방사선/방사능

종류, 반감기, 특성

방사능 : 1898년 프랑스의 퀴리 부부가 우라늄 외에도 몇몇 광물들이 베크렐선 같은 광선을 내는 것을 발견, 이들 광물에서 광선이 방출되는 현상을 방사능이라고 명명했다.

○ 방사능은 방사능(방사성)물질의 원자핵이 단위시간당 붕괴되는 수를 의미하며, 방사능 강도를 측정하는 단위로는 Bq(베크렐)을 사용함

○ 방사선은 원자핵이 붕괴될 때 방출하는 알파선(α선), 베타선(β선), 감마선(γ선)과 같은 일종의 공간을 이동하는 에너지로 사람이 방사선을 쬐였을 경우의 영향정도를 나타내는 측정단위는 Sv(시버트)임

○ ‘베크렐(Bq)’은 방사능 물질이 방사선을 방출하는 능력을 측정하기 위한 국제단위로 베크렐선을 발견한 프랑스의 물리학자 ‘앙투안 앙리 베크렐’의 이름에서 유래

○ ‘시버트(Sv)’는 사람이 방사선을 쬐였을 때의 영향정도를 나타내는 단위로 방사능 노출 측정 및 생물학적 영향을 연구한 스웨덴의 유명한 의학 및 물리학자인 ‘롤프막시밀리안 시버트’의 이름에서 유래

○ 베크렐(Bq)을 시버트(Sv)로 환산하기 위해서는 방사능 물질별로 정해진 (경구)실효선량 계수를 곱하여 구함

- 예를들어 방사능 세슘 규격은 370Bq/kg으로, 370Bq의 식품을 1kg 섭취할 경우 사람에게의 영향은

370 × 1.3 × 10-5 = 0.0048mSv(Sv의 1/1,000)로서 X선 집단검진(1회)를 받는

↳ 방사능 세슘의 실효선량 계수

경우의 영향(약 0.6mSv)의 1/125에 해당함

○ 또한, 방사능 요오드 규격은 300Bq/kg으로 300Bq의 식품을 1kg 섭취할 경우 사람에게의 영향은

300 × 2.2 × 10-5 = 0.0066mSv으로서 X선 집단검진(1회)를 받는

↳ 방사능 요오드의 실효선량 계수

경우의 영향(약 0.6mSv)의 1/91에 해당

○ 실효선량 계소는 방사능 단위인 베크렐로부터 생체영향 단위인 시버트로 환산하는 계수로 방사능의 종류, 화학형, 섭취경로에 의해 정해짐

우주에서 날아온 방사선이 공기를 때려서 삼중수소를 만듭니다. 매년 72,000,000,000,000,000 베크렐(Bq)이 생성되고 비로 내립니다.

그래서 계곡이나 강물은 1 베크렐/리터의 삼중수소가 들어있습니다. 강물을 정수해서 먹을 경우 리터당 1베크렐의 삼중수소 섭취합니다. 14억톤 담수용량의 대청댐에는 총 1조4000억 베크렐의 삼중수소가 저장중입니다. 바닷물에는 0.1 베크렐/리터의 삼중수소가 들어있습니다. 해수담수로 섭취할 경우 리터당 0.1 베크렐의 삼중수소 섭취합니다.

원자로에서도 삼중수소 발생합니다. 예를 들어 후쿠시마 오염수/처리수 탱크에 보관되어 있는 삼중수소는 900,000,000,000,000 베크렐 정도 됩니다. 삼중수소 연간 자연생성량이 72,000,000,000,000,000 베크렐이니 후쿠시마 총 삼중수소 900,000,000,000,000 베크렐은 자연생성 5일치에 조금 모자라는 양입니다.

72,000,000,000,000,000 (자연)

900,000,000,000,000 (후쿠시마)

즉 5일마다 후쿠시마 처리수/오염수 탱크에 들어있는 삼중수소와 같은 양의 삼중수소가 자연에서 생겨나고 비로 내립니다.

핵실험으로 생성된 삼중수소도 많습니다. 1960년대 핵실험이 많던 시절에는 빗물에 삼중수소가 리터당 300-400베크렐씩 되었던 적도 있었습니다. 1963~1964년이 피크였습니다. 반감기가 12년이니 지금은 그 때의 삼중수소는 별로 남아있지 않습니다.

