이온화 방사선
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1. 개요
이온화 방사선은 입자 또는 전자기파의 형태로 존재하는 에너지를 말하며, 물질을 이온화시키는 특징을 가지고 있다. 알파선, 베타선, 감마선, 중성자선, X선 등이 있으며, 직접 이온화와 간접 이온화로 나뉜다. 이온화 방사선은 핵 효과, 화학 효과, 전기적 효과 등 다양한 물리적, 화학적, 전기적 효과를 나타내며, 생명체에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이온화 방사선에 노출되면 결정론적 영향과 확률적 영향이 나타날 수 있으며, 가장 흔한 영향은 방사선 유발 암이다. 방사선은 다양한 측정 기기를 통해 측정되며, 붕괴율, 플럭스, 에너지, 선량 등의 개념으로 표현된다. 이온화 방사선은 의학, 산업, 군사 등 다양한 분야에서 활용되며, 한국은 이온화 방사선의 안전 관리를 위해 원자력 기본법, 방사성 동위원소 등에 의한 방사선 장애 방지에 관한 법률 등 관련 법규 및 규정을 제정하여 시행하고 있다.
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- 이온화 방사선 - 알파 입자
알파 입자는 헬륨 원자핵으로, 불안정한 원자핵의 알파 붕괴 시 방출되는 양전하 입자이며, 낮은 투과력에도 불구하고 체내 흡수 시 위험하고, 핵물리학 연구와 화재 경보기, 암 치료 등 다양한 분야에 응용된다. - 이온화 방사선 - 우주선 (물리)
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급성방사선증후군은 단시간에 다량의 이온화 방사선에 노출되어 발생하는 질병으로, 피폭량에 따라 조혈, 위장관, 신경혈관 증후군 등 다양한 증상이 나타나며, 원자력 사고, 핵무기 사용 등이 주요 원인이고, 치료는 증상 완화와 감염 예방에 중점을 둔다.
| 이온화 방사선 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 물질을 통과할 때 직접 또는 간접적으로 해당 물질의 원자를 전리시키는 능력을 가진 방사선. |
| 종류 | |
| 입자선 | 알파선 베타선 중성자선 양성자선 양전자선 중이온선 |
| 전자기파 | 감마선 엑스선 |
| 특징 | |
| 작용 | 물질을 통과하면서 물질을 이온화시키는 작용을 함. |
| 인체 영향 | DNA 손상 돌연변이 유발 가능 암 발생 위험 증가 |
| 활용 | 의료 (진단 및 치료) 산업 (비파괴 검사, 살균) 연구 |
| 안전 | |
| 차폐 | 방사선의 종류에 따라 적절한 차폐재 사용 (납, 콘크리트 등). |
| 피폭량 관리 | 작업자의 피폭량을 최소화하고, 정해진 허용 기준을 초과하지 않도록 관리. |
| 주의사항 | 방사선 작업 시 안전 수칙 준수. |
| 관련 법규 | |
| 대한민국 | 원자력안전법 등 관련 법규 준수. |
2. 방사선의 유형
방사선은 입자의 종류 또는 이온화 효과를 만들어내는 전자기파에 의해 분류되며, 직접 이온화와 간접 이온화로 나눌 수 있다.
방사선은 그 발생 기구와 물리적 성질에 따라 전자기 방사선과 입자 방사선으로 나눌 수 있다.
