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자연 방사선도 위험한가? |
살아있는 생명체들은 천연방사선 외에도 핵무기 실험, 직업, 소비재 및 의료시술 조작 등으로 인해 지속적으로 전리 방사선에 노출되고 있는데, 이런 원인으로 인한 모든 방사선을 통칭하여 '자연 방사선'이라 한다. 방사선이 인체에 흡수된 수치인 피폭량의 단위에는 시버트(Sv)와 렘(rem)이 있는데, 1Sv는 100rem과 같다. 일반인의 방사선 허용 수치는 1년에 약 5mSv인데, 이 중에서 우주선, 토양 방사선, 건축 자재에서 나오는 자연방사선이 2.5mSv이고 X-ray를 한 번 찍을 때 받는 양이 1mSv이다. 1년에 개인이 받는 방사선의 양은 대략 약 180~240 밀리렘(mrem), 즉 0.018~0.024밀리시버트(mSv) 정도로 측정될 것으로 예상하고 있다.
의료 조작들을 통해 가장 많은 전신 방사선에 피폭되며, 라듐과 토륨의 자연붕괴에 따라 발생하는 라돈 가스가 폐에 흡입됨으로써 많은 양의 국소 방사선이 전달될 수 있다. 고농도의 라돈가스가 토양과 대리석 및 화강암으로부터 발생하며, 공기 순환이 불양한 빌딩 내에 축적되어 있다. 라돈 피폭은 경질의 딸 핵종인 폴로늄-214와 폴로늄-218이 폐조직 인근에서 알파입자를 방출하면서 붕괴하여 폐암의 발생률을 증가시킬 수도 있다.
대기권 밖의 방사선에는 태양면 폭발과 우주 방사선이 있다. 대부분의 우주 방사선들은 지구 상공 400 ~1200km에 걸쳐 있는 반 알렌대라는 자기권과 조밀한 공기층에 의해 지표면에 닿기 전에 대부분 흡수되지만, 높이 올라갈수록 공기 밀도가 낮아지면서 더 많은 방사선량을 받게 된다. 국제 노선을 비행하는 항공기는 해수면보다 3.600 피트 높이에서는 우주 방사선의 양이 더 높기 때문에 시간 당 약 0.2밀리렘씩 피폭량이 증가된다. 영국의 초음속 콩고드 수송기는 방사선 감시장치가 장착되어 있어서 태양이나 우주 방사선의 증가가 감지되면 더 낮은 고도로 비행항로를 낮출 수 있게 되어 있다. 우주 비행은 태양 및 우주 방사선 피록을 증가시키는데, 아폴로 승무원들은 달을 탐사하는 19.5일 동안에 평균 275밀리렘을 받았다. 지상에서 1,500미터 올라갈 때마다 우주방사선에 의한 피폭은 2배씩 증가된다. 제트기로 비행할 때는 왕복 비행당 대략 3~10 밀리라드이나 초음속 비행기로 여행하면 지상 20km의 고도를 비행하지만, 비행시간(노출시간)이 1/3~1/4로 단축되어 결국 피폭량은 약 절반 정도로 낮아지게 된다.
지상에서 자연적으로 나타나는 방사능 원소들도 자연 방사선에 기여를 한다. 외부 피폭의 근원들에는 칼륨-40도 포함되고 있는데, 이는 콘크리트와 라돈가스에 고농도로 농축되어 있을 수 있다. 내부 방사선들은 주로 칼륨-40이나 나트륨-24와 같이 생물학적 체계(생물권) 속에 자연적으로 나타나는 방서성 동위원소들의 경구 섭취와 흡입, 접촉에 의해 인체 내로 들어오게 된다.
1962년까지 총 77회의 공중 핵폭발 실험 이후 핵무기 실험에 의한 낙진은 1964년에 절정에 도달했으며, 총 낙진의 69%가 탄소-14, 4%가 세슘-137, 3%가 스트론튬-90, 나머지 24%는 방사성 플루토늄, 루비디움, 바륨, 요드, 철, 망간, 그킵톤, 아메리슘, 트리튬 및 아연으로부터 나온 것들이었다. 탄소-14는 반감기가 5,700년이기 때문에 아주 장기간에 걸쳐 자연방사선의 원인이 될 수 있다. 핵에 의한 낙진은 1968년 8월 미국, 영국 및 구소련에 의한 공중실험으리 완전 금지로 전체적으로는 점차 감소되고 있지만, 1964년 이후 중국이 지속적으로 대기권내 핵실험을 실행하고, 북한 독재 정권의 연이은 핵실험으로 우리 나라에는 방사성 낙진이 증가되었다.
방사선은 소비재에서도 발생하는데, 칼라텔레비젼(사용시 시간당 평균 0.3~1.0 렘), 비디오, 연기탐지기(알파선 발생기로 주로 아메리슘-124 함유), 오렌지 색을 내기 위해 우랴늄을 사용하는 식기류 등이다. 처방 제작된 렌즈를 이용하는 안경에는 토륨-232의 미량 불순물이 함유되어 있으며, 자연적인 형광질감을 주기 위해 의치레 사용되는 치과용 자기(dental porcelain)에는 우라늄이 첨가되는데, 이것이 잇몸에 매년 0.6mSv의 알파방사선을 전달한다.
방사선의 종류에 따라 노출 방사선에 대한 생물학적 반응을 시버트로 표시하는데, 시버트 단위는 비교하려는 서로 다른 선형 에너지 전달율을 갖는 방사선들에 의한 생물학적 효과의 구분을 가능하게 한다. 예를 들면 중성자 방사선 1시버트는 1시버트의 저준위 에너지의 감마선이나 X선과 같은 생물학적 효과가 있다. 그러나 인체의 흡수선량은 측정된 서로 다른 종류의 방사선들간에는 비교가 불가능한데, 흡수방사선량의 국제 단위인 1그레이(Gray, Gy=100라드)의 중성자 방사선이 1Gy의 감사선이나 X선과 동일한 효과를 나타내지는 않는다.
자연방사선에 가까운 방사능의 강도가 낮은 저준위 방사선에 노출되는 것은 일반적으로 즉각적이거나 단기간에 관찰 가능한 생물학적 효과를 발생시키지 않는 것으로 생각된다. 인체에서 0.5Gy 이하의 저준위 에너지를 전달하는 감마선이나 X은 어떤 전구증상들이나 조혈 장애 증후군들의 원인이 되지 않지만, 저위력 방사선에 노출되는 것은 지연효과를 초래할 가능성이 증가될 것이다. 일본 동북부 후쿠시마 지역은 이런 신체적, 유전적, 그리고 기형발생에 대한 지연효과의 위험을 생각해야 할 것이다.
자연 방사선의 생물학적 반응이나 효과는 일반적인 자연 현상과 통계학적으로 정상적인 발생빈도와 구별할 수 없을 정도의 낮은 역치를 나타낸다. 그렇더라도 현재의 방사능 보호 방책들은 (1)가능한 모든 방사능에의 피폭은 피해야 하며 (2)노출은 합리적으로 허용될 수 있을 정도로 낮아야 한다는 점을 밝히고 있다.
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