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알기 쉬운 방사선

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방사선 이용

방사선이 우리 생활속에 함께 있는 것과 마찬가지로 방사선의 이용분야도 우리 생활속에 폭넓게 자리잡고 있습니다. 현대의 과학기술은 우리에게 별로 이롭지 않다고 생각되던 방사선을 얼마든지 유익하게 이용할 수 있도록 길을 열어놓고 있습니다. 우리가 방사선을 얼마나 활용하느냐는 것은 다시 말하여 우리가 얼마나 선진문화생활을 누릴 수 있느냐는 것과 같다고 할 수 있습니다. 방사선은 단순히 두렵기만 한 존재가 아닙니다. 방사선은 우리에게 많은 이로움을 주는 필요불가결한 동반자가 되고 있습니다.

방사선 교육

잦은 질문

방사선이란 무엇인가?
방사선이란 한마디로 "에너지가 높아 불안한 상태에 있는 원자 또는 원자핵이 안정된 상태를 찾기 위해 방출하는 에너지의 흐름"으로 정의할 수 있습니다. 방사선은 지구가 생겨날 당시 부터 존해하였으며 지금도 우리는 방사선으로 가득한 환경 중에서 생활하고 있습니다.
그 종류도 다양해서 태양에서 방출되는 자외선, 적외선등(heated lamp)에서 방출되는 적외선, 마이크로파(microwave), 라디오파(radio wave), 전리방사선(ionizing radiation)등의 다양한 종류가 있으며, 특히 전리방사선은 중성이었던 원자를 양이온과 전자로 전리할 수 있는 에너지를 지니고 있습니다.
전리방사선의 가장 쉬운 예가 엑스선과 감마선이며 방사성물질에서 방출되는 알파선과 베타선 그리고 핵분열 과정에서 방출되는 중성자 등이 있습니다.
자세한 내용은 방사선기초의 방사선과 방사능을 참고하시길 바랍니다.
일상생활에서 전리방사선에 노출되는 때는 언제인가?
방사선은 우주가 생겨날 때부터 존재하였습니다.
우리는 생활하는 동안 항상 환경 중의 방사선에 노출되어 있으며 이는 미래에도 마찬가지입니다. 미국의 경우 방사선으로 인한 연간유효선량은 3.6mSv 정도로 평가되며, 이러한 방사선에는 태양 또는 외계에서 발생한 고 에너지의 입자가 대기권을 통과하는 과정에서 생성된 뮤온(muon), 감마선, 중성자, 전자 등의 우주선과 암석이나 토양에 포함된 방사성물질로 인한 지각방사선, 음식물에 함유된 소량의 방사성물질에 의한 인체내부에서 방출되는 방사선, 호흡을 통해 흡입되는 라돈과 그 딸핵종에 의한 방사선 등이 포함됩니다.
또한 의료과정(진단용 엑스선 촬영과 방사선 치료등)에서의 인공방사선에 의한 피폭도 한 부분을 차지하고 있습니다. 그 밖에 적은 양이긴 하지만 연기감시기, 건축자재 속의 방사성물질 등에 의해 피폭될 수 있습니다.
방사선은 인체에 어떤 영향을 끼치는가?
방사선에 노출됨으로 인해 발생하는 건강상의 영향은 암의 발생가능성을 의미하는 확률적 영향, 후손에게 발생할 수 있는 유전적 영향, 백내장과 골수세포 감소 등과 등의 결정적 영향이 있습니다. 유전적 영향을 제외한 확률적영향과 결정적 영향은 일본의 원폭피해자에 대한 역학조사자료와 우라늄 광부들, 라듐 작업자, 많은 선량의 방사선치료를 받은 환자들을 대상으로한 역학조사를 통해 연구되었습니다.
또한 동물의 방사선 조사실험을 통하여 건강에의 영향이나 유전적 영향이 연구되고 있습니다. 그러나 위의 연구들은 작업자의 연간선량한도보다도 훨씬 높은 선량(수천 그레이(Gy))의 방사선을 피폭한 결과이기 때문에 정상적인 방사선 작업으로 인한 건강상의 영향에 관한 인과관계를 보여주지는 못합니다. 따라서 낮은 선량의 방사선으로 인한 건강상의 영향은 보수적인 관점에서 고선량에서의 자료를 저선량으로 선형적으로 외삽하여 그 영향을 평가하고 있습니다.
방사선 피폭으로 인한 결정적 영향, 확률적 영향, 유전적 영향이란 무엇인가?
결정적 영향이란 사고시와 같은 단기간 동안 대량의 방사선 피폭을 받았을 경우로 손상된 세포가 임상적으로 관측가능하며, 사망 세포 수의 정도에 따라 조직이나 장기의 기능부전 또는 기능상실을 초래하게 됩니다. 따라서 원인과 결과와의 인과관계가 명확하고 이에 따라 다음과 같은 증상이 나타나게 됩니다.

