1. 용어정의 조사선량 X 선이나 γ 선에대하여공기중의흡수된방사선량을나타냄 즉공기의단위질량 (dm) 에광자 ( γ, X) 가조사되어공기를전리하여거기에서만드는전하의양 (dq) 을조사선량이라한다. X = d Q d m 조사선량의정의는다음을만족해야한다. [ S I : C / K g ] 1 조사선량은 X 선이나 γ 선과같은광자 (photon) 에만적용된다. 2 광자가통과하는매질은반드시공기이어야함 3 공기중에서생성된모든전자는일정부피의공기중에서완전히흡수되어야한다. 4 위의조건을만족하는광자의에너지는약 3MeV 미만이다. 1R 의정의 방사선 (X, γ ) 이표준상태 (0, 1 기압 ) 하의건조한공기 1cm 3 인 0.001293g 을전리해서 1e.s.u 의전하를발생시키는방사선의양 1R = 1esu 의전하량 1cc 의공기질량 = 3. 33 10-10 C 1000g 0. 001293g 1kg = 1e. s. u 1cc ( a ir ) 1i. p 4. 8 10-10 e. s. u 34eV 1i. p 1. 6 10-12 er g 1eV = 2. 58 10-4 C/ Kg 1cc 1. 293 10-3 g = 87.65erg/g (1R 는공기중에서 87.65erg/g 의에너지를전달하는것과同一하다.) 참고 ) 1ip = 1. 6 10-19 C = 4. 8 10-10 esu 흡수선량 (A bsorbed D ose, D ) 전리방사선이조사되는매질내의임의의측정지점에서단위질량당방사선에의해흡수된에너지이다. 흡수선량은모든방사선에적용된다. D = de dm -dm : 매질의질량 ( J/ kg, Gy, r ad ) - de : 전리방사선에의해 dm 의질량을갖는매질에 흡수된에너지 - 1Gy= 1J/ kg = 100rad - 1rad : 어떤물질 1g 당 100er g 의에너지를흡수하는방사선량 흡수선량과조사선량이다른점 - 조사선량 : 피폭의대상이공기이다. - 흡수선량 : 피폭의대상이임의의물질이다. 흡수선량은방사선과물질간의상호작용과그영향을정량적으로나타내는데가장중요한수단이다. - 1 -
선질계수, 생물학적효과비, 방사선가중치 가. 선질계수 (Quality Factor) : Q 서로다른전리방사선에의한동일한값의흡수선량이생물학적장해효과의측면에서서로다르게평가되는것을나타내는값으로서인체조직의대부분을차지하고있는물속에서의충돌저지능 ( L E T ) 값에관계된다. 방사선종류및에너지종류에따른신체적피해정도를보상해주는계수 Q. F = 0. 8+ 0. 16LET 선형에너지전달계수 : LET - 특정에너지를가진하전입자가단위길이 (dl) 당을통과할때흡수물질에전달된평균에너지 - L E T = de / dx [K ev / μm ] L E T ( kev / μm ) Q Q. F (0. 8+ 0. 3.5 1 1.36 7 2 1.92 23 5 4.48 53 10 9.28 175 20 28.8 나. 상대적생물학적효과비 (Relative Biological Effectiveness) : RBE LET 값이 125 kev/μm 인 X 선선량에대한동일한생물학적효과를나타내는여타방사선의비의역수 선질계수는 ICRP 에서방사성방어목적으로만사용하도록권고하고있으며, 상대적생물학적효과는의학적및연구용으로사용한다. 다. 방사선가중치 ( W R ) 확률론적영향을일으키는데있어서여러종류와에너지의방사선에의한생물학적효과비 (RBE) 를반영하기위해선정되어진값이다. 1 보다큰방사선가중치를갖는방사선에있어서결정론적영향에대한 RBE 는확률론적영향에대한 RBE 보다작다. 예를들면중성자와같은고 LET 의방사선에의한결정론적영향을예측하기위해등가선량을사용하게되면가중치값이과대평가된다. W R 방사선및에너지범위 1) Q (ICRP-60) (ICRP-26) 광자 ( 전에너지범위 ) 1 1 전자, 뮤온 ( 전에너지범위 ) 2) 1 1 중성자 3) : E < 10keV 10keV < E < 100keV 100keV < E <2M ev 2M ev < E < 20M ev E > 20M ev 양자 ( 반조양자제외 ) : E > 2M ev 5 - 알파입자, 핵분열생성물, 중원자핵 20 - 중성자, 양성자 : 미지의에너지 - 10 열중성자 : 0. 025eV - 2.3 < 주 > 1) 이표에제시하지않은방사선과에너지에대한 W R 값은 ICRU 구의 10mm 깊이에서유효선질인자 Q 를계산하여구함. 2) DNA 결합핵에서방출되는 Auger 전자는제외 (DNA 에결합된핵으로부터방출되는오제전자들에대한등가선량을구할때는등가선량의정의에서보는바와같이 DNA 총질량에대한흡수선량을평균하는것은현실성이없기때문에특별한문제가있다. 오제전자의영향을미시방사선측정기술을이용하여평가해야한다.) 3) 에너지의함수로 W R 값의이론적근사계산식 5 10 20 10 ( W R = 5+ 17ex p[- ln ( 2E ) 2 / 6]) 5 - - - - - - 2 -
등가선량 여러종류의방사선과에너지로구성된방사선장내인체의총 등가선량 ( H T ) 은각방사선의방사선가중치 ( W R ) 로 가중된각조직흡수선량 ( D T. R ) 의합이다. H T = R W R D T. R ( Sv, r em ) 방사선가중치 ( W R ) 확률론적영향을일으키는데있어서여러종류와에너지의방사선에의한생물학적효과비 (RBE) 를반영하기위해선정되어진값이다. 1 보다큰방사선가중치를갖는방사선에있어서결정론적영향에대한 RBE 는확률론적영향에대한 RBE 보다작다. 예를들면중성자와같은고 LET 의방사선에의한결정론적영향을예측하기위해등가선량을사용하게되면가중치값이과대평가된다. W R 방사선및에너지범위 1) Q (ICRP-60) (ICRP-26) 광자 ( 전에너지범위 ) 1 1 전자, 뮤온 ( 전에너지범위 ) 2) 1 1 중성자 3) : E < 10keV 10keV < E < 100keV 100keV < E <2M ev 2M ev < E < 20M ev E > 20M ev 양자 ( 반조양자제외 ) : E > 2M ev 5 - 알파입자, 핵분열생성물, 중원자핵 20 - 중성자, 양성자 : 미지의에너지 - 10 열중성자 : 0. 025eV - 2.3 < 주 > 1) 이표에제시하지않은방사선과에너지에대한 W R 값은 ICRU 구의 10mm 깊이에서유효선질인자 Q 를계산하여구함. 2) DNA 결합핵에서방출되는 Auger 전자는제외 (DNA 에결합된핵으로부터방출되는오제전자들에대한등가선량을구할때는등가선량의정의에서보는바와같이 DNA 총질량에대한흡수선량을평균하는것은현실성이없기때문에특별한문제가있다. 오제전자의영향을미시방사선측정기술을이용하여평가해야한다.) 3) 에너지의함수로 W R 값의이론적근사계산식 5 10 20 10 ( W R = 5+ 17ex p[- ln ( 2E ) 2 / 6]) 5 - - - - - 실효선량 같은등가선량에피폭되었을경우에도피폭조직과장기의방사선에대한감수성에따라여러조직및장기에서확률적영향의발생정도와이로인한위험도는서로다르게나타나는데방사선이균등조사되었을경우의위험도를 1.0 으로나타냈을때실제로비균등하게조사되는인체의각장기및조직 T 의등가선량 (H T ) 에각장기의전신에대한위험의상대적가중치 ( 조직가중인자 (tissue weighting factor W T ) 로보정되는등가선량을실효선량이라고정의한다. H E = T W T H T = T W T R W R D T. R ( Sv, r em ) 실효선량은방사선피폭시확률적영향으로나타나는인체 - 3 -
의위험을사회에서용인할수있는수준까지제한하는데활용하기위하여도입된개념이다. 조직가중인자 (W T ) - 전신에대한균일한방사선조사로발생하는확률론적영향에의한총피해중기관이나조직의상대적인기여도를나타낸다. - 조직별방사선피폭에의한발암위해에근거를두고도출된양 조직, 장기확률적영향 ICRP-60 W T ICRP-26 생식기 (gomads) 유전장해 0.20 0.25 적색골수 (red bone marrow) 백혈병발생 0.12 0.12 폐 (lung) 암발생 0.12 0.12 직장 ( 결장 )(colon) 암발생 0.12 - 위 ( stomach) 암발생 0.12 - 갑상선 (thyroid) 암발생 0.05 0.03 유방 (breast) 유방암발생 0.05 0.15 방광 (bladder) 암발생 0.05 - 간 (liver) 암발생 0.05 - 기타조직암발생 0.05 1) 0.30 2) 식도 (oesophagus) 암발생 0.01 - 뼈표면 (bone surface) 암발생 0.01 0.03 < 주 > 1) 신장계통, 뇌, 상부대장, 하부대장, 근육, 비장, 흉선, 자궁및기타분류가능장기. 위의기타장기중하나가최대선량이상으로피폭되었을경우동장기에는 W T 값으로 0.025, 나머지 기타장기는 0.025 를적용 2) 식도, 위, 소장, 대장상부, 대장하부, 각장기에대하여 0.05 를적용 집단 ( 주민 ) 선량 (collective(population) dose) 방사선원에의하여피폭받은집단의선량은각개인이받은피폭선량의합으로간단히나타낼수있는데이를집단선량이라한다. S c = i H i P i ( m an Sv, m an r em ) - H i : 전신또는특정장기 / 조직의주민개인당 (per caput) 선량 - P i : 피폭인구집단중특정집단 i 의인구수 - i : 대개연령별로표현 1 방사선피폭에의하여인구집단에게나타날수있는확률적영향또는위험을평가할때유용하게활용 2 피폭결과가피폭선량과피폭자의수와직접비례할경우와 적절한확률계수가구해질수있는경우에만제한적으로사용해야함 3 주로방호의정당화및최적화판단의수단으로서사용하며또한시설운영과판단의지표가되기도함 4 집단선량을적용할경우아주낮은피폭선량으로아주낮은인구집단또는먼미래의선량에적용하는것은부적절 ( 즉자연방사선이하의피폭선량을가지고일반공중의집단선량을평가하는것은의미가없다.) 5 집단선량으로안전성여부를판단해서는안됨 ( 개인선량한도를초과하는사람이있더라도집단선량을만족한다면그것은안전하다고판단할수없다 ) 참고 ) 집단선량의정의와적용시의문제점 집단선량은주어진하나의행위로관련된모든사람들의선량의총합이며개인선량과단위의구분을위해 mam-sv 또는 person-sv 등을사용한다. 집단선량은주로방호의정당화또는최적화판단의수단으로서사용하며또시설운영성과판단의간단한지표가되기도한다. 그러나집단선량을적용할경우에는지극히낮은선량을피폭하는대단히많은인구집단또는먼미래의선량에까지적용하는것은적절하지않다. 즉자연방사선이하의피폭선량을가지고일반공중의집단선량을평가하는것은의미가없기때문이다. 또한집단선량으로안전성여부를판단하는것은집단선량의목적에부합되지않는다. 이보다는집단선량을구성하는구성원개인의선량분포가중요하다. 모든종사자의개인선량이 20mSv 이하이면서집단선량이 1man-Sv 라면문제가없겠지만만약그구성원개인이선량한도 (5 년간 100 msv) 를초과하는사람이있더라도집단선량을만족한다면그것을안전하다고판단하는것은잘못되었다는것이다. 즉집단선량은만족하더라도개인의선량은선량한도를넘을수도있다는것이다. 문제 ) 체르노빌에서원전사고가발생하였다. 그후어떤나라에서사고첫해에 0.1 msv 피폭이있었고지금은피폭이없다. 인구 2 억인이나라에선지난 15 년간매년평균 0.05 msv 피폭이있 - 4 -
어왔고총집단선량이 1. 5 10 5 man-sv 이다. 이로부터암사망인원을추정하는식으로다음을사용하고유추하였다. 1. 5 10 5 m an - Sv 5 10-2 Sv - 1 = 7. 5 10 3 명 = 7500 명이계산의합리성에대하여기술하라.(SRI2001) 풀이 ) 최초 1 년간피폭이 0.1 msv 의피폭이있었고다음해부터는피폭선량이점점줄어들어갔을것이고 15 년간의평균이 0.05 msv 였다는의미이다. 방사선방호를위해서방사선에의한암사망확률의평가에서남녀구분없이광범위한연령을포함할수있는단일수치를명목치사확률계수라하는데그값은작업자집단의경우 8%/Sv, 일반인에대해서는 10%/Sv 를적용한다. 여기에 DDREF 의값 2 를적용하는데일반공중에대해 10%/Sv 의 1/2 인 5% 를적용한다. 따라서이추정식의계산은맞다고판단된다. 그러나매우작은개인선량과대단히많은인구집단을곱한집단선량으로위험도를계산하는것은적절하지않다. 계산은맞지만 0.05mSv 이라는선량자체가평균적으로 1 년에피폭하는자연방사선의 2% 정도되는무의미한것인데무의미한것에매우큰수를곱해위험도를산출하는것도무의미하다. - 5 -
( 등가 ) 선량예탁 (dose committment, H c ) 방사성물질의호흡, 섭취등체내피폭과관련한방사선피폭이장기간계속될때, 특정인구집단에서개인당조직또는장기의 선량률 H ( t ) 의무한시간적분값으로주어지는선량이다. H ( t) = 0 H ( t)dt ( S v, r em ) - H(t) : 어떤판단이나행위로인한특정집단의조직이나, 장기에대한개인당선량당량율 ( 피폭이장기간계속될때의시간의적분치의선량당량 ) 예탁유효선량 (committed effective dose, H E. 50 ) 방사성물질의체내섭취후조직또는장기가받는예탁선량에의한조직또는장기의방사선감수성에따라확률적영향이발생할위험은각각달라지므로조직가중치를도입하면각장기의예탁선량당량 ( H 50. T ) 에의한전신의예탁유효선량을다음과 같이나타낼수있다. H E. 50 = T W T H T. 50 ( Sv, r em ) 이양은방사선방어관점에서자주사용되지않으며단지참고적인계산또는평가에이용된다. 예탁 ( 등가 ) 선량 (committed dose equivalent, H 50 ) 어떠한경로에의해서체내로들어온방사성물질은물리적붕괴과정과인체의신진대사과정에의한체외배설 ( 땀, 대 소변등 ) 에의하여소멸될때까지체내의조직또는장기에방사선피폭을주는데, 이경우방사성물질의단일섭취로인하여향후 50 년동안어떤조직이나장기가피폭받게될총선량을예탁선량이라한다. H 50 = t 0 + 50 H ( t)dt ( Sv, r em ) t 0 - H 50 : 시간 t 0 에섭취한 RI 로인하여그후 50 년간어떤조직이나장기가피폭받게될총등가선량 - H(t) : 섭취후시간 t 에서그섭취로인한내부피폭률 적분기간을 50 년으로한정하는것은 50 년을통상의작업수명으로보기때문이다. 예탁선량당량의개념은 RI 를체내로섭취하였을경우에그것이물리적붕괴또는신진대사에의해배설되어소멸될때까지내부피폭량을계산하는것이다. - 6 -