| 용어 | 의미 | 단위 |
|---|---|---|
| 흡수선량 | 방사선에 의해 물질이 얻은 에너지를 나타내는 척도 | 그레이(Gy) |
| 등가선량 | 인체의 각 장기에 대해 정의되며, 방사선의 영향을 나타내는 척도 | Sv(시버트) |
| 유효선량 | 개인의 신체 전체에 대해 정의되며, 방사선의 영향을 나타내는 척도 | Sv(시버트) |
| 조사선량 | 조사된 방사선의 총량을 나타내는 척도 | R(뢴트겐) |
2. 1. 직접 이온화
대전된 거대 입자는 충분한 운동 에너지를 지니고 있다면 쿨롱의 힘을 통해 원자를 직접 이온화할 수 있다. 이러한 입자에는 원자핵, 전자, 뮤온, 대전된 파이온, 양성자, 전자가 떨어져 나가 대전된 핵 등이 포함된다.[7] 이들은 모두 필요한 운동 에너지에 도달할 수 있는 상대 속도로 움직여야 한다.상대론적인 속도를 갖는 헬륨 핵은 알파 입자, 상대론적인 속도를 갖는 전자는 베타 입자로 불린다. 자연적으로 발생하는 우주선은 주로 상대론적인 속도의 양성자로 이루어지며, 헬륨 이온과 같은 고에너지 핵과 뮤온도 포함된다. 대전된 파이온은 매우 짧은 기간 동안 생존하며, 입자 가속기 안에서나 대량으로 볼 수 있다.
처음 발견된 직접 전리 방사선 유형 두 가지는 방사성 붕괴 동안 원자핵에서 방출되는 헬륨 핵인 알파 입자와 고에너지 전자인 베타 입자이다.
우주에서는 매우 높은 에너지의 양성자, 헬륨 핵, HZE 이온이 비교적 얇은 층의 방호, 의복 또는 피부에 의해 초기적으로 멈출 수 있다. 하지만 그 결과로 발생하는 상호 작용은 이차 방사선을 생성하고 연쇄적인 생물학적 영향을 일으킨다. 예를 들어, 고에너지 양성자에 의해 조직의 단 하나의 원자가 이동하더라도 충돌은 신체 내에서 추가적인 상호 작용을 유발한다. 이를 "선형 에너지 전달(LET)"이라고 하며, 탄성 산란을 이용한다.[9]
LET는 운동량 보존의 방식으로 당구공이 다른 공을 치는 것으로 시각화할 수 있으며, 첫 번째 공의 에너지가 두 공에 불균등하게 분배되어 둘 다 멀리 흩어진다. 전하를 띤 핵이 우주에 있는 물체의 비교적 느리게 움직이는 핵과 충돌하면 LET가 발생하고 중성자, 알파 입자, 저에너지 양성자 및 기타 핵이 충돌에 의해 방출되어 조직의 총 흡수 선량에 기여한다.[9]
2. 1. 1. 알파 입자
알파 입자는 양성자 두 개와 중성자 두 개가 결합한 것으로, 헬륨 원자핵과 동일하다. 보통 알파 붕괴 과정에서 생성되지만, 다른 방식으로도 생성될 수 있다. α (그리스 문자의 첫 글자)에서 이름을 따왔으며, α 또는 α2+로 표기한다. +2가(전자를 두 개 잃은 상태)를 나타내는 He2+ 또는 42He2+로 표기하기도 한다. 주변에서 전자를 얻으면 일반적인 (전기적으로 중성인) 헬륨 원자가 된다.[7]알파 입자는 강한 이온화 방사선의 한 종류이지만, 방사성 붕괴로 방출될 경우 투과 깊이는 얕다. 공기 중 몇 센티미터나 피부로도 막을 수 있다. 삼핵분열에서 생성된 알파 입자는 3배 더 강력하고, 3배 더 멀리 투과한다. 우주선의 10~12%를 차지하는 헬륨 핵은 일반적인 핵붕괴에서 생성되는 알파 입자보다 훨씬 높은 에너지를 가지며, 높은 투과력으로 인체나 밀도가 높은 차폐물을 통과할 수 있다.[7]
2. 1. 2. 베타 입자
베타 입자는 칼륨-40과 같은 특정 형태의 방사성 원자핵에서 방출되는 고에너지, 고속 전자 또는 양전자이다. 베타 입자의 생성은 베타 붕괴라고 하며, 그리스 문자 β로 표시한다. 베타 붕괴에는 전자가 발생하는 β−와 양전자가 발생하는 β+의 두 가지 형태가 있다.[49]고에너지 베타 입자는 물질을 통과하면서 제동 복사로 알려진 X선이나 2차 전자(델타선)을 발생시킬 수 있다. 이후 이들은 모두 간접적 이온화 효과로 이온화할 수 있다.
