방사능(Radioactivity)과 방사선(Radiation)의 정의와 분류

1. 방사능(Radioactivity)의 정의

 방사능(Radioactivity)은 원자핵이 불안정한 상태에 있을 때, 스스로 붕괴하면서 방출하는 에너지와 입자를 말합니다. 이 과정은 자연적으로 일어나며, 이를 방사성 붕괴라고 합니다. 방사능을 방출하는 물질을 방사성 물질이라고 부릅니다. 방사성 물질이 방사선을 내는 강도로서 방사성 물질이 방사선을 방출하는 능력이나 방사선을 방출하는 성질입니다.

2. 방사선(Radiation)의 정의와 분류

 방사선(Radiation)은 입자 또는 파동이 매질 또는 공간을 전파하는 과정으로서 에너지의 흐름으로 방사능 붕괴 과정에서 방출되는 에너지와 입자를 의미합니다. 방사선은 자연적으로 존재하는 방사선과 인위적으로 생성한 인공 방사선이 있으며, 인공 방사선은 인위적으로 생성한 방사선으로서 의료 분야의 X-선 촬영부터 산업 현장, 종자 개량, 해충 방제 등 광범하게 활용되고 있습니다. 방사선은 다음과 같이 크게 전리 방사선(이온화 방사선)과 비 전리 방사선(비 이온화 방사선) 두 가지로 나뉩니다.

 

1) 이온화 방사선(ionizing radiation)

 이온화 방사선(ionizing radiation)은 분자에서 입자를 분리시켜 전리(이온화)시킬 수 있는 방사선이다. 알파선 , 베타선, 엑스선, 감마선, 중성자선 등이 포함된다. 보통 방사선이라고 하면 이온화된 방사선(전리 방사선)을 말한다.

1. 알파선 (α)
    알파 입자는 높은 원자번호의 몇몇 방사성 핵종(radionuclides)에 의해 방출되는 빠른 속도의 헬륨 원자핵의 흐름으로 양의 전하를 가집니다(예, 플루토늄, 라듐, 우라늄 등) 알파 입자는 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어진 입자를 방출합니다. 하지만 낮은 투과율(0.1mm 미만)로 종이 한 장도 통과하며 공기 중에서의 이동이 매우 제한적(약 수 cm 이동)이라 피부도 통과하지 못하지만 방사선원이 체내에 다량 유입(상처 난 피부, 호흡, 경구섭취 등)되면 인체의 영향을 미칠 수 있습니다. 알파 선은 이온화 방사선 중 가장 낮은 위험도를 가집니다.
2. 베타선 (β)
    베타 입자는 불안정한 원자의 핵으로부터 방출되는 고에너지 입자로 높은 에너지와 속도를 가진 전자 또는 양의 전자를 말합니다(예, 세슘-137, 아이오딘-131). 이들 입자는 피부를 투과할 수 있는 정도의 에너지를 가진 반면 알루미늄과 같은 얇은 금속판은 투과하지 못합니다. 베타 입자는 공기 중에서 수 m 이동 가능, 피부를 뚫고 인체의 영향을 줄 수 있습니다. 베타 선은 이온화 방사선 중 중간 정도의 위험도를 가집니다.
3. 감마선 (γ)
    감마 입자는 방사능 및 전자-양전자 소멸에서 생성되고 가장 높은 에너지 영역을 가집니다. 전리 방사선 중 알파, 베타, 감마 입자 중 투과력이 가장 강합니다. 감마 입자는 파장 영역대가 짧아 입자가 가진 에너지가 높습니다. 또한 투과력이 높아서 밀도가 높은 납이나 콘크리트를 재료로 한 1m이상 두께의 차폐재로 막을 수 있습니다. 감마 선은 이온화 방사선 중 가장 높은 위험도를 가집니다.  