모니터링을위한양 외부피폭관리에있어서유효선량당량또는피부선량당량과관련되는모니터링양은 방사선의투과성에착안하여 2 개 ( 강투과성, 약투과성 ) 로구분되고 - 강투과성의방사선이란피부의임의의면적이받는선량당량이균일한단일방향의장에놓인신체의어떤방향에대한유효선량당량의 10 배이하가되는방사선을가르킨다. - 약투과성방사선이란피부선량당량이유효선량당량의 10 배이상이되는방사선을가리킨다. 모니터링의목적에착안하여환경모니터링양과개인모니터링양으로구분된다. 가. 환경모니터링을위한양 1) 주변선량당량 [ambient dose equivalent, H * ( d )] 강투과성의방사선에대하여방사선장의임의의점에있 어서의주변선량당량 H * ( d ) 은정렬확장방사선장에놓은 ICRU 구의깊이 d ( cm ) 에생기는선량당량이다. 모니터링에는 1cm 가 ICRU 에서권고되어있고 H * ( 10) 으로기술한다. 나. 개인모니터링을위한양외부피폭관리에있어서유효선량당량또는피부선량당량과관련되는개인모니터링양은 ICRU 에의하여투과성개인선량당량 (individual dose equivalent, penetrating)) 과표층개인선량당량 (individual dose equivalent, superficial) 1) 투과성개인선량당량 : H p ( d ) 강투과성의방사선에대하여신체상특정점의깊이 d 에있는연조직 (ICRU 구의조직등가물질과동일 ) 에서의선 량이며, 모니터링에서는깊이 d 는 10mm 가 ICRU 에서권고되어있다. 2) 표층개인선량당량 : H s ( d ) 약투과성의방사선에대하여신체상특정점의깊이 d 에있는연조직에서의선량으로모니터링을위하여서는 0. 07mm 가 ICRU 에서권고되어있다. 참고 ) ICRU 구 직경이 30cm 인구로서원소의중량조성이 - O : 76.2% - C : 11.2% - H : 10.1% - N : 2.6% 의조직등가물질 ) 밀도 : 1g/ cm 3 ) 을말한다. 2) 방향성선량당량 [directional dose equivalent, H ' ( d )] 약투과성인방사선에대하여방사선장의임의의점에있 어서방향성선량당량 H ' ( d ) 은확장장에놓인 ICRU 구의깊이 d ( cm ) 에생기는선량당량이다. 모니터링은 0. 07mm 가 ICRU 에서권고되어있고 H ' ( 0. 07) 로기술한다. - 7 -
플루언스 (fluence) 방사성동위원소에서방출된입자의수또는입자의에너지는구형공간내에서등방형 (istropic) 으로진행한다. 이때구표면의미소단면적 (da) 를지나는입자의수 (dn) 또는입자의에너지 (de) 를각각입자플루언스및에너지플루언스라하며이미소단면적을단위시간 (dt) 에흐르는입자의수또는입자의에너지를각각입자또는에너지플루언스율 ( 또는입자또는에너지선속밀도 ) 이라한다. 입자플루언스 Φ = dn da 단위 [#/cm2 ] 입자플루언스율 ( 입자선속밀도 ) φ = [#/cm 2 -sec] 에너지플루언스 Ψ = de da 단위 [MeV/cm2 ] 에너지플루언스율 ( 에너지선속밀도 ) ψ = 단위 [MeV/cm 2 -sec] de dadt dφ dadt 단위 공기커마 (air kerma) K = d E tr dm = d E tr ρa dx = φ d E tr / N ρdx [J/ kg ] = E in + Q - E out - d E tr : 공기질량 dm 중에서전하를갖지않는방사선 (Χ -γ 선, 중성자선 ) 에의하여생성된에너지를공기중으로전달할수있는모든하전입자의초기운동에너지의合 - ρ : 공기의밀도 - A : 방사선이지나는단면적 - dx : 공기의두께 - φ : 입사방사선의플루언스 =N/A N: 입사방사선수 - E in : 단위공기체적내로전달된에너지 - Q : 단위공기체적내에서방사선이공기원자와반응시방출되는에너지 - E out : 단위공기체적을떠나는방사선의에너지 참고 ) 에너지가 E(MeV) 인비전하방사선의경우에너지플루언스 Ψ(MeV/cm 2 ) 와공기커마 K(J/kg) 와의관계는 K = Ψ ( μ tr ρ ) = φ E ( μ tr ρ ) [J/ kg ][r a d ] - μ tr ρ : 질량에너지전달계수 [cm 2 /g] - E μ tr ρ : 커마인자 - 8 -
확률적영향과결정적영향 가. 확률적영향 (stochastic effect) 1 방사선피폭으로인한영향의발생확률이피폭받은선량과함수관계를형성하며그효과의심각성은선량에무관한경우를말한다. 따라서확률적영향은선량이낮은경우에도어떠한발단선량없이영향발생확률이존재한다. 즉방사선피폭으로인한암의발생위험은그선량이저준위일지라도거기에해당하는만큼의확률을가지며일단영향이발생하였다고하면선량의크고작음에따라암의심각성이차이가나지않는다. 2 확률적영향에의한장해는모두지발성장해라는점과이들장해는자연적으로발생하는동종의장해와구분이되지않는다는점이다. 이러한특성때문에선량 - 장해의상관관계에대한명확한규명이어렵다. 특히아직 0.1-0.2Gy 이하의저선량피폭에의한발암관측관련자료는거의없기때문에대개고선량준위에서의결과를외삽하여저선량준위에서의상관성을도출한다. 3 폐암, 갑상선암, 위암등각종암이나백혈병또는유전병등이있다. 4 방사선피폭의확률적영향의위해계수 ( 저선량의방사선피폭에의한피폭후수십동안의나타날확률 ) 피폭조직또는장기장해위해계수 (10-2 /Sv) 일반대중 (0-90 세 ) 작업자 (20-64 세 ) 골수 백혈병 1.04 1.04 골표면 골 암 0.07 0.06 갑상선 갑상선암 0.15 0.12 유방 유방암 0.36 0.29 폐 폐 암 0.80 0.64 간 간 암 0.16 0.13 위 위 암 1.00 0.80 직장 직장암 1.03 0.82 식도 식도암 0.24 0.19 방광 방광암 0.29 0.24 난소 난소암 0.15 0.12 피부 피부암 0.04 0.03 기타조직 암 0.59 0.47 小 計 5.92 4.74 생식선 유전장해 1.33 0.80 총위해 7.30 10-2 /Sv 5.60 10-2 /Sv 위값은동수의남성및여성과광범위한연령으로구성된인구집단에대한것임. 나. 결정적영향 1 효과의심각성이선량에따라변하며, 어떤발단치가존재하는경우를말한다. 2 결정적영향은어떤발단선량이하의저선량피폭으로는야기되지않는것으로믿고있으며발단선량은조직에따라차이가있다. 3 눈의백내장, 피부질환및불임등이있다. 4 각종 ( 조직 ) 의발단선량 장기 ( 조직 ) 생식선 영향발단선량수년에걸쳐비연장된선량율일시적불임 ( 남성 ) 0.15Gy 0.4Gy/h - 영구불임남성 3.5 ~6Gy 2Gy/h - 여성 2.5~6Gy 0.2Gy/h 나이든경우에는더욱더민감 시력장해를급성 2~10Gy - 수정체초래하는수정체혼탁만성 - 0.15Gy/h 적색골수 조혈기능의저하 0.5Gy 0.4Gy/h 고 저 LET 일경우임 고 LET 일경우는발단선량의 2~3 배정도적음 급성피폭일경우골수질환에의한 LD50(60) 은높은수준의의학적치료가없는상태에서 3~5Gy 이다. 다. 선량과영향의상관성에관한개념도 방사선피해발생확률 0 방사선피해 방사선피폭량방사선피해의확률적효과 발단선량 정도 0 방사선피폭량방사선피폭의결정론적효과 - 9 -
장해에영향을미치는인자 1 흡수선량 : 선량이장해발생을지배한다. 2 흡수선량율 ( 선량의시간분포 ) 인체피폭의경우손상받은조직의세포가대사작용에의하여회복능력이있으므로단시간에받을경우치명적인선량준위도장기간에걸쳐나누어받게되면중대한장해를받지않을수도있다. 9 핵종의물리적화학적성질섭취또는호흡하는방사성핵종의물리적화학적특성 ( 입자의화학형, 크기및수용성 ) 에따라그것이체내조직에침착하는특성및부위가달라질경우도있다. 10 7, 8, 9 는내부피폭에의한인자이다. 3 선량의분포장해발생측면에서볼때선량분포가집중될수록악영향을미친다. 즉동일한흡수선량을특정장기가균등분배한상태의피폭보다그장기의일부가집중피폭받는경우가장해발생가능성이커진다. 4 피폭범위인체의전신이피폭받는경우가부분적으로피폭받는경우보다장해발생확률이높다. 즉위험에처한조직의양이전신피폭의경우가많기때문이다. 여기서전신이받은선량은국부선량의평균치가아니라전신이국부선량과동등한준위의피폭을받은경우이다. 5 피폭조직의방사선감수성방사선감수성은세포나조직의종류에따라다르다. 일반적으로세포분열중에피폭받은경우그감수성이높으므로세포분열빈도가높은조직일수록감수성이크다. 인체조직중급성장해의발생의가능성이높은것으로는조혈장기, 위및소화기관, 생식선및피부를들수있다. 6 방사선질 ( 방사선의종류및에너지 ) 방사선의종류및에너지즉방사선질이다른경우흡수선량에따른선량당량이달라지므로장해발생위험이달라진다. 7 방사성핵종의장기내침착부위인체의내부피폭시고려되는인자이다. 방사성핵종은화학적활성에따라장기또는조직에침착하는정도가달라지므로핵종에따라방사선장해가다르게나타난다. 8 인체내에서의반감기방사성핵종의물리적반감기와동핵종의인체내에서의생물학적반감기의길고짧음에따라피폭이영향을받는다. - 10 -
이온화방사선과인체세포의반응결과나타나는영향 (ICRP60 권고 ) 1 변화 (change) 이온화방사선의여기및이온화 ( 전리 ) 작용에의하여세포를구성하고있는 DNA 의구조변화가생기나생물학적으로해롭지않을수도있으며세포는회복된다. 2 손상 (damage) 세포자체가변화하여세포수준에서어느정도의해로운변화가나타나지만이로인한영향이반드시나타나는것은아니다. 3 장해 (harm) 또는손해세포의심한손상과상해로피폭개인또는개인의자손에서임상학적으로관찰이가능한신체장해효과또는유전적장해효과가나타난다.( 결정적영향및확률적영향 ) 4 위해 (detriment) 장해의확률, 장해의심각도및장해의출현시간등이복합적으로고려되는영향이다. 장해영향의발단선량이하의범위에서만사용하는개념이며결정적영향에는이용하지않는다. - 11 -
방사선방어의목표에대하여기술하시오 (ICRP26 및 ICRP60) 1 이득을가져오는방사선피폭을수반하는행위를부당하게제한하지않으면서인체의안전을확보하며 2 전리방사선피폭의유해한결정적영향 (deterministic effects) 의발생을방지 (prevent) 하고 3 전리방사선피폭의확률적영향을사회에서용인가능한수준까지제한 (limit) 한다. 참고 ) 방사선방어의최종목표방사선피폭이수반되는행위가선량한도이내에서정당하게수행된다하더라도同행위로부터얻어지는순이득이同행위로인하여부득히발생될수있는개인의방사선위험보다커야하며, 이위험은사회에서용인될수있어야한다는것이다. - 12 -
방사선방어의원칙및체계 가. 행위에대한방사선방어체계 (ICRP26 의선량제한체계 ) 방사선의피폭이새롭게부가되거나증가될가능성이있는인간의활동 ( 어떤행위로인한피폭의증가를불러올수있는활동 ) 즉행위 (practice) 에대한방어체계이며, 이에대한방사선방어개념은사전대응형이다. 1 행위의정당화 (justification) 방사선피폭은이를수반하는어떤행위 / 작업으로인한손해또는위험보다이로부터얻어지는이득이클경우에만정당화될수있다. 2 방어의최적화 (optimization) 정당화의원칙과관련하여개인의방사선피폭, 피폭자의수, 개인및집단의잠재피폭가능성은경제적, 사회적인자들을고려하여합리적으로달성할수있는한낮게 (ALARA) 유지되어야한다. 이러한절차는개인에대한선량과관련된제한들 ( 선량제약치 ) 이나잠재적피폭의경우에는개인에대한위험도와관련된제한들 ( 위험도제한 ) 을이용하여잠재적인경제및사회적판단으로부터초래될지모르는불공평성를제한해야한다. 여기에서 합리적 이란방사선피폭량을줄이기위해서는방사선차폐, 방사선방어장비및방사선방어기술교육등이필요한데이에소요되는경비 (Cost) 가피폭량을감소시킴으로써얻는이득 (Benefit) 보다작아야한다는것 ([ 피폭저감을위해소요되는경비 - 피폭저감으로얻는이득 ] 0) 이다. 이와같은분석평가를비용 - 이득분석이라하는데이러한분석결과가능한한낮은방사선피폭량을제한치로취하라는개념이다. 행위에대한방사선방어체계에대해서의 ICRP 60 은 ICRP 26 과큰차이가없지만행위의정당화와방어의최적화를판단할경우에는방사선방어요인과직접관계되는선택범위내에서선택하는단계와사회적또는정책적요인이크게관계되는의사결정단계로나누어방사선방어면에서는먼저단계만을다룰것을명확히한점이다르다. ALARA 개념을실제방사선작업에적용하는데는많은가변적요소가있다. 특히피폭량감소로인한이득을정량분석하기는쉬운일이아니다. 방사선피폭이작업자의건강또는인류의보건에미치는영향을경제적, 사회적가치로환산하는기준설정이경우에따라크게달라질수있기때문이다. 3 개인선량의한도화 (dose limitation) 방사선취급행위로부터야기되는개인의피폭을위원회에서권고한선량한도이하로제한되어야하며잠재적피폭과관련된개인의위험을사회에서용인하는수준이하로제한되어야한다. 방사선피폭제한체계를적용함에있어서가장유의해야할항목이상기두번째조건이다. 즉방사선피폭제한관련법령이상기세번째항목에의거작업자에대한방사선피폭제한치를구체적으로설정하였다할지라도상기두번째항목에의거실제작업자에대한방사선피폭량은더욱더엄격하게제한되어야한다. 예를들어 A 라고하는방사선작업자의방사선피폭량이연간제한치인 5 렘을넘지않는 4 렘이라하더라고경제적, 사회적여건에의해 A 의방사선피폭량을 3 렘이하로줄일수있었다면작업자 A 에대한방사선피폭제한치는 3 렘이되어야한다는말이다. 상기두번째의개념을 ALARA 라고하는데이는합리적으로성취할수있는한가장낮은방사선피폭이되어야한다는것을의미한다. - 13 -
