방사능의 종류와 생활 속 그 위험성은? - 방사선

 

 

 

이름만 들어도 무시무시한 느낌으로 다가오는 방사능.

이 방사능에 대해 자세히 알아보기 전에 용어에 대한 정리가 먼저 필요할 듯합니다.

 

방사능, 방사선, 방사성.

여러분들은 이 차이를 아시나요?

간략히 설명하자면, 방사능이란 방사선을 방출하는 능력을 뜻하며, 방사능을 가진 물질을 방사성 물질이라 합니다.

생각보다 간단하죠?

그런데 방사능을 가진 방사성 물질이 방출하는 이 방사선이란 도대체 무엇일까요?

 

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우리가 흔히 방사선을 생각할 때 히로시마 위로 떨어진 강력한 원자폭탄이나 후쿠시마에서 발생한 원자력 발전소 사고와 같은 끔찍한 사건들을 먼저 떠올리곤 합니다.
하지만 생각보다 우리는 방사선과 훨씬 가까이 지내고 있습니다.

병원의 X-ray와 CT 촬영에도 방사선이 사용되며, 심지어는 바나나와 여러분의 몸과 당신의 가족도 방사선을 방출합니다.

음...  심각해지진 마세요.

 

여러분을 안심시키려면  먼저 방사선의 종류에 대해 알아볼 필요가 있겠습니다.
방사선은 크게 두 종류로 나눌 수 있습니다.
전자기방사선과 핵방사선.

 

 

1895년 독일의 물리학자 뢴트겐에 의해 X-ray가 처음 발견된 후 그 개념이 확장된 전자기방사선은 현재 전자기파의 모든 파장의 영역을 통칭합니다.
라디오 전파부터 전자레인지의 마이크로파 그리고 우리 눈을 즐겁게 해주는 가시광선과 자외선, x-선, 감마선까지 모든 영역을 일컬어 전자기방사선이라 표현하죠.

 

여기서 우리가 두려워해야 할 것은 자외선 이상의 고에너지를 지닌 전자기파 영역입니다.
이들은 원자의 전자를 떼어내어 낼 정도로 높은 에너지를 지녔습니다.
이렇게 원자에서 전자가 떨어져 나가는 것을 이온화라 합니다.
우리의 몸은 원자들이 전자를 공유하며 결합한 분자로 이루어져 있습니다.

그래서 이러한 이온화 작용은 분자 구조에 변형을 일으켜 결과적으로 세포를 손상케 하죠.
이렇게 원자를 이온화시킬 수 있는 방사선을 전리방사선, 혹은 이온화방사선이라 합니다.

 

 

 

 

그리고 그 외의 방사선을 비전리방사선, 혹은 비이온화방사선이라 합니다.
원자에서 전자를 떼어낼 만큼의 에너지를 지니지 못하다는 것이죠.

비이온화방사선은 여러분이 포함된 모든 공간을 가득 메우고 있습니다.
여러분이 사용하는 스마트폰의 전파도, 그 화면을 밝히는 가시광선도 모두 비이온화방사선에 포함됩니다.
심지어 여러분의 몸도 열을 가지고 있기에 적외선이라는 비이온화방사선을 내뿜고 있는 것이죠.

 

 

 

 

 

그렇다면 핵방사선은 어떨까요?
핵방사선이란 개념은 1896년 프랑스의 물리학자 베크렐이 우라늄에서 고에너지의 무엇인가가 뿜어져 나온다는 것을 발견한 것에서부터 확장되었습니다.

훗날 밝혀진 이 방사선의 종류는 총 네가지로 알파 방사선, 베타 방사선, 감마 방사선, 중성자 방사선이 있습니다.

 

 

 

원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있습니다. 그리고 원자핵은 다시 플러스 전하를 지닌 양성자와
전하가 없는 중성자로 이루어져 있으며, 보통 이 둘이 같은 비율을 차지합니다.
같은 전하의 양성자들은 서로를 밀쳐내며 원자핵을 붕괴시키려 하지만, 강한 핵력이 이들을 흩어지지 못하게 붙들고 있기에 그 형태는 유지됩니다.

 

그러나 자연엔 양성자 수 보다 중성자의 수가 더 많거나 더 적은 원자핵도 존재합니다.
물질의 성질은 양성자의 개수에 따라 좌우되기 때문에 성질이 같지만 총 질량이 다른 이 원소들을 동위 원소라 부릅니다.

 

 

 

그런데 이들 대부분은 불안정합니다.
그 이유를 간단히 설명하자면, 원자핵 안에서 양성자들 사이에는 서로를 밀어내려 하는 척력이 작용하게 됩니다.

 

하지만 양성자와 중성자의 비가 다른 동위 원소는 그 힘의 분포가 균일하지 못하게 됩니다.
따라서 원자핵은 강력과 전자기력 사이에 균형을 맞추기 위해 끊임없이 요동치게 되죠.

이렇게 요동치는 풍선은 언젠가 터지기 마련입니다.

