[10강 환경의 화학] 방사성 폐기물과 재활용

1. 방사성 폐기물

 방사성 폐기물은 인류가 지금껏 보아왔던 여느 폐기물과는 다르다. 가정에서 쓰레기를 버리면, 쓰레기는 매립지로 옮겨져 영원히 땅속에 묻히게 되고, 다음 세대에 어떠한 형태의 피해도 주지 않는다. 하지만 방사성 폐기물은 그렇지 않다. 이 물질들은 적절한 방법으로 다루거나 관리하지 않으면, 우라늄이나 플루토늄이 발산하는 입자나 파동이 인체에 침투하여 세포 속 DNA의 섬세한 화학적 구조를 변형시키고, 이후 수만년동안 인류에게 암과 그 외 다른 질병들을 유발할 수 있기 때문이다. 

 따라서 이러한 물질을 만들어내는 현재의 우리들은 백년, 천년을 내다보고 다음 세대의 안위까지 책임져야 하는 무거운 짐을 짊어지고 있다. 지구는 먼 미래에 우리가 알고 있는 모습과 다를 것이다. 쓰일 언어조차 장담할 수 없는 현 상황에서 미래의 인류에게 해가 되지 않으려면 방사성 폐기물을 어디에 폐기해야할까? 그리고 어떻게 표시해야 할까?

수만년 뒤에도 인류가 알아볼 수 있는 방사능 식별표지가 필요하다. 먼 미래의 인류는 과연 이 표지를 알아볼 수 있을까? 괜한 호기심을 부추기진 않을까?

 

 현재 모든 국가들인 고심하는 방사성 폐기물에는 총 다섯종류가 있다. 위험한 순으로 나열해보자.

 

원자력 발전소에서 사용한 연료 - 핵무기나 기타 국사적 용도로 인한 초우라늄 폐기물 - 우라늄 채광 시설에서 나오는 먼지같은 잔류물 - 방사성 폐기물을 다룰 때 사용된 버니슈트(bunny suit), 장갑, 공구와 같은 물건들을 포함한 저수준 방사성 폐기물 - 방사성 물질에서 자연적으로 발생하는 폐기물과 입자 가속기 실험이나 상업 활동에서 생성된 잔존물질

 

 이 물질들의 반감기는 아주 다양하다. 일례로 입자 가속기에서 배출된 폐기물의 반감기는 매우 짧다. 활성이 없어지는 데 하루도 걸리지 않는다. 이런 폐기물들은 시설 내부에 안전해질 때까지 보관된다. 반면에 미국 우라늄 광산의 광물 부스러기나 모래와 같은 잔여물에는 여전히 중금속, 라돈가스, 호흡기를 통해 인체에 들어올 수 있는 발암 물질들이 포함되어 있다.

 최근에 미국은 초우라늄 폐기물을 뉴멕시코 주에 있는 칼즈배드의 초우라늄 방사성 폐기물 영구처분 시설에 보관했다. 하지만 이 시설도 방사성 폐기물을 무한정으로 보관할 수 있는 것이 아니다. 총 85만배럴을 수용할 수 있으며, 여기에 운반되는 폐기물은 핵무기를 비롯한 군사적 용도에서 나온 것들이다. 이에 속하는 폐기물 중 플루토륨-239는 반감기가 무려 24000년이지만, 그 시간이 지난 후에도 여전히 사람에게 피해를 끼칠 수 있다. 

 미국은 가장 위험한 방사성 폐기물인 원자력 발전소에서 사용된 연료를 네바다 주의 유카산에 있는 지하시설에 저장하기로 했다. 오래전부터 시작되었던 이 방사성 폐기물 보관계획은 10년이 넘게 공방을 이어나가는 중이다. (최근 뉴스를 보니 오바마가 중지했던 이 계획을, 트럼프가 다시 추진 중이라 하더라.)

 

2. 재활용

 재활용은 질량 보존의 법칙이라고 하는 원리를 이용한다. 이 개념은 프랑스의 화학자 앙투안라부아지에가 제안한 것으로, 물질은 모양이나 형태가 변할수는 있어도, 새로 생성되거나 사라지지는 않는다는 것이다. 재활용은 버려진 물질의 모양이나 성질, 용도를 바꿈으로써 물질을 변형시키는 것이다. 이는 알루미늄 음료수 캔이 건물의 벽이나, 전자기기의 부품, 또는 새로운 알루미늄 캔이 되도록 한다. 또한 플라스틱 음료수병을 편안하고 부드러운 담요나 재킷으로 변하게 한다. 

 하지만 재활용하기 어려운 물질들도 있다. 플라스틱은 복잡한 구조를 가진 중합체로, 성질이 유사한 것들끼리만 서로 섞이는 경향이 있다. 성질이 다른 플라스틱은 섞이지 않고, 마치 물과 기름처럼 분리된다. 재활용 센터에서 여러종류의 플라스틱을 정확하게 분류하려는 이유가 바로 여기에 있다. 제1플라스틱(PET), 제2플라스틱(HDPE), 제3플라스틱(PVC)은 재활용효율이 높은 플라스틱들이다. 플라스틱 재질 분류 표시는 둥근 삼각형 기호 안에 플라스틱 숫자를 써서 제품에 스탬프로 찍어 표시한다. 

플라스틱 종류에 따른 표시. 플라스틱 재활용의 핵심은 다양한 플라스틱들을 세밀하게 분리해낼 수 있는 기술이다.

 과학자들은 플라스틱의 재활용법을 끊임없이 개발하고 있으며, 언젠가는 모든 종류의 플라스틱을 쉽게 재활용하는 날이 올 것이라 생각하고 있다. 예를 들어 거품부유선광법의 경우, 가낭 일반적이고 유용한 ABS와 HIPS을 혼합된 플라스틱 쓰레기 더미로부터 분리해낼 수 있게 되었다. 이러한 방법은 많은 플라스틱을 회수할 수 있게 하고, 새로운 플라스틱을 들 필요를 줄이기 때문에 거대한 에너지를 절약할 수 있게 한다.