제동 복사는 베타 방사체를 차폐할 때 중요한데, 이는 베타 입자가 차폐 물질과 반응하면서 제동 복사가 발생하기 때문이다. 이 효과는 원자 번호가 큰 재료에서 크게 나타나므로, 베타 방사체 차폐에는 원자 번호가 낮은 재료를 사용한다.
2. 1. 3. 양전자
'''양전자'''(반전자)는 전자에 대응되는 반입자 또는 반물질이다. 양전자는 +1e가의 전하와 ½의 스핀을 가지며, 전자와 같은 질량을 갖는다. 낮은 에너지의 양전자가 낮은 에너지의 전자와 충돌하면, 쌍소멸이 일어나 두 개 이상의 감마선 광자를 발생시킨다.[2]양전자는 양전자 방출 방사성 붕괴(약한 상호작용을 통한) 또는, 충분히 활동적인 광자로부터의 쌍생성으로도 생성될 수 있다. 양전자는 의료용 양전자 방출 단층촬영(PET)에서 흔히 이온화 방사선원으로 사용된다.[2]
양전자는 양으로 대전된 입자이므로, 쿨롱 상호작용에 의해 원자를 직접적으로 이온화시킬 수 있다.[2]
2. 1. 4. 대전된 원자핵
대전된 원자핵은 은하계 우주선과 태양입자방출의 특징이며, 지구상에서는 자연적으로 발생되지 않는다.[55] 알파 입자(대전된 헬륨 핵)를 제외하고는 지구상에 자연적인 기원이 없다.[9]2. 2. 간접 이온화
간접 이온화 방사선은 전자기적으로 중성이어서 물질과 강하게 반응하지 않는다. 따라서 이온화 효과는 대부분 2차 이온화에 의해 발생한다.[10] 간접 이온화 방사선의 대표적인 예로는 광자 방사선 (감마선, X선)과 중성자가 있다.
2. 2. 1. 광자 방사선
광자는 전자기적으로 중성이지만 광전효과와 콤프턴 산란을 통해 원자를 이온화할 수 있다. 이 두 상호작용은 모두 전자를 상대론적 속도로 튀어나오게 하며, 이 전자는 베타 입자가 되어 더 많은 원자들을 이온화한다. 영향을 받은 대부분의 원자들이 2차 전자에 의해 이온화되므로, 광자는 간접적으로 이온화하는 것으로 여겨진다.[50]광자 방사선이 원자핵 내의 핵반응, 아원자 입자 붕괴, 또는 방사성 감쇠에 의해 생성된 경우 감마선이라 불린다. 원자핵 바깥에서 생성된 경우는 엑스선이라 부른다. ‘광자’는 이들을 총칭하여 쓰인다.[51][52][53]
엑스선은 보통 감마선보다 낮은 에너지를 가지는데, 과거에는 그 경계를 파장 10−11 m 또는 100 keV의 에너지를 갖는 광자로 정의하였다.[54] 현대 기술과 발견으로 엑스선과 감마 에너지 영역은 서로 겹치게 되었다. 이들은 여러 분야에서 동일한 역할을 하며, 방사선원에 차이가 있을 뿐이다.
유기물에서, 고전적인 엑스선관에서 발생되는 엑스선과 같이 100 keV 미만의 광자 에너지에 대해서는 광전 흡수가 우세하다. 에너지가 100 eV를 넘으면 콤프턴 산란을 통해 광자가 물질을 점차 더 이온화하게 되며, 5 MeV를 넘으면 쌍생성을 통해 간접적으로 이온화한다. 콤프턴 산란에서 감마선은 전자에 에너지를 전달하고, 줄어든 에너지로 다른 방향으로 향하게 된다.