하루 2리터씩의 물 섭취를 기준으로 76,000 베크렐/리터면 1년간 1mSv 피폭입니다. 부산과 강원도의 자연방사능 피폭 차이가 연간 1.1 mSv이고, 우리나라 사람이 음식을 통해 피폭되는 양이 연간 0.5~1 mSv 정도 됩니다. 일반인의 연간 피폭한도도 1 mSv.

각국의 먹는 물 삼중수소 기준은 호주 76,000 /핀란드 30,000 / WHO 10,000 / 스위스 10,000 / 캐나다 7,000 / 미국 740

각국의 자연환경 등에 따라 기준은 달리 하고 있지만 기준치 근처의 삼중수소를 섭취할 일은 없기 때문에 기준의 차이는 사실 별 의미는 없습니다. 우리나라는 연간 섭취량 기준을 가지고 있습니다. 물 속 삼중수소기준으로는 연간 10억 베크렐 이하가 기준입니다.

삼중수소 344 베크렐은 칼륨-40 1 베크렐과 같은 효과가납니다.(어른 기준)

3~7세 어린이는 삼중수소 677 베크렐 = 칼륨-40 1베크렐.

바나나 1개에 칼륨-40이 15베크렐 들어 있으니 삼중수소로는 5,000~10,000 베크렐에 해당합니다. 즉 물 1리터에 수천 베크렐 수준의 삼중수소가 있는데 이걸 마셨다는 것은 바나나 1개 섭취 수준인 것입니다. (바나나 칼륨-40은 해가 없고 삼중수소는 해가 있다고 생각하실 수 있지만 전형적 오해입니다. 칼륨-40이건 삼중수소건 섭취할 경우 피폭되고, 건강영향은 위에 비교한 바와 같습니다.) 제 몸에는 칼륨-40이 4,000베크렐 있습니다. 삼중수소로는 137만 베크렐 이상에 해당합니다.

후쿠시마에 보관중인 처리수 중에는 삼중수소만 들어있는 최종 처리수와 삼중수소 이외에 세슘과 스트론튬 등이 들어 있는 오염수 및 중간 처리수가 있습니다. 최종 처리수에는 삼중수소가 평균 100만베크렐/리터 정도 들어 있는데 이것을 6만베크렐/리터 정도로 희석하여 방류하는 것도 처리 옵션 중 하나입니다. 6만베크렐/리터는 호주의 경우 음용수 기준을 만족하는 수준입니다.

희석방류를 할 것인가 말 것인가, 우리는 어떤 입장을 취할 것인가를 떠나서 방류에 따른 생태계 및 건강 영향만을 본다면 아무 효과도 기대할 수 없는 수준입니다. 1) 방류하는 물이 음용수 기준 수준이고, 2) 바닷물에 추가 희석될 경우 시간이 가면 농도는 방류전과 구분하기 힘들 정도로 희박한 수준으로 떨어지게 되기 때문이며, 3) 총량이 자연에서 생성되는 양의 5일치 정도에도 미달하기 때문입니다.

오염수 126만톤 1,260,000,000

삼중수소 860조 860,000,000,000,000

kg당 682,540

WHO 음용수기준 10,000

기준대비 68

왜, 우리나라 정부는 일본에서 수입하는 수산물의 방사능농도를 100 베크렐/kg으로 관리하고 있나요?

총 방사선량 = 총 섭취량 x 섭취한 음식물 중의 방사능 농도 x 선량환산계수

1 kg당 100 베크렐의 방사성세슘(Cs-137)으로 오염된 고등어를 매일 200 g씩 1년 동안 먹는다고 가정할 경우, Cs-137의 선량환산계수가 1.3E-05 밀리시버트/베크렐 이므로, 내부피폭에 의한 방사선량은

0.2 kg/일 x 365일 x 100 베크렐/kg x 1.3E-05 밀리시버트/베크렐 = 약 0.1 밀리시버트가 됩니다.

따라서, 0.1 밀리시버트 정도의 선량 증가는 3 밀리시버트와 비교해 보았을 때, 미미한 양의 증가이므로 이 정도면 충분히 안전하다고 보고 우리나라 정부는 수입하는 수산물의 방사능농도를 100 베크렐/kg으로 관리하고 있습니다.

