방사선, 방사능의 단위

‘방사선, 방사능의 단위’

베크렐, 그레이, 시버트
언제, 어떤 의미로 사용되나?

 

방사선과 방사능을 측정하는 단위로 사용되는 베크렐(Bq), 그레이(Gy), 시버트(Sv)는

각기 의미와 그 쓰임이 다르다. 간략하게 표로 정리하면 아래와 같다.

그 중 과거에 사용했던 큐리(Ci), 라드(rad), 렘(rem)을
                       --> 베크렐(Bq), 그레이(Gy), 시버트(Sv)로 통일해 국제단위로 사용하고 있다

구분		현재 국제 단위	과거 단위	기준
방사능 단위		베크렐 (Bq)	큐리 (Ci)	1베크렐 = 1초 동안 1개의 원자핵 붕괴 시                방사능 강도
방사선 관련 단위	흡수선량	그레이 (Gy)	라드 (Rd)	질량당 흡수된 방사선 에너지의 양
	등사선량	시버트 (Sv)	렘   (Rm)	인체의 특정 조직에 미치는 방사선 영향  (흡수선량 X 방사선 가중치)
	유효선량	시버트 (Sv)		인체에 미치는 방사선 영향  (조직 등가선량 X 조직가중치)의 총합

베크렐(Bq); 방사능 측정 단위

방사성물질이 방사선을 방출하는 능력을 측정하는 국제단위. 프랑스의 물리학자 ‘앙투안 앙리 베크렐’의 이름에서 유래되었다. 1베크렐= 1초 동안 1개의 원자핵이 붕괴할 때 방출되는 방사능의 강도를 의미한다.

그레이(Gy); 방사선 에너지량 단위
방사선이 어떤 물질에 흡수된 에너지의 양, 즉 흡수선량의 측정 단위로 사용된다. 1그레이는 1kg의 물체가 방사선을 통해 1줄(Joule)의 에너지를 흡수한 것을 의미한다.

시버트(Sv); 인체에 미치는 방사선 영향
등가선량과 유효선량의 표준 단위. 모두 인체에 미치는 방사선의 영향을 나타낸다. 즉, 방사성물질의 원자핵이 붕괴하며 방출된 방사선에 인체가 노출되었을 때 사람의 몸에 미치는 정도를 나타낸 것이다. 

시버트는 마이크로시버트, 나노시버트 등 더 작은 단위로 나타낼 수 있다.

 1Sv(시버트) = 1000mSv(밀리시버트),   1mSv(밀리시버트) = 1000uSv(마이크로시버트),  

 1uSv(마이크로시버트) = 1000nSv(나노시버트)

‘흡수선량, 등가선량, 유효선량’의 개념은 정리하면 다음과 같다.

 

⊙흡수선량 : 방사선이 어떤 물질에 흡수된 에너지의 양

 

⊙등가선량 : 방사선이 인체의 조직 또는 장기에 미치는 영향 (흡수선량 x 방사선가중치)
                  유효선량과 달리 ‘특정 신체부위’에 한정하여 측정한 값.

 

⊙유효선량 : 인체 조직 및 장기 별 각각의 조직가중치를 고려한 영향력
                  특정 신체부위가 아닌 ‘전신’을 대상으로 측정한 값

※방사능, 방사선 단위- 요약정리 편

  베크렐(Bq), 그레이(Gy), 시버트(Sv)...이 셋은 모두 방사능과 방사선을 측정하는 단위지만 그 의미와 쓰임새는 모두 다른데, 신문기사에서 이런 단위를 접하면, 아래와 같이 생각해 보면 좀 더 쉽게 이해할 수 있다.

 

▮ 방사능 강도, 베크렐(Bq) 
   방사성 물질이 내뿜는 방사능의 세기가 어느 정도인가?

 

▮ 방사선 에너지량, 그레이(Gy) 
   인체, 생물 등의 대상이 얼마나 많은 방사선 에너지를 흡수했는가?

 

▮ 방사선의 인체영향정도, 시버트(Sv)
   방사선이 우리 몸에 미치는 영향력이 어느 정도인가?

[출처] https://prnssc2.tistory.com/entry/헷갈리는-방사선-단위-쉽게-이해하세요

<방사능 측정기>의 단위, 어떻게 이해해야 할까?

대체적으로 사용하는 휴대용 방사능 측정단위는 R, Sv, CPM, CPS 정도가 있다.

또 측정기가 아닌 방사성 물질량을 다룰때는 Ci, Bq 도 접할 수 있다. 또 우리가 방사능이 우리 몸에 미치는 영향을 보면 뒤에 시간당, 연당 등등이 있으니 잘 살펴야 한다.

먼저 R(뢴트겐), Sv(시버트) 는 방사선이 "생물체에 주는 에너지 양" 이라고 할 수 있다.

