방사선과 방사능이란?

방사선은 입자 또는 파동이 매질 또는 공간을 전파하는 과정으로서 에너지의 흐름이다.
방사선은 자연적으로 존재하는 방사선과 인위적으로 생성한 인공방사선이 있으며, 
인공방사선은 인위적으로 생성한 방사선으로 의료분야의 X-선 촬영부터 산업현장, 해충방제, 종자 개량 등
광범위하게 활용된다.
방사능은 방사성물질이 방사선을 내는 강도로서 방사성물질이 방사선을 방출하는 능력이나 방사선을 방출하는 성질이다.

방사선의 종류
방사선은 크게 전리 방사선(이온화 방사선)과 비전리방사선(비이온화 방사선)으로 구분할 수 있다.

전리 방사선(이온화 방사선)
전리방사선은 분자에서 입자를 분리해 전리(이온화)시킬 수 있는 방사선이다. 
알파선 쪽 자외선, 알파선, 베타선, 엑스선, 감마선 등이 포함된다. 
보통 방사선이라고 하면 이온화된 방사선(전리 방사선)을 말한다.

알파선
알파 입자는 높은 원자번호의 몇몇 방사성 핵종에 의해 방출되는 빠른 속도의 헬륨 핵이다(예, 플루토늄, 라듐, 우라늄)
 : 낮은 투과율(0.1mm 미만)로 종이 한 장도 통과하지 못한다. 
방사선원이 체내에 다량 유입(상처 난 피부, 호흡, 경구 섭취 등)하면 인체는 손상될 수 있다. 

 

라돈가스(Rn-222)는 알파선을 방출하는 방사선원이다.
원소의 알파붕괴와 함께 나오는 알파입자의 흐름으로 양성자 2개와 중성자 2개가 결합한 헬륨 원자핵으로써,
이온화 작용이 강하고 물질을 통과할 때 그 경로를 따라 많은 이온이 발생한다. 
투과력은 매우 약하며 500만 eV의 알파선은 1 atm(기압)의 공기 속을 3cm만 통과해도 정지해 버리며 
신문지만으로도 이 알파선을 막을 수 있다.

베타선
베타 입자는 불안정한 원자의 핵으로부터 방출되는 고에너지 전자이다(예 : 세슘-137, 아이오딘-131). 
피부를 투과할 수 있지만 알루미늄 같은 금속은 투과하지 못한다. 
에너지가 클 경우 피부 조직에 손상을 줄 수 있다.

감마선
세 종류의 전리방사선 중 투과력이 가장 강하다. 파장이 짧고 에너지가 높다. 
투과력이 아주 높아서 밀도가 높은 납이나 콘크리트를 재료로 1m 이상의 방벽을 쌓아서 막아야 한다. 
X선 하고 마찬가지로, X선으로 투과할 수 없는 영역(건물, 교량 등)을 탐구하는 데 쓰인다.

중성자선
원자의 중성자가 빛처럼 나아가는 방사선의 종류 중 하나이다. 
핵반응 시에 나오므로, 원자로를 가동할 때나 중성자 폭탄이 폭발할 때도 나온다.

엑스선
비전리 방사선(비이온화 방사선)
전리(이온화)시키지 않는 방사선이다. 분자구조에 영향을 미치지 않는다. 
가시광선 쪽 자외선, 가시광선, 마이크로파(레이다), 극초단파(이동전화), 초단파(TV), 단파, 중파(라디오), 장파(전력선, 가전제품), 적외선, 원적외선 등이 비전리 방사선이다.

방사선이 인체에 미치는 영향
인체의 세포가 방사선에 의해 에너지를 받는 경우, 세포 DNA 구조의 변형이 일어날 수 있다. 
이때 방사선이 전달하는 에너지의 양이 아주 크면(500 mSv 이상) 많은 세포의 사멸로 인해 
피부 홍반과 같은 즉각적인 건강 이상이 발생한다. 
전달한 에너지의 양이 아주 크지는 않지만, 방사선 전달 에너지의 양이 기준치(100 mSv) 이상이면, 
세포가 돌연변이 상태로 생존해 암 또는 유전 이상으로 발전할 확률이 높다. 
이 건강 이상 확률은 피폭된 방사선량 값에 선형적으로 비례한다. 

