방사선의 이해

인제대학교 방사선응용공학부 민 병 인

I. 방사선 이해

Radiation



전자파 또는 입자선중 직접 또는 간접으로 공기를 전리하는 능력을 가진 것

• 알파선, 베타선 • 중성자선 • 감마선, 엑스선 • 5만

eV 이상 전자선

전리방사선

 비교적 에너지가 높아 물질내에서 물질을 구성하는 원자를 양이온과 전자로 분리시키는 능력이 있는 방사선 원자에서 전자를 제거할 충분한 에너지 보유 직접 전리방사선 물질을 직접 전리하는 방사선 알파, 베타, 양성자선 간접 전리방사선 물질과 상호작용으로 생기는 전리작용이 지배적인 방사선 X선, γ선

비전리방사선

 물질내에서 이온을 만들지 못하나 에너지를 전달하는 방사선 원자에서 전자를 제거할 충분한 에너지 없음

비전리방사선

 전자파를 줄이는 방법 TV 옆에 활엽수를 놓는다 형광등보다 백열등이 안전하다 콘센트를 멀리하라 미역국, 멸치 국물을 많이 먹는다 휴대전화 통화는 오른손을 이용하라 전자제품은 반드시 플러그를 뽑는다 전자레인지는 새것으로

Radioation

 방사선(放射 線 , Radiation) – 방사성물질로부터 발생되는 입자 및 전자파 (電磁波)에 의한 에 너지의 흐름 을 말하며, 사용단위는 C/Kg(R), Gy(rad), Sv(rem)  방사능(放射 能 , Radioactivity) – 방사성물질 자체의 단위 시간당 핵붕괴 또는 변환 되는 수 – 사용단위는 1Ci = 3.7×10 10 Bq = 3.7×10 10 dps  조사선량 (exposure dose) X선 , 감마선 에 의해 공기 의 단위 질량 당 생성된 전하량

X



dQ dm

[R, C/kg] 1R=2.58 x 10 -4 C/Kg

Dose

 흡수선량(absorbed dose) … … ㏉,㎭ • 방사선에 피폭되는 물질의 단위 질량당 흡수된 방사선의 에너지.

• Gy = 100ccGy = 100rad = 10 4 erg/g = J/Kg • eV = 1.6 × 10 -19 J  등가선량(equivalent dose) … … Sv, rem • 인체의 피폭선량을 나타낼때 흡수선량에 당해 방사선의 방사선 가중치를 곱한양

H T

 

R w R D R

• Sv = 100ccSv = 100rem = J/kg

Radiation Weighting Factor 방사선의 종류 광자 전자 및 뮤온 중성자 되튐 양자를 제외한 양성자 알파입자, 핵분열파편, 중핵 에너지 범위 모든 에너지 모든 에너지 E < 10 keV 10 keV < E < 100 keV 100 keV < E < 2 MeV 2 MeV < E < 20 MeV E> 20 MeV E > 2 MeV W R 1 1 5 10 20 10 5 5 20

Dose

 유효선량(effective dose)… Sv, rem • 등가선량에 대한 총 피해 중 각 기관이나 조직에 따른 상대적인 기여도를 고려한 선량 단위

E



w T D T

1 S v = 1 J / k g = 1 0 0 r e m

Tissue Weighting Factor 조직 Gonad Bone Marrow Colon 가중치 0.20 Liver 조직 0.12 Oesophagus 0.12 Thyroid W T 0.05

0.05

0.05

Lung Stomach 0.12 Skin 0.12 Bone Surface 0.01

0.01

Bladder 0.05 Remainer Breast 0.05

1. 다양한 연령군과 남녀동수의 집단에서 개발된 값임 2. 나머지는 adrenals, brain, upper large intestine, small intestine, kidney, muscle, pancreas, spleen, thymus, and uterus 0.05

2)

방사선량의 변환 선량명 조사선량 뢴트겐 방사능 단위 베크렐 흡수선량 그레이 등가선량 시버트 유효선량 시버트 기호 C/kg R 기로 나오는 가 정의 γ(X)선이 공기중에 얼마만큼의 세 대상 공기 Bq (Ci) Gy (rad) Sv (rem) Sv (rem) 1초에 1개의 원자핵 붕괴수 물질에 얼마만큼의 방사선의 에너 지가 흡수되었는가 인체에 대한 방사선의 영향은 어느 정도인가(D*W R ) 등가선량에 조직가중치(W T )를 곱한 것 방사성 물질 사물 (물질) 인체 인체

방사선피폭과정

Activity Exposure Absorbed dose ※ Ci(Bq) X(R,C/Kg) D(Gy, rad) W R Equivelent dose H(Sv, rem) W T Effective dose H E (Sv, rem)

2. 방사선 피폭

자연 방사선 브라질의 가리바리 시가지 자연방사선 (연간) 10mSv 자연 방사선 2.4mSv/y 유럽여행 비행기 0.07mSv

사람과 방사선

인공 방사선 인공 방사선(암 치료) 40-60Gy 방사선 종사자 20mSv/y mSv 증상 1 일반인선량한도 2.4 자연방사선량 20 방사선종사자 250 임상적증상 무 2000 백내장, 남성불임 4000 골수증후군 5000 탈모

