원자력이 그 해결책인가?

세계, 특히 미국은 석탄과 석유와 천연 ‘가스’ 등 가용 ‘에너지’원 공급량의 부족으로 인하여 동력 위기에 처하여 있다. 무엇이 그 해결책인가?

많은 전문가들은 그 해결책이 ‘원자력이다!’ 하고 말한다. 1971년 9월에 「사이언티픽 아메리칸」지는 이렇게 말하였다. “만일 ‘에너지’원이 꼭 알맞은 때에 등장하였다고 말할 수 있다면 그것은 원자력일 것이다.”

성장하는 공업

이미 이십개소가 넘는 원자력 발전소가 미국에서 가동하고 있으며 그 외에도 백개 이상의 발전소가 건축 중이거나 계획중에 있다. 미국의 전기의 약 2‘퍼센트’는 이러한 곳에서 발전되고 있으며 1980년까지는 발전량이 10 내지 25‘퍼센트’로 증가할 것으로 전망되고 있다. 다른 나라에서도 전기를 일으키는 데 원자 ‘에너지’가 사용되고 있다. 1970년에 90개 이상의 원자력 발전소가 미국 이외의 지역에서 전기를 일으키고 있었다.

원자에 막대한 힘이 내재 한다는 데는 의문의 여지가 없다. 이 사실은 1945년에 일본 ‘히로시마’에서 잘 증명 되었다. 그 때에 비교적 작은 단 하나의 원자 무기가 도시를 황폐시켰고 92,000여명의 생명을 앗아 갔다. 또한 그 후로 수 십년 동안 폭발 지점 근처에 사는 많은 사람들이 계속 방사선 암에 걸리고 그로 인하여 죽어 갔다.

그러므로 사람들이 이렇게 의아하게 생각하는 것도 이해가 가는 일이다. ‘원자를 분열시켜 거기에서 생기는 ‘에너지’를 이용하여 전기를 일으키는 것이 안전한가? 그 때에 생기는 방사능은 인간을 해칠 수 있는가?’

일치하지 않는 보고

원자력 위원회와 원자력 발전 공업계는 사람들이 원자력은 안전하다고 믿기를 원할 것이다. ‘텔레비전’ 광고와 기타 광고들은 흔히 그러한 인상을 준다. 그러한 한 광고에서는 타고있는 한 성냥개비를 보여주고는 ‘원자력 발전소는 이 성냥개비보다 더 적은 오염물을 방출한다’는 식으로 말한다.

그러나 일부 보도를 보면 이러한 주장이 얼만큼 참된가에 대하여 의심하게 될 수 있다. 예를 들면 ‘미네소타’ 주의 한 원자력 발전소는 원자력 위원회로부터 방사성 물질을 하루에 41,400‘퀴리’까지 방출할 수 있는 허가를 받았다. 그러나 ‘미네소타’ 주 오염 관리국에서는 860‘퀴리’로 제한을 가하기를 원하였다. 일부 과학자들은 이보다 많은 방사성 물질은 대중의 건강을 위협한다고 믿고 있다. 두 과학자 ‘죤 더블류. 고프먼’과 ‘아더 알. 태플린’은 「사이언티픽 아메리칸」지에서 이렇게 기술하였다.

“우리는 우리의 연구를 기초로 하여 급속히 발전하는 원자력 계획에서 기대되는 방사가 이전에 생각보다 훨씬 더 위험하다고 확신한다 ···

“그리고 대중은 막대한 돈의 투자로 ‘원자력이 깨끗하고 값 싸고 안전하다’는 교묘한 선전에 속고 있다고 우리는 믿는다.”

그러한 비난이 참될 수 있는가? 원자력 발전소는 어떻게 전기를 발전하는가? 어떻게 방사성 낙진을 내 뿜는가?

원자력 발전 과정

일반의 생각과는 달리 전력은 원자로 안에서 원자를 분열(핵분열) 시킬 때에 직접 발생되는 것이 아니다. 원자로 안에서의 분열은 단순히 열‘에너지’를 발생시킬 뿐이다. 그리하여 그것은 종래의 발전소의 아궁이를 대신한다. 원자로에서 나오는 열은 물을 끓이고 증기를 발생시킨다. 증기는 ‘터어빈’을 돌리며 ‘터어빈’은 발전기를 움직여 그 결과 전기를 내게 된다.