반면 피폭량이 적은 경우, 세포 자체의 효율적인 복구시스템으로 인해 아무 이상이 나타나지 않는다.
방사선이 인체에 미치는 영향은 결정론적 영향과 확률론적 영향으로 구분할 수 있다.

결정론적 영향
세포의 수가 단기간에 대량으로 사멸하면 세포는 기능을 상실하게 된다. 
일정 방사선량(500 mSv) 이상이 되면 예외 없이 누구에게나 결정적인 이상을 일으킨다. 
세포사멸이 일어나 건강 이상이 나타나도록 하는 일정 수준 이상의 방사선량을 문턱(임계치) 방사선량이라고 한다.
문턱 방사선량 이상에서는 선량의 크기에 비례해 세포가 사멸한다. 

확률론적 영향
세포가 사멸하지는 않지만, 돌연변이 형태로 생존해 증식하는 경우가 있다. 
백혈병 등을 초래하는 암세포로 발전하거나 생식세포의 돌연변이로 자손의 유전 결함으로 발전할 수 있다. 
피폭한 사람의 나이나 성별 등 여러 요인에 의해 돌연변이 세포가 변화할 수 있는 경로가 달라진다. 
초기 돌연변이의 양태에 따라 세포 유전과정이 확률적으로 암의 발생으로 이어진다. 
100 mSv 이상의 방사선에 피폭되는 경우 암 발생 확률은 방사선량이 많을수록 비례하여 증가한다.

저선량 방사선의 영향
저선량으로 분류되는 100 mSv 이하 영역에서는 방사선의 위해성이 관측되지 않는다. 오히려 이롭다는 연구도 있다. 
일본 원자폭탄 피해 생존자를 대상으로 한 연구에서 저선량으로 노출된 사람들의 평균 수명이 일본인 평균수명보다 길다. 
고형암으로 죽은 사람의 수가 일본인 평균보다 원폭 생존자 및 낙진노출자 집단이 적다.
라돈의 경우 50~200 베크렐에 노출되는 경우, 그 이하 혹은 그 이상 노출되는 경우보다 폐암 발생확률이 낮다.
1950년대 네바다 등 미국 12개 주에 거주했던 사람들은 핵폭탄 실험으로 방사선에 평균 이상 노출됐는데, 
이 지역 주민의 폐암 발생이 타 지역 주민에 비해 낮다. 원자력발전소 근무자들의 수명이 일반인보다 더 길다.

방사능 오염과 조사의 구분
방사선에 피폭되는 형태에는 오염과 조사가 있다.

방사능 오염
먼지나 액체 등의 방사성이 있는 물질과 접촉 후 오염된 것을 말한다. 외부 및 내부 오염으로 나눌 수 있다.
외부 오염은 방사성 물질에 피부나 옷이 오염된 경우이다. 
내부 오염은 방사성 물질 섭취하거나, 흡입 또는 피부를 통해서 체내로 들어온 것을 말한다. 
체내에 들어온 방사성 물질은 다양한 조직으로 이동하고, 
방사성 물질이 제거 혹은 소멸할 때까지 계속해서 방사선을 방출한다. 내부 오염은 제거가 어렵다. 
몇 방사성 핵종은 내부오염이 가능한데, 역사적으로 피폭자에게 심각한 위험을 준 방사성 핵종은 비교적 적었다

방사능 오염의 제거
체내 흡수를 막기 위해 오염된 방사성 물질을 즉시 제거하여야 하는데 오염된 피부는 즉시 많은 양의 비누와 물로 문질러 씻어내야 한다. 
찔린 작은 상처는 모든 방사성 입자를 제거하기 위해 강하게 씻어야 한다. 
오염된 머리카락은 면도하지 말고 짧게 자른다. 면도로 피부가 손상되어 방사성 오염물질이 피부에 침투될 수 있다.

조사
방사선에 노출될 때 방사성 물질이 아닌 것에 노출된 경우를 말한다.
방사선 노출은 방사선 원천이 없어도 일어날 수 있다(방사성 물질, X-선 장비). 
방사선 원천이 제거되면, 노출도 끝난다. 
전신에 방사선이 조사되었을 경우, 조사량이 과다하게 높으면 전신성 증상과 급성 방사선 증후군이 나타날 수 있다. 
몸의 일부에만 조사되면, 국소적인 증상이 나타날 수 있다. 
조사된 사람은 방사선을 방출하지 않는다. 햇볕을 쬔 사람이 빛을 방출하지 않는 것과 같은 원리다.