 

 

 

 

이렇게 불안정한 원자핵은 총 네 가지의 방법을 통해 안정되려 합니다.
그 첫 번째는 원자핵이 안정되기까지 양성자와 중성자 각각 두 개씩을 계속해서 방출하는 방법입니다.
참고로 양성자와 중성자 두 개로 이루어진 이 입자는 원자 번호 2번인 헬륨의 이온화된 원자핵입니다.
그래서 헬륨선이라 부를 수도 있겠지만 당시엔 이 입자가 무엇인지 알지 못했기 때문에 그리스 알파벳 알파를 붙여 알파 방사선이라 부르게 되었습니다.

 

 

두 번째는 원자핵이 전자를 방출하는 방법입니다.
가장 일반적인 경우는 중성자가 전자를 방출하며 양성자로 변하곤 힘의 균형을 이뤄 원자핵을 안정시키는 경우입니다.
이렇게 방출된 전자를 전자 방사선이라 부를 수도 있겠지만 이 역시 방출된 입자의 종류를 알지 못했던 때에 발견되어 그 이름에 그리스 알파벳 베타를 붙여 베타 방사선이라 부르게 됩니다.

 

 

 

 

세 번째는 원자핵이 고에너지의 전자기파인 감마선을 방출하는 것입니다.
이것은 자칫 보어의 원자모형처럼 원자 주변을 도는 전자가 들떠있다 제자리로 돌아오며 방출하는 일반적인 전자기파로 보일 수도 있겠지만 이 감마선은 붕괴하는 원자핵에서 발산되는 전자기파로 그 에너지는 훨씬 높습니다.

 

네 번째는 중성자 방사선이 있습니다. 이 부분은 다음 포스팅에 다룰테니 넘기겠습니다.

핵방사선은 모두 고에너지를 지닌 이온화방사선으로서 그 양에 따라 인체에 치명적일 수 있습니다.
그런데 전자기방사선과 같이 이 핵방사선도 우리 주변을 가득 메우고 있습니다.
여러분들이 걷는 땅도 먹는 바나나도 심지어 여러분의 몸도 소량의 방사성 물질을 함유하고 있기 때문이죠.

 

 

 

 

다만 그 양이 소량이라 크게 걱정하지 않아도 되는 것일 뿐입니다.
하지만 분명 방사성 물질은 위험 할 수 있다는 것은 사실입니다.
그래서 과학자들은 위험성을 파악 할 수 있도록 이 양을 수치화 할 수 있는 단위를 만들었습니다.
이 단위를 시버트(Sievert)라 하죠.

 

보통 도시에서 멀리 떨어져 농촌에서 생활하는 사람의 경우
연간 약 0.003시버트의 방사선에 노출되게 됩니다.
반면 도시에 사는 사람의 경우 그 두 배인 연간 약 0.006시버트의 방사선에 노출되어 살아가죠.

 

 

 

 

더불어 우리의 몸도 소량의 방사성 물질을 포함하기에 자신으로부터 연간 약 0.0004시버트의 방사선을 받게 됩니다.
지금까진 우리가 일상에서 받는 평균적인 방사선량으로서 안전한 수치에 해당합니다.
이 정도의 방사선에 의한 피폭은 충분히 자연적으로 치료됩니다.
정말 위험한 것은 단시간에 많은 양의 방사선에 노출되었을 때입니다.
그렇다면 단시간에 어느 정도의 방사선에 노출이 되었을 때 인체에 위험이 가해질까요?

 

 

 

 

 

우리가 1시버트의 방사선에 노출되면 수 시간 내에 메스꺼움이 유발됩니다.
2시버트의 방사선에 노출되면 심각한 방사선 중독을 일으키죠.
4시버트의 방사선에 노출되면 치료를 받으면 살아남을 수도 있겠지만 대부분은 30일 내에 생명을 잃게 됩니다.
8시버트의 방사선에 노출되면 그때는 오직 작별인사뿐이 없습니다.
하지만 우리가 일상에서 이 정도의 방사선에 노출될 확률은 매우 낮습니다.

 

 

 

 

앞에서도 말씀드렸지만, 도시인의 기준 일년에 0.006시버트의 방사선을 받는 것이 고작입니다.
그마저도 1/3은 땅에 함유된 천연 라돈에서 방출된 것입니다.
우리가 병원에서 흉부 엑스레이 촬영을 할 때 받는 방사선의 양은 한 회당 약 0.00005시버트입니다.
이것은 120장을 찍어야 연간 평균 노출량을 채울 수 있는 양입니다.
게다가 요즘은 기술을 발달로 이 양마저도 줄어들고 있죠.

 

 

 

바나나에 소량 포함된 방사성 물질 섭취로 연간 평균 노출량을 채우려면 매일 170개씩 1년 동안 섭취해야 합니다.
방사능보단 과식으로 사망할 확률이 높은 것이죠.
즉, 여러분이 원자력발전소 등 특별한 장소에 있지 않는 이상 크게 걱정할 필요가 없다는 것입니다.
하지만 이온화방사선이 우리 몸에 치명적일 수 있다는 사실은 변함이 없습니다.

 

집 가구들의 라돈 함량 수치를 체크하고 외출 시 자외선 차단제를 바르는 것은 분명 우리에게 도움이 될 것입니다.