안녕하세요, 센서와 스위치를 다잡는 센서보이 입니다.
이번 글에서는 방사능(Radioactivity)에 대해 알아보겠습니다. (사실은 방사선)
원자력 사고 또는 핵폭탄 등을 언급할 때 빠지지 않는 단어가 바로 방사능 입니다.
우리가 일반적으로 쓰고 있는 방사능이라는 단어는 다소 다른 의미로 사용되고 있으며, 정확한 단어는 방사선이 맞습니다.
방사능이란, 방사성물질(방사선 방출)이 방사선을 방출하는 강도를 나타내며, 사실 방사능 피폭이 아닌 방사선 피폭이 적확한 단어가 되겠습니다.
우리는 방사선에 피폭되면 유전자 변형이 일어나고, 돌연변이가 발생하고, 심한 경우 죽음에 이를 수 있다는 것을 잘 알고 있습니다.
하지만, 대부분 방사선이 어떤 원리로 우리 신체를 파괴하는지 별로 궁금해 하지 않습니다.
실생활에서 접할 일이 거의 없다 보니, 위험하다 정도로만 알아도 생활에 아무런 지장이 없으니까요.
이번 글에서는 도대체 방사선이 무엇인지, 어떤 원리로 인체를 파괴하는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.
방사선은 무엇인가?
이 글을 읽고 계신 여러분도 사실 방사선에 노출되어 있습니다. 그것도 아주 많은 양의 방사선에 노출되어 있지요.
방사선은 매질/공간을 통해 전파되는 입자파와 전자기파를 뜻합니다.
이 말인 즉슨, 지금 보고계신 화면에서 나오는 빛 또한 방사선의 일종이라는 것입니다.
자외선, 적외선, 라디오주파수, 와이파이 등은 전부 방사선의 일종입니다.
방사선은 크게 아래 두 가지로 나눌 수 있습니다.
- 전리 방사선(이온화 방사선)
- 비전리 방사선(비이온화 방사선)
전리 방사선(이온화 방사선)
전리 방사선은 진행 도중 부딛힌 원자 또는 분자로부터 전자를 떼어내어 이온화 시키기에 충분한 운동 에너지를 가진 방사선 입니다.
높은 에너지를 통해 원자(또는 분자) 구조 자체를 변형시키므로, 대상체에 복구 불가능한 손상을 입힐 수 있습니다.
그 종류로는 알파선, 베타선, 감마선, 중성자선, 엑스선, 우주선(Cosmic Ray)이 있습니다.
비전리 방사선(비이온화 방사선)
비전리 방사선(비이온화 방사선)은 원자 또는 분자구조에 영향을 미치지 못하는 방사선 입니다.
가시광선, 자외선, 적외선, 마이크로파, 극초단파, 라디오파 등등 일상 생활에서 들어본 모든 빛들은 비전리 방사선의 한 종류입니다.
전리 방사선(이온화 방사선)
비전리 방사선은 별로 궁금하지 않기 때문에, 지금부터는 전리 방사선에 대해 집중적으로 알아보도록 하겠습니다.
알파선(Alpha Particle)
알파선은 우리늄, 라듐 등의 방사성 물질이 알파 붕괴를 하는 도중에 방출되는 입자입니다.
2개의 양성자와 중성자로 이루어진 입자이며, 화학 공부를 열심히 하셨다면 눈치 채셨겠지만, 이는 헬륨의 핵 입니다.
알파선은 무거운 질량(다른 방사선 대비)으로 인해 공기중에서는 고작 몇 센티미터만 전파되며, 종이 한 장으로도 쉽게 막을 수 있습니다. 사람의 외피층을 뚫을 수도 없습니다.
다만, 질량이 큰 만큼 가지고 있는 에너지도 크기 때문에, 일단 체내에 진입하게 된다면 굉장히 위험한 방사선입니다.
흥미로운 사실은, 담배에 포함된 플로늄-210에서도 알파선이 발생하는데, 흡연을 통해 플로늄-210은 체내로 직접 흡입됩니다.
흡연으로 인한 폐암의 원인이 체내 알파선 피폭이라는 연구도 진행 중에 있으며, 그 위험성은 무시할 수 없는 수준입니다.
베타선(Beta Particle)
베타선은 세슘, 스트론튬과 같은 몇몇 방사능 핵종이 베타 붕괴를 일으킬 때 방출되는 고에너지, 고속의 전자 또는 양전자 입니다.
베타선은 알파, 베타, 감마 세 종류의 방사선 중 중간 정도의 투과력과 이온화능을 가지고 있습니다.
알파선 보다 투과력이 높아(500배) 인체의 피부는 쉽게 투과하며, 얇은 알루미늄 호일 등의 금속 판으로 차폐가 가능합니다.
피부를 관통하며 이온화를 일으키기 때문에, 노출되면 피부에 화상을 입힐 수 있습니다.
현대 의학은 베타선을 잘 통제하여 방사선 치료로 많이 활용하고 있으며, 물질의 두께를 확인할 때 사용하기도 합니다.