나. 개입에대한방사선방어체계 (ICRP60) 방사선방어계획을수립할때이미피폭의경로 ( 선원 - 환경 - 사람 ) 가존재할경우에는개입, 즉피폭을전체적으로감소시키는인간의활동에의하여방사선방어가이루어진다. 개입의구체적인조치는사고시의실내대피, 피난또는라돈농도가높은건물에대한대책등이있으며개념상사후대응형이다. 1 개입의정당화개입의도입은손해 (harm) 보다는이익이커야한다. 즉선량의감소에의한위해 (detriment) 의감소가손해및개입의사회적비용을정당화할수있을정도로충분해야한다. 2 개입의최적화개입의형태, 규모및기간은방사선위해의감소에의한이익에서개입으로인한위해를뺀선량감소의순이익을최대화하도록최적화되어야한다. 3 개입의경우는선량한도를적용하지않는다. 선량한도를개입에관한결정의근거로사용하는것은얻어진이익과전혀균형이맞지않고정당화의원리와도상치될지모르는수단들을포함할수있다. 따라서 ICRP 는개입의필요성과그범위에대한결정을위해선량한도를적용하지말도록권고하고있다. 개입에선량한도를권고하지않은이유대부분의상황에서개입은선원에대해적용할수없고개인의행동의자유와환경에대하여적용하여야한다. 항상몇가지의단점을안고있는개입계획의대책은손해보다이익이발생하여야한다는관점에서정당화되어야한다. 선량한도를개입에관한결정의근거로사용하는것은얻어진이득과전혀균형이맞지않고정당화의원리에도위배될수있는수단을포함하고있기때문이다. - 14 -
선량제약치 선량제약치는선량한도와같이개인의선량에대한기준치이지만하나의행위 선원에만착안한다는점이다르다. 선량제약치는착안하고있는하나의선원에대한적당한방사선방호방책을검토하는경우에그선원으로부터방사선을받는개인의선량이부당하게높게되지않도록하기위하여설정된상한치이다. 즉, 선량제약치는 선원에관련된개인의피폭제한치 이고선원관리와개인관리의다리역할을하는것이다. 피폭의관리와피폭방사선방호의체계 행위의정당화선원에주목한방호방호의최적화선량제약치개인에주목한방호개인의선량제한 나. 선량제약치와선량한도와의관계 선량한도 는개인즉직업인및공중 ( 임계그룹 ) 에대하여설정된피폭의상한치이며, 제어되고있는모든행위또는선원으로부터개인이실제로받는선량의합계에대하여적용되는기준치이다. 이에대하여 선량제약치 는하나의선원에착안하여최적화의판단을할때에는이용되는개인의상한치이다. 따라서한사람의작업자가복수의직종에종사할가능성이있는경우나공중의개인 ( 임계그룹 ) 이복수의행위또는선원으로부터피폭될가능성이있는경우에는개인의선량한도값을직종또는행위 ( 선원 ) 에대하여적절하게할당할필요가있다. 이런이유로선량제약치가개인의선량한도를넘는것은있을수없고선량한도와같은값또는낮은값이된다. 가. 선량제약치와방호의최적화와의관계 방호의최적화 란어떤특정의선원 행위로부터피폭되는사람들의선량, 피폭되는사람수및피폭의가능성 ( 잠재피폭 ) 등을경제적, 사회적요인을고려하여합리적으로달성가능한한낮게하도록방호방책을선택하는것이다. 선량제약치 란방호의최적화를판단할때개인선량의상한치이다. 따라서방호의최적화를판단할때에는개인의선량이아래그림에서제시하는바와같이선량제약치를넘지않도록 0 에서부터선량제약치사이에분포하도록계획되어야한다. 인 수 선량제약치 선량한도법정한도관리기준 개인선량 다. 피폭구분과선량제약치 1) 직업상피폭에대한선량제약치직업상피폭에대한선량제약치는직종 (occupation) 마다설정된다. 1 원자로의운전 2 원자로의보수 3 X 선진단등 2) 의료상피폭에대한선량제약치개개의환자에대한방사선진료의정당화및최적화의판단은환자의특징을고려하여개개의사례마다이루어진다. 따라선환자의피폭선량에대하여획일적인기준을제시하는것은필요한의료행위를제한하는것이되므로선량한도는제시하지않는다. 그러나 1990 년권고에서는일상적으로이루어지고있는전형적인진료행위및의학 생물연구에대하여는전문가집단또는규제당국이선량제약치를설정할필요성을시사하고있다. 1 진료의과정에서환자또는피검자로서의방사선피폭 2 환자의보호시의피폭 3 의학연구를위한지원자로서의피폭 3) 공중피폭에대한선량제약치공중의방사선방호에대하여는선원관리가특히중요하게된다. 따라서선량제약치가방사선방호상매우중요하다. < 그림 > 방호의최적화시개인선량의분포 ( 선량한도와선량제약치가같은경우도있음 ) - 15 -
잠재적피폭 (Potential Exposure) 모든피폭은예상대로일어나지는않는다. 계획된운전과정으로부터의우발적인이탈이발생하거나장비가고장날수도있고방사성폐기물의처분이후에환경의변화가일어나거나혹은이용되는방식에변화가일어날수있다. 그러한사건들은예상할수없으며, 그발생확률은예측할수있지만상세하게예측하는것이불가능한피폭을잠재적피폭이라한다. 사고등이실제로일어난경우에는잠재피폭은이미아니며개입조치에의하여피폭이제어되게된다. 가. 리스크제약치가필요로되는상황신규또는계속된행위에대한방호의최적화판단을하는경우에그행위에수반하는잠재피폭도고려해야한다. 잠재피폭에대한개인의제한조건은선량제약치가아닌리스크제약치가적용된다. 리스크제약치는피폭의가능성과피폭에의하여일어나는영향의정도를고려하여결정되지만구체적인적용에대하여는다시검토가필요하게된다. 방호의대상으로하지않는다. 그러나원자로사고, 방사성폐기물의처분이현실적으로문제가된것등을계기로방사선방호방책을생각하는경우에잠재피폭이대상으로하게되었다. 잠재피폭에대한 ICRP 의개념은 Pub. 46 방사성고체폐기물처분에관한방사선방호의제원칙 에제시되어있다. 신규또는계속된행위에대한 행위의정당화, 방호의최적화, 개인선량의제한 의판단을하는경우에는잠재피폭에대해서도고려하지않으면안된다. 마. 잠재피폭이현실로발생되면개입은반드시실시된다. 이때개입의 2 가지목적은무엇인가? 개입의목적에는방지 (Prevention) 와완화 (Mitigation) 가있다. 1 방지는방사선피폭을유발하거나증가시킬지모를연속사건의발생확율을감소시키는것이며 2 완화는사고발생시피폭을제한하고감소시키는것이다. 나. 리스크제약치선량제약치에대하여는과거의방사선방호실적을근거로하여구체적인수치를행정기관또는전문가집단의조직등에서설정할것을권고하고있다. 그러나리스크제약치의구체적인수치의선택은어렵다. 잠재피폭의리스크그자체가확률적인확률사상으로서구해지는것이아니기때문이다. 1990 년권고에서는리스크한도, 리스크제약치의구체적인수치는열거되어있다. 참고 ) 리스크 (Risk) ICRP 는이전에유해한영향의발생확률을리스크라불러왔다. 그러나 1990 년권고에서는정량적인의미에서의 리스크 는잠재피폭의경우피폭확률과그피폭에따르는영향과를고려한것이고이외의경우에는리스크를양적인개념으로서이용하는것을피하고 리스크추정치, 초과상대리스크 등의관용적인용어로서만사용하는것으로하고있다. 다. 잠재피폭에대한리스크한도잠재피폭에대한개인암사망확률은피폭을유발하는사상의발생확률과그선량이유발하는생애암사망확률과의곱으로나타낸다. 잠재피폭리스크한도의설정은선량한도의설정과똑같이유추하여결정될수있지만양자의성격이다른것에주의할필요가있다. 잠재피폭을유발하는사상의발생확률은통상통계에의하여구할수없고, 확률적안전성평가의방법에의하여구한다. 이와같은이유때문에 ICRP 는잠재피폭의리스크한도를권고하는데는이르지않았다. 라. 잠재피폭에대한방사선방호의체계 ICRP Pub. 26 의단계에서는선원에서의실제적피폭 (actual exposure) 을대상으로하여방사선방호를생각하여왔으며, 피폭이실제로일어날가어떤가를모르는잠재피폭은방사선 - 16 -
ICR P26 와 ICR P60 의차이점 1 방사선방어의기본체계 ICRP 26 : 선량제한체계 (system of dose limitation) 단지선원의제어가능성에만초점을맞추었기때문에실제적인편익이있는행위에대해서만선량제한체계를권고 ICRP60: 방사선방어체계 (systemof radiological protection) 선원의제어가능성과방사선피폭의제어가능성에초점을맞추어방사선방어체계구축 2 ICRP60 은최적화의제한조건으로개인의선량제약치를도입 3 ICRP60 은기술발전에따라높아진자연방사선과사고시피폭등에대해서도방사선방어의체계를수립 4 ICRP60 은방사선유발암에대한역학조사결과를근거로조직가중인자의값을변경, 조직가중인자에는비치사성암에대한손해 (detriment) 도고려 개념 영향관계 방사선방어체계 방사선실무관리 용 어 I C R P 60 I C R P 26 결정적영향비확률적영향 확률계수 (Probability Coefficient) 위험계수 Detriment ( 비치사암포함 ) Detriment 방사선방어체계선량제한체계 행위와개입 - 잠재피폭 - 선량제약치 - 선량한도의설정근거 (Detriment 에서 ) 규제면제 - 여성작업자의선량한도폐지 - 여성작업자의선량한도 임산부의선량한도 - 작업장소의구분 ( 수치없음 ) - 작업조건구분 ( 수치없음 ) 작업조건 A, B 5 ICRP60 은방사선손해의용인수준에근거하여선량한도의값을설정 6 ICRP60 은 ICRP26 고려대상과미제어피폭선원 (uncontrolled source of exposure) 및잠재피폭의경우까지확대하여고려 미제어피폭선원대규모시설의사고, 실내의라돈등에의한피폭, 라돈의딸핵종에의한실내피폭에수반되는폐암의 Risk 에대하여도고려 잠재피폭대규모사고의가능성또는방사성폐기물처분에관계되는피폭의가능성에대해서도방사선방호계획의입안시에고려한다 7 ICRP60 은방사선방어실무를위한참고준위 ( 작업구역의구분, 작업조건의분류및조사준위등 ) 의수치를구체적으로예시하지않았다. 8 주요개념에대한용어상의차이점 개념 선량관계 용 어 I C R P 60 I C R P 26 등가선량 (equivalent dose) 선량당량 실효선량 (effective dose) 실효선량당량 방사선가중계수 W R (RBE 를고려 ) 선질계수 Q 조직가중계수 W T (Detriment 고려 ) 조직가중계수 W T - 17 -
방사선방호의기본적틀을이해하기위한기본개념 1) 선원 - 환경 - 사람방사선방호를계획, 입안하여실행할때에는선원을기점으로한, 환경의경로, 사람이라는일련의피폭네트워크를생각하고있다. 2) 선원중심평가와개인중심평가방사선방호는피폭을가져오는하나의특정한행위나선원에착안하여행해지는것과, 피폭이되는개인에착안하여행해지는것이있다. 구분선원중심의평가개인중심의평가 특징하나의선원에판단한사람의개인에착안 ( 공중의경우임계그룹 ) 산정에필요한상황행위의정당화판단 관련되는양 집단선량평균선량일인당선량선량당량예탁 선량한도가담보되어있는시설의확인 개인의선량 관련되는기준선량제약치선량한도 3) 직업상피폭, 의료상피폭, 공중피폭가 ) 직업상피폭사업자의책임이라고합리적으로볼수있는상황하에서행해지는작업시의피폭이직업상피폭으로다음과같이대별된다. 1 규제당국에의하여라돈에주의하도록정해진장소에서의작업 2 자연방사성물질을유의한양을포함하고있는물질로규제당국에의하여특별히정해진물질의취급및저장 3 제트항공기의승무원 ( 동승원에대하여도주의를기울여야한다 ) 4 우주비행 ( 지극히특수한경우로 1990 년권고에서는구체적으로취급하지않았다 ) 나 ) 의료상피폭치료또는의학적연구등의과정에서받는방사선으로다음과같이대별된다. 1 진단, 치료 2 의학연구 ( 자원자 ) 3 환자의보호, 간병다 ) 공중피폭상기가 ) 및나 ) 이외의피폭은공중피폭이다. 자연방사선에의한피폭을방호의대상으로하는것은정당화되지않는다. 그러나공중피폭의관점에서방호의대상이되는것은인공방사선원및 TENR 에서의피폭이다. 주 ) TENR(Technologically Enhanced Natural Radiation) 인간의기술개발활동등에의하여수준이높아진자연방사선, 제트기승무원, 우주비행등 ICRP 권고의주요방사선방호기준변화 권고년작업자일반대중의료피폭 ICRP-1 ('58) ICRP-6 ('62) ICRP-9 ('65) ICRP-26 ('77) ICRP-60 ('90) 방사선작업자의 MPAD D=5(N-18)rem MPD : 3 rem/13w 기타작업자의 MPD : 1.5 rem/w 임신가능여성작업자의피폭제한권고 ( 59) MPD : 0.5rem/y 생식선의피폭선량을의료상요구와양립하는최소값으로유지 上同上同上同 MPD : 5rem/y 선량당량한도 : 50 msv/y 선량한도작업자의 1/10 5 msv/y 선량한도 : 20mSv/y 1 msv/y 의료상이익과양립하는최소선량으로제한 행위의정당화방호의최적화 행위의정당화방호의최적화 구분 ICRP9 ICRP26 ICRP60 기본원칙 선량한도설정배경 CON CEPT 선량한도명칭 방사선방어의목적은급성효과를방지하고만발효과의위험을용인할수있는수준까지제한하는데있다. 기본원칙을근거로한최대허용선량제정 ( 장해의용인선량 ) Critical Risk Concept ( 결정장기개념 ) 최대허용선량 방사선으로생길수있는유해한비확율적효과의발생을방지하고확율적효과의발생확율을용인된수준이하로제한하는것. 타산업의치사율과비교를근거로하여선량한도를설정하였다. Total Risk Concept ( 치사성암 ) 선량당량실효선량당량 편익을가져오는방사선피폭을수반하는행위를부당하게제한하는일이없이안전을확보하고개개인의결정적영향을방지하고확율적영향의발생을감소시킬것. 위험의사회적용인수준에근거하여선량한도를설정하였다. Total Risk Concept ( 치사성암 + 비치사성암 ) 등가선량실효선량 - 18 -