우주선 (Cosmic Radiation) 인체내의 자연방사능 붕괴로부터의 방사선 K-40 지구의 대기 (우주선의 대부분을 흡수)

Natural radiation

지각 중의 자연방사능 붕괴로부터의 방사선 우라늄, 토륨

Natural radiation

The cosmic ray contribution to the background radiation varies markedly with altitude. Note, that at cruising altitude in a Boeing 747 the dose rate is approximately 5

m

Sv/h

Natural radiation

NATURAL RADIATION SOURCES Effective dose eqivalent per year • Annual dose from natural sources of radiation In areas of normal background: Cosmic rays at sea level …………… 0.37 mSv Radon( 222 Rn & 220 Rn) from 238 U & 232 Tn ……………… 1.30 mSv Potassium( 40 K) ……………………… 0.30 mSv Other …………………………………… 0.40 mSv Total(rounded) 2.40 mSv

Natural radiation

 자연방사선량률: 2.4mSv/y Artificial 16% Cosmic ray 16% Terrestrial 21% Ingestion 13% Natural 84% Inhalation (Radon) 50% Exposure from Rn & its progeny : 1.2 mSv/y

Natural radiation

 원자력발전소 옆에 1년 살면?

• 원자력 법정 한도(최대치) – 1 mSv/y = 100 mrem/y – 1Sv = 100rem • 실제 2004년 : 1 mrem/y 이하 – 고리원전 : 최대 0.6 mrem/y • 자연방사선 – 2.4 mSv/y = 240 mrem/y

Natural radiation

 인간은 방사선 없이 살 수 있는가?

빛나는 태양 - 우주 방사선 36 mrem/y = 원자력발전소 최소 36년치

Natural radiation

대지로 부터 - 지각방사선 41 mrem/y = 원자력발전소 최소 41년치

Natural radiation

불어오는 바람 – 공기중 자연방사선 142 mrem/y = 원자력발전소 최소 142년치

Natural radiation

먹고살자고 하는 일인데 - 음식물 18 mrem/y = 원자력발전소 최소 18년치

Madical radiation

• PET/CT 동시 촬영시(1회) : 12~15mSv – PET (1회) : 8.5~10.5mSv

– CT (1회) : 3.5~4.5mSv

• X-ray 촬영(1회) – 흉부 : 0.1mSv

– 머리 : 2mSv – 복부 : 4.5mSv

– 복부(조영촬영) : 7.5~8mSv • 대장 조영촬영 : 11mSv - 조영촬영 : 약품을 투여하여 여러번 촬영함 - 조영제(Ba, Xe)를 체내에 넣어 위, 장, 등의 명료한 사진을 얻는 진 단방법

체외 방사선 피폭 관리



체외피폭의 방어

• Distance • • Time Shielding

체내 방사선 피폭 관리 

체내 피폭의 방어원칙 •

Inhalation • Ingestion • Injection

Radiation effects

신체적 영향 (Somatic Effects) 급성영향 (Acute Effects) 일반전신 장해(중추신경 사망) 조혈조직 손상(골수 사망) 소화기 손상(위장관 사망) 탈모, 불임, 궤양, 수포, 홍반 백혈구 감소 등 만성영향 (Late Effects) 악성종양(백내장, 백혈병, 골육종, 갑상선암, 유방암, 폐암, 피부암)발생 재생불량성 빈혈 노화촉진, 수명단축, 국소적 영향 유전적 영향 (Hereditary Effects) 유전자 돌연변이 염색체 이상 우성, 열성 염색체 구조변화, 염색체 변화

Acute effects of radiation  ×선, γ선을 전신에 1회 피폭된 때 선량(Gy) 0.25

0.5

1 1.5

2 4 6 7 증 상 거의 증상 없음 임파구 일시 감소 구토증, 전신권태, 임파구 감소 방사선 숙취 50 % 장기간 백혈구 감소 30일내 사망률 50% 14일 이내 사망 50 % 사망 100 % 비 고 → ICRP에 의하면 0.1~0.25 Gy 이상일 때 의사진단을 요함 → 위험 한계치 → 사망률 5% → 반치사선량 LD 50(30) → 100% 치사선량  생식선에 의한 방사선 상해 선량(Gy) 1.5

2.5

5 8 불임의 정도 단기간 생식력 저하 1~2년의 일시적 불임 많은 사람에서 영구적 불임, 일부는 상당기간 불임 생식력 회복 불가

Acute effects of radiation 발생 확률 결정적 영향 급성 고선량 피폭의 경우 - 피폭과 영향 발현의 인과관계가 필연적 - 증상의 심각성이 선량에 비례 - 발단치(문턱선량)가 존재, 즉발성 - 홍반, 백내장, 수정체 혼탁, 혈액상 변화, 불임, 사망 - 선량한도를 설정함으로써 방지 - 사고 피폭이나 치료방사선 분야에서 관심 심각도 발단선량 선량 선량

