급성방사선증후군

3. 방사선 노출 측정

방사선 노출량을 측정하고 그 영향을 평가하기 위해 여러 단위가 사용된다.

물리적인 에너지 흡수량을 나타내는 단위로는 라드(rad)와 그레이(Gy)가 있다.

• 라드(rad): CGS 단위계의 흡수선량 단위로, 조직 1 킬로그램(kg)당 0.01 줄(J)의 에너지가 흡수되었음을 의미한다.
• 그레이(Gy): SI 단위계의 흡수선량 단위로, 조직 1 kg당 1 J의 에너지가 흡수되었음을 의미한다. 1 Gy는 100 rad와 같다.

• 렘(rem): CGS 단위계의 등가선량 단위이다. (등가선량 rem = 흡수선량 rad × ''Q'')
• 시버트(Sv): Sievert|시버트^eng. SI 단위계의 등가선량 단위이다. (등가선량 Sv = 흡수선량 Gy × ''Q''). 1 Sv는 100 rem과 같다.

''(더 자세한 ''Q'' 값 목록은 시버트 항목 참조)''

급성방사선증후군(ARS)의 발생 가능성과 심각도를 예측하는 데 가장 흔하게 사용되는 지표는 전신 흡수 선량(Gy 또는 rad)이다.^[35] 등가 선량(Sv 또는 rem), 유효 선량, 섭취 선량 등은 암 발생률과 같은 장기적인 확률적 영향을 평가하는 데 사용되며, ARS 평가에는 직접적으로 사용되지 않는다.^[35] 따라서 이들 단위를 혼동하지 않도록 주의해야 한다. 흡수 선량은 그레이(Gy) 또는 라드(rad)로, 등가선량이나 유효선량 등은 시버트(Sv) 또는 렘(rem)으로 측정한다. (1 rad = 0.01 Gy, 1 rem = 0.01 Sv)^[36]

대부분의 급성 방사선 노출 사고는 외부 전신 감마선 피폭인 경우가 많으며, 이때는 흡수 선량(Gy), 등가 선량(Sv), 유효 선량(Sv)의 값이 거의 동일하게 나타난다. 하지만 테락-25 사고나 1958년 세실 켈리 임계 사고처럼 신체 특정 부위에 집중적으로 피폭된 경우에는 Gy 또는 rad 단위의 흡수 선량만이 유의미한 정보를 제공한다.

4. 피폭의 원인

'''피폭'''(被曝, radiation exposure^영어)은 인체가 방사선에 노출되는 것을 의미하며, '''방사능 피폭''', '''방사선 피폭''', '''방사성 피폭'''이라고도 부른다. 피폭은 몸 바깥의 방사선원에 의한 외부 피폭과 몸 안에 들어온 방사선원에 의한 내부 피폭으로 나눌 수 있다.^[74]

5. 피폭의 증상 및 영향

'''피폭'''(被曝, radiation exposure^eng)은 인체가 방사선에 노출되는 것을 의미하며, '''방사능 피폭''', '''방사선 피폭''', '''방사성 피폭'''이라고도 한다. 몸 바깥의 방사선원에 의한 외부 피폭과 체내에 들어온 방사선원에 의한 내부 피폭으로 나눌 수 있다.^[74]

피폭 증상은 노출된 방사선량이 증가할수록 심각해지며 생존율은 낮아진다. 오랜 기간 방사선에 노출되면 세포 분열 관련 유전자가 변형되어 암을 유발할 수 있다. 반면, 종양 세포의 비정상적인 분열을 억제하는 방사선의 특성을 이용해 암 치료에 활용하기도 한다(방사선 치료 참조). 낮은 수준의 방사선이 오히려 암 발생을 억제한다는 주장(호르메시스)도 제기되어 왔다.

피폭은 자연 방사선원 또는 인공 방사선원에 사고로 노출되어 발생할 수 있다. 방사성 물질을 다루는 작업자는 "필름 배지"나 다른 선량계를 착용하여 총 피폭량을 관리한다. 이러한 장비는 시간에 따른 누적 노출량을 측정하여 위험 수준에 도달하기 전에 경고를 보내므로, 순간적인 측정치만 보여주는 가이거 계수기보다 생물학적 영향을 판단하는 데 더 유용하다.