원자로의 막대한 열은 길고 가늘며 금속을 입힌 연료 막대에 발생된다. 이러한 막대들은 이산화 ‘우라늄’의 작은 알맹이로 가득찬다. 이 알맹이들이 각 막대에 6,000‘톤’의 석탄에 해당하는 위치 ‘에너지’를 부여한다. 거대한 한 원자로에는 백여 ‘톤’의 ‘우라늄’ 알맹이들을 포함하고 있는 연료 막대가 40,000개 가량 있을 수 있다. 그것은 백여개의 원자탄 안에 들어 있는 ‘우라늄’보다 더 많은 양이다! 원자로의 열은 ‘우라늄’ 동위 원소 U-235의 원자를 분열시킬 때 발생된다.

분열 과정에서 중성자는 ‘우라늄’ 235 원자에 충돌하여 원자를 두 개의 보다 작은 원자로 분열시킨다. 분열 반응은 단지 열만 내는 것이 아니라 두세 개의 중성자의 발생을 수반한다. 그리고 그 중성자들이 또 다른 원자에 충돌하여 그것들을 분열시킨다. 그리하여 핵분열의 연쇄 반응이 일어 난다. 하나의 거대한 원자로에서 매초 약 10,000,000,000,000,000개의 원자가 분열된다!

분열 과정의 비율을 제어하기 위하여 중성자를 흡수하는 긴 제어 막대를 원자로의 중심부에 꽂는다. 그리하여 분열 비율은 이러한 막대들의 중심에 있는 자리에 의하여 조절된다. 막대들을 끝까지 넣으면 중성자가 모두 흡수되고 분열 반응은 멈춘다.

방사능 낙진의 방출

원자로 안에서 매초 수 십억의 ‘우라늄’ 원자들이 분열되면서 그 원자들은 보다 작은 다른 방사성 원소를 형성한다. 일년 동안에 거대한 원자로 하나는 ‘히로시마’에 투하된 원자탄 천개가 폭발할 때에 방출되는 오래 동안 존속하는 방사성 물질을 생산한다! 이러한 막대한 양의 방사성 물질이 연료 막대에 머물러 있기만 하면 긴급한 문제는 없다. 그러나 그것이 모두 거기에 머물러 있는 것이 아니다.

연료 막대의 금속 피복의 결함을 통하여 ‘가스’ 형태의 원자가 샌다. 이러한 방사성 물질이 축적되면 발전소 종업원들에게 큰 위험이 따른다. 방사성 물질은 발전소의 굴뚝을 통하여 공기 중으로 방출된다. 방사성 물질은 또한 원자로에서 사용된 물에 들어가 강이나 호수로 방출된다.

그러나 공기와 물속으로 방출된 방사성 낙진이 인간을 해치기에는 부족하다는 주장이 있다. 하지만 바로 가까이에 있는 인간들에게 직접 떨어지는 방사성 물질은 없을지라도 멀리 있는 사람들에게 중대한 위험이 있다. 방사성 물질이 식품에 농축될 수 있기 때문이다. 예를 들면 그것은 풀에 내려 앉을 수 있으며 그 풀을 소가 먹어서 우유에 그것이 농축될 수 있다. 그 우유를 마시는 아이들은 위험하게도 방사성 물질을 먹게될 수 있다.

특히 멀지 않아 수백개소의 원자력 발전소에서 방사능 낙진을 배출할 것이므로 많은 과학자들은 염려하고 있다. ‘피츠버그’ 의과 대학 방사성 물리학 교수 ‘어네스트 제이. 스턴글래스’ 박사는 이미 원자력 발전소로 인하여 아기들이 사망하고 있다고 믿고 있다. 그는 연구에 의하여 얻은 자료를 제시하고 그 자료에 준하여 볼 때에 원자로 인근 지역에서 죽는 유아가 “과다”하다고 그는 말하였다.

사고는 어떠한가?

이러한 제어된 방사성 물질의 방출외에도 사고의 가능성을 염려하는 사람들이 많다. 예를 들면 지진이 일어나서 원자력 발전소가 파열되는 경우 어마어마한 양의 방사성 낙진이 흩어질 수 있을 것이라고 염려하는 사람들이 있다! 폭발 사고는 어떠한가? 그 가능성은 생각만 하여도 소름이 끼친다!