더 정확히 말하면 생체 1kg 에 1J 의 에너지를 주는 것이다.

1kg 물체에 1kg 물체를 10센티미터 이동시킬 수 있는 힘을 준다고 보면 된다.

과거에는 뢴트겐을 자주 사용했지만, 현대에서는 시버트를 사용한다.

이 시버트를 측정하면, 대부분 μSv/h 단위로 측정한다. 그러나 여러 자료에는 nSv/h, mSv/h 또는 단순히 Sv, mSv 이렇게 사용하는데, 이들은 오해를 일으킬 수 있으므로 반드시 알아야 한다.

1000 nSv(나노시버트) = 1μSv(마이크로시버트)

1000 μSv = 1mSv(밀리시버트)

1000mSv = 1Sv

 단위는 마이크로시버트이다.

뒤에 /h 는 시간당을 의미하는데,  /h 가 없으므로 간단히 단위변환이 가능하다.

일반인의 연간 노출량

보통은 연간 기준이 1밀리 시버트/y 정도 불가피하게 피폭되는 것으로 허용되지만, 의료방사능까지 포함하면 우리 나라의 연간 피폭량은 3.5밀리 시버트 이상이라는 자료도 있다. 아무튼 그만큼 방사능 피폭에 대하여 시민들의 정보가 어둡고 사회 속에서 건강에 대한 관리가 체계적으로 잘 되고 있지 않은 실정이다.   

(예) 2,400μSv/y = 2.4mSv/y (연간 2.4밀리 시버트)

1년을 시간으로 나누면 시간당 0.27μSv, 즉 0.27μSv/h 정도인 공간에 일년간 생활하면 보통의 일반적인 피폭을 받는 정도라는 셈이다.

그러면 도쿄, 뉴욕 왕복의 경우에도 비슷하게 접근이 가능하다.

도쿄에서 뉴욕을 왕복시에 약 26시간정도 걸린다고 볼때, 190/26,  7.3μSv/h 정도가 노출되는 셈이다. 상당히 높다. 일반적 노출량의 27배에 달하지만, 수년이 아니라 저 시간동안만 잠시 노출이 되는것이기때문에 그렇게 걱정할 정도는 아니다. 후쿠시마 노동자는 2시간만 있어도 일반인이 일년 받을것을 모두 받는 셈이다.

반면 저 과라파리의 경우는 일년을 단위로 한 것이고, 저 엑스레이는 단 눈깜짝할 새에 받는 것이다.

그러면 CPM 은 무엇일까요?

counts per minutes 로, 단순히 센서에 들어오는 입자수를 분 단위로 환산한 것이고,

 CPS 는 counts per seconds  센서에 들어오는 입자수를 초단위로 환산한 것이다.

이것은 센서의 민감도에 따라 달라지는것이기 때문에 절대적인 값이 아니고, 단순히 그 기기에서 방사능의 상대적인 크기를 가름할때 쓰이는 수치이다.

그리고 Bq, Ci (베크렐, 퀴리)는 어떤 물질이 붕괴하는 양, 그러니 방사능을 내놓는 능력이다. 이것은 나름 절대적이고 객관적인 수치라고 할 수 있다.

*방사능, 방사성, 방사선,,?

방사능은 말그대로 방사선을 발생시키는 능력. 방사능 물질은 방사선을 낼 수 있는 능력이 있다고 할 수 있다.

방사성은 방사능을 가진 물질, 그러니 방사선을 내는 성질

방사성 물질은 방사선을 방출하는 특징이 있는 물질이다.

방사선은 사실 감마, 알파, 베타, 중성자 외에도 마이크로파, 전자기파 등 모든 전파 따위를 칭한다.

우리는 이온화 방사선(X 선, 감마선) 이나 이온화 방사성 입자(베타, 알파, 중성자) 를 단순히 방사선이라 부릅니다. 그리고 이것의 양을 (방사)선량이라고 한다.

사실 방사능이나 방사성은 그냥 잘 혼용해서 쓰인다.

*방사선은 어떻게 생체에 손상을 줄까?

방사선을 정확히는 이온화 방사선, 이온화 방사성 입자 (전리방사선) 이라고 하듯, 이들은 물질을 이온화시키는 능력이 있다.

일반적으로 물질은 중성을 가지는데, 이 에너지가 높은 입자나 선이 충돌하게 되면 원자 내부의 전자가 에너지를 얻어 원자로부터 튀어나오고, 전하량이 맞지 않게 되며 전하를 띈 이온상태가 된다.

또는 화학결합에 영향을 주며 결합을 끊어지게 한다.