방사능으로 오염된 식품의 섭취를 제한하기 위한 방사능농도 기준치는 식량농업기구(FAO)와 세계보건기구(WHO)의 공동위원회인 CODEX에서 정해서 권고하고 있습니다. CODEX에서 농도 기준치를 설정할 때, 기준으로 사용하고 있는 선량값이 1 밀리시버트 (mSv)이며, 이에 따른 Cs-137에 대한 농도기준치는 1,000 베크렐/kg입니다.

우리나라 정부는 국민의 건강을 위해 국제기구들이 정한 기준보다 더욱 더 안전하게 엄격히 관리하고 있습니다.

사실 우리는 사람이라면 누구나 자연방사성물질인 방사성칼륨(K-40)을 몸에 지니고 있습니다. 왜냐하면, 고등어를 포함해서 우리가 먹는 거의 모든 음식물에는 자연에 존재하는 이 방사성칼륨이 약 100 베크렐/kg 정도 들어 있기 때문입니다.

이에 따라, 사람이라면 누구나 어린아이나 어른이건 간에 몸무게 1 kg당 55 베크렐의 방사성칼륨을 가지고 있고, 즉 1초에 약 55개의 방사선을 내고 있습니다. 내 몸무게가 30 kg이라면 총 1,650 베크렐 즉, 내 몸에서 1초에 1,650개의 방사선이 나오고 있는 것입니다.

즉, 100 베크렐/kg 이라는 방사능농도는 상당히 낮은 농도이지 높은 수준의 농도가 아니라는 의미입니다.

(참고) 고등어를 매일 200 g씩 365일을 먹으면 총량이 73 kg이 되는 데, 2017년 해양수산부 발표에 따르면, 우리나라 국민 1인당 연간 58.4 kg의 수산물을 소비하고 있습니다.

"내 몸속 방사능"

누군가 방사능 오염 위험을 이야기 하면 내 몸속 방사능과 비교해보세요. 그럼 유언비어에 현혹되지 않을 수 있습니다.

지구에는 자연 방사능이 항상 존재하고, 땅에서 자란 음식물도 미량의 자연 방사능을 포함하고 있습니다.

따라서, 우리 몸속에도 음식물로 섭취한 자연 방사능이 약 100 Bq/kg 들어 있습니다.

* 몸 무게가 70 kg 인 경우 핵종별 방사능

칼륨-40 = 4,260 Bq

탄소-14 = 3,080 Bq

납-210 = 21 Bq

폴로늄-210 = 18 Bq

삼중수소도 약 45 Bq 들어 있습니다.

(몸무게 70 kg의 수분함량은 약 45 kg, 물 1kg 당 삼중수소 1 Bq)

총 방사능을 몸 무게로 나누면 약 100 Bq/kg.

내 몸속 방사능에 의한 연간 방사선 피폭량은 약 0.3 mSv 입니다. (우리나라 평균 자연 방사선량 3 mSv의 약 10%)

* 원자력 발전소에 의한 주변 지역의 추가적인 연간 방사선량은 0.02~0.09 mSv 입니다. 이는 우리 몸으로부터 받는 방사선량보다도 적은 값입니다.

[자료출처]

- 미국 Health Physics Society

https://hps.org/publicinformation/ate/faqs/faqradbods.html

- 원자력이용시설 주변 방사선 환경조사 및 평가보고서, 2015, KINS.

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(방사능 단위)

Bq = 베크렐 = 1초당 방사성 붕괴 1회 (방사선 방출)

(방사선 피폭량 단위)

mSv= 밀리시버트=1/1000 Sv

Sv= 시버트= 몸무게 1 kg당 받은 방사선 에너지에 생물학적 효과를 반영한 값 = J/kg

(의료 방사선 피폭량)

가슴 X-선 촬영 1회 0.1 mSv

X-선 CT 촬영 1회 10 mSv

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Dose Coefficient (mSv/Bq): 섭취시 베크렐당 방사선 피폭효과

삼중수소= 1.8 x 10^(-8) (물로 섭취시)

탄소-14= 5.8 x 10^(-7)

칼륨-40=6.2 x 10^(-6)

납-210=6.8 x 10^(-4)

폴로늄-210= 2.4 x 10^(-4)

(삼중수소와 비교한 섭취시 방사선 피폭효과)

삼중수소=1

탄소-14=32

칼륨-40=344

납-210=37,777

폴로늄-210=13,333

[출처] ICRP Publication 119

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