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삼중수소는 수소의 방사성 동위원소이며, H-3 또는 H3로 표시합니다. 수소 원자의 핵은 하나의 양성자로 이루어져 있지만, 삼중 수소의 핵은 두 개의 중성자와 한 개의 양성자로 구성됩니다. 삼중수소의 핵은 불안정하여 방사성 붕괴과정을 거쳐 안정화됩니다. 이 붕괴로 삼중수소 원자는 비 방사성인 헬륨 원자로 바뀌고, 그 과정에서 베타 입자 혹은 베타선으로 알려진 전리방사선을 방출합니다.
삼중수소의 물리적 반감기는 12.3 년입니다. 삼중수소에 의해 방출되는 베타선은 평균 에너지는 약 6 keV이고 최대 에너지는 19 keV로 매우 약합니다. 삼중수소에서 방출되는 베타선은 공기 중에서 약 6 mm 정도만 이동할 수 있습니다. 삼중수소의 베타선은 인체조직을 투과하지 못하는데, 피부의 표층에서 모든 에너지를 소멸하기 때문입니다. 따라서 상당량의 삼중수소가 인체내부로 들어 와 존재할 경우에만 삼중수소에 의해 방출되는 베타선이 인체 조직에 영향을 줄 수 있습니다.
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삼중수소의 화학적 특성
화학적으로 삼중수소는 수소와 동일하기 때문에 안정 수소와 마찬가지로 삼중수소가 기체 또는 물의 형태로 존재합니다. 물(H2O)에서 안정 수소 원자 중 하나가 삼중수소 원자일 경우, 물 분자의 일부가 됩니다. 생성된 화합물은 삼중화 되었다고 합니다. 삼중화 된 물(HTO 또는 T2O)은 보통 물처럼 무색, 무취이며 일반적인 물 분자와 함께 존재할 수 있습니다. 삼중수소의 화학적 성질과 우리 몸이 2/3 가 물로 이루어져 있다는 점을 고려하면, 삼중수소가 인체 내에 존재하는 것은 이상하지 않습니다.
삼중수소의 환경 거동
삼중수소는 전 지구상에서 발견됩니다. 환경으로 방출된 삼중수소는 시간이 지나면서 물이 순환하는 것과 함께하여 대기, 지하수, 토양, 강, 호수, 시내, 대양 등에 존재합니다. 이러한 수계 순환과정에서 삼중수소가 한곳에 집중되는 것이 아니라 넓게 분산되어 희석됩니다. 분산과 희석이 일시에 일어나는 것이 아니기 때문에 일부 지역에서는 삼중수소에 노출될 수도 있습니다. 삼중수소 방출이 일어나는 곳에서 거주하는 일반인은 그렇지 않은 경우의 일반인에 비하여 삼중수소에 대한 노출의 가능성이 있기 때문에, 원자력발전소 등 모든 원자력시설에서 환경으로 방출될 수 있는 삼중수소는 물론 모든 방사성물질의 총량은 엄격하게 법으로 규제를 받습니다. 방사선피폭으로 인하여 일반 개개인에게 그 어떠한 건강상의 영향도 없음을 보장하기 위한 것입니다.
삼중수소의 체내 거동
삼중수소는 화학적 특성이 물과 같으므로 호흡과 피부를 통해 섭취와 흡수가 이루어지며 섭취 후 수 시간이 지나면 전신의 체액에 골고루 분포합니다. 체액으로 흡수된 삼중수소의 일부는 세포조직을 구성하는데 사용되며 조직에 흡수된 삼중수소는 체액 내의 삼중수소보다 훨씬 긴 생물학적 반감기를 갖게 됩니다. 삼중수소에서 발생되는 베타선은 비정(range)이 짧기 때문에(물에서 최대 약 6.0 μm) 외부피폭에는 거의 기여하지 않습니다. 즉 사람의 피부는 20～100 μm 두께의 표피(epidermis)와 1～3 mm 두께의 진피(derma)로 구성되어 있는데 피부암을 일으키거나 기타의 피부손상을 야기하는 표적세포(target cell)는 표피의 기저층과 진피층에만 존재하므로 삼중수소의 비정으로는 표적세포에 도달할 수 없기 때문입니다.
삼중수소의 건강영향
체내에 들어 온 삼중수소 중 미량이 유기화합물에 결합될 수 있으며, 유기 결합된 삼중수소들은 물처럼 행동하지 않아 몸 안에 좀 더 오래 머무를 수 있기 때문에 신체의 특정 부위에 축적될 수 있습니다. 그러나 유기 결합된 삼중수소의 영향은 일반적으로 체내의 물로서 발생하는 주된 형태의 삼중수소와 비교하여 미미합니다. 삼중수소는 체내에서 화학적 독성이 없으며, 단지 방사선에 의한 독성만을 고려합니다.
많은 양의 전리방사선에 노출되면 암이 유발되는 것으로 알려져 있지만, 삼중수소를 포함하여 기저방사선과 같은 낮은 선량수준에서는 암발생 효과가 관찰되지 않았습니다. 법적 규제와 방사선 방호행위는 방사선피폭이 암 발생 위험을 증가시킨다는 보수적인 가정에 근거하여 이루어집니다. 기저방사선량 정도로 낮은 수준의 방사선피폭에 대해서는 신뢰성 있게 양적 위험평가를 할 수 없기 때문에, 예상되는 환경의 삼중수소 노출 수준으로 일반인에게 암 발생 위험이 있다고 확신할 수 없습니다. 실제, 현재의 과학지식으로 유용한 데이터와 분석 방법을 사용하여, 이 수준의 방사선을 피폭한 결과로 암과 같은 건강상의 영향이 있다는 것을 발견하기 어렵습니다.
생활 속의 삼중수소
가장 대표적인 것이 야광도료로 사용된 제품입니다. 낚시찌, 총의 가늠자, 시계침 등에 삼중수소를 사용합니다. 삼중수소 자체가 빛을 내는 것이 아니라, 인광물질 발광체에 에너지를 전달하여 빛을 내게 하는 활성체 역할을 합니다. 개별제품에 사용되는 삼중수소의 양과 형태는 법으로 규제되고 있습니다. 용기포장이 되어 있을 경우 방사선피폭의 우려는 없으나, 단 용기가 파손되어 삼중수소가 환경에 노출되면, 방사선피폭의 우려가 있습니다. 방사성동위원소로 법적 규제 대상이 되는 양은 109 Bq, 농도는 105 Bq/g 이상입니다.