2. 2. 2. 중성자
중성자는 전하가 없어서 직접 이온화를 일으키지 않는다. 그러나 빠른 중성자는 선형 에너지 전달(LET)을 통해 수소의 양성자와 상호작용하여 양성자 방사(빠른 양성자)를 발생시킨다. 이 양성자들은 높은 에너지를 가지고 전하를 띠므로 물질 내의 전자와 상호작용하여 이온화를 일으킨다.[56]수소 이외의 핵과 충돌하는 중성자는 LET가 발생해도 적은 에너지를 전달하며, 많은 경우 비탄성 산란이 일어난다. 탄성 산란과 비탄성 산란 여부는 중성자 속도, 핵, 핵단면적에 따라 결정된다.
탄성 산란의 경우, 중성자는 중성자 포획 과정에서 흡수되어 중성자 방사화를 일으킨다. 중성자는 대부분의 물질과 상호작용하여 방사성 핵을 생성한다. 예를 들어, 산소-16(16O)은 중성자 방사화를 겪고 양성자 방출로 붕괴하여 질소-16(16N)이 되었다가 다시 산소-16으로 붕괴한다. 이 과정은 수냉식 원자로에서 발생하는 방사선에 큰 영향을 미친다.
핵분열성 물질에서 2차 중성자는 핵 연쇄 반응을 일으켜 핵분열 붕괴생성물로부터 많은 이온화를 발생시킨다.
원자핵 밖의 자유 중성자는 불안정하며, 평균 수명은 14분 42초이다. 자유 중성자는 베타 붕괴를 통해 전자와 전자 반중성미자를 방출하고 양성자가 된다.[20]
3. 방사선의 물리적, 화학적, 전기적 효과
방사선은 물질과 상호작용하여 물리적, 화학적, 전기적 변화를 일으킨다. 방사선은 물질 속의 원자나 분자를 직접 또는 간접적으로 전리시키거나 여기시켜 에너지를 전달한다.
방사성 붕괴 과정에서 불안정한 원자핵이 안정된 상태로 변하면서 입자나 전자기파 형태로 방사선이 방출된다. 사이클로트론에서 방출되는 미립자 이온화 방사선은 주변 공기를 이온화시켜 푸른 빛을 낸다. 
방사선은 인체에 해로우며, 강한 방사선은 방사선 손상을 일으켜 죽음에 이르게 할 수 있다. 따라서 방사선 방호를 위한 법률이 제정되어 있지만, 방사선의 유해성에 대한 기준은 국제적으로 통일되어 있지 않다. 인간은 방사선을 오감으로 느낄 수 없으므로, 서베이 미터, 필름 배지, 열형광 선량계, 전신 계수기 등의 측정기를 사용하여 방사선을 검출하고 측정한다.
환경 방사선은 생활 환경에 존재하는 방사선을 말하며, 사람들은 자연 방사선에 의해 연간 평균 2.4mSv 정도 피폭된다고 알려져 있다.
방사선은 공업, 농업, 의료 등 다양한 분야에서 활용되지만, 취급 시 주의가 필요하며, 관련 자격증으로는 진료 방사선 기사, 방사선 취급 주임자 등이 있다.
3. 1. 핵 효과
중성자 방사선, 알파선, 그리고 20 MeV 이상의 고에너지 감마선은 핵변환과 유도 방사능을 일으킬 수 있다. 이러한 변성이 충분하면 물질의 거시적인 성질을 변화시킬 수 있으며, 방사선원이 제거된 후에도 대상이 스스로 방사성을 띠게 할 수 있다.[20] 관련 메커니즘으로는 중성자 활성화, 알파 입자 흡수, 광핵반응 등이 있다.중성자는 전하가 없어, 물질과 직접적인 이온화를 일으키는 경우가 드물다. 그러나 빠른 중성자는 선형 에너지 전달을 통해 수소의 양성자와 상호작용하여 표적 영역 물질의 핵을 산란, 수소 원자의 직접 이온화를 유발한다. 중성자가 수소 핵에 충돌하면 양성자 방사선(빠른 양성자)이 발생하며, 이 양성자들은 높은 에너지와 전하를 띠고 물질 내 전자와 상호작용하여 이온화된다.
수소 외 다른 핵에 충돌하는 중성자는 선형 에너지 전달이 발생해도 다른 입자에 더 적은 에너지를 전달한다. 그러나 많은 경우 비탄성 산란이 발생한다. 탄성/비탄성 산란 여부는 중성자 속도(빠른지 열적인지), 충돌 핵, 중성자 단면적에 따라 달라진다.