선량한도 가. 선량한도의역할 1 선량한도는행위에대한방사선방호체계의 3 가지요소중하나로서의역할을담당하고있다. 2 선량한도는행위가규제되어있는상황에만적용되는것이다. 3 개별의선원으로부터의피폭에적용하는것이아닌개인의누적선량을제한하기위한것이며, 시설의설계나조업에관한제한의역할도하고있다. 4 ICRP 60 권고에서는선량한도보다도실무적으로선량제약치를중시하고있다. 선량한도는경제적, 사회적인자를고려하여합리적으로달성할수있는한낮은선량준위를유지하는데목표를둔방어체계의일부에불과하다. 따라서그자체가목표라고는볼수없다. ICRP 견해로는선량한도가규칙적이고광범위하여계획적인직업상피폭에단지견딜만하다고여겨질수있는상태를말한다. 나. 연간선량한도 구 분 작업자일반대중 ICRP-26 ICRP-60 ICRP-26 ICRP-60 확률적영향 유효선량당량 (E) 50 20 1) 5 1 결정적영향 조직등가선량 (H T ) - 눈의수정체 2) - 단일장기또는조직 3) - 피부 4) 150 500-150 - 손, 발 - 500-50 1) 조건부로연간 50m Sv까지허용되나연속된 5년간의평균 - 500 선량이 20m Sv 를넘을수없음 ( 단서이유 : 선량한도를평생선량 1Sv 만을설정하는경우단기간내에한도치에가까운피폭을해도허용될수있다는오해의가능성을배재하기위해서이다 ) 2) 방사선이눈에피폭되었을경우관심이있는비확률적효과는수정체혼탁이다. 수정체혼탁을유발할수있는민감한세포는수정체전방상피로부터약 3mm 의깊이에있다. 따라서피부선량당량은 70μm 의깊이에서, 또눈의선량당량은 3mm 의깊이에서평가할것을권고하고있다. 3) 유효선량만으로장기 / 조직에대한결정적영향을방지할수있다고판단하였기때문에 ICRP 60 에서는권고하지않음 50 50-15 - 50 4) 피부의경우그두께는신체의어느부위이냐에따라크게좌우된다. 대체로인체의피부는외부가사멸된세포층 (Dead Skin Layer) 으로덮여있어보호를받고있는데, 사멸된세포층의두께는보통 50~100μm 정도이며방사선피폭으로인한선량당량평가에적당한평균두께는약 70μm 로알려져있다. 눈의수정체와피부에대해서는등가선량을권고한것은유효선량만으로결정적영향을방지할수없다고보았기때문이다. 다. ICRP 의선량한도의기본개념 1 확률적영향을합리적으로달성할수있는한낮게유지하며비확률적영향을예방 2 결정적영향의방지는선량당량한도를충분히낮게설정하여생애에걸친 ( 또는전취업기간에걸친 ) 피폭의결정적효과의발단선량에미달하도록함으로서달성 3 확률적영향의제한은정당화와최적화의과정을거침으로서 ALARA 를지향하고선량한도를초과하지않도록함으로서달성 4 확률적영향에관한한도는과거에는결정장기 ( 조직 ) 의개념에의거하였으나, 이제피폭받는조직의위험도의총합의개념에의해설정한다. 5 선량당량한도는 1 년간의체외피폭에의한등가선량의合을적용 6 선량당량한도에는정상적인자연방사선에의한피폭이나의료상의피폭은계산하지않는다. 7 선량당량한도는제어가가능한피폭에대하여적용하며사고의경우와같이제어가불가능한경우의피폭은별도로다룬다. 라. 선량한도를결정하기위한양적인기초 1) 확률적영향의선량한도결정적영향에대하여는그발생을방지하기위하여발단치를넘지않도록선량한도를설정함으로써방사선방호의목표가달성된다. 따라서생물학적지식만에의하여한도의설정을논의할수있으나, 확률적영향은발단치가없는선량반응관계를방사선방호상의전제로하고있기때문에한도의설정에는사회적인판단이요구된다. 2) 선량한도변경의배경 1977 년권고부터 1990 년권고까지사이에선량한도의검토에영향을주게된다음과같은과학적인활동이있다. 1 히로시마, 나가사끼의원폭피폭선량재평가에의하여원폭피폭데이타의암사망확률의수정이있다. (UNSCEAR 1988, BEIR-V 등 ) - 19 -
2 리스크용인성에대하여사회적인조사가진행되고리스크용인성이나해의지표에관한분석이이루어졌다.(ICRP Pub. 45, Risk Assessment by the Royal Society 등 ) 3) 공중피폭의선량한도 ICRP 는선량제약치를설정하기위한제한치의역할을하는것으로공중피폭의선량한도를권고하고있다. ICRP 는라돈피폭을제외한자연방사선피폭의평균유효선량이약 1mSv/ y 인것을고려하여유효선량 1mSv/ y 를공중피폭의선량한도로서권고하였다. 선량한도의설정에는다음의두가지방법이있다. 1 직업상피폭과똑같이리스크의용인성으로부터결정하는방법 2 자연방사선피폭의변동에근거하여결정하는방법 ICRP26 에서권고하고있는선량당량, 유효선량당량과 ICRP60 에서권고하고있는등가선량, 유효선량의차이점은 ICRP26 에서권고하고있는선량당량, 유효선량당량과 ICRP60 에서권고하고있는등가선량, 유효선량은별다른개념상의차이는없다. 다만선량한도와관련하여주요한차이점은최신역학조사정보를도입하여조직가중치를변경하였으며, 선질계수를방사선가중치로그명칭을변경하고방사선가중치수치를변경하였다. 그결과년간선량한도를 20 msv/ 년으로낮추어졌다. - 20 -
ICRP-26 은종사자에대한연간선량한도를설정한배경에대하여기술하시오. 방사선작업으로야기되는위험준위의허용가능성여부를판단하는방법이여러가지있을수있겠으나, 가장보편타당한방법으로서 방사선작업으로발생가능한위험의크기와 일반산업분야에종사하는종사자의산업재해로인한위험의크기를비교해보는비교법을들수있겠다. 이를위해먼저일반산업분야중고도의안전표준을갖춘직종의직업상재해로인한연평균사망률을조사한문헌을보면직 업상손상으로인한연평균사망률이약 10-4 정도인것으로나타났다. 개인의작업종류, 작업일수, 작업환경및개인의나이나건강상태에따라개개인의사망률은평균치주변에일정하게분포하게된다. 방사선피폭으로인한확률적효과의총위험계수는 1. 65 10-4 /rem 이다. 따라서방사선작업자에대해방사선피폭으로인한평균위험계수가고도의안전표준을갖춘직종의산업재해로인한연평균사망률과같은수준으로하기위해서는방사선작업자에대한연간평균피폭량을다음과같이정하면된다. 10-4 / 년 1. 65 10-4 / 렘 = 0. 606 렘 / 년즉방사선작업자들의연평균방사선피폭량이 0.6rem 정도이면방사선피폭으로인한확률적효과발생위험이안전한산업직장에서매년산업재해로인한사망자의평균발생가능성보다적다는결론이다. 방사선작업자들의방사선피폭량분포에대한통계치를살펴보면거의모두가대수정규분포 (Log-Normal Distribution) 를가지며그평균치는제한치의 1/10 정도인것으로알려지고있다. 따라서방사선작업자들의연평균방사선피폭량을 0.6rem 정도의수준으로유지하기위해서는방사선피폭제한치를연 6rem 으로설정하면된다. ICRP 는이값을약간보수적으로하여연간방사선피폭제한치 5rem 을권고하고있다. - 21 -
방사선방어의한도및유도방법 A L I D = 500 [ m S v ] ( H 50. T ) M A X [ S v/ B q ] [ B q ] 가. 방사선방어의한도 1 기본한도 (1 차한도 ) : 선량한도 2 2 차한도기본한도를적용함에있어서용이하도록도출된한도 내부피폭방어를위한연간섭취한도 (ALI), 공기중및수중의최대허용농도 (MPC) 외부피폭관리를위한개인선량한도 (H P (d)) 선량당량지수 3 유도한도 (derived limit) 방사선방어실무에편리하도록 1 차한도또는 2 차한도로부터유도된한도 유도공기중농도 (DAC) 표면오염한도 선량율한도 유도방출농도등이있다. 4 인정한도 (authorized limit) 정부, 감독관청또는규제기관에의하여상위한도량의범위내에서자체적으로재설정되는한도우리나라에서는현행법령에기본한도, 보조한도, 유도한도의대부분이법적인정한도로적용되고있다. 5 운영한도 (operational limit) 시설운영의원활한방사선관리와정부, 규제당국에서정한인정한도를준수할목적으로시설운영자가동한도이하로재설정하는실무의한도 방사선안전관리관련규정 나. 유도방법 1) 연간섭취한도 (ALI : Annual Limit of Intake) 가 ) 정의방사성핵종의섭취에의한인체의실효예탁선량 (H E.50 ) 이년간한도인 50mSv 를, 단일조직에대한조직등가선량 (H T ) 이년간한도인 500mSv 를초과하지않도록제한되는방사성핵종의년간섭취한도량 (Bq/y) 나 ) 개념적인유도방식 1 방사성핵종의체내에서의대사및평형상태, 조직내의분포등에대한자료를확인 2 결정적영향에대한인체조직의선량한도량 (500mSv) 와조직의 50 년예탁선량 (H 50.T ) 으로부터결정적영향에대한섭취한도 ALI D 를결정 - ( H 50. T ) m ax : 단위량 (Bq) 의방사성핵종의섭취후피폭 되는여러조직또는장기 T 중최대피폭되는조직의 50 년예탁등가선량 3 확률적영향에개인실효선량한도량 (50mSv) 과인체의 50 년예탁실효선량 (H 50.T ) 으로부터확률적영향에대한년간섭취한도 ALI S 를결정 또는 A L I S = 50 [ m S v ] H 50. T [ S v/ B q ] [ B q ] H E. 50 = γ T W T H 50. T 4 ALI S 와 ALI D 값중낮은값을선택하면이값이동핵종의 ALI 로결정 2) 유도공기중농도 (DAC : Derived Air Concentration) 공기중방사성오염이상존하는곳에서는오염공기의호흡섭취로인한체내피폭의가능성이높기때문에선량한도나 ALI 만으로는방사선안전관리를수행하는것이곤란하다. 따라서이러한문제점을해소하기위하여 ALI 값을만족하는유도공기중농도 (DAC) 를설정함으로서오염공기에의한인체의피폭을제한작업자의년간정상작업시간을 2000 시간 / 년 (40 시간 / 주 50 주 / 년 ) D A C i = A L I i [ B q ] 2000 [ h ] B [ m 3 / h ] [ B q/ m - B : 시간당호흡량 [ m 3 / h ]( 보통정상작업중의표 준호흡량은 1.2 m 3 / h ) - DAC : 1DAC 로오염된공기중에서연속체류하면연간섭취량이 ALI 에이르는양 3) 표면오염도방사성표면오염도는방사선방어의한도라기보다는방사선관리목적상의한도를이한도이하로유지되면 ALI, DAC 가관련한도를넘지않을것으로고려된다. 참고 ) 국내관계법령에규정된허용표면오염도허용표면오염도는그오염을제거할수있는경우로서다음과같다. α 선방출체 : 4 kbq/m 2 ( 2400 dpm/100cm 2 ) α 선이외방출체 : 40 kbq/m 2 ( 24000 dpm/100cm 2 ) - 22 -
다. 방사선방어의참고준위 (Reference Level) 참고준위는한도량은아니나방사선방어활동에서어떤양이일정한준위를초과하느냐않느냐를감시하여초과하는경우에는그준위에따라사전에계획된일정한절차를취하기위하여설정하는기준이다. 취하는절차의정도에따라기록준위, 조사준위, 개재준위로구분한다. 1 기록준위 (recording level) 방사선관리를수행하는데있어서발생하는감시결과중에서그값이충분히낮은준위여서기록을남길가치가없는경우에는어떤일정한값을설정하고그설정치를초과한경우에만기록한다. 이러한목적으로설정되는준위가기록준위이다. 기록준위보다낮은값은 기록준위이하 라는말로대신한다 2 조사준위 (investigation level) 감시결과가그값을초과하였을경우에는그원인의규명등필요한조사를할충분한이유가있다고판단되는정도의준위에설정한다. 조사준위의설정근거로삼는것은주로정상준위이다. 3 개재준위 ( 간섭, 개입준위 :intervention level) 개재준위는일반적으로는도달하지않을것으로판단되는비교적높은준위에설정한다. 즉개재준위에의도달은시설이나행위가비정상적임을시사하는것이된다. 개재준위는대개기본한도치에상응하는값이된다. 감시결과가동준위를초과하였을경우에는어떤복구작업이고려되어야함 - 23 -
기타 저선량 저선량율에대한인체에미치는영향에대해서는많은연구가진행되고있다. 그러나아직도이들보고를채택하지않고있는데이를채택하지않는이유를써라. ICRP 는아래와같은이유로방사선방어의원칙및실무에고려하지않고있다. 1 실험결과가연구자마다다르고객관적입증이안되고있다. 2 표본의크기가작고통계적인검증력에문제가있다. 3 적절한통제방법의부재와실험결과가하등동물실험에한정되어있다. 4 방사선방어에문제가되고있는암, 유전적영향이외의생물학적현상에주목하여이루어진것으로인체에대한입증자료가거의없다. 5 방사선외의다른외부요인이내재할가능성을배제할수없다. 잠재피폭을다룰경우를제외하고개인에대한위해의지시치로서유효선량을사용하는것이바람직한데그이유는무엇인가? 유효선량을계산하는데사용한가중치에는치명적인위해뿐만아니라개인이나그후손의건강에미치는전체위해가고려되었기때문이다. ICRP 에서는임신후첫 3 주간에발생된배 (Embryo) 에대한피폭은출생아에게서결정적및확율적영향이발생하지않을것이라고판단하였다. 따라서임신후 3 주부터임신말기까지에걸쳐받은방사선피폭에의해영향이발생한다고보고히로시마 & 나가사끼에서 8-15 주의태아기에피폭을받은적있는어린이를조사해본결과지능저하와지능발달지연이관찰되었다. 이영향이확율적영향인지결정론적영향인지를판단하고그이유를쓰시오. 본권고에서는유효선량을정의하는데사용되는조직가중치는방사선작업종사자, 일반대중또는남녀를불문하고사용할수있다. 그이유는무엇인가? 조직가중치는남녀동등한숫자의광범위한연령분포를가진표준인구집단에대하여만들어졌기때문이다. 결정적영향이다. 왜냐하면 0.1 Sv 정도의선량에서는지능의일반적인분포에있어아무런영향이관찰될수없었으나좀더큰선량에서는지능저하나심각한지능발달지연이관찰되었기때문이다. 이는임상적으로인지될수있는지능의최소천이를결정할수있는문턱값이존재하기때문으로보인다. - 24 -
