방사선과 DNA


*위 사진은 특수 기체에 방사능 물질을 넣은 후 뿜어나오는 방사선을 촬영한 것이다.*
우리 인류가 역사를 기록으로 남기기 시작한 이후 대량의 방사선이 유출된 사고는 크게 체르노빌 사고와 최근에 발생한 후쿠시마 원전사고가 있다. (필자의 소설 ‘2020 더 비기닝’에 나오는 구약의 핵 전쟁은 의견이 분분한 상황이다.)
사람들은 보통은 방사능이라고 하는데, 방사능은 방사선을 내는 능력이고 방사선은 뿜어내는 치명적인 핵물질을 말한다. 방사선은 눈에는 보이지 않지만, 직선, 곡선 등 일정한 방향이 없는 산란선으로 여러 방향으로 엄청난 수가 발사되는 일종의 독화살이라고 보면 된다. 반감기가 수십년에서 수백년에 이르니 엄청난 성능의 독화살인 셈이다. (이런 독화살을 일본은 자체 무장으로 갖고 있다.)
핵물질에서 에너지를 가지고 나오는 방사선의 종류나 핵이 붕괴하는 방식은 다양해서 많은 사람이 알고 있을 것 같지만 실상은 그렇지 못하다. 잘 알려진 것은 알파붕괴, 베타붕괴, 감마붕괴를 통해 나오는 알파선, 베타선, 감마선이며, 알파선은 핵으로부터 헬륨 원자가 방출되는 것이고 그 결과 원래의 핵은 질량수가 4, 원자번호가 2 감소한 핵으로 변환된다고 한다. 핵의 베타붕괴에서는 핵 안에 들어 있던 중성자가 양성자로 변환되며, 이때 나오는 중성미자(neutrino)의 반입자인 반 중성미자(antineutrino)도 함께 나오지만 거의 감지되지 않으며, 베타붕괴의 결과 핵의 질량수는 변하지 않고 원자번호가 하나 증가하고 양성자 수가 넘친 핵의 경우 양성자가 중성자로 바뀌며 양전자(positron)와 중성미자를 방출하는 베타붕괴도 일어난다고도 한다. 물리학에서 말하는 위의 모든 것이 엄청난 양의 독화살인 것이다.
그런데 실상을 보면 방사능이 왜 위험한지 모르는 일반인들이 상당히 많은 것으로 보인다.
어떤 사람들은 몸에 안 좋다니까 그냥 방사능을 독으로 아는 사람도 있고 원전 부근만 피하면 된다는 사람이 있고 이런저런 이야기는 많은데 찾아보면 왜 방사능이 위험한 건인지 지식 얻기도 쉽지 않은 편이다.
방사능의 본질은 무엇이고 왜 위험하다는 것일까?
쉽게 설명하자면 알파선은 방사선을 내뿜는 물체에서 헬륨원자라는 독화살이 사방으로 마구 튀어나오는 것이고 베타선은 전기라는 독화살이 고속으로 뿜어져 나오는 것이고 감마선과 X선은 핵에너지라는 독화살이 마구 뿜어져 나오는 것이라 할 수 있다. 중성자선은 핵이 분열하거나 합쳐지면서 남는 잉여 중성자라는 독화살이 고속으로 튀어나오는 것이라 보면 된다.
그럼 이런 방사선이 인체에는 어떤 영향을 끼칠까? 아니, 독화살은 어떻게 인체를 파괴하고 죽음에 이르게 하는 것일까?
독화살을 맞으면 일단 DNA가 파괴되고 DNA가 파괴된 세포는 당장은 죽지 않아도 수명이 다하면 재생하지 못하고 그냥 죽어버리고 만다. 신경세포를 제외한 모든 세포는 재생이 되는데 방사선에 파괴된 세포는 재생이 불가능해서 엄청난 고통은 고통대로 느끼지만 세포가 재생이 안되니 서서히 죽어가는 것이다.
베타선이나 감마선, X선은 훨씬 강도가 약한 독화살이기 때문에 당장 큰 피해를 주지를 않는 것으로 보이지만 투과성이 좋아 은밀하게 신체를 공격하게 된다고 한다.