비탄성 산란에서 중성자는 중성자 포획이라는 핵반응에서 흡수되어 핵의 중성자 활성화에 기여한다. 이 상호작용은 방사성 핵을 생성한다. 예로, 산소-16은 중성자 활성화 후 양성자 방출로 붕괴하여 질소-16을 형성하고, 이는 다시 산소-16으로 붕괴한다. 이 과정에서 강력한 베타선이 방출된다.
16O (n,p) 16N (11 MeV 이상 중성자에서 빠른 중성자 포획 가능)16N → 16O + β− (붕괴 t1/2 = 7.13 s)16O (n,p) 16N 반응은 가압 경수로 냉각수에서 방출되는 X선의 주요 원인이며, 작동 중인 수냉식 원자로 방사선에 큰 영향을 미친다.
이 고에너지 β−는 제동 복사를 통해 다른 핵과 빠르게 상호 작용하여 고에너지 γ를 방출한다.
핵분열성 물질에서 2차 중성자는 핵연쇄 반응을 일으켜 핵분열 딸 생성물에서 더 많은 이온화를 유발한다. 핵 외부에서 자유 중성자는 불안정하며, 베타 붕괴를 통해 전자와 전자 반중성미자를 방출하여 양성자가 된다.[20]
3. 2. 화학 효과
분자의 이온화는 화학 결합을 깨뜨리는 방사선 분해를 일으켜 반응성이 높은 유리기를 생성할 수 있다.[41] 이러한 유리기는 방사선 복사가 멈춘 후에도 주변 물질과 반응할 수 있다.[42] 이온화 방사선은 금속의 결정 격자를 어그러지게 해서 비정질로 만들기도 하며, 무르게 하기도 한다. 또한, 반응에 필요한 활성화 에너지를 제공함으로써 중합과 부식과 같은 기존의 화학 반응을 가속화시킬 수도 있다.[41] 광소재는 이온화 에너지의 영향으로 어두워진다.[41]공기 중의 고밀도 이온화 방사선은 육안으로 식별할 수 있는 푸르스름하고 자줏빛을 띤 이온화 대기광을 생성한다.[41] 이 대기광은 임계사고, 핵폭발 직후의 버섯 구름, 또는 체르노빌 원자력 발전소 사고와 같은 손상된 원자로 내부에서도 볼 수 있다.[41]
나트륨과 같은 1원자 유체는 파괴할 화학 결합과 어그러지게 할 결정 격자가 없으므로, 이온화 방사선의 화학 효과의 영향을 받지 않는다.[41] 플루오린화 수소와 같은 음의 생성 엔탈피를 갖는 간단한 2원자 화합물은 이온화 후에 스스로 급속하게 재형성된다.[41]
3. 3. 전기적 효과
물질의 이온화는 일시적으로 해당 물질의 전도성을 증가시켜 전자 장비, 특히 반도체에 오작동이나 영구적인 손상을 초래할 수 있다.[57] 핵공업이나 대기권 외부(우주)와 같이 방사선량이 높은 환경에서 사용되는 장비는 설계, 재료 선택, 제조 기법을 통해 방사선 경화를 적용하여 이러한 효과에 견딜 수 있도록 만들어진다.우주에서 발견되는 양성자 방사선은 디지털 회로에서 단일 사건 교란(Single Event Upset, SEU)을 일으킬 수 있다.[57]
이온화 방사선의 전기적 효과는 가이거 계수기나 전리함과 같은 가스 충전 방사선 검출기에 활용된다.
4. 방사선의 건강 영향
일반적으로 이온화 방사선은 생명체에 해롭고 잠재적으로 치명적이지만, 암 치료나 갑상샘과다증의 방사선 치료와 같이 건강상의 이점이 있을 수 있다.[58] 방사선 노출에 따른 대부분의 부작용은 결정론적 영향과 확률적 영향으로 분류할 수 있다.
