외부피폭과 내부피폭에 따른 방사선방호 원칙

방사선 피폭은 크게 외부피폭과 내부피폭으로 구분됩니다. 방사선원이 외부에 존재하면 그 주위에는 방사선장을 형성합니다. 이 방사선장에서 작업자가 작업할 경우 외부 방사선장에 의해 피폭을 받게 되는데 이를 외부피폭이라 합니다. 내부피폭은 방사성물질이 인체 내에 유입되어 내부 조직에서 방사선 피폭이 일어나는 것을 의미합니다. 피폭은 우리 몸에 치명적일 수 있기 때문에 방호하여 우리 몸을 보호해야만 합니다. 이번 글에선 피폭을 방호하기 위한 방사선방호의 원칙에 대해 알아보겠습니다.

 

외부피폭과 내부피폭에 따른 방사선방호 원칙

 

외부피폭일 때 방사선방호 원칙

 

 

방사선원이 외부에 존재하는 외부피폭의 경우, 작업자의 피폭을 결정하는 요인은 방사선의 세기, 작업공간의 단위 시간당 방사선량입니다. 외부피폭을 효과적으로 방어하는 방법은 시간의 원칙, 거리의 원칙, 차폐의 원칙을 따릅니다.

 

 

시간의 원칙

 

 

피폭선량은 피폭 시간에 비례합니다. 따라서 방사선에 피폭되는 시간을 줄여 피폭선량을 줄입니다. 방사선장에서 체류하는 시간을 줄이기 위해선 사전에 면밀하게 작업 계획을 수립합니다. 가능한 한 모의훈련이나 반복훈련을 통해 숙달시켜 작업시간을 단축하게 합니다. 또한 작업 대기 장소는 가능한 단위 시간당 방사선량이 낮은 장소로 정합니다.

 

 

거리의 원칙

 

 

방사선장의 세기는 방사선원과 작업자 간 거리의 제곱에 반비례합니다. 따라서 가능한 방사선원과 먼 곳에서 작업을 합니다. 외부피폭의 방어를 위해 선원과의 거리를 증가시키기 위하여 가능한 범위 내에 각종 핀셋, 집게 또는 통 등을 사용하며 원격 조작 기구가 이용되기도 합니다.

 

 

차폐의 원칙

 

 

차폐란 방사선원과 작업자 사이의 공간에 적절한 장해물을 둠으로써 작업자에게 도달하는 방사선을 줄이는 것입니다. 방사선은 어떤 매질을 통과하는 동안 그 매질의 구성 원자와 반응하여 방사선의 세기가 감소합니다. 이런 효과를 감쇠라 하는데 방사선 차폐는 방사선의 감쇠 현상을 이용하는 것으로, 이때의 장해물을 차폐체라고 합니다.

방사선의 세기는 차폐체가 있을 때, 차폐체를 통과하며 지수함수적으로 감소합니다. 이때 차폐체의 구성 성분에 따라 감쇠 정도가 다르며 물질의 이동 거리당 감쇠 정도를 나타낸 단위를 선형 감쇠계수라 합니다. 선형 감쇠계수를 밀도로 나눈 값을 질량 감쇠계수라 합니다.

또한 Half Value Layer이란 개념이 있는데 이것은 방사선의 세기를 절반으로 줄이는 데 필요한 차폐체의 두께를 의미합니다.

방사선원에서 방사선이 직선으로 작업자에 도달했을 때 이 방사선을 좁은 빔이라고 합니다. 하지만 방사선은 무조건 직선으로 작업자에게 도달하지 않고 다른 물체에 부딪혀 산란하여 작업자에 도달하기도 합니다. 이때 산란한 방사선을 축적인자라 합니다.

또한 차폐체의 선택도 차폐할 때 중요합니다. 투과성이 높은 감마선, X선일 경우 원자번호가 크고 밀도가 높을수록 방사선의 감쇠가 커지므로 밀도가 큰 우라늄, 납, 텅스텐, 철 등이 쓰입니다. 주로 콘크리트가 경제적이므로 차폐체로 자주 사용되고 있습니다. 베타선 차폐에는 원자번호가 낮은 물질을 사용합니다. 그 이유는 베타선이 원자번호가 큰 물질과 작용하여 제동 X선을 방출하기 때문입니다.