역사적으로 제2차 세계 대전 당시 히로시마와 나가사키에 투하된 핵폭탄 투하, 체르노빌 사고 등은 심각한 방사선 피폭 사례로 기록되어 있다. 히로시마와 나가사키의 경우 사용된 핵물질 종류에 따라 피해 양상이 달랐으며, 체르노빌 사고는 세슘-137, 스트론튬-90과 같은 방사성 동위 원소에 의한 장기적인 오염 문제를 남겼다.

5. 1. 급성 증상

• 조혈기 증후군: 0.25 Gy 이상의 전신 급성 선량에서 혈액 검사로 감지 가능하며, 1 Gy 이상 전신 피폭 시 뚜렷하게 나타난다. 골수의 조혈 줄기 세포가 방사선에 민감하여 세포 사멸을 일으키고 조혈 세포가 감소하는 것이 특징이다. 이는 무형성 빈혈이라 불리는 혈구 수 감소를 특징으로 하며, 낮은 백혈구 수로 인한 감염 위험 증가, 혈소판 부족으로 인한 출혈 위험 증가, 순환하는 적혈구 부족으로 인한 빈혈을 초래할 수 있다.^[6] 1 Gy 미만 선량에서는 환자가 증상을 거의 느끼지 못할 수도 있다. 폭탄 폭발 등으로 인한 외상이나 화상은 조혈기 증후군으로 인한 상처 치유 불량으로 악화되어 사망률을 높일 수 있다. 중증 상태에서 치료받지 않으면 30~60일 정도에 사망할 수 있다.

• 위장관 증후군: 6 Gy에서 30 Gy 사이(일부 자료에서는 5 Gy 이상)의 흡수 선량 이후에 주로 나타난다.^[6] 메스꺼움, 구토, 식욕 부진, 복통 등의 징후 및 증상을 보인다.^[10] 4 Gy 이상의 선량에서 구토가 발생하면 치명적인 전신 노출을 의미하는 지표가 될 수 있다. 소장 내 줄기 세포가 세포 사멸을 일으켜 상피 세포 공급이 중단되고, 이로 인해 흡수력 저하로 인한 설사나 세균 감염이 발생한다. 골수이식과 같은 특별한 치료 없이는 이 선량에서 사망하는 경우가 흔하며,^[6] 일반적으로 위장관 기능 부전보다는 감염으로 인해 사망한다. 중증 상태에서 치료받지 않으면 20일 이내에 사망할 수 있다.

• 신경혈관 증후군: 일반적으로 30 Gy보다 큰 흡수 선량에서 발생하지만, 10 Gy만큼 낮은 선량에서도 나타날 수 있다.^[6] 피폭 후 몇 분에서 몇 시간 이내에 현기증, 두통 또는 의식 저하와 같은 신경학적 증상으로 나타난다. 중추 신경에 영향이 나타나 의식 장애, 쇼크 증상을 동반하며, 구토가 없을 수도 있다. 공격적인 집중 치료를 받더라도 거의 항상 치명적이다.^[6]