방사선 피폭 후 증상
온몸 혹은 많은 부분에 과량의 방사선에 피폭되면 30일 이내에 조직이나 장기가 심한 장해를 입게 된다. 
피폭선량에 따라 뇌혈관 증후군, 위장관 증후군, 조혈기 증후군이 나타날 수 있다. 
이들 증후군에는 3단계가 있다. 방사선 피폭에 의한 증상의 발현과 그 진행률은 방사선량에 달려있다. 
시간 경과에 따른 증상 발현은 방사선량과 일치하기 때문에 조사된 방사선량을 예측하는 데 도움이 된다.

1단계(전구단계)
 : 피폭 후 0일에서 2일에 해당한다. 무기력하고 위장관 증후군(구토, 설사, 메스꺼움, 식욕감퇴)이 발생할 수 있다.
2단계(잠복성 무증상 단계)
 : 피폭 후 0일에서 31일에 해당한다. 잠복성 무증상 단계가 나타나는 이유는 현재 몸 안에서 활동하는 세포들의 수명이
   다할 때까지는 몸의 기능이 정상적으로 동작하기 때문이다. 그러나 과다한 방사선에 노출된 사람은 새로운 세포가 만들     어지는 조직이 파괴되어 수명이 다된 세포들을 대체할 수 없어 각종 증상이 나타나는데 그것이 피폭 후 약 한 달 후이다.
3단계(뚜렷한 전신적 질환 단계)
  : 피폭된 주 조직에 따라 질환이 분류된다.

 

뇌혈관 증후군
30Gy 이상의 많은 양의 방사선에 전신이 피폭될 때 나타나는 증상이다. 
피폭자는 몸이 떨리고, 발작, 운동장애, 수 시간에서 1, 2일 내로 대뇌부종에서 사망으로 이어진다.

위장관 증후군 
6-30Gy 정도의 방사선량이 전신에 피폭된 후 가장 많이 나타나는 증상이다. 
전구 증상은 1시간 내로 나타나고 2일 내로 사라진다. 
4~5일 정도 잠복기 동안, 위점막 세포들이 죽는다. 
심한 메스꺼움, 구토, 설사로 심한 탈수와 전해질의 불균형을 일으키고, 세포 사망으로 이어진다. 
또한 소화관의 괴사가 일어날 수 있어 균혈증과 패혈증이 일어나기 쉽다. 사망하는 경우가 많다.
10Gy보다 많은 양에 노출된 환자는 뇌혈관 증상이 일어날 수 있다. 생존자는 또한 조혈기 증후군이 나타난다.

조혈기 증후군 
1-6Gy 정도의 방사선량이 전신에 노출된 후 가장 많이 나타나는 증상이고 일반적인 범혈구 감소증이 나타난다. 
골수줄기세포가 상당하게 줄어들지만, 순환하는 성숙한 혈액세포는 크게 영향받지 않는다. 
순환하는 림프구는 제외로, 노출된 후 수 시간에서 하루 내로 림프구감소증이 나타난다. 
순환하고 있는 세포가 노화로 죽고 나면 골수줄기세포가 줄어들어, 충분한 수가 대체될 수 없어 범혈구감소증이 일어난다. 
그래서 1Gy의 양에 노출된 피폭자들은 골수 생산이 감소하는 4주 반 정도의 잠복기 동안에는 자각증상이 없다. 
백혈구 감소증으로 감염의 위험이 증가하는데 2~4주에 가장 많이 발생하며 항체 생산이 감소한다. 
혈소판감소로 점상출혈과 점막 출혈이 3~4주 내로 발현하고 한 달 동안 지속될 수 있다. 
빈혈증은 천천히 발달하는데 적혈구가 백혈구와 혈소판보다 수명이 더 길기 때문이다. 
생존자는 백혈병을 포함하여 방사선으로 인한 암 발생이 증가한다.

원전 사고에 의한 영향
지금까지 기록된 최악의 원전 사고는 체르노빌 사고다. 
UNSCEAR보고서(2008)와 WHO 보고서(2005)에 따르면 체르노빌 사고로 인해 방사선에 피폭되어 사망한 사람의 수는 2005년까지 총 43명 정도이다. 
후쿠시마 사고 때 방사선 피폭으로 인한 사망자는 UNSCEAR보고서(2013)에 따르면 없다.
서울 평균은 0.11 μSv/h.