방사선

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방사선(radioactive ray/放射線) 혹은 방사능(radioactivity/放射能)은 방사성 붕괴 과정에서 방출되는 전자기파를 포함한 에너지파를 가리킨다. 이 에너지파를 낼 수 있는 물질을 방사성 동위 원소라고 하며, 방사선을 낼 수 있는 능력을 방사능이라고 한다.

넓은 의미로는 에너지를 전달할 수 있는 모든 파동을 의미하며 이온화 방사선(전리 방사선)과 비이온화 방사선으로 구분한다. 통상 "방사선"이라고 할 때는 이온화 방사선 쪽을 총칭한다. 비이온화 방사선은 빛, 마이크로파 등이 해당한다.

1 상세[편집]

1.1 종류[편집]

Alfa beta gamma radiation penetration kr.svg
  • 알파선(α선)
    알파붕괴에서 방출되는 헬륨 원자핵을 말한다. 질량이 커서 속도가 느리고(광속의 5%) 강한 양전하를 띠기 때문에 방호가 가장 쉽다. 종이 한장으로도 쉽게 막을 수 있다.
  • 베타선(β선)
    베타붕괴에서 방출되는 전자/양전자를 말한다. 질량이 작아 속도가 빠르고 약한 음전하를 띠고 있어 방호가 어려운 편이다. 방호에는 수mm의 금속판이 필요하다.
  • 감마선(γ선)
    감마붕괴에서 방출되는 전자기파의 한 종류이다. 속도가 빠르고 형태가 없어 방호가 어렵다. 방호에는 수cm의 납판이 필요하다. 파장이 매우 짧은데다 X선보다 높은 에너지를 가지고 있다.
  • X선
    전자가 양성자에게 포획되는 과정에서 방출되는 전자기파를 지칭한다. 속도가 빠르고 형태가 없어 방호가 어렵다. 방호에는 수cm의 납판이 필요하다. 방사선 중 에너지가 가장 낮은 편이기 때문에 의료용으로 곧잘 사용된다.
  • 중성자선
    핵분열 과정에서 핵을 이탈하는 중성자를 지칭한다. 속도는 느리지만 전하를 띠지 않아서 방호가 가장 어렵다. 방호에는 수십cm의 콘크리트벽이나 수조가 필요하다.

1.2 단위(선량)[편집]

  • 베크렐(Bq, 방사능)
    원자핵이 1초에 1번 붕괴하는 것을 1베크렐이라고 한다. 단, 물질마다 방사성 붕괴할 때 나오는 방사선의 에너지가 다르기 때문에 각 물질의 1베크렐이 같은 조사선량이나 흡수선량을 의미하지 않는다.
  • 퀴리(Ci)
    본래 1g의 라듐이 방출하는 방사선을 나타내는 단위였으나 이후 원자핵이 1초에 3.7 × 1010번 붕괴하는 것으로 다시 정의 되었다. 즉 1Ci는 3.7 × 1010 Bq와 동일한 값이다. SI 단위가 아니기 때문에 미국 국립표준기술연구원에서는 사용하지 말것을 권유하고 있으나 베크렐이 워낙 작다보니 방사선원의 세기를 표기하는데 사용하기도 한다.
  • 뢴트겐(R, 조사선량)
    방사선이 표준상태의 공기를 통과할 때 발생하는 전하량을 정량화 한 것이다. 이것은 순간적인 값에 불과하기 때문에 일반인이 활용하기 어려우나, 측정이 간단하다는 장점이 있다.
  • 그레이(Gy, 흡수선량)
    방사선이 물질에 흡수되는 양을 정량화 한 것이다. 조사선량에 흡수계수를 곱하면 흡수선량을 계산할 수 있다. 1Gy는 1J/Kg를 뜻한다.
  • 시버트(Sv, 등가선량·유효선량)
    생물에 적용하는 흡수선량으로, 등가선량은 인체에 골고루 쬐었을 때, 유효선량은 인체에 불균일하게 쬐었을 때 사용한다. 흡수선량에 방사선별 가중치(등가선량) 및 조직가중치(유효선량)를 곱하면 계산할 수 있다. 방사선 종류와 장기마다 가중치가 다르기 때문에 같은 양의 흡수선량을 쬐더라도 각각의 시버트 값은 다를 수 있다.

2 이용[편집]

방사선은 매우 위험하나, 적절하게 사용하면 고에너지파의 이점을 잘 살릴 수 있다.

  • 산업현장
    비파괴검사, 소독 등에 사용한다. 방사선을 비파괴검사에 이용하면 다른 방법들 보다 육안으로 쉽게 관찰이 가능해 결함 여부를 쉽게 판독할 수 있다. 농산물에 방사선을 쬐면 살균, 살충 등의 효과를 얻으며 방사능 오염[1]과 달리 식품 자체에 영향을 주지 않아 안전하다.
  • 의료현장
    엑스레이, CT 등의 진료나 방사선 조사치료 등에 이용된다. 방사선 조사치료시 고준위의 방사선을 사용하나 국소부위에 국한하여 조사하기 때문에 인체 전체로 보면 방사선 조사량이 매우 낮다.

2.1 무기[편집]

  • 중성자탄
    수소폭탄에 베릴륨과 리튬을 둘러싸서 헬륨 원자핵의 에너지를 고에너지 중성자선으로 변환하는 핵무기. 폭발력은 약해 순간적 위력은 약하지만 강한 방사선에 피폭되게 하기 때문에 더러운 폭탄이라는 별명이 있다.