방사선은 생물에게 유해하며[38], 강도에 따라서는 죽음에 이르게 할 수 있다. 따라서 방사선 방호를 위해 각국에서 법률이 제정되어 있다. 다만, 어느 정도 (선량)에서 어떤 해가 있는지에 대해서는 다양한 견해가 있으며, 그 기준도 국제적으로 통일되어 있지 않다. 또한, 방사선은 인간의 오감으로는 느낄 수 없으므로, 방사선 측정을 위한 측정기를 사용하여 검출 및 측정한다. 생활 환경에 있는 방사선은 「환경 방사선」이라고 불리지만, 누구나 세계 평균 합계 2.4mSv 전후의 자연 방사선에 의한 피폭을 받고 있다고 한다.
어느 정도 가시광선과 가시광선에 가장 가까운 자외선 A(UVA)는 피부에서 활성 산소를 형성하는 것으로 입증되었으며, 이는 이러한 전자 여기된 분자가 반응성 손상을 일으킬 수 있지만 햇볕(홍반)을 유발하지 않기 때문에 간접적인 손상을 유발한다.[24] 이온화 손상과 마찬가지로, 피부에 나타나는 이러한 모든 영향은 단순한 열적 효과에 의해 발생하는 것을 넘어선다.
4. 1. 결정론적 영향
심한 방사선 노출에 따른 세포의 죽음 또는 작동 부전으로 인해 발생하는 급성 증상이다. 주로 방사선 화상과 같이 고선량으로 인해 세포가 사멸하거나 오작동하여 발생한다.[58]4. 2. 확률적 영향
이온화 방사선의 가장 흔한 영향은 노출 후 수년에서 수십 년의 잠복기를 거쳐 나타나는 확률적 방사선 유발암 발병이다. 그 기제는 잘 알려져 있지만, 위험한 정도를 예상하는 정량적 모델은 논란의 여지가 있다. 가장 널리 인정되는 모델에서는 이온화 방사선에 의한 암 발생 정도가 시버트당 5.5%의 비율로 선형적으로 증가한다고 상정한다.[59] 이 일반선형모델이 옳다면, 자연 방사선은 공중 보건에 있어 가장 위험한 방사선원이 되고, 의학 화상은 그에 가까운 2위가 된다. 이온화 방사선의 다른 확률적 효과로는 기형 발생, 방사선 유발 인지 저하, 심혈관질환 등이 있다.예를 들어 이온화 방사선은 만성 골수성 백혈병의 원인 중 하나이다.[21][22][23] 그러나 만성 골수성 백혈병(CML) 환자 대부분은 방사선에 노출되지 않았다.[22][23]
DNA는 항상 이온화 방사선에 의해 손상되기 쉽지만, 특정 분자 결합을 여기시켜 피리미딘 이량체를 형성할 만큼 충분한 에너지를 가진 방사선에 의해서도 손상될 수 있다.
5. 방사선 측정
방사선은 인간의 오감으로는 느낄 수 없으므로, 방사선 측정을 위한 측정기를 사용하여 검출 및 측정을 실시한다.[38] 생활 환경에 있는 방사선은 '환경 방사선'이라고 불리며, 누구나 세계 평균 합계 2.4mSv 전후의 자연 방사선에 의한 피폭을 받고 있다고 한다.
방사선은 응용 범위가 넓어 공업, 농업, 의료 기타 분야에서 유효하게 이용되고 있다. 다만, 방사선 취급에는 주의를 요하기 때문에, 진료 방사선 기사, 진료 엑스선 기사, 방사선 취급 주임자 등 취급 관련 자격이 몇 가지 존재한다.