• 0.05 Sv 이하: 증세 없음. LNT 모델에 따라 잠재적으로 암 및 유전자 변형 위험이 있을 수 있으나, 이는 논쟁의 대상이다 (호르메시스 참조).
• 0.2 ~ 0.5 Sv: 인지 가능한 증세 없음. 적혈구 일시적 감소.
• 0.5 ~ 1 Sv: 두통을 포함한 미약한 방사능병 증세. 면역 세포 교란으로 감염 가능성 증가. 일시적인 남성 불임 가능.
• 1 ~ 2 Sv: 가벼운 피폭 증세. 30일 후 10% 사망률(치사율 10/30). 노출 후 3~6시간 정도에 메스꺼움(2 Sv에서 50% 확률로 구토 동반)이 시작되어 하루 정도 지속된다. 10~14일간의 호전기 이후 식욕부진이나 피로(2 Sv에서 50% 확률)와 같은 일반적인 증세가 나타난다. 면역 체계 저하로 회복 기간이 길고 감염 위험이 높다. 일시적인 남성 불임은 일반적이다.
• 2 ~ 3 Sv: 심각한 피폭 증세. 30일 후 35% 사망률(치사율 35/30). 메스꺼움(3 Sv에서 100%) 및 구토(2.8 Sv에서 50% 확률)가 노출 1~6시간 사이에 시작되어 1~2일 지속된다. 이후 7~14일의 호전기를 거쳐 전신 탈모(3 Sv에서 50% 확률), 피로 및 일반적인 병증이 나타난다. 백혈구 대량 손실로 감염 위험이 크게 증가한다. 영구적인 여성 불임도 가능하다. 회복에는 수 개월이 필요하다.
• 3 ~ 4 Sv: 심각한 피폭 증세. 30일 후 50% 사망률(치사율 50/30). 2–3 Sv와 유사한 증세를 보이며, 호전기 이후 입, 피하, 신장 등에 심각한 출혈이 발생한다(4 Sv에서 50% 확률).
• 4 ~ 6 Sv: 중대한 피폭 증세. 30일 후 60% 사망률(치사율 60/30). 집중적인 치료가 없을 경우 사망률은 4.5 Sv에서 45%, 6 Sv에서 90%까지 증가한다. 노출 후 1~2시간 사이에 증세가 시작되어 2일 정도 지속된다. 7~14일간의 호전기 이후 3–4 Sv와 같은 증세가 더 강하게 나타난다. 여성 불임이 일반적이다. 회복에는 수 개월에서 1년까지 필요하다. 노출 후 2~12주 사이에 내부 출혈 및 감염으로 사망하는 경우가 많다. 체르노빌 사고 당시 소방팀을 지휘했던 레오니드 텔야트니코프는 약 4 Sv에 피폭되었고, 사고에서 생존했으나 이후 암으로 투병하다 2004년 사망했다. 로스 알라모스 국립 연구소의 물리학자 해리 K. 더그힐란 2세는 1945년 임계 질량 실험 중 약 5.1 Sv의 중성자 방사선에 노출되어 28일 후 사망했다.
• 6 ~ 10 Sv: 중대한 피폭 증세. 14일 후 100% 사망률(치사율 100/14). 생존을 위해서는 집중적인 치료가 필수적이다. 골수가 거의 완전히 파괴되어 골수이식이 필요하다. 위 및 내장 조직이 심각하게 손상된다. 노출 후 15~30분 사이에 증세가 시작되어 2일 정도 지속된다. 5~10일간의 호전기 이후 감염이나 내부 출혈로 사망한다. 회복에는 수 년 이상이 걸리거나 불가능할 수 있다.
• 10 ~ 50 Sv: 중대한 피폭 증세. 7일 후 100% 사망률(치사율 100/7). 노출 후 5분~30분 이내에 즉각적인 극도의 피로와 메스꺼움을 느낀다. 이후 며칠간은 "걸어다니는 유령" 단계로 불릴 정도로 비교적 정상적인 상태를 보이다가, 위 및 내장 조직 세포가 괴사하며 대량의 설사, 내부 출혈, 탈수 증세가 나타나고 수분-전해질 불균형을 일으킨다. 정신착란 및 순환 기관 파괴에 따른 혼수와 함께 사망에 이른다. 사망은 피할 수 없으며, 유일한 치료는 통증 치료이다. 캐나다 출신 물리학자 루이스 슬로틴은 1946년 로스 알라모스 임계 사고로 약 21 Sv에 노출되어 9일 후 사망했다.
• 50 ~ 80 Sv: 수 초, 수 분 이내에 즉각적인 방향 감각 상실과 혼수에 이른다. 신경계의 완전한 파괴로 수 시간 이내에 사망한다.
• 80 Sv 이상: 대체로 즉각적인 사망을 예상한다. 1964년 미국 로드아일랜드주 우드 리버 사고에서 약 100 Sv에 노출된 인부는 49시간, 1945년 미국 뉴멕시코주 로스 알라모스 사고에서 상체에 약 120 Sv를 받은 인부는 36시간 생존했다.