그러나 사고는 또한 인간의 잘못이나 설비의 불량으로도 발생할 수 있다. 원자력 공학자들에 의하면 재난의 가장 있음직한 형태는 원자로가 갑자기 냉각수를 상실하는 것이다. 예를 들면 이러한 사고는 어떤 사람이 엉뚱한 ‘밸브’를 닫거나 ‘파이프’가 파열할 때 발생할 수 있다. 열이 증가하면 연료가 녹을 수 있으며 압력이 형성되어 그 결과 방사성 물질이 멀리 그리고 널리 흩어질 수 있다.

1966년에 그러한 기능 부진 사고가 실제로 발생하였다. 차폐반이 움직여서 ‘미시간’ 주 ‘디트로이트’ 근처의 원자로에 있는 냉각제의 흐름을 방해하였다. 이로 말미암아 연료 원소의 과열이 초래되었고 일부 연료가 용해되었다. 관련자 아무도 전 ‘디트로이트’ 지역에서 사람들이 철수해야 할 것인지 무방할 것인지를 얼마 동안 알지 못하였다. 기자들은 그것을 “이 나라가 알기로 ‘아마겟돈’에 가까운 사건”이라고 불렀다.

이미 원자력 발전소에서의 사고로 다량의 방사능 낙진이 방출되었다. 한 사고는 영국 ‘윈스케일’에서 발생하였다. 매우 많은 방사성 물질이 흩어져서 정부에서는 발전소 주위 640‘킬로미터’ 안에서 성장하는 식품을 모두 몰수하였다. 원자로 설비에서 나오는 방출물로 인하여 근처 ‘아일랜드’ 해에 방사성 물질이 너무 많아 새끼 물고기의 등뼈가 기형을 이루고 있다! 더욱 최근에 와서 ‘노던 스테이츠’ 발전소에서 어떤 것의 고장으로 10,000‘갤런’의 방사성 물이 ‘미시시피’ 강으로 쏟아져 들어 갔으며 그 때문에 ‘미니애폴리스’ 시에서는 물을 끌어 들이는 수문을 닫지 않을 수 없었다.

그러나 더욱 큰 위험이 있을 수 있다.

방사성 폐기물의 처리

원자로에 축적되는 방사성 폐기물은 주기적으로 제거하지 않으면 안된다. 왜냐하면 그것 때문에 원자로가 동력을 상실할 것이기 때문이다. 그러므로 약 2년마다 거대한 원자로를 잠시 폐쇄하고 폐기물을 제거해야 한다. 그것은 ‘히로시마’에 투하했던 원자탄 2,000개에서 발생될 수 있는 다량의 오래 존속하는 방사성 독물을 다루는 것을 의미하므로 그 위험성은 말할수 없이 큰 것이다!

그러한 폐기물 처리에 대한 제안이 여러가지 있었으며 그 가운데 한 가지는 그것을 ‘로케트’에 실어 ‘로케트’를 태양으로 발사하는 것이다. 그러나 이렇게 하려면 비용이 많이 들 뿐더러 엄청난 모험이 될 것이다. 폐기물은 너무 위험하여 바다 속으로 쏟아 버릴 수가 없다. 그러므로 그것을 응집하여 고체로 만들고 염층 깊숙히 매장하자는 이야기가 있다. 현재 원자력 위원회는 여러 곳에 설치한 금속 지하 ‘탱크’에 액체 폐기물을 8천만 ‘갤런’ 이상 저장하고 있다.

더욱 더 많은 원자로가 시동함에 따라 치사적인 폐기물의 양은 막대할 것이다. 생각하면 끔찍한 일이다! ‘닉슨’ 대통령의 과학 고문 ‘에드워드 이. 데이빗’ 2세도 이렇게 시인하였다. “우리가 해를 받지 않으려면 25,000년 동안 지하에 빈틈없이 밀봉해서 저장해야 하는 물질에 대하여 불안감을 가지고 있다.”