방사능은 어떻게 DNA를 파괴하는 것일까?
모든 물질은 원자로 이루어져 있으며, 양자와 중성자로 이뤄진 원자핵과 그 주 변을 도는 전자로 구성되어 있는데 이 원자는 양자와 전자수가 같을 때 안정이 된다. 만약 사고라도 나서 원자핵 주변을 도는 전자를 잃어버리면 어떻게 해서든지 되찾으려는 성질 때문에 다른 전자가 많은 원자랑 결합해서 전자를 공유하게 되는데 그것을 분자라고 하며, 우리 몸은 이런 분자들의 결합으로 이뤄져 있다.
방사선의 경우 헬륨 원자에 전자가 없다면 안정적이지 못하고 전자를 원하게 되는데 그래서 멀쩡한 다른 물체의 전자를 빼앗아 온다. 헬륨도 전자가 두개가 있어야 하니 다른 물체에서 전자 두개를 빼앗게 된다.
생물도 역시 원자 그리고 원자가 결합 된 분자로 이뤄져 있는데, 방사선을 맞으면 전자가 날아가면서 원자간의 결합인 분자 구조가 깨진다. 그 분자가 DNA일수도 있고 DNA옆에 있는 다른 분자 일 수도 있다.
방사선의 직접적인 DNA 공격과 함께 간접적인 인체내의 물을 공격하게 되는데 인체는 물이 70~80%를 이루고 있기에 방사선을 맞게 된다면 DNA가 아닌 물이 대신 맞을 확률이 높게 된다. 그리고 이 물이 방사선을 맞으면 분자 결합이 끊어지면서 수소와 활성 산소로 분리하게 되는데, 안정화된 수소말고 전자가 부족한 활성산소는 손상없는 DNA에 달라붙어 전자를 빼앗게 되고 전자를 빼앗긴 DNA는 파괴되거나 다를 구조로 변하게 되는 것이다.
산소가 다른 물체와 결합하는 것이 이른바 산화작용인데 우리 몸속의 물이 방사선 맞고 그냥 염산이나 황산 같은 것으로 변하게 되는데 산화작용의 영향으로 손상된 DNA는 소규모 손상은 자가 치유가 가능하지만, 방사선으로 인한 손상은 치유가 불가능해서 방사능에 피폭된 신체는 괴사가 되면서 그 생명체는 기능이 정지하게 된다. 이처럼 방사능에 피폭된다는 것은 치명적인 독화살을 계속, 지속적으로 맞는 것으로 보면 된다. 일본을 여행한다는 것은 음식물에 의한 내부피폭과 원전사고 후 일본 전역의 세슘농도가 1만배 이상 증가했다는 보도처럼 외부 피폭이 동시에 진행된다는 것이다. 즉, 독화살을 계속 맞고 다니는 것이며, 독을 계속 먹는다는 뜻이다. 세슘은 우리 신체가 칼슘으로 인식하기에 더욱 위험한 물질이라고 한다.
한 핵의학 전문가는 말한다. ‘방사능 피폭으로 죽은 사람을 매장하면 그 무덤은 방사능에 피폭된 것입니다. 그 무덤 가까이 가는 것만으로도 방사능에 피폭되는 것입니다.’ 무서운 물질임에 틀림없다.

국내 일부 업체는 방사능 물질에 오염된 일본산 식, 재료로 만든 먹거리를 가공식품 등의 재료로 직, 간접적으로 공급하고 있어서 논란을 빚고 있다. 또한 엄청난 수의 관광객 문제를 제기하는 사람들도 있다.
750만명이라는 숫자의 한국 관광객들은 그들이 내, 외부 피폭된 방사능으로 끊임없이 한국, 그들의 가족, 친지, 지인들을 피폭하고 있는 것이다.
방사능은 무서운 물질이다.
피폭된 신체가 도움을 요청하면 그때는 늦은 것이다.
심각한 각성이 필요한 일이다.


조도환 신동아방송 논설위원

*한국인성교육중앙회, 한국인성교육학회