• 방사선 신경 장애: 30 Gy 이상의 고선량 전신 피폭 시 중추 신경에 영향이 나타나 의식 장애, 쇼크 증상을 동반한다. ARS의 일환으로 발병하는 경우 예후가 비교적 양호하지만, 만발성 방사선 장애로 발병하면 진행성이며 예후가 불량하다.
• 방사선 장애성 심막염: ARS의 일환으로 발병하는 급성 심막염은 예후가 양호하나, 만성 수축성 심막염으로 진행되면 예후가 불량해진다.
• 방사선 폐렴: 40 Gy 이상의 고선량 국소 피폭 시 나타날 수 있다. 대부분 스테로이드계 항염증제 치료에 반응하지만, 폐섬유증으로 진행될 수 있다.
• 피부 장애: 피부는 상피 기저 세포의 감수성이 높아 피폭 선량에 따라 다양한 증상을 보인다. 3 Gy 이상에서 탈모 및 일시적 홍반, 7~8 Gy에서 건성 낙설, 15 Gy 이상에서 습성 낙설 및 수포 형성, 20 Gy 이상에서 궤양, 25 Gy 이상에서 괴사가 나타날 수 있다. 단, 선량률(Gy/시간)과 피폭 면적에 따라 증상은 달라질 수 있다.

5. 2. 장기적 영향

• 방사선 신경 장애: 만발성 방사선 장애의 일환으로 발병하는 경우 진행성이며 예후가 불량하다.
• 방사선 장애성 심막염: ARS의 일환으로 발생하는 급성 심막염은 비교적 예후가 양호하지만, 만성 수축성 심막염으로 진행될 경우 예후가 불량해진다.
• 방사선 폐렴: 40Gy 이상의 고선량 국소 피폭으로 나타날 수 있으며, 때로는 폐섬유증으로 진행될 수 있다.

6. 피폭의 예방과 관리

방사선 피폭은 인체에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로, 전리복사 노출을 최소화하기 위한 예방 조치와 피폭 발생 시 적절한 관리가 필수적이다. 급성방사선증후군을 예방하는 가장 확실한 방법은 고선량의 방사선에 노출되지 않는 것이며, 이를 위한 구체적인 방법들이 존재한다.

고선량의 방사선 노출은 DNA 손상을 유발하며, 제대로 복구되지 않으면 심각하거나 치명적인 염색체 이상을 초래할 수 있다. 이온화 방사선은 활성 산소를 생성하거나 직접적인 이온화 작용을 통해 세포에 손상을 입힌다. 특히 DNA 이중 나선 내에 여러 손상이 동시에 발생하는 클러스터 손상은 방사선 노출의 특징적인 결과로, 복구가 매우 어렵다.^{[37][38][40][41]} 이러한 DNA 손상은 세포 분열 과정에서 돌연변이나 염색체 및 염색분체 이상을 일으켜 장기적인 건강 문제로 이어질 수 있다.^[42]

방사선 피폭을 예방하고 관리하는 구체적인 방법은 아래 하위 섹션에서 더 자세히 다룬다.

6. 1. 예방

• 시간: 방사선에 노출되는 시간이 길수록 더 많은 양의 방사선을 받게 된다. 따라서 방사선 구역에서는 가능한 한 빨리 이동해야 한다.^[44] 예를 들어, 방사선 작업자는 방사성 물질을 다루는 작업을 최대한 신속하게 수행하도록 교육받는다. 미국의 핵전쟁 생존 기술 매뉴얼에서는 시간당 400 R의 선량률을 보이는 심각한 낙진 지역이라도, 쓰레기를 버리기 위해 10초만 노출된다면 약 1 R 정도의 선량만 받게 되므로, 단시간 노출은 위험을 크게 줄일 수 있다고 설명한다.^[44]

• 거리: 방사선원으로부터 멀리 떨어질수록 방사선량은 줄어든다.