3 탐지[편집]

방사선은 오감으로 직접 알아차릴 수 없기 때문에 방사선을 탐지하기 위해서 다양한 종류의 검출기가 사용된다.

4 방호[편집]

ALARA(As Low As Reasonably Achievable)가 기본 원칙으로, 주어진 환경 안에서 가능한 방사선을 최소한으로 쬐는 것이 최고의 방호다.

4.1 피폭[편집]

인체가 방사선을 쬐는 것을 피폭이라 한다. 자연에서도 방사선이 나오기 때문(환경방사선)에 항상 피폭되고 있지만, 일정량 이상에 피폭되면 이상증상이 나타날 수 있다. 원자력안전법 시행령에서 제한하는 일반인의 피폭선량은 연간 1밀리시버트(의료·환경방사선 제외)다. 세계 평균 환경방사선은 연간 2.4밀리시버트 정도다.

  • 급성 피폭
    단번에 다량의 방사선에 피폭되는 것을 말한다. 전신에 1.5Sv 이상 피폭되면 60일 이내 사망 가능성이 생기고, 4Sv 이상인 경우 50%가 사망하고(반수치사량), 단번에 7Sv 이상 피폭되면 100% 사망한다고 알려져 있다. 국부에 조사되더라도 0.5Sv 이상 피폭될 경우 골수, 생식기, 안구, 피부 등에서 피폭 증상이 쉽게 나타나며 조직이 괴사해 영구적인 장애를 안게 되는 경우도 있다.
  • 만성 피폭
    장기간 소량의 방사선에 피폭되는 것을 말한다. 소량의 방사선이 인체에 끼치는 영향은 명확히 밝혀지지 않았으며, 일정 이상의 방사선을 쬘 경우 질병 발생 가능성이 증가한다(문턱선량)는 정도만 알려져 있다.
  • 방사화
    원소에 따라 방사선을 쬐면 방사성 동위원소로 변하면서 방사성이 없던 물체가 방사성을 띠게 된다. 일반 물체가 방사화하는 것도 문제지만, 인체가 방사화되면 피폭량이 지속적이기 때문에 치명적이다.

4.2 방호의 3원칙[편집]

방사선의 피해를 최소화 하는 3가지는 다음과 같다: 시간, 거리, 차폐.

  • 시간
    첫 번째로 최대한 피폭 시간을 줄이는 것이 중요하고, 두 번째로 방사선과 격리된 공간에서 최대한 시간을 끌어 반감기를 이용해 충분히 방사성 물질이 감소한 뒤에 방사성 물질에 노출된 공간에 진입하면 피해를 최소화 할 수 있다. 냉전 시절 핵폭탄이 폭발한 이후 14일이 지나면 실생활에 복귀할 수 있다고 알려졌다.
  • 거리
    방사성 물질에서 멀수록 방사선의 위력이 크게 떨어진다. 냉전 시절에 주민소개령을 자주 연습한 이유나 방사선 사고시 주민소개령이 떨어지는 이유도 물리적인 부상뿐만 아니라 근원지에서 멀어질수록 방사선의 위력을 크게 줄일 수 있기 때문이다.
  • 차폐
    거리를 확보할 수 없다면 차폐로 그에 상응하는 효과를 얻을 수 있다. 가장 좋은 차폐물질은 철근 콘크리트와 철판 조합이지만, 구하기 여의치 않은 경우 무지막지한 흙더미가 훌륭한 대안이 된다.

5 제염[편집]

이미 방사성 동위원소가 낙하하거나 흡수되어 오염된 경우, 이를 제거해야 하며 이 작업을 제염이라고 한다. 좁게는 매일 발전소에서 발생하는 폐기물의 처리부터, 넓게는 방사선 사고로 인한 광범위한 제염 작업까지 다양한 곳에서 다양한 방법으로 제염을 한다.

  • 화학적 처리
    방사능 오염수, 오염 기체 등을 처리하는 방법으로 여재에 흡착하거나 필터에서 여과하여 제거한다.
  • 물리적 제거
    표면에 부착된 방사성 동위원소나 방사화된 물질을 제거하는 방식으로 세척, 표면 연마 등이 해당된다.

6 기타[편집]

  • 방사선의 위험성이 본격적으로 알려지기 시작한건 1950년대 이후인데 그 이전에는 방사선이 건강에 좋다는 잘못된 믿음이 퍼져서 방사성 원소가 들어간 치약이라거나 라듐이 들어간 초콜렛처럼 방사성 물질을 사용한 온갖 물건들이 판매되기도 했었다. 일반인들만의 문제가 아니라 의사들이 환자에게 처방이랍시고 방사성 원소가 들어간 물을 마시게 하는 등 지금 시선으로 본다면 경악할 일들이 많이 있었다. 사실 초기 방사선 연구자들도 사정은 크게 다르지 않아서 퀴리 부부도 별 다른 방호조치 없이 방서선을 다뤘고 마리 퀴리는 방사선 물질을 주머니에 넣고 다녔다는 일화도 남아있으며, 말년에 피폭으로 인한 건강 악화로 고생하다가 세상을 떠났다. 그녀의 유품으로 남은 노트 등은 상당한 양의 방사선을 방출하고 있다.

7 각주

  1. 방사성 동위원소가 식물에 흡수되어 고정됨