한 가지 흥미로운 사실은, 물 속에서 일어나는 핵분열에 의해 생산된 베타선의 속도는 일반적으로 '물 속에서의 광속'을 넘어서게 되는데, 이 때 푸른색의 '체렌코프 방출'이라는 빛이 발생하게 됩니다.
이를 통해 육안으로 베타선을 볼 수 있게 됩니다.
감마선(Gamma Ray)
감마선은 앞선 알파선, 베타선과는 달리 입자파가 아닌 전자기파의 강력한 형태로, 밀도가 굉장히 높은 납, 콘크리트 등의 물질로 자폐가 가능합니다.
X선과는 형제 관계로, 사실 X선과 감마선은 물리적으로 보유한 에너지를 제외하고는 차이가 없으며, 때때로는 에너지 세기가 역전될 수 있습니다.
입자파가 아닌 전자기파라 투과력이 엄청나지만, 다행히도 이온화능은 알파선, 베타선보다 크지 않습니다.
하지만, 빛이기 때문에 엄청난 투과력으로 엄청난 양이 피폭되어 알파선, 베타선보다 더 위험하다고 인식됩니다.
사실 같은 양에 피폭된다면 알파선, 베타선이 훨씬 위험합니다.
감마선은 강력한 투과력과 높은 에너지로 인해 박테리아 등의 살균에 사용되고 있으며, 육류나 채소의 신선함을 유지하기 위해서도 사용됩니다.
그리고 베타선과 마찬가지로 암 등의 치료를 위한 방사선 치료에도 활용되고 있습니다.
중성자선(Neutron Radiation)
중성자선은 알파선, 베타선과 마찬가지로 입자파 입니다. 이름에서 알 수 있듯이 중성자로 구성되어 있으며, 알파선, 베타선과는 달리 전하를 띠지 않습니다. (중성자)
이로 인해 투과력이 감마선과 비슷하며(때에 따라 높기도 하고 낮기도 합니다), 인체에 미치는 영향도 막대합니다.
대부분의 금속을 모두 통과하기 때문에, 대인 살상력만을 극대화한 중성자탄이 별도로 존재합니다.
중성자선에 피폭되면, 신체 내부에 있는 원자들이 중성자선과 반응하여 방사성 원소로 변형됩니다. (안정상태의 원소에 중성자가 흡수되어 방사성 동위원소로 변질됩니다.)
이 말은, 중성자선에 피폭되면 원소 변형으로 끝나는게 아니라, 변형된 원소 자체가 또다시 방사선을 내뿜는 악순환을 이어간다는 뜻입니다. 생체 원자폭탄이 될 수도 있습니다. (Ex. 나트륨 -> 나트륨 24)
감마선은 두꺼운 콘크리트 또는 수소가 풍부한 물질(물)에 의해 차단됩니다.
엑스선(X-ray)
엑스선은 매우 빠르게 움직이는 전자가 무거운 원자에 충돌할 때 발생하는 전자기파로, 매우 높은 투과력을 가지고 있습니다.
그리고, 감마선과 물리적으로 차이가 없기 때문에, 사실 X-ray 한 장을 찍을 때 마다 엄밀히 따지면 방사선 피폭을 당하고 있는 것입니다. (엑스선은 1급 발암물질 입니다.)
다만, 앞서 감마선 설명에 서술했듯이 이들은 이온화력이 높지 않기 때문에 하루만에 X-ray를 몇백장 찍지 않는 이상 큰일이 나지는 않습니다.
우주선(Cosmic ray)
우주선은 우주 공간에서 거의 빛의 속도로 이동하는 양성자와 원자핵 입니다.
발생 원인은 대부분 초신성 폭발이며, 우주공간에서 끊임없이 지구를 향해 지금도 쏟아지고 있으며, 상당한 에너지를 가지고 있습니다.
수소의 핵, 헬륨의 핵 또는 전자이므로 알파선/베타선과 마찬가지로 종이 또는 알루미늄 등으로 차폐가 가능합니다.
다만, 12km 이상 상공을 비행하는 제트 여객기와 극지방 근처의 항로를 비행하는 항공기는 대기로 인한 자연차폐 효과를 거의 받지 못하므로 일반 사람들이 받는 우주선 선량의 10배 이상에 노출됩니다.
따라서, 항상 항공기를 탑승하는 항공승무원은 우주선에 의한 피폭이 누적되고 있으며, 이를 저감하기 위한 연구는 지속적으로 활발하게 진행되고 있습니다.
다음 포스팅에서는 방사선이 인체에 미치는 영향과 실제 피폭사례 등에 대해 알아보도록 하겠습니다.
'잡다한 상식들' 카테고리의 다른 글
| 기후변화(Climate Change)에 대하여 - 2 (1) | 2022.10.09 |
|---|---|
| 기후변화(Climate Change)에 대하여 - 1 (0) | 2022.10.09 |
| 마약(Narcotic)에 대하여 (2) | 2022.10.06 |
| 스노우 롤러(Snow Roller)에 대하여 (2) | 2022.10.03 |
| 방사능(Radioactivity)에 대하여 - 2(完) (2) | 2022.10.03 |