• 차폐: 방사선원과 사람 사이에 납, 흙, 모래주머니, 차량, 물 등 질량이 있는 물질을 두면 방사선을 줄일 수 있다. 하지만 차폐 물질의 종류에 따라 효과가 다르므로 주의해야 한다. 예를 들어, 원자 번호가 높은 물질(예: 납)은 광자(감마선, X선) 차폐에는 효과적이지만, 베타 입자를 차폐하는 데 사용하면 브렘스슈트랄룽이라는 X선이 발생하여 오히려 방사선 노출을 증가시킬 수 있다. 이 경우 원자 번호가 낮은 물질이 더 적합하다. 또한, 중성자를 차폐하기 위해 중성자 활성화 유효 단면적이 큰 물질을 사용하면, 차폐 물질 자체가 방사성을 띠게 되어 더 위험해질 수 있다.

• 내부 오염 방지: 방사성 물질을 흡입하거나 섭취하는 것을 막기 위해 엘라스토머식 호흡 보호구나 분진 마스크 같은 호흡 보호 장비를 착용하고 위생 관행을 준수해야 한다.^[45]
• 외부 오염 방지: 피부 보호 장비는 신체 표면에 방사성 물질이 묻는 것을 막아준다.^[45] 하지만 이러한 장비들은 외부에서 침투하는 감마선과 같은 고에너지 방사선은 막지 못한다.
• 아이오딘화 칼륨(KI) 복용: 핵발전소 사고나 핵 공격 시 방출될 수 있는 방사성 아이오딘이 갑상선에 흡수되는 것을 막아준다. 하지만 방사성 아이오딘이 없는 일반적인 고방사능 폭탄에는 효과가 없다. KI 정제는 복용 시점에 따라 효과가 크게 달라지며, 약 24시간 동안 갑상선을 보호한다. 다른 방사성 핵종이나 다른 장기는 보호하지 못하며, 급성방사선증후군 자체를 예방하는 것은 아니다.^[47]

6. 2. 관리

• 급성 골수 증후군: 치료의 핵심은 골수 기능 장애에 대한 대처이다. 면역력 저하로 인한 감염증 관리와 더불어, 조혈모세포 이식이나 과립구 집락 자극 인자(G-CSF) 투여를 통해 조혈 기능을 회복시킨다.
• 소화관 증후군: 현재로서는 설사나 세균 감염 등에 대한 대증 요법이 중심이다.
• 피부 장애: 탈모, 홍반, 수포, 궤양, 괴사 등 피부 손상 정도에 따라 치료하며, 심한 경우 피부 이식을 시행한다.

7. 피폭 관련 주요 사건 및 인물

8. 피폭 관련 논란

방사선 피폭의 증세는 노출 정도가 증가함에 따라 더욱 심각해지고, 생존율은 떨어진다. 오랜 시간 방사선에 노출될 경우, 세포 분열 유전자가 변형되어 암을 유발할 수 있다. 하지만, 종양 스스로도 비정상적으로 급속한 세포분열을 통해 성장하므로, 세포 분열을 방해하는 방사선의 효과는 암 제거에도 사용될 수 있다(방사선 치료 참조).

한편, 낮은 수준의 방사선은 오히려 암 생성을 막는 효과가 있다는 주장도 제기되어 왔다(호르메시스 참조). 이는 저선량 방사선의 영향에 대한 논란 중 하나이다.

피폭은 자연적이거나 혹은 공업용 방사선원에 사고로 노출됨으로써 발생할 수 있다. 따라서 방사성 물질을 다루는 작업자는 "필름 배지"(필름의 방사능 노출 정도를 측정)나 다른 선량계를 착용하여 총 방사선 노출량을 관리한다. 이러한 장비는 시간에 따라 노출량을 누적하여 기록하고, 위험한 수준에 이르기 전에 사용자에게 경고를 보내 생물학적 영향을 판단하는 데 도움을 준다. 이는 순간적인 방사선량을 측정하는 가이거 계수기보다 총 노출량 관리에 더 유용하다.

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