 

베타선의 에너지가 제동 X선 또는 제동 복사선으로 전환되는 비율은 아래 식과 같이 차폐체 구성 물질의 원자번호(Z) 및 베타선 최대 에너지(E)의 곱에 비례합니다. 즉, 전환율을 감소시키기 위하여 원자번호가 낮은 물질을 베타선 차폐재로 선택합니다. 따라서 베타선의 경우에는 제동 X선으로의 전환율을 낮추기 위해 원자번호가 낮은 물질로 1차 차폐하고, 이후 발생하는 제동 X선을 차폐하기 위하여 원자번호가 높은 물질로 2차 차폐하는 것이 좋습니다.

 

 

내부피폭일 때 방사선방호 원칙

 

 

내부피폭은 밀봉되지 않은 방사성물질이 호흡, 음식물 섭취, 피부의 상처 등으로 체내에 침투하면서 발생합니다. 방사성물질이 체내에 일단 들어오면 이것이 제거되는 물리적 과정과 생물학적 과정으로 구분됩니다.

 

물리적 제거 과정은 방사성 핵종이 반감기를 따라 붕괴하며 제거되는 과정입니다.

 

생물학적 제거 과정은 인체의 신진대사 작용을 통해 배설물, 호흡, 땀 등으로 흡수된 방사성물질을 체외로 배출하는 것입니다. 생물학적 제거 과정에 의해 방사성 핵종이 절반이 되는 시간을 생물학적 반감기라 합니다.

 

이 물리적 반감기와 생물학적 반감기를 동시에 고려한 것을 유효 반감기라 합니다.

 

내부피폭 방어의 3대 원칙

 

 

내부피폭을 방호하기 위한 3대 원칙은 격리, 희석 및 차단이 있습니다.

 

 

격리

 

방사성물질을 작업자의 작업환경과 격리함으로써 인체 내 유입을 방지하는 방법을 말합니다. 이를 위해 밀봉이 가능할 경우 개봉 선원 밀봉하거나 글러브 박스(glove box), 후드(hood) 등을 사용합니다. 아니면 핫셀, 납셀 내에 방사성물질을 격리하고 원격 조작 기구로 작업하거나 원자력발전소의 경우는 원자로압력용기, 격납용 건물 등의 다중 방벽으로 방사성물질의 누출을 방지합니다.

 

 

희석

 

개봉 선원을 이용하는 작업장에선 선원의 완전한 격리는 불가능하며, 항상 방사성물질의 누출과 확산으로 인해 공기오염과 표면오염이 될 수 있습니다. 따라서 오염을 방지하거나 오염농도를 최소화하기 위한 이차적인 방어 수단으로서 공기정화설비나 배기 또는 배수 설비를 설치하여야 합니다. 또한 유리성 표면오염과 공기오염 간에는 밀접한 상관관계를 갖고 있어 호흡에 의한 체내 오염원이 될 뿐만 아니라 오염표면과의 접촉으로 체내 오염이 발생할 수 있으므로 작업장 내에서의 표면 오염도를 허용 기준치 이하로 유지하도록 수시로 제염해야 합니다.

 

 

차단

 

작업환경의 오염방지가 어려울 때는 방사성물질이 체내에 섭취되는 경로를 차단하는 방법을 같이 쓸 수 있습니다. 대표적인 예로 공기오염이 있는 지역에서 작업할 때 마스크 또는 방독면을 착용하여 호흡기를 통한 체내 오염을 방지하고, 구강의 경우, 구강을 통한 방사성물질의 침투를 막기 위해 방사선구역 내에서의 음식물 및 음료수 섭취를 금지하며 흡연을 금지하고 화장을 고치지 못하게 합니다. 또한 안전 피펫을 사용하고 피부를 통한 오염을 방지하기 위해 방호복, 방호장갑 등을 착용하며 작업 후엔 샤워합니다. 만약 피부에 상처가 있을 경우 작업을 자제해야 하며 부득이한 경우에는 상처 부위를 테이핑 후 작업해야 합니다. 이때 방독면 등 호흡보호구를 착용할 때는 오염물질의 물리, 화학적 특성과 공기오염 정도를 고려하여 적절한 것을 선택하여야 합니다.