로 삼중수소가 검출된 사례가 1~2회 확인되었고, 그 외 공식적으로 발표된 이상 징후는 아직 없습니다[4].

한국원폭피해자 2세 회장님의 말씀에 답하며

한국원폭피해자 2세 회장님께서 귀한 말씀을 해 주셨습니다[5]. 그 말씀을 듣고 저는 일본인의 한 사람으로서 굉장히 부끄럽고 죄송스러운 마음이 들었습니다. 저희 활동을 더 널리 알려서 하루라도 빨리 오염수 해양 방류를 정지시킬 수 있도록 서명 운동을 열심히 이어가겠습니다.

로카쇼무라 재처리 공장 — 덧붙이는 말

대담 자리에서 사회자이신 김혜창 교수께서 로카쇼무라 재처리 공장 문제를 짚어 주셨는데[6], 저도 이 점을 보충해서 말씀드리고 싶습니다.

아오모리현 로카쇼무라 재처리 공장이 본격 가동되면 후쿠시마 원전에서 매년 방출하는 양의 20배 이상을 방출하게 됩니다. 만약 후쿠시마 오염수를 처리해야 한다면 로카쇼무라도 처리해야 하는데, 그 규모가 20배 이상이기 때문에 사실상 불가능해집니다. 이것이 일본 정부와 도쿄전력이 후쿠시마 오염수를 처리하지 않고 해양 방출을 고집하는 근본 이유라고 저는 생각합니다.

다섯 가지 결론에 함께하며

사회자께서 오늘 논의를 다섯 가지로 정리해 주셨는데[7], 저 역시 그 결론에 깊이 공감합니다. 방법은 있습니다. 다만 하기 싫은 것일 뿐입니다. 이 사실을 절대 잊지 말고, 또 용서하지도 말아야 한다고 생각합니다. 한·일·중·러·태평양 전체가 연대하여 이 상황을 바꾸어야 우리의 미래가 있습니다.

마무리 인사

여러분, 끝까지 들어주셔서 감사합니다. 일본인의 한 사람으로서 저는 굉장히 부끄럽게 생각합니다. 시민의 목소리가 정치를 움직일 수 있도록 함께 해 나가야 한다고 생각합니다. 일본 정부가 시키는 대로가 아니라, 시민 스스로 새로운 길을 개척해야 합니다.

※ 이 문서는 2024년 8월 22일 부산에서 열린 유튜브 생중계 강연("STOP 삼중수소 핵폐수 해양투기 — 가와타 마사하루(河田昌東) 선생 초청 강연회 겸 토크쇼")의 음성 스크립트를 바탕으로, 강연 내용을 가와타 마사하루 선생 본인이 1인칭으로 직접 서술한 형식으로 재구성한 것입니다. 사회·진행, 환영사, 청중 질의, 공동 대담자의 발언은 각주로 처리하였으며, 강연과 질의응답의 흐름 및 발언의 취지는 원본 그대로 유지하였습니다.

통역: 안금주  |  사회·진행: 김혜창 교수  |  주최: 글로마(GLOMMA) 후원회

가와타 마사하루(河田昌東); 나고야대학 분자생물학 명예교수

유튜브 강연 URL: https://youtube.com/live/tWekqgF4Lr0

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[1]청중 질의: "일본 내 여론은 어떻습니까? 우리가 이렇게 활동하는데 일본은 어떻게 살고 있는지, 답답합니다."

[2]청중 질의: "삼중수소에 대해 집중적으로 연구하시는 이유가 있습니까? 다른 방사성 물질의 위험성은 충분히 배제할 수 있다는 것인가요?"

[3]청중 질의: "방류 1년 동안 생선이나 해양에서 나타나는 피해가 있는지 궁금합니다."

[4]사회자 김혜창 교수 보충: "현재 2,300 베크렐로 극도로 희석하여 방류하고 있기 때문에, 이 속도로는 전량 방류에 60년이 걸립니다. 가와타 선생님께서 강연 중에 말씀하셨듯이, 지금은 여론을 잠재우기 위해 희석 방류를 하고 있는 것이며, 여론이 잠잠해진 후에는 농도를 높여 방류할 가능성이 있습니다. 현재 생선에서의 검출량은 기준치 이하입니다."

[5]한국원폭피해자 2세 회장 발언: "강연을 통해 개인적으로 많은 공부가 되었습니다. 저는 한국원폭피해자 2세 회장입니다. 1945년 8월 피폭된 지 올해로 79년이 되었습니다. 약 7만 4천여 명의 피해자가 아직도 생존해 있습니다. 반전·반핵 입장에서 오염수 해양방류는 절대 있어서는 안 될 일입니다. 일본 사람들이 이 문제를 잘 모른다는 말씀이 특히 마음에 남습니다. 가와타 선생님께서 일본에서 더 많은 강연을 해 주시고, 일본 시민들이 이 문제에 관심을 갖고 행동해 주시기를 바랍니다. 다음 주 카자흐스탄 아스타나에서 8월 28~29일 원폭 피해자, 원전 사고 피해자, 핵실험 피해자, 핵물질 채광 피해자들의 국제 모임이 있습니다. 그 자리에서 강력히 요청하여 일본 현지 시위와 항의 행동의 기회를 만들겠습니다. 관심 있는 분들의 참여를 부탁드립니다."

[6]사회자 김혜창 교수 발언: "일본이 후쿠시마 오염수를 해양방류하는 것이 단순히 불가피한 선택이 아닙니다. 더 큰 그림이 있습니다. 아오모리현 로카쇼무라에 재처리 공장을 건설 중인데, 이 공장이 가동되면 후쿠시마에서 방류하는 삼중수소의 10~20배가 1년에 방출됩니다. 지금 삼중수소는 문제없다는 인식을 심어두고 나중에 로카쇼무라 방류를 용인받으려는 고도의 전략입니다. 원래 30년 전에 가동됐어야 할 공장을 지금도 계속 미루고 있습니다."

[7]사회자 김혜창 교수의 다섯 가지 결론: 1) 처리 기술은 분명히 존재하며 "방법이 없다"는 것은 "하기 싫다"는 의미다. 탱크를 더 만들 공간도 충분하고, 30년 보관 시 90% 자연 붕괴되며, 전기분해·시멘트 고화 등 다양한 방법이 있다. 2) 해양 생태계에 대한 인식이 부족하다. 1~2년이 아니라 먹이사슬을 통해 수십 년에 걸쳐 생태 파괴가 진행된다. 3) IAEA와 정부 발표를 맹신해서는 안 된다. IAEA는 핵 확산을 위한 조직이고 책임도 지지 않는다. 4) 한국 정부의 무능과 방조를 규탄한다. 5) 새 정부가 들어서면 일본에 공동 오염수 처리를 제안하고 재정 지원을 포함하여 함께 해결하자고 요구해야 하며, 새로운 국제 독립 감시 기구의 설립도 함께 주장해야 한다.