ICRP26 에비해 ICRP60 에서피폭제한치를강화시키게된이론적 ( 근본 ) 배경및확율적영향의 Risk Factor 가 3 배정도증가하게된이유를설명하시오. ICRP 는최근방사선피폭의인체영향에관한연구자료, 일본의원폭피해생존자들에대한방사선역학조사에근거를기초로하여방사선량및위험의재평가연구, 방사선생물학의연구성과와발전에근거하여 1977 년 ICRP 26 보다선량한도를낮추고여러원칙과개념을재정립하여 1991 년 ICRP 60 을발간하였다. 그결과년간선량한도를 20 msv/ 년으로낮추고확율적영향의 Risk Factor 가 3 배정도증가하였다. 그근본적인배경은다음과같다. 1 히로시마, 나가사끼의원폭피해자의피폭선량의재평가에의하여원폭피폭자데이타의암사망율확률의수정이있었다. 2 원폭피해자에대한역학조사기간이 11 년간증가함에따라, 특히고형암 ( 백혈병이외의암 ) 의초과발생수가과거예측치보다증가하였다. 방사선역학데이터베이스수정 - ICRP 26 : 1970 년대초기까지자료 - ICRP 60 : 1980 년대중반까지자료 ( 원폭피해생존자의고령화로암사망자증가 ) 3 리스크용인성에대한사회적인조사가진행되고용인성이나해의지표에대한분석이있었다. 4 DS 86 (Dosimetric System 86) 에의한선량의재평가가이루어졌다. TD65 는미국네바다사막에서시행한핵폭발실험에적용된방사선량평가방식이었는데네바다는건조한사막지역이고히로시마 - 나가사끼의 8 월은습한지역이라는차이점때문에선량의재평가가이루어졌다. 원폭피해생존자선량평가의수정 : T65D DS86 - 원폭위력재평가 - 방사선수송재평가 : 전산능력향상, 피폭시환경조건반영 ( 속중성자의피폭평가시히로시마, 나가사끼원폭피해자에대해과대평가되었기때문이다. 즉원폭폭발당시의습도가높아공기중수소원자의증가현상이있었는데도수소원자에의한피폭감소효과는고려하지못했기때문이다.) 5 생애리스크예측모델을종전의리스크예측가산모델에서승산모델로사용하였다. 6 비치명적위험의반영 7 선량한도설정개념의수정 - ICRP 26 : 비교적안전한타산업체수준유지 ( 치명적위험 ) - ICRP 60 : 용인가능한위험개념 방사선장해현상중확율적효과가실제로발생했는지에대한판정을내리기는어렵다. 정확한판정을내리기위하여여러가지방법을사용할수있으나가장보편적으로이용되는역학조사에대하여설명하고역학조사의수행시유의하여야할점을 2 가지만열거하시오. 가. 역학조사방법방사선의확율적효과에대한판정을위해보편적으로사용하는방법이역학조사이다. 역학조사의방법에는코드연구 ( 추적조사 ) 와환자대조연구 ( 기왕조사 ) 의 2 가지방법으로대별할수있다. 1 코드연구 ( 추적조사 ) 피폭집단과비피폭된집단으로구성된조사집단 (Code) 을선정하고이집단을일정기간추적하여피폭집단과비피폭집단에서몇명의암이발생하는가를관찰하는방법 2 환자대조연구 ( 기왕조사 ) 조사대상을암발생여부에따라분류하고각각의조사집단에대하여방사선피폭에관한정보를비교하고방사선과암발생의인과관계를관찰하는방법 나. 역학조사수행시유의사항 1 통계적분석에충분한크기의집단이어야한다. 2 피폭집단과비피폭집단의방사선피폭이외의요인 ( 생활습관, 성, 연령등 ) 은가능한한동일하여야한다. 3 피폭상황, 선량에관한정확한정보의입수가가능하여야하며, 사망진단서와같은기초정보가정확하여야한다. 4 방사선유발암의잠복기를고려하여장기간관찰기간이요구된다. - 25 -
저선량의저 LET 의방사선이인체에미치는만발성영향은현대보건물리학자들이분명히밝혀내어야할중요한과제이다. 이러한만발성효과중발암의위험성을평가하는모델은절대리스크모델과상대리스크모델로구분하고있다. 가. 이 2 가지모델을그래프를이용하여설명 방사선에의해유발되는백혈병이외의암은 10 년이상의잠복기가존재하고생애에걸쳐발생한다는것이예측되기때문에피폭후생애동안발생되는암사망확율을평가할필요가있다. 역학데이터의관찰기간보다휠씬긴생애동안생기는암사망확율을추정하는방법에는절대리스크모델 ( 리스크예측가산모델 ) 과상대리스크모델 ( 리스크예측승산모델 ) 이이용되는데이들을설명하면아래와같다. ICRP 26 의 Detriment 와 ICRP 60 의 Detriment 를비교, 설명하시오. 가. ICRP 26 의위해 (Detriment) 방사선피폭으로인한보건상또는재산상의해로운영향을말한다. 일반적으로집단에대한위해는방사선에의한모든형태의해로운효과가발생할확율뿐아니라그심각성까지고려한수학적기대치로정의된다. 나. ICRP 60 의손해 (Detriment) 확율적영향의정도를해가발생될확율이나해의정도, 피폭후의시간적발현분포를고려하여다각적으로나타내는개념을말한다. 결정적영향의발단선량이하의범위에서만허용되는개념이므로결정적영향에는적용하지않는다. * 절대리스크모델 * 상대리스크모델 암발생확율 B A 암발생확율 B A D C 최소잠복기 피폭후의경과년수 최소잠복기 피폭후의경과년수 A = B 피폭집단의암사망율 자연암사망율 A/C = B/D 피폭집단의암사망율 자연암사망율 1 절대리스크모델 ( 리스크예측가산모델 ) BEIR-Ⅲ 보고서방사선피폭후시간이경과하더라도 ( 나이가들어가더라도 ) 초과암발생확율은일정하다. 2 상대리스크모델 ( 리스크예측승산모델 ) BEIR-Ⅴ 보고서방사선피폭후시간이경과함에따라 ( 나이가들어감에따라 ) 초과암발생확율이증가한다. 나. 이 2 가지모델이 BEIR 보고서 Ⅲ 와 Ⅴ 에어떻게반영되었는지설명하시오. 방사선에의한영향평가보고서인 BEIR-Ⅲ 보고서에서는절대리스크모델을채택하였으며이는 ICRP-26 의방사선에의한암발생확율평가의기초가되었다. 또한 BEIR-Ⅴ 보고서에서는방사선위험평가시절대리스크모델을사용하지않고상대리스크모델을근간으로하는수정모델을사용하였다. 이 BEIR-Ⅴ 보고서는 ICRP 60 권고의방사선에의한암발생확율평가의기초로이용되었다. ICRP 60 권고에서방사선피폭제한치가 50mSv 에서 20mSv 로낮아지게된배경에는방사선리스크평가모델을변경한것이큰이유중의하나이다. - 26 -
Deminimis 선량의개념과일반대중 (General pulbic) 의구성원에대한 Deminimis 선량을정의하는방법을구체적으로설명하시오. 가. Deminimis 선량의개념환경중에는천연방사성물질이나방사성낙진과같은인공방사성물질이미량의양으로존재하고있으며이것은일반적으로규제가불가능하다. 또한건강상영향을거의무시할수있는선량을방사선방호의규제대상으로하는것은시간적으로나경제적인면에서나실용적이지않다. 따라서방사선장해의발생이거의희박한선량에대해규제면제의개념을도입하여규제대상에서제외시킬수있는방사선준위를설정할필요성이있다. 이러한선원이나행위에대하여규제를면제하여개인이나집단의리스크및건강상의손해를무시할수있는선량을 Deminimis 선량이라고한다. 나. 공중에대한 Deminimis 선량원전및병원에서발생하는대부분의방사성폐기물이극저준위이고잠재위험이지극히낮은데도방사성폐기물로간주되어많은재정의낭비를하고있다. 따라서각방사성핵종별로일정한수량과농도이하인것은방사성동위원소로분류하지않는다. ICRP 60 에서는정상시뿐만아니라사고시에도작은개인선량이나집단선량을야기시킬수있는경우에도규제의관점에서볼때전혀염려하지않아도될만큼낮은경우를규제의기준으로삼고있지않고있다. 정량적으로 - 개인에대한유효선량이년간 10 μsv 이하이며, - 집단유효예탁선량이 1manSv 이하를기준으로삼고있다. 이선량의기준이하로규제면제를설정하면피폭개인이나집단중에장해가 1 건도발생하지않을확율이 95% 이다. 또한집단을구성하는사람의수가대단히많기때문에장해에영향을미치지않는값이다. 아직확정된값은없으나 - 단기적으로 50μSv/ 년, - 장기적으로평균 10μSv/ 년을권고하고있다. 선량 - 선량률효과인자 (DDREF) 선량및선량률영향인자 (Dose and Dose Rate Effectiveness Fator, DDREF) 로 ICRP 는방사선방어목적에사용하는리스크인자즉, 저선량 / 저선량률에관해결정할때 DDREF 를사용하여보정하였다. DDREF 의경우그값은일본원폭생존자에영향을준선형구적선량반응 (linear quardrature dose response) 함수 F ( D ) = α 1 D + βd 2 의이론적인고려에관계되는것에관해 서채택되었다. 이것은 ICRP Pub. 26 의경우 S v 당 11.5% 인데비해서 ICRP Pub. 60 의경우는노동인구에대해서 S v 당 4% 이고모든연령에대해서 S v 당 5% 이다. Induced Incidence Curve "B" Linear, No Threshold Slope α L S l o p e α Curve A" Curve"C" "Low DoseRate" Slope α E x Slope α ' l Curve"D" Limiting Slopefor LowDoseRate Absorbed Dose 1 그래프 A 실제로예상되는그래프 ( 실제의고선량피폭자료 ) 선형 -2 차곡선형상관관계, F ( D ) = α l D + βd 2 2 그래프 B 4 개의실험자료를선형으로 fitting 한그래프 ( 고선량을저선량으로외삽 ) 선형무발단형상관관계, F ( D ) = α L D 3 기울기 α l 그래프 A 의저선량지역의선형부분기울기 ( = α ' l ) 4 기울기 α ' l 그래프 A 의저선량률부분에서얻은실험적고선량자료의 기울기 ( 아주낮은선량률에서는원칙적으로 α E x 는 α l 과같아질것임 ) D D R E F = α L α l = 1+ β α l D > 1. 0-27 -
체외피폭평가 선형감쇄계수의미 : 어떤방사선입자가물질내에서단위길이를지나는동안어떤상호작용을일으킬확률 1 물질고유의상수로서방사선의종류및에너지의함수이다. 2 γ 선 (Χ 선 ) 에대해서는잘정의되어있으나중성자와하전입자방사선에대해서는지수감쇠법칙이정확히적용되지않는다. 3 μ 가 0.1cm -1 이라는것은방사선이어떤물질에서 1cm 진행하는동안이매질과상호작용하여에너지를잃을확률이 0.1 이라는의미이다. 4 μ 는감마선의에너지 E 와차폐의종류에따라다르다. 5 e - μ x 의의미 : 방사선이두께 x cm 내에서차폐물질과반응하지않고투과할확률을나타낸다. 6 μ는밀도에따라다르기때문에질량감쇠계수 (μ/ρ) 를도입즉질량감쇠계수는단위질량당의전거시적단면적의의미를갖는다. 7 화합물의질량감쇠계수구하는법각구성원소의질량감쇠계수에중량비를곱하고합하면된다. 축적인자 ( build-up factor) B = 참선속 (Φ ) 지수감쇠선속 ( Φ u ) 또는 광역빔에의한감마선속 ( 본래의 γ 선 + 산란 γ 선 ) = 일정지점에서의협역빔에의한 γ 선 ( 본래의 γ 선 ) Φ = B Φ 0 e - μ x 차폐체가두꺼울수록산란할기회가많아지므로산란선의기여즉축적인자가증가한다. 다시말해축적인자는 μx 의함수가된다. 축적인자를엄밀하게평가하는것은복잡한수송방정식으로계산해야하나, 통상적인방법으로는사전에정밀계산된결과와지수감쇠법칙에의해계산된결과를비교한다. ( μ ρ ) c u m = W i ( μ ρ ) i - W i : 원소 i의중량비 ( 예를들면화합물이 H 2 O라면산소의중량비는 16/18 이다.) - ( μ ρ ) : 원소 i의질량감쇠계수 i 8 서로다른차폐체가겹쳐있을경우 μ x = μ i x i 조직등가물질이갖추어야할요건 1 방사선이인체조직과반응하는방법과똑같은방법으로조직등가물질과도반응할것. 2 질량에너지흡수계수가감마선의모든에너지범위에대해서인체조직과똑같을것 3 재질 : Polymethacrylate(Tissue Equivalent) 4 규격 : X, γ (30 30 15), β(30 30 5), n (40 40 15) 주 ) 1. 방사선원과개인선량계거리는 X, γ(1m 이상 ), β(35cm 이상 ), n(50cm 이상 ) 2. Phantom 모서리로부터 10 cm 이상이격 - 28 -
하전입자의평형 (Charged Particle Equilibrium) 비정스트래글링 (Range Straggling) V 라는체적을가진어떤물질내의일정한점 P 에서보아일정한에너지를가진하전입자들이체적 V 를이탈하지만이와동등한에너지를가진다른하전입자들이체적 V 내로유입될때에너지평형상태가 V 내에서이루어지게되는현상을말한다. 이때체적 V 로유입, 유출되는하전입자의수가반드시같아야되는것은아니고, 체적 V 로유입, 유출되는하전입자들이갖는에너지의총합이같으면된다. 즉하전입자의평형이란하전입자들이에너지의평형상태를의미한다. 알파입자의비정은모두조금씩다른데, 이와같은현상은하전입자가매질내에서에너지를잃는과정이통계적이고확률적인반응에의한것이므로같은초기에너지를가진입자라하더라도반응횟수나 1 회반응에서잃는에너지의양이다르기때문에일어난다. 이처럼같은에너지의하전입자라하더라도매질내에서비정이조금씩달라지는현상을비정스트래글링 (Range Straggling) 이라고한다. 하전입자의평형을이루는지역은어떤물질의표면으로부터광자에의해생성된일차전자의최대비정만큼떨어진곳부터이다. 밀도두께방사선물리학에서종종길이의단위로밀도두께 (Density Thickness) 를자주사용한다. 왜냐하면베타선이나감마선등이물질과작용하는것은그물질을이루고있는원자의주변을돌고있는전자이므로방사선이통과하는물질의단위면적당전자밀도가물리적으로큰의미를가진다. 단위면적당전자밀도는대체로그물질의밀도에선형두께 (Linear Thickness) 를곱한값에비례한다. 그러므로밀도두께를다음과같이정의한다. t d = ρ t 1 여기서 t d : 밀도두께, g/ cm 2 ρ : 물질의밀도, g/ cm 3 t 1 : 선형거리, cm - 29 -