열 오염

또한 아주 다른 폐기물 문제 즉 열 오염이 있다. 원자력 발전소는 장치를 식히기 위하여 막대한 양의 찬물을 가까운 강이나 호수에서 흡입하고 그 대신 더운 물을 내놓는다. 종전의 발전소도 이렇게 하지만 원자력 발전소는 훨씬 더 많은 양의 열을 방출한다. 원자력 위원회의 ‘월프레드 이. 존슨’은 이렇게 논평하였다. “1990년까지는 미국에 있는 모든 강물의 절반 이상이 냉각을 필요로 하게 될 것이다.” 그 결과는 어떠할 것인가?

그처럼 강이나 호수의 온도를 높이면 물속의 산소의 함량이 감소된다. 이것은 물고기를 죽일 뿐 아니라 흔히 부식과정에서 더 많은 산소를 소모하는 해초의 성장을 촉진한다. 얼마 되지 않아 물은 냄새가 나고 나쁜 맛이 난다. 사람들은 원자력 발전소가 증가함에 따라 미국의 강과 호수가 열 오염으로 결딴날까봐 두려워하고 있다.

건강과 안전에 미치는 위험

원자력이 공업계의 선전 광고가 암시하는 바와 같이 안전하지 않다는 것은 분명한 일이다. 사실 고 대심원 판사 ‘휴고 블랙’과 그의 동료 판사 ‘윌리암 다글라스’는 동력 발전의 이 방법을 가리켜 “인간이 생각해 낸 가장 무시무시하고 가장 치사적이며 가장 위험한 방법”이라고 불렀다.

또한 저명한 원자 과학자 ‘에드워드 텔러’는 원자력 발전소를 우호적인 이웃으로 보지 않고 이렇게 논평하였다. “조금 새는 원자로라 할지라도 방사성 독물을 안정된 전화(轉化)층에 둘 수 있으며 그것을 농축하여 참으로 치사적인 형태로 수백 평방 ‘마일’에 번지게 할 수 있다. 그러므로 원자로는 이 땅에 어울리는 것이 아니다.”

하지만 많은 과학자들은 독물이 크게 제어될 수 있다고 믿고 있으며 그러므로 그들은 원자력 발전소가 위험하나 그만한 가치가 있다고 생각한다. 지하 연료를 이용한 동력 발전도 건강과 안전에 위험하다고 그들은 지적한다. 예를 들면 원자 물리학자 ‘랠프 이. 래프’는 “수십년간의 석탄 시대”를 언급하고 “땅에서 360억 ‘톤’의 석탄을 캐내느라고 100,000명 이상의 광부들을 죽이고 시골을 더럽혔으며 폐에 해로운 자극성 ‘가스’로 도시를 오염시킨 사회의 무지”를 개탄하였다.

수백만명이 호흡기 질환을 경험하여 온 것이 사실이며, 의심할 여지 없이 오염물을 생성하는 연료로 전기를 일으키는 결과로 그들의 생명이 단축되었다. 반면에, 원자력 발전소는 보이는 혹은 느낄수 있는 오염물을 방출하지 않는 것이 보통이다. 사실, 소량의 방사성 낙진은 어떠한 해로운 결과를 가져오는지 보이지 않는다. 그러나 수년 후에 충분한 양의 방사성 낙진에 접한 사람들은 치사적인 암에 걸릴 수 있다. 원자력 발전소에서 매일 나오는 방출물이 장차 암의 재앙을 가지고 오지 않기를 그리고 사고로 인하여 더욱 신속한 참화가 일어나지 않기를 우리는 바란다.

그러므로 일부 사람들은 원자력이 동력의 부족에 대한 해결책이라고 찬양하지만 원자력을 이용하는 위험을 무릅쓸 가치가 있는 지를 심각하게 의심하는 사람들도 있다. 그러면 다른 방도가 있는가? 지하 연료가 동이 날 때 원자력을 이용하지 않으면 동력은 전혀 없게 될 것인가?

아직도 수력 발전 시설을 위한 제방을 만들 강이 있다. 그러나 미국에서는 이 동력 자원이 적당할 정도로 개발되었다고 일부 사람들은 믿고 있다. 또한 지구열 ‘에너지’ 즉 지하 증기의 잠재력은 상당히 제한되어 있다고 생각되고 있다. 그러나 태양으로 부터 받는 ‘에너지’는 어떠한가? 태양 ‘에너지’를 이용하여 인간에게 필요한 동력을 공급할 수 있는 가능성에 대하여는 본 잡지 다음 호에서 논하게 될 것이다.