5. 1. 방사선 검출기에 사용되는 반응
| 수량 | 검출기 | CGS 단위 | SI 단위 | 기타 단위 |
|---|---|---|---|---|
| 입자 플럭스 | 가이거 계수기, 비례 계수기, 섬광 검출기 | 분당 계수, 초당 cm2당 입자 수 | ||
| 에너지 플루언스 | 열 형광 선량계, 필름 배지 선량계 | |||
| 빔 에너지 | 비례 계수기 | 전자볼트 | 줄 | |
| 케르마 | 전리함, 반도체 검출기, 석영 섬유 선량계, Kearny 낙진 미터 | 그레이 | 뢴트겐 | |
| 흡수 선량 | 열량계 | 래드 | 그레이 | rep |
5. 2. 용도에 따른 측정 방법
| 수량 | 검출기 | CGS 단위 | SI 단위 | 기타 단위 |
|---|---|---|---|---|
| 붕괴율 | 큐리 | 베크렐 | ||
| 입자 플럭스 | 가이거 계수기, 비례 계수기, 섬광 검출기 | 분당 계수, 초당 cm당 입자 수 | ||
| 에너지 플루언스 | 열 형광 선량계, 필름 배지 선량계 | |||
| 빔 에너지 | 비례 계수기 | 전자볼트 | 줄 | |
| 선형 에너지 전달 | 파생 수량 | |||
| 케르마 | 전리함, 반도체 검출기, 석영 섬유 선량계, Kearny 낙진 미터 | 그레이 () | 뢴트겐 | |
| 흡수 선량 | 열량계 | 래드 | 그레이 | rep |
| 등가 선량 | 파생 수량 | 렘 | 시버트 ( × WR) | |
| 유효 선량 | 파생 수량 | 렘 | 시버트 ( × WR × WT) | BRET |
| 피폭 선량 | 파생 수량 | 렘 | 시버트 | 바나나 등가 선량 |
6. 방사선의 이용
이온화 방사선은 산업, 군사, 의학 등 다양한 분야에서 활용된다. 과거 미국에서는 X선을 사용하여 어린이의 신발 사이즈를 확인하기도 했지만, 이온화 방사선의 위험성이 더 잘 알려지면서 이러한 관행은 중단되었다.[25]
중성자 방사선은 원자로와 핵무기의 작동에 필수적이다. 또한, 탄소-14를 이용해 수천 년 된 유기체의 연대를 측정하는 방사성 탄소 연대 측정도 가능하다.
방사선은 공업, 농업, 의료 등 여러 분야에서 널리 사용되지만, 취급 시 주의가 필요하다. 일본에서는 진료 방사선 기사, 진료 엑스선 기사, 방사선 취급 주임자 등 관련 자격증이 있다.
6. 1. 투과성 활용
X선, 감마선, 베타선, 양전자 방사선의 투과력은 의료 영상, 비파괴 검사 및 다양한 산업용 계측기에 사용된다.[25]6. 2. 생물학적 작용 활용
이온화 방사선은 의료 기구 소독, 식품 조사를 통한 식품 보존, 불임 곤충 기술을 이용한 해충 방제에 쓰이는 등 살균 효과를 다양하게 활용한다.[25]6. 3. 화학적 작용 활용
이온화 방사선의 투과력은 의료 영상, 비파괴 검사 등에 사용된다. 방사성 추적자는 방사선 화학 및 생물학뿐만 아니라 의학 및 산업 응용 분야에도 사용된다. 알파 방사선은 정전기 제거기 및 연기 감지기에 사용된다.6. 4. 전리/여기 작용 활용
이온화 방사선은 산업, 군사, 의학 등 다양한 분야에서 활용된다. 알파 방사선은 정전기 제거기와 연기 감지기 등에 사용된다.[25]6. 5. 의료 이용
방사선 의학에서 방사선은 방사선 치료를 통해 뇌종양, 피부암 등 악성 종양 (드물게 양성 종양도)을 치료하는 데 사용된다.[25]7. 한국의 방사선 관련 법규 및 규제
한국은 방사선 안전 관리를 위해 다양한 법률과 규정을 제정하여 시행하고 있다. 이러한 법규들은 방사선 이용의 편익과 위험을 균형 있게 관리하고, 국민의 안전과 건강을 보호하는 것을 목표로 한다.