베타선의평균에너지 방사선피폭평가시가장중요하게고려해야할베타선의성질은베타스펙트럼의평균에너지이다. 베타선의평균에너지는다음과같이정의된다. E P = 0 E max 0 E N( E )de E max N( E )de - E P : 베타스펙트럼의평균에너지 ( MeV ) - E m a x : 베타선의최대에너지 ( MeV ) - E : 베타입자의에너지 ( MeV ) - N ( E ) : 베타스펙트럼중 E 와 E + de 사이의에너지를가진베타입자의상대수 비전리와 LET 전자의비전리도는대체로전자의에너지가낮을때매우크고전자의에너지가증가함에따라급격히작아져전자의에너지 가 1MeV 정도가되면최소치에도달했다가서서히증가한다. 비전리도가베타선의입장에서손실된에너지에초점을맞추어정의되었다면선형에너지전달 (LET) 은매질측면에서흡수되는에너지의분포를말해주는척도이며, 방사선의효과를연구하는분야에서많이사용되고있다. 베타선의평균에너지가중요한이유는베타방출체의모원소에서방출된베타스펙트럼이인체에흡수될때인체가흡수한에너지는평균적으로베타입자한개로부터베타선의평균에너지에해당되는에너지와같기때문이다. 일정흡수체내에서는베타선의에너지가증가함에따라비정도비례해서증가함을알수있고, 흡수체의밀도가클수록일정에너지를가진베타선의최대비정이작아짐을알수있다. 엄격히말해서베타선의비정에영향을미치는것은흡수체의밀도라기보다는흡수체의단위면적당전자의수와관련되어있다. 흡수체의단위면적당전자밀도는흡수체의밀도와두께를곱한값인밀도두께에비례한다. 베타선의비정을밀도두께를나타내면베타선의흡수체의종류에관계없이베타선의에너지와비정의관계는흡수체의원자번호가아주높은물질에는해당되지않으며다음식으로표현될수있다. 0. 01 E 2. 5MeV 일때 상대질량저지능 서로다른매질들이베타선으로부터에너지를흡수하는능력을비교하기위해서상대질량저지능이정의되었다. 즉여러가지매질들에대한질량저지능을공기중의질량저지능과비교하여상대질량저지능을다음과같이정의한다. ρm = S m S a -ρm : 상대질량저지능 -S a : 공기중질량저지능 -S m : 매질 m 에서의질량저지능 ( 1. 265-0. 0954 ln E β ) R = 412 E β [m g/ cm 2 ] E 2. 5MeV 일때 R = 530E β - 106 [m g / cm 2 ] - E : 베타선의최대에너지 ( MeV ) - 30 -
선량평가 ICRP-26 에서는신체각기관에대한구체적인선량당량분포를확실히알수없을때에는 전신에대한선량당량을인체표피로부터 1, 000mg/ cm 2 ( 조직의밀도를 1g/ cm 3 으로가정했을때 1cm 의깊이 ) 되는지점에서평가하도록하고있다. 눈의경우는 수정체전단에 300mg/ cm 2 의두께를가진조직이있는것으로간주하도록하였으며, 피부의두께는 부위에따라다르나, 평균적으로 5 ~10mg/ cm 2 정도이 며, 방사선방어상 7mg/ cm 2 깊이에상피조직이있는것으로간주 (70μm) 된다고하였다. 흡수선량지수와선량당량지수 인체내부의각장기에대한선량당량측정은매우어려운일이다. 그리하여대개의경우여러장기에대한선량당량을각기평가하는대신에여러장기중방사선에너지를가장많이흡수하는장기를결정해서이때흡수되는최대흡수선량만을평가하고나머지장기는이최대흡수선량보다적은양의방사선을흡수하므로보수적인평가를하는것이다. 이러한목적으로흡수선량지수 ( D 1 : Absorbed Dose Index) 와 선량당량지수 ( H 1 : Dose Equivalent Index) 가정의되었다. 즉 흡수선량지수란어는일정지점에아래표의연조직성분으로구성된반경 15cm 의구 (Sphere) 가놓여있을때구내부에서받을수있는최대의흡수선량을말한다. 성분구성비 (%) 산소 76.2 탄소 11.1 수소 10.1 질소 2.6 표 ) 인체연조직의성분 위표의연조직성분으로구성된밀도 1g/ cm 3 인물질을조 직등가물질이라고하고이러한물질로만들어진반경 15cm 의구를구형팬텀이라고한다. 구형팬텀내에서의최대흡수선량이나선량당량은똑같은위치에놓여있는인체내에서의흡수선량또는선량당량과거의같다. 또선량당량지수는 어는지점에서조직등가물질로구성된반경 15cm 의구내부에서의최대선량당량을말한다. 반경 15cm 의구형팬텀은아래그림에서와같이세부분으로나누어진다. 70μm 위그림에서 H I. S 1cm H I. d 15cm 그림 ) 구형팬텀과선량당량지수 최외각의 70μm 두께는인체피부의외부를둘러싸고있는사멸세포층 (Dead Skin Layer) 을나타내고 최외각으로부터 1cm 의깊이까지가피부의두께를나타내며 안쪽으로부터반경 14cm 의구가인체내부의장기를대표한다. 위그림의구형팬텀에서최외각으로부터 0. 3cm 의깊이에있는지점을정하여눈의수정체를대신하기도한다. 따라서구형팬텀의최외각으로부터 와, 70μm 깊이에서의선량당량지수를피부선량당량지수 H I. S 1cm 깊이에서의선량당량지수를전신선량당량지수 H I. d 라고부른다. 이때에 H I. S 는구형팬텀최외각으로부터 70μm 및 1cm 의깊이사이에서최대의선량당량을가지며 H I. d 는구형팬 텀중심으로부터반경 14cm 이내에서최대의선량당량을가진다. - 31 -
방사선으로부터에너지를받은인체조직에대한여러가지변화에대한기술 정계수로그결과가대표하고자하였다. 선량당량을평가하는목적은방사선이인체에미치는영향을평가하여적절한보호대책을수립하는데있다. 따라서방사선피폭시에방사선의에너지가어떠한과정을거쳐서인체에전달되고인체는어떠한반응을일으키는가를살펴보는일도중요하다. 먼저방사선이인체를조사하게되면방사선과인체를이루고있는여러가지물질들이상호작용을한다. 그결과에너지는인체에흡수되던지아니면또다시흡수된에너지의일부가인체밖으로방출되기도한다. 방사선으로부터에너지를받은인체조직은여러가지변화를일으킨다. 물리적과정가장많이일어나는변화는인체를이루고있는물질의각종원자나분자들이여기되거나전리되는현상이다. 이와같은과정을방사선이생체에일으키는물리적인과정이라고하며 이는아주짧은순간, 즉약 10-11 초이내에일어난다. 화학적과정전리또는여기의결과자유전자, 이온또는여러가지유리기가발생되고이들은신속하게주위의물, 아미노산, 단백질, 핵산등을이루고있는분자들과반응하여생물분자의불활성화를초래하는데이러한현상을화학적과정이라고한다. 방사선에의한생체의화학적과정은물리적과정이끝난 다음에약 10-3 초이내에일어난다. 생물학적과정단백질, 핵산등생물체분자에이상이생기면생체를이루고있는세포의기능이변화하거나세포의사멸을초래하여돌연변이, 암발생또는생물체의죽음을유발한다. 이러한과정을생물학적과정이라고하는데이현상은방사선피폭을받은지수초에서수년에걸쳐일어난다. 앞에서언급한방사선조사를받아인체가일으키는 3 단계현상, 즉물리적과정, 화학적과정및생물학적과정을선량당량평가과정과연결시키면선량당량은흡수선량, 방사선선질계수및수정계수의곱으로평가되는데 방사선의흡수선량은방사선과인체가작용하는물리적과정의결과를평가하는셈이되고 화학적작용및생물학적작용은여건에따라변화가심하므로최대한으로표준화하여방사선의선질계수와수 - 32 -
감마상수 (Γ : Specific Gamma Ray Constant) 1Ci 의점선원으로부터 1m 떨어진곳에서의조사선량율을 (R/hr) 의단위로나타낸것을감마상수라한다. 전제조건 감마선원은반드시점선원이어야함 점선원으로부터감마선이공간적으로균일하게방출 점선원과피사체사이는진공이어야함 ( 단공기처럼밀도가희박한매질은진공으로간주가능함 ) 선원이붕괴시마다광자 1 개씩방출한다. 1 이온쌍 1. 6 10-19 C 34eV 1 이온쌍 = 7. 018 10 4 MeV / cm 3 알파선에의한피폭평가 가. 피폭평가방법 1 계측기를이용하여평가하는방법 2 이론적으로도출된에너지전달방식을이용한피폭량예측계산방법나. 평가알파선에의한피폭량을일반적으로공기중의알파선에의한흡수선량을평가해서신체연조직에대한피폭량을예측하는방법이많이사용된다. 유도과정 매붕괴당 E MeV 의에너지를가진 γ 선 n 개를방출하는 점선원의방사능이 C Ci 라하고이점선원으로부터 r cm 떨이진곳의조사선량율을구한다면이때점선원으로부터 r cm 떨어진곳의공기단위면적당입사하는 γ 선의에너지를 ψ 는다음과같이계산 φ = C ( C i ) 3. 7 10 10 d/ sec 1C i n (γ/ d ) E ( M ev / γ ) 4πr 2 = 1. 06 1013 nce r 2 (MeV/ cm 2 hr) 3600 sec 1hr 따라서점선원으로부터 r cm 떨어진곳의공기 cm 3 당흡수되는에너지율 K 는공기중에너지흡수계수 μ en 과관 련시키면 K = 1. 06 1013 nce μ r 2 en (MeV/ cm 3 hr) 참고 : ψ 와 K 의차이점 K = -ψ 는공기단위면적당입사하는 γ 선의에너지율 - K 는공기단위체적당흡수되는에너지율 - 또한 γ 선이입사하였다고전부흡수되는것이아니기 때문에에너지흡수계수 ( μ en ) 관련시킴 1. 06 10 13 n C E r 2 = 1. 95 10 5 n C E r 2 ( μ en ρ ) 1. 293 10-3 ( g/ cm 3 ) 7. 018 ( MeV / cm 3 R ) ( μ en ρ ) ( R / hr ) 여기서 C = 1Ci 이고 r = 100cm 라하면 K 는 Γ 상수와같다. φ E 0 E 1 α α ΔE t 얇은판막에의한알파선에너지흡수 알파선에의해판막에흡수된흡수선량율 D D = 지 φδe t (MeV/ g sec) - E 0 : 알파선이얇은판막에입사하기직전의에너지 - ΔE ( E 0 - E 1 ) : 알파선이얇은판막에전달한에너 - E 1 : 알파선이얇은판막을통과하고나올때의에너지 - φ : 알파선의선속 (α/ cm 2 sec) - t : 판막의밀도두께 ( g/ cm 2 ) Γ = 19. 5 n E ( μ en ρ ) 참고 : 1R = 2. 58 10-4 C / kg 1. 293 10-6 kg 1cm 3 air - 33 -
이다. 중성자선의차폐 중성자선의감소, 혹은에너지흡수는아주복잡한과정을거치므로이에대한차폐는간단한차폐공식에의존할수없다. 중성자의차폐는대체적으로속중성자의감속원리와열중성자의흡수원리를이용한다. 최근에들어서는중성자하나하나의이동경로및에너지전달과정을컴퓨터로모의하는계산방식인몬테칼로계산법을이용하여중성자차폐를하는방법이많이사용된다. 특히원자로에서사용되는중성자는에너지스펙트럼이다양하고중성자원주변의구조물이복잡하여몬테칼로계산법에의한차폐계산을하는쪽이훨씬정확하고경제적이다. 그러나계측기교정용중성자선원이나간단히실험실에서사용하는소량의중성자선원에대한차폐를전자계산기를이용한몬테칼로계산법을채택하기에는너무과정이복잡하고경제성이없다. 이때는중성자총반응단면적의약 3/4 정도가중성자제거단면적에해당한다는개략적인사실을이용하여중성자차폐두께를손쉽게계산할수있다. 이때주의할점은중성자조사에의해서차폐물질자체가여기되어감마선이추가로발생되지않도록하거나발생된감마선에대한차폐도고려하도록하여야한다는점이다. 점선원형태의중성자선에대한구형차폐문제 초당 5 10 6 개의중성자를방출하는 5Ci 의 Pu - Be 중 성자선원이있다고하자. 이중성자들의평균에너지가 4MeV 라한다. 이때구형차폐체의표면에서방사선피폭선량율이 1. 5mrem/hr 를넘지않도록주어진자료를이용하여물로차폐를하라. - 주어진자료 - 수소는중성자포획시에 2. 26MeV 의감마선을방출 수소및산소의총반응단면적은각각 1. 9barn 및 1. 7barn 이다. 풀이 ) 먼저차폐두께가계산이되어야수소에의한중성자포획결과 발생되는 2. 26MeV 의감마선에의한선량율이계산되고다시감마선에의한방사선량차폐를고려하여차폐두께가재조정되는등의시행착오적인계산이몇차례반복되어야하는바이러한번거로움을피하기위하여중성자에의한피폭선량율이 1. 5mrem/ hr 대신에 1. 0mrem/ hr 이하가되도록차폐두께를계산하자. 그러면수소중성자포획에의한감마선량율이 0. 5mrem/hr 가넘지않으면차폐두께산정이적절히되는셈 1 우선 4MeV 의속중성자선에대한피폭선량율이 1. 0mrem/hr 를넘지않기위해서는표 (3-9) 에서중성자선속이 6n/cm 2 sec 를넘지말아야함을계산으로알수있다. 2 중성자제거단면적은 - 수소 : 1. 9 3/ 4= 1. 43( barn ) - 산소 : 1. 7 3/ 4= 1. 28( barn ) 3 물 1cm 3 당수소와산소의원자수 - 수소 : 6. 023 10 23 1/ 18 2 = 6. 77 10 22 ( 원자 / cm 3 ) - 산소 : 6. 023 10 23 1/ 18 1 = 3. 35 10 22 ( 원자 / cm 3 ) 4 물의 4MeV 중성자에대한제거단면적을이용하여선형 흡수계수, Σ 를계산 Σ = 1. 43 10-24 6. 7 10 22 + 1. 28 10-24 3. 35 10 22 = 0. 139( cm - 1 ) 5 물의반가층계산 0. 693 HV L = 0. 139 = 4. 99( cm - 1 ) 6 점선원인중성자를차폐할때도축적인자가고려되어야한다. 이축적인자를 B 라하고선원의강도를 S 라고하며차폐 두께를 n HVL(cm) 이라고하면차폐물의중성자선속 φ 는다음과같이표시할수있다. φ= B S 4π(n HVL ) 2 1 2 n (n/cm 2 sec) 앞에서차폐후의중성자피폭선량율을 1. 0mrem/hr 이하로 하기위해서는중성자속을 6n/cm 2 sec 이하로하여야한다고하였다. HVL 의값은약 5cm 이고 S 의값은 1. 85 10 5 MB q 이므로 B 의값만알면된다. B 의값을정확히구하기는곤란하지만수소화합물의두께가 20cm 정도일때 B 는약 5 이다. 이러한모든값을이용해서 n 을계산하면 n 의값이약 7.8 로계산된다. 즉약 39cm 의물로중성자선원을차폐하면차폐체표면 에서의중성자피폭선량율이 1. 0mrem/hr 이하로유지된다. 7 다음에속중성자가물에의해감속되어열중성자로된후물에포획되어발생하는감마선에의한선량율을계산하여보자 - 34 -