Chronic effects of radiation  Radiological aging  Life shortening  Cancer

Chronic effects of radiation  확률적영향의 이해 통계적인 문제이므로 많은 수를 분석하면 기대치에 가깝지만 특정 개인만을 살펴보면 확률적 기대치와 직결되지 않음 복권 1000원 10000명당 1명 당첨 당첨확률 1/10000 당첨확률 1/1000 복권

Chronic effects of radiation  방사선량과 확률적영향의 관계 연구 • 일본의 원폭피해자 집단(고선량 피폭자 약 8만명) 대상 역학연구 • 40여년간 발병율 통계를 내고 대조집단과 비교 연구 • 1986년 소련의 체르노빌 원전사고 피폭자 집단 • 제2의 역학조사 대상집단으로 충분한 가치 • 결론도출을 위해서는 많은 시간 필요

선량한도 구 분 유효선량 등가선량 수정체 손, 발, 피부 직업상 피폭 1년에 50mSv를 넘지 않는 조건에서 5년 동안 100mSv 일반인 1mSv/y 150mSv/y 500mSv/y 15mSv/y 50mSv/y

Radiation hormesis 저선량의 방사선은 세포기능을 자극하며 증식/재생능력을 증진하 여 결과적으로 면역학적 반응증진과 체내호르몬의 평형조절 등으 로 인한 인체의 자연방어 메커니즘이 향상된다는 것 • 미국 미조리 대학 러키교수 1980년 저서 • 일본 돗토리현 미사사 라돈 온천 • 일본 전력중앙연구소 • 1988년 쥐를 이용한 실험

Radiation hormesis 발생빈 도 영향의 정도가 불분명한 저선량 영역 피폭의 영향을 알고있는 고선량 영역 관측된 영향 문턱 없는 선형 모델 0 호메시스 ?

선형-2차 모델 피폭선량

3. 방사선사고지원단

영남권역단 UREST 정부 KINS 영남권역단 U-REST(민병인) 부산지역단(민병인) 경남지역단(제정근) 울산지역단(정용식) 경북지역단(박명환) A 문영판 B 손종기 C 정수봉 A 김대권 B 신동인 C 제길수 A 김경안 B 조봉래 C 김서융 A 이화형 B 김원길 C 서정현 D 유대성 지자체 재난방재과 · 경찰서

·

소방서

구축의 필요성  방사선사고는 국가적인 위험요인 • 지역적인 사고지만 오염확대의 가능성 미연 방지 • 신속한 초동대응을 통한 국민들의 불안감 해소 • 전문요원 현장 도착 전 초동대응으로 인한 경제적 부담 상승  U-REST요원의 활용 • 인근지역의 방사선전문가를 통한 신속한 초동대응 • 지역민들의 친화력과 국가적 위험에 능동적 대응 • 전문 인력의 개인정보와 장비의 DB 구축으로 인한 활용 • 전문요원과 지자체와의 재난대응조직과의 연계를 통한 비상시 전문지식 및 정보 공유

구축의 필요성  방사선원사고에 대한 기술적 취약성 • 방사선원사고시 제한된 전문기술지원에 의존 • 사고의 보고 및 조치 행위가 KINS 전문인력과 장비에 의존 • 초동대응에 대한 시간적

,

지리학적인 한계성 • 사고 경위와 발달 및 조치에 관한 일련의 행위의 미흡 • 사고정보 및 대응활동에 대한 미비로 피해의 확산 • U-REST활용으로 인한 지역적 시간적 한계 극복 • 사고형태 파악, 원인규명, 제염, 오염확산 방지 등의 조치 • 방사선 측정기의 DB구축으로 적합한 기기설정과 신속성 • 지자체, 산업체와 방사선종사자의 유대관계 형성

U-REST의 전문성 전문 인력 구축 • 실전에 적합한 방사선 전문가로 요원의 보충/교체를 통한 재구성 • 방사선원 종류별 산업현장 전문인력 구축 • 의료, 교육, 산업체 전문인력과의 융합의 팀 구축 지방 자치 단체 융합 • 지방자치단체의 비상대응조직과의 연계한 조직망 강화 • 소방방제청 응급 119 구조단과 연계한 조직망 강화 • 경찰서와 연계한 조직망 강화 • 지자체와 U-REST 보유의 방사선비상대응장비/장구 현황 파악 및 보강 교육 연계 훈련 • 정기적인 워크샵을 통한 실전 대응요령 교육 실시 • U-REST 요원간의 사고유형별 전문가의 지식 공유 • 사고신고요령 및 사고 대처 요령 숙지를 위한 교육 실시 • 일반인에 대한 방사선물질의 안전성과 불안감의 해소 홍보

U-REST의 전망  앞으로의 전망 • U-REST와 국가 지방자치단체의 방재단과 기밀한 구축 • 정책적 지원을 통한 방호체계 구축으로 신속한 초동대응 • 지자체 방재단과 산업체의 방사선측정기 DB구축으로 신속성 • 국내 방사선 산업 및 의료계의 산업 규모와 인력정보 DB 구축 • 국내 방사선안전관리 체계의 기본 틀을 확립하여 사고 대응 능력을 함양함으로 세계수준의 안전망 구축

감 사 합 니 다.

감사합니다~!