약 한 세기 전인 1921년 4월, 미국 과학 매거진 Scientific American에는 "야광 도료는 왜 빛나는가(The Why of Luminous Paints)"라는 작은 기사가 실렸습니다. 저자는 M. A. Seavy라는 분이었고, 기사에는 라듐으로 그린 시계 문자판이 감광판 위에 남긴 세 장의 흔적이 나란히 놓여 있었습니다. 직접 접촉한 8시간, 불투명 종이를 사이에 둔 8시간, 그리고 강철판을 통과한 24시간. 어둠 속에서 은은히 빛나는 손목시계 문자판은 당시 사람들에게는 경이였고, 그 정체를 궁금해하는 독자를 위한 짧은 해설이었지요.

라듐 도료를 바른 시계 문자판이 감광판 위에 남긴 흔적. 왼쪽: 직접 접촉 8시간, 가운데: 불투명 종이를 거친 8시간, 오른쪽: 강철판을 통과한 24시간. Scientific American, 1921년 4월 2일호, p.265.

기사는 첫 문단에서 핵심을 꺼냅니다. 야광 도료의 빛은 라듐 자체가 내는 것이 아니라, 황화아연(zinc sulfide, ZnS) 결정이 내는 인광이라는 것이죠. 라듐은 아주 작은 양만 있으면 되고, 실제로 발광을 담당하는 주인공은 결정화된 아연 화합물이라는 설명입니다. 기사는 이 원리를 빛에 의해 구조가 '스트레스 받는' 결정의 비유로 풀어냅니다. 빛을 받으면 결정의 셀(cell)이 일그러지고, 그 스트레스가 풀리면서 원래 모양으로 돌아올 때 빛이 나온다는 것이죠.

그럼 라듐은 왜 필요할까요. 라듐에서 쉴 새 없이 쏟아지는 방사선이 황화아연 결정을 '빛에 노출된 상태'와 똑같이 자극해 주기 때문입니다. 기사가 비유한 대로, 라듐은 결정 옆에서 끊임없이 조용한 빛을 쏴 주는 소형 손전등 역할을 하는 셈이었습니다.

기사가 소개한 숫자들도 인상적입니다. 당시 전 세계의 라듐 생산량은 1년에 약 1온스(28그램) 정도였고, 그 가운데 약 5퍼센트가 시계와 계기판의 야광 눈금에 쓰였습니다. 지구 전체가 1년에 캐 올리는 라듐 가운데 겨우 숟가락 한 숟가락이 골무 만큼의 분량으로 나뉘어 수백만 개 시계 문자판을 밝혔다는 이야기입니다. 2달러짜리 대중 시계 하나에 쓰이는 라듐은 120달러어치 골무 하나에서 뽑아낸 극소량이라고 기사는 덧붙였지요.

작업자들은 매우 작은 그릇 안에 아교 같은 접착제와 야광 분말을 풀어 두고, 가는 붓 끝으로 한 방울씩 문자판 위에 올렸습니다. 만약 붓으로 문지르거나 쓸어내면 수명도 줄고 빛도 약해진다고 기사는 꼼꼼히 주의합니다. 제대로 칠한 문자판의 수명은 대개 10년 정도, 보증 기간은 정상 수명의 절반 남짓이었다고 합니다.

Seavy의 기사는 황화아연과 라듐의 물리·화학을 깔끔히 정리했지만, 한 가지 이야기는 언급하지 않았습니다. 바로 그 붓을 들고 있던 사람들의 이야기였죠.

당시 미국 뉴저지주 오렌지의 US Radium Corporation 공장에서는 수백 명의 여성 노동자들이 야광 시계 문자판을 하루에 수백 개씩 그리고 있었습니다. 붓 끝을 가늘게 만들기 위해 이들은 붓을 입술로 적셨는데, 이른바 '립 포인팅(lip-pointing)' 기법이었습니다. 관리자들은 라듐이 안전하다고 안내했고, 어떤 이들은 재미 삼아 라듐 분말을 이에 발라 반짝이게 하기도 했습니다. 1920년대 후반부터 이 여성들의 턱뼈가 무너져 내리고 빈혈과 골육종이 뒤따랐습니다. '라듐 걸스(Radium Girls)'라고 불린 이들의 소송은 결국 미국 산업안전 제도와 기업 책임 원칙을 바꾸어 놓았지요.

1921년 봄의 Scientific American 독자들은 라듐의 양에 감탄했지만, 그 양을 처리하는 손이 어떤 대가를 치르고 있는지는 아직 알려지지 않은 시기였습니다.

오늘날 야광 시계와 장난감의 세계는 완전히 다른 재료로 움직입니다. 라듐 도료는 1960년대를 거치며 사라졌고, 뒤를 이어 트리튬과 프로메튬 같은 방사성 동위원소가 잠시 쓰이다가 안전 규제 강화로 서서히 사라졌습니다. 오늘날 어린이 방에 붙어 있는 별 스티커나 야광 운동화에 들어 있는 것은 대부분 비방사성 인광체인 유로퓸·디스프로슘 도핑 스트론튬 알루미네이트(SrAl₂O₄:Eu,Dy) 같은 물질입니다. 1996년 마쓰자와 야스요시 연구팀이 발표한 이 화합물은, 형광등 아래에서 몇 분만 있어도 12시간 가까이 어두운 방을 밝히며 잔광을 내뿜습니다.

원리는 1921년 기사가 설명한 그대로입니다. 빛이 결정을 '스트레스'시키고, 결정이 풀어지며 빛을 돌려주는 것. 다만 이번에는 라듐이라는 외부 동력원 없이 이뤄지는 점이 다르지요. 그래서 오늘의 야광은 반드시 한 번은 빛에 노출돼야 하고, 시간이 지나면 점점 어두워집니다. 대신 아무도 턱뼈를 잃지 않습니다.

M. A. Seavy가 한 세기 전에 독자들에게 알려 주고 싶었던 것은 "빛나는 것은 라듐이 아니라 아연이다"라는 사실 한 줄이었습니다. 하지만 그가 몰랐던, 혹은 쓰지 않았던 또 다른 진실이 그 기사의 여백에 조용히 남아 있었습니다. 한 숟가락의 라듐을 수백만 개 시계로 나눠 담던 사람들의 입술 속에서, 이미 또 다른 이야기가 시작되고 있었던 것이지요.

참고문헌

1. Seavy, M. A. "The Why of Luminous Paints." Scientific American, vol. CXXIV, no. 14 (April 2, 1921), pp. 265, 278–279.

2. Castronovo, F. P. "A History of Watch Dial Painters." Journal of Nuclear Medicine, 1997.

3. Kean, S. "The Radium Girls." Slate, 2010.

4. Matsuzawa, T. et al. "A New Long Phosphorescent Phosphor with High Brightness, SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺." Journal of the Electrochemical Society, 143(8), 1996.

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라듐 한 숟가락으로 백만 개 시계를 밝힌 비밀 — 1921년의 야광 도료