[전신피폭시 선량준위별 증상]
선량(Gy) 증 상
0.05~0.25 염색체이상 관찰의 최소선량
0.25~0.5 백혈구 변화
0.5~0.75 개인적 혈액상변화 식별
0.75~1.25 피폭자 10% 오심
1~2 구토, 무력증, 혈액상변화
3~5 조혈기능장해(LD50/30*)
7~10 위장증후군(LD100/30)
15 이상 중추신경계 증후군(조기사망)
*LD50/30 : 피폭받은 사람들 중 50%가 30일 이내에 사망하는 선량

확률적 영향은 장기간 동안의 저선량 피폭에 의해 만성적으로 나타나는 신체영향으로 잠복기를 지니고 있습니다. 암의 발생과 유전적 장해가 대표적인 경우이고 방사선 유발 백혈병의 경우 잠복기가 대략 8년, 유방암과 폐암과 같은 일반 고형암은 10년 정도의 잠복기를 지닙니다.
방사선 유발암은 방사선의 피폭 후 변형되거나 손상된 체세포가 정상세포로 회복하지 못하고 이상복제능력을 가진 악성종양으로 발전한 경우로써 방사선피폭에 의한 발암은 이외의 다른 원인(화학독성물질 등)에 의하여 발생된 암과는 구분되지 않습니다.
유전적 영향이란 생식세포의 방사선 피폭으로 유전자 변이가 발생했을 경우 피폭 당사지에게서는 장해가 나타나지 않지만 피폭자의 후손에게 이상유전형질이 전달되어 유전적 장해를 유발하는 영향입니다.
방사선은 어떻게 암을 유발하는가?
방사선이 어떠한 과정으로 암을 유발하는가는 잘 알려져 있지 않으며, 방사선에 의한 암과 다른 요인에 인한 암을 구별할 수도 없습니다.
현재까지 알려진 방사선에 의한 암 유발 과정에 대한 가설을 간략히 소개하면 다음과 같습니다.
방사선에 의해 세포내의 염색체가 손상을 받고 그 세포가 비정상적인 성장과정을 거치게 되면서 암이 발생하게 된다는 가설. 둘번째로 방사선이 세포에 장해를 일으킬 수 있는 바이러스에 대한 인체의 저항력을 약화시킴으로 암이 발생하게 된다. 그리고 세번째로 체내에 존재하면서 정상세포에 심각한 영향을 유발하는 바이러스를 방사선이 활성화시켜서 급속히 증식하게 됨으로써 암이 발생한다는 가설이 있습니다.
방사선을 피폭하면 반드시 암에 걸리게 되는가?
방사선은 여러 가지 발암인자중 하나일 뿐이므로 방사선작업이 반드시 암을 일으킨다고 단정할 수는 없습니다.높은 선량을 받은 원폭생존자의 역학조사의 경우에도 암발생률이 약간 증가했을 뿐이며 이는 고선량을 피폭한 개인들의 경우 또는 선량한도를 초과하여 피폭된 경우도에도 마찬가지였습니다.
모든 사람이 매일 방사선과 연관된 환경에서 생활하지만 모든사람이 다 암에 걸리는 것은 아니다. 설령 아주 낮은 준위의 방사선을 피폭으로 체세포 및 생식세포의 변이가 발생했다 할지라도 대부분의 경우에는 인체의 복구체계에 의해 손상부분은 쉽게 복구가 됩니다.
따라서 방사선과 암의 관계는 흡연이 폐암을 유발하는 관계와 동일하게 이해할 수 있습니다. 즉, 담배를 피우는 모든 사람이 폐암에 걸리는 것이 아니라 담배를 많이 피울 수록 폐암이 발생할 가능성이 높아지게 됩니다. 이와 유사하게 피폭한 방사선량이 많으면 많을수록 암이 발생할 가능성이 높아진다고 말할 수 있습니다.
작업자가 연간선량한도를 초과하면 어떻게 되나?
방사선방호에서 사용하는 선량한도는 안전과 위험을 구분하는 제한치가 아닙니다. 이를 쉽게 이해하기 위해 고속도로의 속도제한과 비교해볼 수 있다. 운전자가 제한속도를 초과한다고 해서 항상 사고가 나는 것은 아니며 사고가 발생할 확률이 증가하는 것입니다. 마찬가지로 방사선 작업자의 경우에도 계속적으로 선량한도를 초과하게 되면 건강상의 위험은 커질 수는 있지만 선량한도를 초과했다고 해서 무조건 인체에 나쁜 영향을 준다고 말할 수는 없습니다. 또한 실제 방사선 작업장에서는 작업자가 당해에 선량한도를 초과했을 경우에 작업자의 업무전환 등과 같은 방법으로 방사선작업을 제한함으로써 더이상의 선량초과가 발생하지 않도록 관리하고 있습니다.
방사선 작업의 위험은 다른 종류의 위험들과 비교할 때 어느 정도인가?
평균수명손실을 이용한 리스크 비교
건강상의 리스크 평균수명손실
하루에 20개피 흡연 6년
과체중(15%) 2년
음주(미국 평균) 1년
모든 사고 207일
자연재해 7일
직업적 피폭(10mSv) 51일
자료
 
