폴로늄(영어: Polonium, 원소기호 Po, 원자번호 84)은 희귀하고 방사성이 강한 금속 원소로, 주기율표에서 16족에 속한다. 안정한 동위 원소가 존재하지 않으며, 자연계에서는 우라늄-238의 붕괴 사슬 중간 단계에서 극미량으로 생성되는 폴로늄-210(반감기 138일)만이 발견된다.
발견 및 명명
폴로늄은 1898년 8월 18일, 마리 퀴리와 피에르 퀴리 부부가 우라늄 광석인 우라니나이트에서 추출하여 발견하였다. 강한 방사능을 통해 그 존재가 확인된 최초의 원소이다. 원소명은 마리 퀴리의 조국인 폴란드(라틴어: Polonia)에서 유래하였다. 당시 폴란드는 러시아 제국, 독일 제국, 오스트리아-헝가리 제국에 의해 분할되어 독립 국가로 존재하지 않았으며, 퀴리는 조국의 이름을 원소에 붙여 폴란드의 상황을 알리고자 하였다.
물리적·화학적 성질
폴로늄은 은색의 금속으로, 녹는점은 527K(약 254°C), 끓는점은 1235K(약 962°C)이다. 고체 상태에서는 단순 입방 결정 구조(알파 형태)와 삼방정계(베타 형태)의 두 가지 동소체로 존재하며, 단순 입방 구조를 가지는 유일하게 알려진 원소이다. 화학적으로는 셀레늄 및 텔루륨과 유사하지만, 금속으로서의 성질은 주기율표상 이웃한 탈륨, 납, 비스무트와 더 유사하다. 폴로늄-210은 알파 붕괴를 하며, 1밀리그램당 약 5퀴리(Ci)의 방사능을 가져 라듐보다 약 5,000배 높은 방사능을 나타낸다.
존재 및 생산
폴로늄은 모든 동위 원소의 반감기가 짧기 때문에 자연계에서는 매우 희귀하다. 우라늄 광석에 미터톤당 약 0.1mg(100억분의 1) 수준으로 존재하며, 지각 내 함량은 매우 낮다. 현대에는 주로 비스무트-209에 중성자를 조사하여 인공적으로 생산한다. 연간 약 100그램만이 생산되며, 대부분 러시아에서 생산된다.
용도
폴로늄-210은 강한 알파 방사선으로 인해 자발적으로 높은 열을 발생시키는데, 1그램당 약 140와트의 열을 방출한다. 이 특성 덕분에 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG)의 열원으로 사용되어 소련의 루노호트 달 탐사선(1970, 1973) 및 코스모스 위성(1965)에 탑재되었다. 또한 정전기 제거용 브러시, 중성자 선원, 과거에는 점화 플러그 등에도 사용되었다.
독성
폴로늄-210은 생물학적 역할이 없으며 인체에 극히 위험하다. 질량 기준으로 사이안화 수소보다 약 25만 배 더 독성이 강하며, 성인의 반수 치사량은 약 1마이크로그램 미만으로 추정된다. 주요 위험은 강한 알파 방사선에 의한 내부 피폭으로, 체내로 섭취되거나 흡입될 경우 조직을 심각하게 손상시킨다. 다만 알파 입자는 피부의 표피를 투과하지 못하므로 체외에서는 상대적으로 위험이 적다.
2006년에는 전 러시아 FSB 요원 알렉산드르 리트비넨코가 폴로늄-210으로 독살된 사건이 발생하여 국제적인 주목을 받았다. 이는 폴로늄이 악의적인 목적으로 사용된 최초의 확인된 사례이다.
담배 연기와의 관련성
폴로늄-210은 담배 잎에 자연적으로 존재하며, 흡연 시 연기를 통해 체내로 흡수된다. 이는 인산염 비료에 포함된 라듐-226이 붕괴하여 생성된 납-210이 담배 잎에 침착된 후 폴로늄-210으로 붕괴하기 때문이며, 폐암 발생의 요인 중 하나로 지목된다.
