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방사선 및 방사성동위원소

방사선 및 방사성동위원소

가. 기본개념

[방사성동위원소]

  • 방사선을 내는 방사성원소의 동위원소를 말함. 자연 방사성원소는 우라늄, 라듐, 폴로늄 등 자연계에 존재하는 방사성물질로 약 70여종이 있음
    인공 방사성원소는 플루토늄을 비롯하여 우라늄보다 원자번호가 큰 악티늄족원소(actinoids)인 초우라늄원소. 현재 약 2,000여 종이 알려져 있음

[방사선]

방사선이란 불안정한 핵종이 좀 더 안정한 핵종으로 변환될 때 내놓는 에너지의 흐름을 의미합니다. 방사선의 종류에는 알파(α)선, 베타(β)선, 감마(γ)선, X선, 중성자선등이 있습니다. 방사선은 크게 물질 구성의 단위가 되는 원자를 +와 -로 나눌 수 있는 전리방사선과 상대적으로 에너지가 낮아 전리를 일으키지 않는 비전리방사선으로 나누기도 합니다

방사선은 방출하는 방사선원(source)이 천연인가 인공인가에 따라 ‘자연방사선’과 ‘인공방사선’으로 구분합니다. 자연방사선은 땅속의 광물질, 우주, 음식물, 콘크리트 벽 등에서 나오며, 적은 양이지만 체내에서도 방출됩니다. 방사선을 내는 물질의 양이나 해발 고도 등에 따라 자연방사선은 지역별로 다른 분포를 보입니다. 전 세계적으로 사람들은 자연방사선으로 인해 평균 1년에 약 2.5 밀리시버트(mSv)의 방사선 피폭을 받습니다

인공방사선은 인위적인 행위에 의해 발생되는 방사선을 말합니다. 사람들이 쉽게 접하는 TV, 컴퓨터 모니터, 전자레인지 등과 같은 전자제품에서 발생되는 전자파가 대표적이며, 병원에서 검사에 쓰이는 진단방사선과 치료에 쓰이는 치료방사선, 공항 보안 검색장치나 교량 구조물 안전 진단장치 등 인공방사선이 활용되는 분야도 매우 다양합니다

방사선의 투과력

방사선의 인체영향

사람의 인체가 방사선을 쪼이는 것을 방사선피폭이라 합니다. 경로에 따라 외부피폭과 내부피폭으로, 방사선을 받는 사람의 이해관계에 따라 직무피폭, 일반인피폭, 의료피폭으로 분류됩니다. 피폭의 대상은 물체가 될 수도 있고 인체가 될 수도 있으나 대부분의 피폭은 ‘사람’을 대상으로 합니다

방사선을 쪼였을 때(피폭)의 영향은 DNA 손상을 통해 세포 사멸이나 기능마비와 같은 결정론적 영향과 암이나 백혈병 발현과 같은 확률론적 영향이 나타날 수 있습니다. 이 때 결정론적 영향의 증상은 피폭 부위마다 차이가 있으며 문턱선량을 초과하여 피폭을 받으면 그 영향이 나타납니다. 반면 확률론적 영향은 초기 돌연변이의 유형과 세포유전의 과정이 우연성의 지배를 받기 때문에 특정한 문턱선량이 존재하지 않고 확률적(통계적) 법칙에 따라 암이나 백혈병 등이 발생하는 것을 말합니다. 유전적 영향은 확률론적 영향의 일종입니다. 한편 방사선에 대한 감수성이 상대적으로 크고 잔여수명도 긴 태아나 소아에게 방사선은 다양한 문제를 야기할 수 있습니다

방사선의 인체영향

원전주변 환경방사선

원전주변 환경방사선이란 원전 주변의 대기, 토양, 곡류, 해수 등 다양한 환경시료에 존재하는 방사성 물질의 농도 및 축적 수준을 말합니다

우리나라 원자력안전법은 원자력발전소 주변의 환경방사선 조사를 사업자가 매년 의무적으로 하도록 규정하고 있습니다. 조사의 목적은 발전소 운영으로 인해 주민들이 받게 되는 방사선량이 연간 선량한도 이내로 충분히 낮게 유지되는지 확인하고, 또한 예기치 않은 사건으로 인해 원전으로부터 방사선이 주변 환경으로 방출되는 방사선 사고를 조기에 감지함으로써 주민의 건강과 안전을 확보하고 환경의 방사능 오염을 최소화하는 데 있습니다

환경방사선 조사 목적에 따라 공기, 물, 곡류, 토양, 지표생물 등 다양한 환경시료에 대한 방사능분석을 수행하고, 조사 결과는 규제기관의 검증을 거쳐 매년 일반에게 공개되고 있습니다

  • 방사선을 내는 방사성원소의 동위원소를 말함. 자연 방사성원소는 우라늄, 라듐, 폴로늄 등 자연계에 존재하는 방사성물질로 약 70여종이 있음
    인공 방사성원소는 플루토늄을 비롯하여 우라늄보다 원자번호가 큰 악티늄족원소(actinoids)인 초우라늄원소. 현재 약 2,000여 종이 알려져 있음
  • 대지, 우주, 인체 등에 자연방사성물질이 들어 있고, 이를 통해 연간 0.8~1.25mSv를 받음. 특히 인체속에는 음식섭취 등을 통하여 칼륨-40, 탄소-14, 루비듐-87, 납-210, 폴로늄-210, 우라늄-238 등이 들어있음
  • 인공방사선: 핵실험으로 생긴 스트론튬-90과 세슘-137, 그리고 체르노빌 원전사고시 방출된 요오드-131 등으로 호흡이나 음식을 통해 체내로 들어올 수 있음. 인체에 들어있는 칼륨 방사선의 수십분의 1임. 그리고 X선 검사 등 의료용 방사선이 있음

나. 이용 분야

  • 에너지 이용: 방사선을 물질에 3쪼이면 방사선이 물질속의 원자를 이온화시키거나 원자핵과 충돌함으로써 에너지가 물질에 흡수되어 물질에 변화를 주는 이용방법
    방사선의 다양한 이용 분야
  • 방사선은 물체의 내부 상태를 파악하는 데 활용하는 비파괴검사에도 이용함
    가슴의 X선 사진을 찍을 때 뼈 부분과 기타 조직부분의 엑스선 투과 정도가 필름에 다르게 나타나는 것처럼 산업에 이를 활용하는 것임
    주물이나 용접, 대형 탱크, 배관의 결함 점검이나 각종 엔진의 부품 검사, 중요 문화재의 수리 및 복원에도 활용함
  • 방사선을 쪼임으로써 화학적 변화를 일으켜 물질의 합성, 개질 등에 이용할 수도 있는데 그 대표적인 것으로 내열성 전선 제조를 들 수 있음
    폴리에틸렌 등의 고분자에 방사선을 쪼이면 그 분자끼리 서로 결합하여 그물 모양의 고분자를 형성하여 내열성 및 기계적 강도가 향상되는데, 이를 전선재료에 응용한 것이 내열성 전선임. TV, PC, 자동차 등 온도가 높아지는 부분의 전자회로 배선에 널리 사용하고 있음. 그밖에도 발포 폴리에틸렌, 열수축성 튜브, 전자선의 가교결합 등의 활용분야가 있음
  • 의학이용: 인체의 상태를 진단, 치료하는 의학을 말하며, 핵영상 진단, 방사면역측정법, 생물학적 검사, 방사성동위원소 치료 등이 있음
  • 농업이용: 품종개량, 해충구제, 방사선 식품조사(食品照射)
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