먼저속중성자는모두물에의해감속되어열중성자로변한다고가정하고생성된열중성자는중성자선원에서차폐체밖으로향한다고할때차폐체표면에서의열중성자속, φ th 은다음과같이계산할수있다. φ th = 윗식에서 n o πr D e - R / L -n o 는속중성자속으로 5 10 6 n / sec 이고 - 차폐체의반경 R 은 39cm 로계산되었으며, -D 는확산계수로서물속에서는 0. 16cm 이다. - 한편물의열중성자확산거리 L 는 2. 8cm 이다. 이모든값을이용하면구형물차폐체표면에서의열중성자속 φ th 는 0.08 열중성자 / cm 2 sec 로계산된다. 한편표 3-9 를이용하면열중성자속이 0.08 열중성자 / cm 2 sec 일때의방사선피폭선량율은약 0. 003mrem/hr 로계산되어열중성자에의한피폭량은속중성자에의한피폭량 1. 0mrem/hr 에비해무시할정도라는것을알수있다. 다음에반경 39cm 의물차폐체안에서밖으로유출되는중성자 수는속중성자 6n/ cm 2 sec 와열중성자 0.08 열중성자 / cm 2 sec 등모두 6. 08 개 / cm 2 sec 이므로반경이 39cm 의구의표면적이 19, 104cm 2 임을감안한다면모두 1. 2 10 5 개 / sec 가된다. 따라서총중성자방출율 5 10 6 개 / sec 에서약 1. 2 10 5 개 / sec 는구형차폐체밖으로유출되고 4. 88 10 5 개 / sec 는물차폐체안에흡수된다. 흡수되는모든중성자가 2. 26MeV 의감마선을방출시킨다고가정하면문제는감마방출체가반경 39cm 인구내부에균일하게분 포되어있는것으로생각할수있고감마선방출체의농도, A 는다음과같이계산할수있다. A = 4. 88 106 감마선 / sec 3/ 4π( 39cm ) 3 = 19. 6( 감마선 / sec cm 3 ) 한편감마선원이균일하게분포되어있는구형선원표면에서의선량율은다음과같이표시된다. 위에서 D = 1/ 2 A Γ 4π μ ( 1 - e - μr ) -R = 39cm 이고 - 물속에서 2. 26MeV 의감마선에대한감쇠계수는 0. 046cm - 1 이다. - 또 2. 26MeV 의감마선에대한 Γ 상수는 1cm 떨어진 곳에서감마선원 1mCi 당 10rad/ h(270mrad/ MBq) 이고 -A 는감마선방출체의농도로앞에서 19. 6( Bq/ cm 3 ) 으로계산되었다. 따라서구형차폐체표면에서의 2. 26MeV 감마선원에의한선량율은 D = 1/ 2 19. 6 270 10-6 이다. = 0. 6( mrad / hr ) 4π 0. 046 ( 1 - e - 0. 046 39 ) 결론적으로중성자선원을 39cm 의물로차폐를하면차폐체 표면에서속중성자에의한피폭선량율이 1. 0mrem/hr, 열중 성자에의한피폭선량율이 0. 003mrem/hr 이며, 감마선에의 한선량율은 0. 6mrem/hr 이어서총 1. 6mrem/hr 가된다. 따라서당초의도한대로 1. 5mrem/hr 에는미치지못하지만 이에매우근접하다. 여기에서 1. 0mrem/hr 정도는약간의차폐체를더하던지아니면물속에보론을녹여열중성자를포획함으로써감마선원자체를감소시키는방법이있다. 만약에보론 을녹여열중성자속을감소시키면 2. 26MeV 의감마선원이 감소되어차폐체표면에서의선량율은 1. 2mrem/hr 이하로줄어들게된다. - 35 -
체내 외피폭방어 외부피폭과내부피폭의방어방법 방사선피폭은외부피폭과내부피폭으로구분할수있는데 외부피폭은선원이존재하는장소에서체류하는사람이받는피폭이고 내부피폭은방사성핵종을인체내에섭취, 흡입하여체내장기체류하는방사성물질로부터받는피폭을말한다. 외부피폭에서문제가되는방사선은 γ, X 선과중성자이며 내부피폭시에는 α,β 선이나기타중하전입자에의한위험이크다. 체내피폭에서이들하전입자가문제시되는이유는비전리능이크고인체보호조직이없는체내조직층에집중적으로그에너지를소비하기때문이다. 가. 외부피폭의방어방법외부피폭의방어는거리, 시간, 차폐의원칙에따라수행한다. 1 거리방사선원으로부터거리를멀게유지할수록그피폭량은거리의역자승법칙에따라감소하게된다. 이것을거리의역자승법칙이라한다. 그러므로방사선원으로취급할때에는 Tongs, Maniplator, 핀셋, 작대기를사용하면피폭량을저감시킬수있다. 또한 Hot Spot 부위를표시하여관계자외접근을막는것도피폭량저감의한방법이다. 2 시간방사선피폭량은방사선량율 작업시간이다. 따라서작업시간을단축시킴으로서방사선피폭량을줄일수있다. 작업시간을단축시킬수있는방법으로는작업전에계획을수립하고그계획에따라 Mock-up Trainning 과 Cold-run Trainning 을실시한후실작업에투입한다. 또한한사람에게집중적인피폭을방지하기위하여작업시간을여러명에게분배시킨다. 이경우작업대기장소는선량율이낮은곳이어야한다. 3 차폐방사선은물질내에서 I = I 0 e -μx 의감쇠법칙에따라줄어든다. 따라서적절한차폐체를사용하여방사선작업을수행한다면방사선피폭량을줄일수있을것이다. 나. 내부피폭의방어방법내부피폭의방어는격납, 희석, 차단의 3 원칙과 Blocking 의방법을적용할수있다. 1 선원의격납비밀봉선원의취급은격납설비내에서또는후드나글로브박스에서함으로서체내섭취를줄일수있다. 중요한것은격납설비의경계에서선원의누설을최소화하는것이다. 2 농도의희석이는작업환경을개선하는방법으로서선원의완벽한격납은불가능하므로작업장내에서의공기오염이나표면오염이발생하여방사성물질이인체에섭취될수도있다. 이의방지를위하여배기설비를설치하고제염작업을통하여공기오염과표면오염을지속적으로관리해주어야한다. 또한외부로방출되는유출물은정화설비를거치게함으로서환경중방사성오염을방지하여야한다. 3 섭취경로의차단작업환경의안전한준위의유지가어려울때에는방사성물질의섭취경로를차단하는방법을쓸수있다. 방사성물질의인체내섭취경로는호흡기, 소화기, 피부 상처이다. 따라서방사선작업장내에서공기오염도가높은작업장에서작업을할경우방독면, 마스크를착용하고작업하며, 작업장내에서음식물및음료수의섭취, 흡연의행위를해서는안된다. 또한방호복, 장갑등을착용하여피부나상처로방사성물질이체내로유입되는것을막아야한다. 상처가있는경우원칙적으로작업을해서는안되지만부득이한경우상처부위를밀봉한후작업을수행한다. 4 Blocking 대규모원전사고시방사성옥소가대량으로누출되었을경우에는안정옥소 (KI) 의 120mg ( 요오드함유량 : 100 mg) 을투여한다면갑상선에대한방사성옥소의섭취를 99 % 차단시킬수있다. 이는안정옥소를과도하게체내에섭취시킴으로서방사성옥소의섭취를막는방법이다. 이것을 Blocking 이라한다. 삼중수소의분위기에서작업하는작업자에게다량의물을겁취하게하는것도이방법의일종이다. - 36 -
방사성물질이체내에섭취되었다. 내부오염된핵종의제거및처치방법을설명하시오. 일단방사성핵종의내부피폭이의심되는경우핵종의종류, 섭취경로, 체내섭취량을결정하여내부피폭의정도와치료의필요성여부를빨리결정하여야한다. 인체로부터의방사성핵종의제거는얼마나빨리치료가시작되었는가에따라그방법과효과가달라진다. 가. 경구섭취로인한내부오염핵종의제거 1 구토를유발시키거나위장펌프를이용하여위로부터의오염핵종을제거하고 2 제산제를투여하여불용성화합물로만들어서장관내의흡수를억제한다. 위를떠나거나흡수되기전에제거하고 chelating agent 를투여한다면가장효과적일것이다. 그러나흡수단계에서 chelating agent 의사용은오히려흡수를촉진시킬수있으므로피하는것이좋다. 위를떠나장관내에있는오염핵종은장관세척을하여제거를촉진함으로서복부각장기의방사선피폭량을줄일수있다. 나. 공기흡입에의한내부피폭의제거 1 생리적식염수로코와입등을씻어내고 2 거담제를투여하여기관지내섬모운동을촉진시켜제거를돕는다. 용해성이높은물질은빨리흡수되므로전신적인치료법이빨리이루어져야한다. 라. 일단체내흡수된오염핵종의제거오염물질이일단혈액순환계로흡수되면더욱제거하기힘들며, 이경우오염물질제거촉진제의투여를고려하게된다. 일부오염물질의배출을촉진시킬수있는 chelating agent 로는 Ca-DTPA 가사용되고최근에는 Zn-DTPA 가더적은부작용으로동등한효과를얻을수있어많이사용된다. 이뇨제, 다량의수액제의투여, 맥주를마시는등의다량의수분섭취는삼중수소 (H) 의배출을촉진시킬수있다. 오염된방사성핵종의안정형핵종을투여하면대사과정에서경쟁적으로작용하여결정장기에오염핵종의집적을막아빨리체외로배출시킬수있다. 예를들면안정형의옥소 (I) 를빨리충분한양을투여한다면방사성옥소 (I) 의갑상선섭취를차단할수있고삼중수소 (H) 가많은곳에서의작업시충분한량을물을섭취한다면삼중수소 (H) 의체내섭취를차단할수있다. 마. 방사성옥소로부터갑상선피폭의차단휘발성이있는 I-125, I-131 은불의에흡수될수있으므로안정형의옥소를투여하여예방할수있다. 만일핵연료가녹는대형원전사고의경우안정형의옥소를투여하면방사성옥소의갑상선섭취를 99% 차단시킬수있다. NCRP 의권고에의하면 10-30rad 의피폭가능성이있을때부작용이적은 pdtassium iodine (KI) 130mg (I: 100 mg) 을하루 1 번씩투여하면갑상선섭취율을 1% 이하로줄일수있다. 다. 피부혹은상처를통한흡수핵종의제거 1 방사성물질에오염된피부혹은상처는 세척을하거나 피부에스며든오염물질의외과적제거술이요망된다. 2 방사성핵종이엎질러지거나공기중으로누출된경우피부표면이오염될수있으며특히 β 선방출핵종의경우빨리제거하지않으면노출된피부주위에다량의방사선피폭을줄수있다. 피부오염을제거하는방법으로는먼저유화제로가볍게씻어낸다. 이때피부를탈피시키지않도록한다. 상처가없을경우피부를탈피시키면오히려체내흡수를촉진시킬수있다. 손, 발, 손톱, 발톱등을가벼운솔질로오염물질을제거하고약한삼푸를써서모발을완전히세척한다. 어떤경우든깨끗한물로충분히씻어내며이때씻겨진물이다른신체부분에뭍지않도록주의하여야한다. - 37 -
체내피폭량을산정하기위한방법 3 가지를비교, 설명하시오. 가. ICRP-2 방법체내피폭량을산정하기위하여방사성핵종을 2 가지로구분하여결정장기개념을도입하였다. 결정장기 Bone seeker ( 향골성핵종 ) Sr-90, Ac-227, Th-232, Pa-231, Np-237, Pu-239, Ra-226 기타결정장기 따라서방사선피폭량은방사성핵종이선별적으로침착되는결정장기에따라평가하여야하며, 결정장기에대한체내방사선피폭량이아래표에의한방사선피폭제한치를넘지않도록체내섭취를막아야한다는것이다. 이방법에의해정의되는용어로는 MPBB, MPC 가있다. 장기구분주당최대허용치비고 전신, 생식선 0.1 rem/w 뼈 0.6 rem/w Ra-226 1μCi 등가 피부, 갑상선, 기타단일장기 0.3 rem/w 나. ICRP-30 방법 & MIRD 방법 MIRD 방법은 ICRP-30 방법과그근간을같이하고있으며미국핵의학협회의위원회에서개발한방법으로가장객관성이있다고평가되어지는방법이다. 방사성물질이체내에들어가게되면결정장기뿐만아니라다른장기에도침착하게되는바, 모든방사성물질이침착된장기를고려하여이들로부터받는모든피폭을합산하여야한다는개념이다. 따라서체내피폭의평가를위해서는방대한자료를필요로하고계산과정도복잡하다. 또한 MPBB 이나 MPC 의개념이필요없다. 그 대신 ALI( 년간섭취한도 ) 및 DAC( 유도공기중농도 ) 를도입하였다. ALI 란방사성물질의체내섭취로인하여년간선량한도를초과하지않도록권고된섭취허용최대량이다. ALI 는방사성핵종이한꺼번에섭취되든지, 아니면년간균일한비율로계속섭취되든지는상관없다. ALI 는단지방사성핵종의섭취한도를말할뿐환경중의방사능농도에대해서는전혀관련되지않는다. 그러나실제로방사선관리에있어서환경에존재하는방사성핵종의농도를규제함으로서체내방사선피폭량의통제가용이할수가있다. 이러한목적으로설정된양이 DAC 이다. DAC 는단순히 ALI 를넘지않도록하는공기중방사성핵종의평균농도이다. DAC 계산시방사선작업자의년간작업시간을 2000 시간으로가정하였으며, 호흡율 은표준인의자료에의거, 0.02 m 3 /min 의공기를흡입한것으로가정하여아래와같이계산하였다. DA C = A L I 2, 400 ( Bq/ m 3 ) 새로운개념의체내피폭량의계산은인체내부에서방사성물질이침착되는장기들을선원장기 (Source Organs) 라하고선원장기로부터방사선피폭을받는장기를표적장기 (Target Organs) 라한다. 따라서먼저선원장기와표적장기가구분되어야하며다음에선원장기에서방출되는각종방사선의에너지가표적장기에얼마만큼흡수되는가를계산하여야한다. 이때다음의 4 가지모델을가상할수있다. S = T T S S S T Specfic Effective Energy( 비유효에너지 ) 란방사성물질의체내섭취시장기 / 조직의단위질량당방사성붕괴시마다흡수되는에너지의양을말하며단위는 MeV/t kg 으로표시되어지며 Specific Absorbed Fraction( 비흡수율 ) 이란체내섭취또는흡입된방사성물질이선원장기 (S) 에축적되어표적장기 (T) 에피폭을준다고할때표적장기 (T) 의단위질량당흡수되는에너지의비율을말한다. 내부방사선피폭의관리방법을설명하시오. 내부피폭관리를하기위해서는예탁유효선량당량과예탁조직선량당량을사용해서 H EI 및 H TI 를계산하려면핵종섭취량 I 를알아야하는데이섭취량을구하기위한측정수단은전신계수법, Bioassay 법, 계산법이있다. 가. 전신계수법 (whole body counting) 체내에침착한방사성핵종이방출하는 γ(χ) 선을체외에서 NaI(Tl) 섬광체, 플라스틱섬광체, 혹은반도체검출기를사용하여계측하며 α선을검출할수없으며 β선에대해서는 90 Sr- 90 Y나 132 P와같이베타선에너지가높고비교적효율이좋은제동방사로변환되는경우에한해검출이가능하다. 계측시주의사항 피검자의체외오염과체내오염을구별해야하기때문에측정전에샤워를하여체외오염을제거하는것이필요하다. T - 38 -
