아스타틴(Astatine, At) – 이름조차 생소한 이 원소는, 과학자들 사이에서 “가장 보기 어려운 원소”, 혹은 “유령 같은 원소”로 불립니다. 주기율표에 당당히 이름을 올리고 있지만, 실제로 눈으로 본 과학자는 전 세계에 손에 꼽을 정도입니다. 왜일까요? 아스타틴은 태생부터가 ‘순간의 존재’이기 때문입니다.
오늘은 가장 드물고, 가장 불안정하며, 동시에 가장 신비로운 원소, 아스타틴의 세계로 들어가 봅니다.
■ 아스타틴은 무엇인가?
아스타틴(Astatine)은 원자번호 85번, 주기율표 17족(할로겐족)에 속한 원소입니다.
즉, 화학적으로는 요오드(I), 브로민(Br) 등과 같은 ‘할로겐’ 계열이지만, 완전히 다른 성격을 지녔습니다.
그리스어로 ‘불안정한’을 의미하는 Astatos에서 이름이 유래했으며, 이 이름처럼 모든 동위원소가 방사성이며 매우 짧은 수명을 갖는 특징이 있습니다.
다시 말해, 아스타틴은 자연계에서 잠깐 생성됐다가 순식간에 사라져버리는 원소입니다.
그래서 지구 전체에 존재하는 아스타틴의 양은 1g도 되지 않는다고 추정됩니다.
■ 발견은 어떻게 되었을까?
1940년, 미국의 코세러, 매켄지, 시보그 세 과학자가 캘리포니아 버클리에서 인공적으로 원자핵 반응을 통해 아스타틴을 합성하면서 처음 발견했습니다.
그 전까지는 이론상으로만 존재하던 ‘요오드 아래의 할로겐’이었죠.
그들은 비스무트에 알파 입자를 충돌시켜 아스타틴-211을 얻는 데 성공했고,
이는 주기율표의 공백을 채운 역사적 사건이었습니다.
하지만 문제는, 아스타틴은 생긴 순간부터 방사능을 내뿜으며 붕괴를 시작한다는 점.
대부분의 동위원소는 수명이 1분에서 수 시간, 길어야 8시간 정도밖에 되지 않기 때문에 장기간 보존하거나 실험실에서 다루는 것도 거의 불가능합니다.
■ 물리적·화학적 성질은?
아스타틴은 아직 명확한 결정 구조나 녹는점, 끓는점조차 완벽하게 밝혀지지 않았습니다.
너무 적고, 너무 빨리 사라지기 때문이죠.
다만 예측상으로는:
어두운 금속성 광택을 띨 것으로 보이며,
고체일 가능성이 높고,
화학적으로는 요오드와 비슷하나, 좀 더 금속성 성질이 강할 것으로 추정됩니다.
즉, 비금속과 금속의 경계에 있는 중간성 물질로 해석되고 있으며,
과학자들은 아스타틴을 통해 ‘원소의 경계선’에 대한 이해를 넓힐 수 있다고 기대하고 있습니다.
■ 어디에 쓰일까?
놀랍게도, 이렇게 드물고 불안정한 원소도 의학적으로는 엄청난 가능성을 품고 있습니다.
특히 아스타틴-211은 알파선 방출체로써,
방사성 치료제(표적 항암치료)로 연구되고 있습니다.
알파 입자는 짧은 거리에서 강력한 에너지를 방출하기 때문에,
암세포만 정밀하게 파괴하고 주변 정상세포는 최소한으로 손상시키는 이상적인 치료법이 가능하죠.
현재도 세계 일부 연구소에서는 아스타틴-211 기반의 방사성 항체 치료법이 개발 중이며,
희귀한 만큼 제조도 어렵지만 차세대 항암 치료의 열쇠가 될 수도 있다는 기대를 받고 있습니다.
■ 왜 ‘전설의 원소’라 불릴까?
아스타틴은 현대 과학이 발견한 원소들 중 가장 수수께끼 같은 존재입니다.
자연계 존재량이 1g도 안 되는 실질적 제로
모든 동위원소가 방사성
육안으로 본 사람은 거의 없음
실험도 매우 제한적
사용처도 특정 고급 방사선 치료 외엔 거의 없음
이 때문에 과학자들은 아스타틴을 “주기율표에만 존재하는 유령 원소”라 부르기도 합니다.
■ 마무리 – 사라지기 위해 태어난 원소
아스타틴은 존재하는 순간부터 사라지는 숙명을 안고 태어난 원소입니다.
그래서 우리 일상에서 만날 일도, 직접 보는 일도 거의 없죠.
하지만 그 희귀함, 불안정함 속에
가장 순수한 과학의 로망,
그리고 가장 정밀한 치료 가능성이 숨어 있습니다.
아스타틴은 우리에게 묻습니다.
“존재의 시간은 짧아도, 가치가 사라지는 것은 아닐 수 있다.”
그야말로 눈에 보이지 않지만, 의미는 분명한 원소 –
그것이 바로 아스타틴(At)입니다.