2) 비 이온화 방사선(deionizing radiation)

 비 이온화 방사선(deionizing radiation, 비 전리 방사선)은 전리(이온화)시키지 않는 방사선을 말합니다. 비 이온화 방사선은 앞서 언급한 이온화 방사선과 달리 분자 구조에 영향을 미치지 않습니다. 비 이온화 방사선은 자외선, 가시광선, 적외선, 원적외선, 마이크로파(레이다), 극초단파(이동전화), 초단파(TV), 단파, 중파(라디오), 장파(전력선, 가전제품) 등이 있습니다.

3. 방사능(Radioactivity)의 단위

 방사능(Radioactivity) 은 어떤 물질중의 어떤 방사성핵종이 단위시간 내에 몇 번 붕괴를 일으키는가를 나타내는 것으로서, 주목하고 있는 물질 중에 함유되어 있는 그 방사성핵종의 양과 반감기에 의하여 결정됩니다. 방사능량의 단위로서 종래엔 Ci(퀴리)가 사용되어 왔으나 국제도량형총회의 결의에 따라 Bq(베크렐)을 사용하게 되었습니다(1978년 5월). 종래의 사용하던 Ci단위는 보조단위로서 지속적으로 사용할 수 있게 되어 있습니다. 기타 중성자원 등의 강도를 나타내는 단위에 입자방출률, 바꿔 말하면 단위시간에 방출되는 입자의 방출수로 나타내는 방법도 있습니다.

1.  베크렐(Bq)은 방사능 측정 단위로 1초에 1번의 붕괴가 발생하는 것을 1 베크렐(Becquerel:Bq)이라 합니다. 해당 핵종의 방사능을 단위 시간당 붕괴하는 원자수로 표시하는 것으로, 방사능의 발견으로 알려진 프랑스의 화학자 베크렐(Antoine Henri Bequerel, 프랑스, 1852-1908)의 이름을 딴 베크렐(Bq)로 하고, 매초 1개의 붕괴수(disintegration per second : dps)를 1 Bq로 정했습니다. 
   *1 베크렐 = 1초 동안 1개의 원자핵이 붕괴될 때 방출되는 방사능 강도.
2. 그레이(Gy)는 방사선 에너지양 단위로 흡수선량의 측정 단위입니다. 과거에는 라드(rad)라는 단위를 사용했습니다. 
   *1 그레이 = 1Kg의 물체가 방사선을 통해 1J의 에너지를 흡수한 양.
3. 시버트(Sv)는 인체의 미치는 방사선 영향으로 등가선량과 유효선량의 표준 단위입니다. 과거에는 렘(rem)의 단위를 사용했습니다. 

4. 방사선원에 대한 생물학적 영향

 방사선원에 대한 생물학적 영향은 다음과 같이 정리할 수 있습니다. 

 

1. 방사선 에너지 - 방사선의 에너지 함량이 크면 그 손상도 큽니다.
2. 방사선 침투 능력 - 방사성 붕괴 과정에서 생성된 입자와 복사선은 생체 조직을 침투하는 능력이 각기 다릅니다.
3. 방사선의 이온화 능력 - 방사선의 이온화 능력은 원자에 따라 큰 차이가 납니다.
4. 방사선원의 화학적 성질 - 방사선 핵종이 인체로 주입되었을 때 손상을 일으키는 정도는 그것이 머물러 있는 시간에 의존합니다.

 방사능으로부터의 보호에 대한 거리, 차폐, 시간, 장비 등에 대해 정리하면 다음과 같습니다.  

 

1. 거리 : 방사성 물질과의 거리를 최대한 멀리 유지해야 합니다.
2. 차폐 : 납, 콘크리트 등으로 밀도가 크고 두께가 두꺼운 물질로 방사선을 차단해야 합니다.
3. 시간 : 방사성 물질 주변에서 보내는 시간을 최소화해야 합니다.
4. 개인 보호 장비 : 방사선 차단복, 보호 마스크 등을 사용하여야 합니다.