계측실출입시는의복이나이물질의교환, 공기의정화등방사성오염에의한백그라운드증가를방지하기위해주의를요한다. 나. Bioassay 법체내에섭취된방사성핵종이뇨 ( 소변 ), 분 ( 대변 ), 호흡등으로배설된것을채취하여이들의방사능을측정해서섭취량을추정하는방법 1 시료채취 - 전처리 - 화학적분리 - 방사능측정 2 특징 방사성핵종이방출하는 α 선, β 선, γ 선의어느것도측정가능 설비경비는비교적낮지만복잡한핵종분석의절차를필요로하는것이많고정확한침착장소를아는것이곤란하다. 방사성핵종이명확하고체내에서행동도알고있는경우에는 bioassay 법이매우유용 다. 계산법공기중의방사성핵종의농도를개인시료채집기 (personal air sampler) 및공기감시기 (air monitor, dust monitor) 로측정하여그값으로흡입섭취량을산출한다. 이방법에의한섭취량평가에는관련된변수가많고정확도는나쁘다. 그러므로년간섭취한도의 1/10 을넘는경우체외계측법또는 bioassay 법을이용해야한다. 다. 내부방사선피폭관리방법의장단점 비교항목전신계수법 Bioassay 법계산법 측정대상항목 측정장치 γ(χ) 선방출핵종 (Co-60, Cs-137, I-131, Mn-54 등 ) 고에너지 β 선방출핵종도어느정도측정가능 전신계수기 ( 폐모니터 ) 방사성물질의체내량을직접측정측정평가하는것이가능하다. 피검자의협력 단시간측정등으로피검자의협력을얻기쉽지만, 피검자는직장과떨어져야함 α,β,γ 선방출핵종 (U-238, U-235, Pu-239, Sr-90, H-3 등 ) 분석설비및기구방사능측정장치 H-3 인경우를제외한일반적으로는화학분석시시간을요하며신진대사지식이필요 방사능측정기가준비되어있으면측정대상핵종에제한없다. 공기시료채집장치, 방사능측정장치, 먼지감시기 공기중방사능농도측정은비교적용이하지만, 섭취량을평가하는경우에불확정요소가많다. 배설물시료의채취에는피검자의협력특별한것없음이필요 설비고설비비통상의설비로족함통상의설비로족함 선량평가방사성물질의체내상의분포나시간적인특징추적조사도가능 측정된공기중방사능농도와체내오염이있다는섭취량의관계에확실한정보를제공 측정평가 요하는중간 중간 적음 사람 평가정도높음중간낮음 불분명한것이많고, 노력이적다. - 39 -
방사선안전관리 보건물리계획 ( 방사선방어활동을위한제반사항에대한프로그램 ) 에포함되어야할사항에대하여개조식으로기술하시오. 방사선안전관리프로그램의수립목적은방사선감시및관리를원활히수행하고방사선방어목표를적절하게달성하기위함이며이를위하여방사선관리규정이나절차서에의해수행되어야한다. 보건물리계획에포함되어야할사항은다음과같다. 1 방사선방어책임및권한 2 방사선관리조직및인력구성 3 방사선감시및관리계획 4 방사선감시장비 5 방사선방어장비 6 방사선방어교육 훈련계획 7 기타필요한각종절차 방사선작업구역에일반적으로지켜야할수칙 1 방사성오염구역에서화장, 흡연, 식사행위, 음료수섭취등의행위를해서는안된다. 2 마스크, 방독면, 방호복, 방사선방호장비 ( 개인선량계, S/M) 등을착용한다. 3 항상오염여부를모니터링한다. 4 방사성오염구역에서작업하고있다는사실을잊어서는안되며, 2 인이상짝을지어서작업한다. 5 작업실안에서는작업복. 신발. 보호구등을착용하되, 이를착용한채작업실을나가지아니하도록한다. 6 작업실을나갈때에는인체및작업복. 신발. 보호구등인체에착용하고있는물건표면에대하여방사성동위원소에의한오염상태를검사하고그오염을제거하여야한다. 7 방사선작업구역에서사용되는장비가오염되지않도록유의하고오염되었을경우오염도가법적허용오염도를초과하는것은방사선구역으로부터가지고나가지아니하도록한다. 8 방사선장해방지에필요한주의사항을준수한다. 공기시료의채취방법과공기중방사성오염을관리하는방법을설명하시오. 또수중방사성오염의관리방법에대하여도설명하시오. 가. 공기시료의채취방법 1 사람이호흡하는위치를기준으로하여약 1.5 m 높이에서채취한다. 2 유량율계의유량율 (l/min) 은여과지의효율에고려하여책정할것. 3 Air sampler 의동작시간및총유량율을알기위하여가동시간과흡입량을기록할것. 4 Air sampler 의유량율계는반드시주기적으로교정하여사용할것. 5 사용할때주변환경에따른영향을제거하기위하여장치의보호책을마련할것. 나. 공기중방사성오염을관리하는방법 1 Air sampler 에의한시료수집및측정포집된시료의방사능을측정한후채취시간, 채취량등을고려하여농도를계산하는방법 2 연속방사성오염감시기에의한방법시료채집기를연속적으로가동하여여과지의방사능을연속적으로계측, 기록하며경보장치가설치되어있어서설정치이상시알려주어조치하도록하는방법 다. 수중방사성오염의관리방법방사선작업중수중오염이발생할수있다. 이때의수중오염을관리하기위한방법으로는일반적으로 2 가지방법에의하여관리할수있다. 1 연속물모니터링방사선관리구역내수중오염이연속적으로발생하는장소또는그의우려가있는곳에 Water Monitor 를설치하여연속적으로감시하는방법으로서일정치이상 ( 이상발생시 ) 일경우경보음 (Ararm) 이발생되도록되어있다. 2 주기적으로시료를채취하는방법수중오염이일시적으로또는간헐적으로발생할경우에는주기적으로액체시료를채취하여농축건고후계측을실시하는방법이다. - 40 -
공기가오염된작업장에서작업자의체내방사능섭취량에영향을미치는요인을개조식으로기술 1 방사성오염농도및핵종입자의물리 화학적성질 2 방사선작업시간 3 방호용구착용여부 4 방사성핵종의인체의친화성여부 5 핵종의유효반감기 6 작업자의생리적요인 ( 가수, 탈수상태및호흡량 ) 작업조건의구분 가. 작업조건 A 1 연간피폭선량이선량한도의 3/10 을초과할것으로판단되는조건 2 이조건하에종사하는직업인은특별건강감시를실시해야하며피폭선량을개별적으로평가해야한다. 즉개인방사선관리가수행되어야함 3 년령이 18 세이하인학생, 훈련생및작업자는작업조건 A 의방사선작업은허용되지않는다. 나. 작업조건 B 1 연간피폭선량이연간선량한도의 3/10 을초과할가능성이희박한조건 2 작업환경이작업조건 B 에해당하는가를충실히감시해야함 3 반드시개인감시와특수건강감시를할필요는없다. 방사선작업종사자의고용주가작업자의방사선방어를위하여사전에준비하여야할사항 1 방사선안전관리프로그램, 방사선관리조직, 방사선방어의한도, 검사및보고등에관한사항을정하는규정 2 방사선관리담당자가방사선관리활동을원활히수행할수있는기술적, 행정적지원제공 3 작업자의교육및훈련 4 작업자의주기적인의학적검사 5 방사선방어및관리활동에필요한기록유지 6 적절한방사선관리및방어장비와용구의제공 - 41 -
방사선방어의기본사항 방사선방어조건을만족키위해다음의기본적사항을준수 1 방사선작업을위해적절한시설, 기구, 방사선측정기등을정비할것 2 방사선작업종사자가방사선작업에숙달될수있도록방사선안전관리규정등을충실히수행하는좋은태도로몸을보호하도록할것 3 적절한방사선안전관리가행해질것 개인방사선피폭관리의기본방침 1 contain : 방사선원을할수있는한좁은공간애서폐쇄하여둘것 2 confine : 효과적인이용을위해취급, 방사선을필요한최소로할것 3 control : 방사선을충분히제어하여관리할수있도록할것 방사선안전관리의제단계 조사 - 검사 - 측정 - 평가및개선권고 - 측정기록및보고 가. 조사 (investigation) 현존방사선원과그용도, 이미존재하거나계획된물리적안전조치, 그리고적용되는문서로된절차관리에관한정보를수집하고검토하는단계 1 시설에서수행되는작업의목적과성격 2 방사선원의위치, 수량및형태 사용되는선원의형태및수 ( 개봉, 밀봉선원, 방사선발생장치 ) 방사능및등급 방출되는방사선의종류와에너지흡수재나감속재를쓸경우에는처음에너지 spectrum 의변화 방사선장의크기및기하학적구조와방사선의방향 방사성물질의방출및확산위험성 ( 유도방사능의가능성포함 ) 방사성물질의화학적구조및물리적형태 3 방사선원과주변작업지역과의공간적분포관계 4 물리적안전조치의형태, 위치, 특성및적용범위 방어장벽의위치, 크기및구조와이러한방어장벽을통과하거나산란되어나오는방사선준위 방사선원의저장, 취급, 운반및폐기에대한시설의성격 개봉방사성물질의수용 (containment) 에대한시설구조및설계 ( 후드또는글로브박스 ) 환기및배기계통의위치와설계, 이와관련한여과및방사능측정장치의위치와설계 연동장치경보및비상작동정지계통의위치및설계 설치된모니터링설비의위치및설계 5 절차관리및적용범위 방사선관리구역의설정 시설운전중작업자의시설내및외부점유정도및방사선작업종사자및비종사자의분류 방사선원의사용부하량및사용인자 각방사선원근처에서작업자가소비하는시간 운전절차 방사선원의저장, 취급, 운반및폐기에대한절차 이전의지역 survey 기록 기존방사선방어규칙및비상조치계획 경험이없는작업자들을위한안전절차상의교육형태 방사선안전관리책임자의임명 - 42 -
나. 검사 (inspection) 측정자는개인이직접적으로선원의존재를입증하고선원의상태, 용도, 작동성, 물리적안전조치의동작상태및건전성, 그리고작업자의절차숙지및준수여부를조사한다. 1 검사단계 방사선방어에관련된시설, 작업자, 설비주변환경및시행에관한직접적인지식의습득 방사선측정에이루어져야할위치결정 방사선방어에사용되는모든물리적안전조치의존재와그성능을결정 방사선방어를위해확립된절차관리와의부합성정도를결정 2 방사선원의검사사항선원의존재위치, 확인수단, 건전성, 누설검사 3 물리적안전조치의검사사항차폐의적합성, 이동확인, 선원위치변화, 안전장치및조치, 공기흐름, 경보장치 4 절차관리의검사사항선원표지, 저장용기표지, 피폭관리절차, 정기측정, 교정, 측정절차, 긴급시행동, 교육 라. 평가및개선권고측정결과는운영인자 (operational factor) 에의해적용가능한선량한도또는 DAC 와바로비교될수있는형태로환산된다. 이러한비교결과를검사중에얻어진정보와함께시설의방사선안정성상태의평가를위한검사중에얻어진정보와함께시설의방사선안정성상태의평가를위한기초자료가되며또한잘못에대한보완조치가취해진다음시정조치와재서베이에관한권고를위한기초자료가되기도한다. 마. 측정기록및보고기록및보고결과는장래의참고를위하여기록되며책임자에게보고된다. 일반지역방사선측정기록 : 5 년이상기록 개인방사선피폭관리기록 : 영구보존 다. 측정 (measurement) 시설의성격에따라방사선장, 표면오염및공기오염도를측정 1 방사선장측정지역서베이에있어서방사선장의측정은작업자가받을수있는선량당량을예측하는근거가된다. 서베이하는지역의작업자의예상선량당량이적용가능한허용한도이하이면다음과같이환산할수있다. Χ-γ 선에대해 R/h 로측정된조사선량율은수학적으로 rad/h 의흡수선량율과동일하다고할수있으며신체의모든장기에유효한 rem/h 단위의선량당량율과같다고할수있다. 에너지가 3MeV 이하인 β 선의경우, 신체표면에서의흡수선량율 rad/h 는피부에대해유효한선량당량율 rem/h 와같다고할수있다. 중성자의경우 4 10 4 n / cm 2 의선속밀도는신체의모든부위에서 1rad/h 의흡수선량율과등가하며모든신체장기 ( 기관 ) 에대해선량당량율이 10rem/h 와같다. 2 표면오염측정유리성오염 (smear 조사법 ), 고착성오염 ( 직접법사용 ) 3 공기오염도측정 측정관리위치 1 작업자가출입하는구역으로선량율이최대인위치 2 작업자가항시작업하는장소 3 각종방사선구역의경계 4 측정점은작업장밑바닥으로부터약 1m 의높이인곳 5 전회측정장소와동일한장소 ( 동일한장소로측정곤란시계산하여산출 ) 6 관리기준치초과시작업제한, 차폐체설치시측정 - 43 -
오염제거및화재관련 원자력관계시설에서화재예방을위해조치해두어야할사항을개조식을기술하시오. 1 시설의설계시에방사성물질의저장시설은내화구조로하여야한다. 2 화재의발생원이될수있는전기나가스와인화성, 발화성물질에대한관리를철저히하여야한다. 3 주기적으로소방훈련을실시하며교육을실시한다. 4 평상시방사성물질의보관장소, 종류, 수량, 형상을파악하고있어야한다. 5 화재에의한비산의위험성여부를파악하고있어야하며소화시물을사용해서는곤란한지역등화재시에대비하여소방서에사용방사성물질의특성에관련된안내서를배포한다. 6 방사선관리자및소방서연락체계의수립하여야한다. 7 소화기, 구급함, 대피용장비를적절한위치에비치시킨다. 참고 ) 화재대책 ( 평상시점검사항 ) 1 방사성핵종의보관장소, 그종류, 수량, 형상등을명확히파악 2 화재에의한비산의위험성 3 소화시물을사용해서는곤란한지역 4 방사선관리담당자, 소방서등에의연락방법 방사선작업중사고가발생하였을때조치하여야할기본원칙과방사선사고가발생하였을경우의조치사항에대해개조식으로기술하시오. 가. 방사선사고의종류 1 방사선피폭사고 2 방사능오염사고 3 선원의누설및일탈사고 4 차량또는시설의화재사고 5 방사성물질의도난 분실사고 나방사선사고시기본원칙 1 인체안전보호의원칙 2 관계자에게통보의원칙 3 오염확대방지의원칙 4 과대평가의원칙 다. 사고시의응급조치 1 사람의안전확보피폭자의안전의확보가가장우선적으로수행되어야한다. 2 통보 통보의우선순위사고근방에있는자 사업소의안전관리담당자혹은책임자 통보사항 : 사고의발생장소, 사고의개요 ( 화재, 폭발, 파손등 ), 피해자의유무 3 사고확대방지사고등의긴급시신속히적절한수단을취하기위해서는긴급시계획을수립하여철저하게주지시켜야한다. 긴급시계획의사항 : 긴급시조치의구체적인순서절차화, 각조치의책임소재, 방사선방어팀의설치, 교육 훈련실시 라. 방사선사고가발생하였을때조치사항 1 방사선장해를받은자또는방사선장해를받은것으로보이는자에대하여원자력관계시설에의출입시간단축, 출입금지또는방사선피폭우려가적은업무로의전환등필요한조치를하여야하며, 지체없이의사에의한진단등필요한보건상의조치를하여야한다. 2 지진, 기타재해에의하여원자력관계시설이나방사성물질등에위험이발생하거나발생할우려가있을때및원자력관계시설의고장및사고가발생한때에는그원인을제거하고정상상태로복구하여야하며정상복구가불가능할때에는피해의확대방지를위한조치를취하여야한다. 3 방사성물질등이비정상적으로누출되어제한구역경계에서공기중및수중허용농도가법적허용농도를초과하거나, 작업종사자의안전이위협받을때에는피난경고, 구출등의긴급조치를하고오염확대방지및오염제거조치를한다. 4 긴급작업에종사하는작업자는법적허용기준치를초과하지않도록방호대책을수립하여야한다. 5 방사성물질등을다른장소로옮길여유가있을경우에는안전한장소로이전하고그장소의주위에방사능표지를설치하고관계자외에는출입또는접근을금지시킨다. 6 아래의사항에대해규제기관에보고한다. 상황발생일시및장소와그원인 발생하였거나발생할우려가있는방사선장해의상황 안전조치의내용및계획 7 방사성물질의누설, 일탈로인하여환경이나종사자, 일반공중의위험이예상되거나도난 분실한때및방사성물질이누설되어인근주민의긴급대피가필요한때에는그지역을관할하는경찰관서에이를지체없이신고하여야한다. - 44 -