직업의 종류 평균수명손실
모든 산업 60일
농업 320일
건설업 227일
광산 및 채석장 167일
제조업 40일
직업적 피폭(10mSv) 51일

NRC Draft guide DG-8012
B.L. Cohen and I.S.Lee, "Catalogue of Risks Extended and Updates", Health Physics, Vol. 61(1991)
백만명 중 1명이 사망할 리스크(미국 DOE의 방사선 종사자 교육자료)
  • 1.4개피의 흡연(폐암)
  • 티스푼으로 땅콩버터 40스푼 섭취
  • 뉴욕시에서 이틀간 거주(공기오염)
  • 65km 자동차운전(사고)
  • 4000km 비행기 탑승(사고)
  • 0.1mSv 방사선피폭(암)
방사선 측정을 위한 방사선량에는 어떤 종류가 있는가?
(1) 조사선량(Exposure Dose, X)
사람이 피폭한 선량을 의미하는 것이 아니라 단순히 공간상의 어떤 위치에서 방사선 강도의 세기를 나타내는 양으로써 실무에서 널리 쓰입니다. 단위로는 렌트겐(R)을 사용하며 1R은 엑스선 또는 감마선에 의해 공기 1kg당 2.58×10-4C(쿨롱)의 전하를 생성하는 방사선의 양 입니다.

1R = 2.58×10-4C/kg


(2) 흡수선량(Absorbed Dose, D)
방사선이란 에너지의 흐름이기 때문에 방사선이 지나는 곳에 어떤 물체가 자리하면 방사선의 에너지 전부 또는 일부가 그 물체에 흡수됩니다. 방사선의 일종인 햇빛에 피부가 노출되면 따뜻함을 느끼는 이유가 바로 이것입니다. 이때 노출(피폭)된 양을 나타내는 가장 간단한 방법은 물질 단위질량(1kg) 당 흡수된 방사선 에너지량(J)이 되겠는데 이것이 바로 흡수선량입니다. 즉, 물질의 단위질량당 흡수된 방사선의 에너지로 정의되며 전통적인 단위는 "라드(rad)"이고 SI단위는 "그레이(Gy)"를 사용합니다.

1rad = 100erg/g, 1Gy = 1J/kg = 100rad


조사선량은 광자가 공기에 입사되는 경우에만 적용가능하지만 흡수선량은 모든 종류의 방사선이 인체조직을 포함한 모든 물질에 입사되는 경우에도 적용가능하며 조사선량 1R은 공기중에서 광자에 의한 흡수선량 0.876rad와 등가하고, 인체에서의 광자에 의한 흡수선량 0.95rad(대략 1rad)와 등가합니다.

(3) 등가선량(Equivalent Dose, H)
방사선의 종류가 다양하고 같은 종류라도 에너지가 다양하므로 물질 내에서 에너지를 전달하는 방식이 다릅니다. 따라서 같은 크기의 흡수선량을 인체가 피폭하더라도 인체에서 나타나는 생물학적 영향은 달라집니다. 즉, 같은 1Gy의 흡수선량이라도 X선에 의한 것과 중성자에 의한 것은 그 효과 면에서 큰 차이가 있음이 실험적으로도 밝혀졌읍니다. 그러므로 방사선의 질(quality)따른 방사선피폭의 생물학적 영향을 고려하여 흡수선량 D에 방사선의 질에 따른 상대적 효과를 보정한 양인 등가선량을 정의하였습니다. 전통적인 단위는 "렘(rem)"이고 SI단위는 "시버트(Sv)"를 사용합니다.

1Sv = 100rem


여기서 wR은 방사선가중치 입니다.

(4) 유효선량(Effective Dose, E)
인체 내부에는 다양한 장기나 조직들이 있는데 이들 각개 조직이 같은 등가선량을 받았다고 같은 정도로 우리의 건강을 위협하는 것은 아닙니다. 다시 말해서 같은 온도, 같은 흡수열량에서도 가슴팍과 손바닥이 입는 화상의 정도가 달라지는 것과 같이 피폭 조직(장기)에 따라서 발현하는 증상이 다르며 그 발현 위험도 다른 것입니다. 이와 같이 같은 등가선량에서도 인체 조직이 처하는 위험의 차이를 반영하기 위해 유효선량을 정의하였습니다

여기서 wT는 조직가중치 입니다.

그 외에도 방사선으로부터 인체를 보호하기 위한 방호량으로써 예탁선량(Committed Dose), 집단선량(Collective Dose) 등이 있습니다.