본문내용
1. 방사선이 인체에 미치는 영향
1.1. 용어 정리
1.1.1. 방사성물질
방사성물질은 방사선을 낼 수 있는 능력을 가진 물질을 말한다. 이러한 방사성물질에는 안에 불안정한 핵이 있어 이것들이 붕괴하면서 에너지가 높은 입자나 전자기파를 방출하는 물질이 포함된다. 여기에서 나오는 입자나 전자기파는 에너지가 높아 생명체의 세포를 파괴하거나 유전자 변형을 일으킬 수 있고 물질의 구조를 파괴할 수도 있다. 따라서 방사성물질을 담고 있는 용기나 보관하고 있는 장소에는 표식을 하여 모든 사람에게 알리고 주의를 주어야 한다.
1.1.2. 방사선
방사선은 불안정한 상태의 원소들이 특정한 입자나 빛을 방출하면서 안정적인 원자핵으로 바뀌려는 성질이 있는데, 이 때 나오는 입자나 빛이 방사선이다. 예를 들어, 불안정한 상태의 우라늄은 안정한 상태의 원소가 되기 위해 핵분열을 일으키고 열에너지와 중성자를 방출한다. 이 열에너지와 중성자가 바로 방사선이며, 이로 인해 원자력 관련 시설에는 방사선이 항상 존재하게 된다.
방사선에는 물질을 투과할 수 있는 광선과 같은 높은 에너지의 전자파인 알파(α)선, 베타(β)선, 감마(γ)선 등이 있다. 이 중 감마선이 가장 투과력이 크며, 베타선, 알파선 순으로 투과력이 낮아진다. 그러나 식품을 통하여 인체에 침투하는 경우 알파선이 가장 큰 피해를 유발할 수 있다."
1.1.3. 방사성 핵종
방사성 핵종이란 불안정한 원자핵을 가지고 있어 방사선을 내뿜는 원자핵을 말한다. 이러한 방사성 핵종은 내부로부터 방사선을 방출하면서 점차 안정적인 원자핵으로 변화하게 된다.
방사성 핵종에는 우라늄-235, 우라늄-238, 토륨-232 등 자연에 존재하는 핵종과 인공적으로 만들어진 플루토늄-239, 세슘-137, 스트론튬-90 등의 핵종이 있다. 이러한 방사성 핵종은 방사선 치료, 진단, 작물 육종, 산업용 비파괴 검사 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
그러나 방사성 핵종이 인체에 축적될 경우 세포 손상 및 유전적 변이를 유발하여 암 발생 위험을 높일 수 있다. 특히 섭취, 흡입, 피부 흡수 등을 통해 체내에 들어온 방사성 핵종은 신체 조직에 장기간 누적되어 심각한 건강 피해를 일으킬 수 있다. 따라서 방사성 핵종 취급 시 철저한 안전 관리와 개인 보호 장비 사용이 필수적이다.
1.1.4. 방사능
방사능은 방사성 핵종이 방사선을 방출하는 능력을 말한다. 방사성 핵종은 불안정한 원자핵이 스스로 붕괴하면서 내부로부터 방사선을 방출하는 원자핵이다. 방사성 핵종이 붕괴하는 동안 방사선을 방출하는 현상을 방사능이라고 한다. 방사능의 정도는 방사성 핵종의 양과 그 반감기에 따라 달라진다. 반감기가 짧을수록 방사능이 빨리 줄어들지만, 반감기가 길수록 오랫동안 높은 방사능이 지속된다. 따라서 방사능의 위험성을 평가할 때는 방사성 핵종의 양과 반감기를 함께 고려해야 한다. 방사능은 의료, 농업, 비파괴 검사 등 다양한 분야에서 유용하게 활용되지만, 방출되는 방사선으로 인해 인체와 환경에 피해를 줄 수 있다는 점에서 주의가 필요하다."
1.1.5. 반감기
반감기는 방사성 핵종이 방사선을 방출하면서 천천히 안정된 원자핵으로 변해가는 과정에서 초기 방사능이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 말한다. 즉, 반감기는 방사성 핵종이 감소하는 속도를 나타내는 척도로, 핵종마다 고유한 값을 가지고 있다.
예를 들어 우라늄-238의 반감기는 약 45억 년이다. 이는 우라늄-238 핵종이 초기 방사능의 절반으로 줄어드는데 약 45억 년이 걸린다는 것을 의미한다. 반감기가 길수록 방사능이 천천히 줄어들고, 반감기가 짧을수록 방사능이 빨리 줄어든다. 따라서 방사능 폐기물 처리 시 반감기가 짧은 핵종이 안전하다고 볼 수 있다.
반감기는 방사선 차폐나 방사능 오염 관리 등에서 매우 중요한 개념이다. 방사선 피폭 위험이 높은 핵종일수록 반감기가 길어 관리가 어려워지기 때문이다. 따라서 방사능 관리 시 각 핵종의 반감기를 잘 파악하고 있어야 한다.
1.2. 자연계에 존재하는 방사성물질의 종류
1.2.1. 우라늄
자연계에 존재하는 방사성물질의 종류 중 우라늄은 자연에 존재하는 가장 중요한 방사성물질 중 하나이다. 자연에 존재하는 우라늄은 234U, 235U 및 238U의 방사성핵종의 혼합물이며, 모두 α선 및 γ선을 방출하면서 붕괴된다. 우라늄은 지표수와 지하수에서 검출되지만 보통 지하수에서 농도가 높으며, 화강암, 변성암, 갈탄, 몬조나이트, 인산염광산에 존재한다. 우라늄의 반감기는 45억년(238U)이다.
우라늄의 섭취량은 먹는물로 3.7㎍/day, 음식물로 1.1㎍/day이며, 섭취된 우라늄은 뼈에 22%, 신장에 12%, 다른 조직(tissue)에 12% 축적되고, 나머지는 배출된다. 우라늄의 독성은 방사성 독성과 중금속으로서의 화학적 독성으로 구분되며, 방사성 독성은 자연 우라늄 중의 동위원소 238U 및 234U을 함께 고려하여야 한다. 우라늄의 인체에 가장 큰 위해는 신장독성이다.
1.2.2. 라돈
자연계에 존재하는 방사성물질의 한 종류인 라돈은 자연방사성 기체로, 우라늄(238U) 계열의 알파 붕괴 과정에서 생성되는 것이다. 라돈은 대수층의 화강암 지역에 많이 존재하며, 이러한 지역의 지하수에서 검출된다. 인체에 노출되는 경로는 라돈이 물에 용해되어 있다가 공기 중으로 방출되어 호흡기로 흡입되거나, 음용수를 통해 소화기관으로 흡수되는 것이다. 라돈의 반감기는 3.82일로 비교적 짧지만, 폐암과 위암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 따라서 라돈은 자연계에 널리 존재하는 방사성 물질로, 지하수 관리와 실내 공기질 관리 등을 통해 인체 노출을 최소화해야 한다고 볼 수 있다."
1.2.3. 라듐
라듐은 우라늄과 토륨의 붕괴과정에서 생성되며, 228Ra, 226Ra, 224Ra, 223Ra 등 4 종류의 동위원소가 있다. 226Ra 및 238U의 α붕괴로 생성되고, 화강암, 장석을 포함하는 사암 대수층의 지하수에서 228Ra의 농도가 높게 나타난다. 라듐의 반감기는 1,622년(226Ra)으로 인체 내에서 칼슘과 유사한 대사과정을 거치며 골표면에 침착하여 골육종(osteogenic sarcoma)을 유발하나 백혈병에 대해서는 ...
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