이는 우리 몸의 산소를 반응성이 크고 위험한 활성산소로 변화시키거나, 선량이 큰 경우 염색체를 산산히 조각내서 면역반응이나 재생을 아예 하지 못하게 한다.

그리고 중성자선의 경우엔 우리 몸의 나트륨같은 원소에 중성자를 추가시켜(중성자 포획) 우리몸의 물질 자체를 방사성 물질로 변화시켜 간접적으로 위협을 준다.

하지만 이것은 매우 고선량의 경우로, 방사선에만 피폭되어도 그사람이 방사성 물질을 뒤집어 쓰지 않은 이상 사람 자체에는 방사능이 나오지 않는다. 가시광선보다 자외선이 해롭듯, 감마선은 그냥 더 해로운 종류의 빛에 불과하다.

*알파, 베타, 감마선, 중성자?

알파입자는 헬륨 원자핵, 베타입자는 전자나 또는 그 반입자, 감마선은 전자기파이다.

그러나 다 선이라고 불러서 쓴다.

알파입자인 헬륨 원자핵은 위에서 본 이온화능력이 매우 매우 커서 조직에 매우 큰 손상을 줄 수 있지만, 이것은 공기 중에서 수 cm 이상으로 이동하지 못하고 얇은 종이로도 막을 수 있어 크게 고려하지 않는다. 그러나 방사성물질이 식품을 통해 섭취된 경우(내부피폭) 이 알파선은 매우 치명적인 효과를 낼 수 있다.

베타입자인 전자(또는 그 반입자)는 이온화능력이 그렇게 크지 않으나 꽤 멀리까지 이동하며 종이정도는 거뜬히 통과한다. 그러나 이것도 얇은 금속판으로 쉽게 막을 수 있고, 수m까지 이동하기는 힘들다.

감마선은 빛, 전파, 마이크로파처럼 단순한 전자기파의 광자이다.

전자기파의 에너지는 그 파동의 진동수로 결정되는데, 감마선은 진동수가 매우 크고 파장이 매우 짧아 거의 대부분 물체를 잘 통과한다.

이온화능력은 알파입자의 수십분의 1정도에 불과하나, 잘 통과해 우리몸 골고루 영향을 줄 수 있어 가장 크게 고려하는 방사선이다. 감마선 에너지에 따라 납판이나 두꺼운 납 블럭으로 막을 수 있다.

중성자

 대부분 일반 방사능 측정기로는 측정하기 힘들고, 중성자를 측정할 수 있는 측정기는 비싸고 드물다.

중성자는 에너지가 큰 경우 그 자체로도 조직을 파괴하고, 부차적으로 우리몸의 각종 원소들을 방사성화시켜 이차적인 피해를 주는 매우 치명적인 방사성 입자이다.

그리고 중성자에 의해 핵분열 반응이 일어나기때문에, 원전사고에서 핵반응이 중단되었는지 판단할때 중성자를 측정한다. 또 중성자는 중성이라 어디에 영향을 받지 않고 두꺼운 납이든 콘크리트이든 잘 통과하지만, 물과 같이 수소가 많이 포함되면 속도가 곧잘 느려지다 차단된다.

중성자는 일반적인 방식으로 측정할 수는 없고, 신틸레이션이나 헬륨-3, 붕소를 주로 사용하는데, 예로 붕소에 중성자가 입사하면 알파입자와 리튬이 되며 감마선을 방출하는데 이때의 알파입자나 감마선을 측정하여 간접측정이 가능하다.

<출처> http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=woo4168&logNo=221051451009

그 외 방사선 가중치 등은 아래 사이트를 참고한다.

우리 몸에 흡수된 에너지가 동일하더라도 인체에 미치는 방사선의 영향 정도는 방사선의 종류와 에너지 크기에 따라 달라집니다. 국제방사선방호위원회(ICRP)의 2007년 권고에는 새로운 방사선 가중치와 조직 가중치가 제시되어 있다. 이것에 따르면 동일한 흡수선량에 대하여 알파입자가 감마선이나 베타입자에 비하여 20배 정도 영향이 더 크다. 중성자 빔도 동일 흡수선량에 대하여 감마선이나 베타입자와 비교하여 2.5배에서 21배 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 방사선 종류에 따른 인체 영향을 고려한 선량을 등가선량(시버트로 표시)이라고 한다.

조직 가중치

유효선량(Sv로 표시)은 방사선 방호관리를 위하여 개발되었다. 유효선량은 전신에 미치는 방사선 영향을 나타낸 것으로 인체 기관과 조직의 방사선 민감도가 서로 다르기 때문에 이를 가중 합산하여 표시한다. 원폭 생존자에 대한 방사선 영향 조사를 통하여 인체 기관이나 조직이 방사선에 의한 암 유발 가능성이 큰지 알아내고 조직인자를 결정한다.