일본의 경우, 방사선 피폭에 의한 방사선 장애를 예방하기 위해 여러 법률을 제정하여 규제하고 있다. 주요 법률로는 국제 노동 기구의 전리 방사선으로부터의 노동자 보호에 관한 조약 (제115호), 원자력 기본법, 핵원료 물질, 핵연료 물질 및 원자로의 규제에 관한 법률, 방사성 동위원소 등에 의한 방사선 장애 방지에 관한 법률, 전리 방사선 장애 방지 규칙 등이 있으며, 원자력 사고 이후의 피해 복구 및 지원을 위한 특별 조치로는 후쿠시마 부흥 재생 특별 조치법과 도쿄 전력 원자력 사고로 인해 피해를 입은 어린이들을 비롯한 주민 등의 생활을 보호하고 지원하기 위한 피해자의 생활 지원 등에 관한 시책 추진에 관한 법률이 있다.
이러한 일본의 사례를 참고하여, 한국에서도 방사선 안전 관리에 대한 법규 및 규제를 지속적으로 강화하고, 투명하고 민주적인 절차를 통해 사회적 합의를 도출하며, 취약 계층에 대한 보호를 강화하는 방향으로 정책을 추진해야 할 것이다.
7. 1. 주요 법률
다음은 이온화 방사선과 관련된 주요 법률이다.1960년 국제 노동 기구에서 채택된 조약으로, 전리 방사선에 노출될 수 있는 모든 노동자를 보호하기 위한 내용을 담고 있다. 16세 이하 노동자의 고용 금지, 피폭량 한도 기준 설치, 고용주에 의한 사전 및 사후 건강 진단, 의사의 조언에 반하는 작업 금지 등을 규정한다. 일본은 1973년 7월 31일에 이 조약을 비준했다.[44]
- '''원자력 기본법'''
원자력 연구, 개발 및 이용 추진을 통해 미래 에너지 자원을 확보하는 것을 목적으로 한다. 핵연료 물질은 임계량이 존재하고, 저비방사능으로 취급하는 양이 다르며, 다른 방사성 동위원소와 동일하게 규제하기 어렵기 때문에 장애 방지법의 적용을 받지 않고 이 법률로 규제된다.
- '''핵원료 물질, 핵연료 물질 및 원자로의 규제에 관한 법률''' (로 규제법)
- '''방사성 동위원소 등에 의한 방사선 장애 방지에 관한 법률''' (장애 방지법)
일반인을 포함하여 방사선 장애를 방지하기 위해 방사성 동위원소(핵연료 물질 및 핵원료 물질 제외) 등의 사용, 판매, 임대, 폐기를 규제하는 것을 목적으로 한다. 약사법에 규정된 의약품으로서의 방사성 동위원소는 의료법 및 약사법에 의해 규제되며, 장애 방지법 시행령에서는 적용 제외된다. 단, 임상 연구에 사용되는 의약품은 약사법이 적용되지 않고 장애 방지법이 적용된다.
- '''전리 방사선 장애 방지 규칙''' (전리칙)
후생노동성령. 방사선을 취급하는 사업장에서 일하는 사람의 안전 확보를 목적으로 한다. 장애 방지법에서 규제되지 않는 1MeV 이하의 X선 발생 장치는 이 성령으로 규제된다.
- '''인사원 규칙 10-5'''
전리 방사선 장애 방지 규칙의 국립 기관 버전이다.
- '''선원 전리 방사선 장애 방지 규칙'''
전리 방사선 장애 방지 규칙의 선원 버전이다.
- '''의료법의 시행 규칙''' (의료법)
후생노동성령. 방사선 요법과 같이 이익이 있는 의료 분야에서의 방사선 이용을 규제하는 것을 목적으로 한다.
- '''방사성 동위원소 등 차량 운반 규칙'''
국토교통성령. 운반 시 안전과 운전자의 안전 확보를 목적으로 한다. 장애 방지법과 달리, 규제 대상에 핵연료 물질도 포함된다.
- '''후쿠시마 부흥 재생 특별 조치법'''
- '''도쿄 전력 원자력 사고로 인해 피해를 입은 어린이들을 비롯한 주민 등의 생활을 보호하고 지원하기 위한 피해자의 생활 지원 등에 관한 시책 추진에 관한 법률'''
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