방사선 (放射線)

과학기술

개념

정의

원자나 분자로부터 전자를 떼어내어 이온으로 만들 수 있을 정도로 큰 에너지를 지닌 입자나 전자기파.

개설

방사선의 종류에는 알파 입자^주1, 베타 입자^주2, 중성자^주3, 감마선^주4과 같이 방사성 붕괴 때 발생하는 것이 있고, 우주선, 엑스선, 고주파 자외선 같이 높은 에너지를 지닌 전자기파가 있다. 입자 형태의 방사선은 원자핵이 붕괴하거나 분열할 때 생성된다.

연원 및 변천

방사선은 1895년 독일 물리학자 뢴트겐(Konrad Roentgen)이 최초로 엑스선을 발견함으로써 이루어졌다. 그후 프랑스의 물리학자 베크렐이 1896년 우라늄으로부터 방사선이 방출된다는 것을 발견하고, 이어서 퀴리 부부도 라듐^주5이나 폴로늄^주6으로부터 방사선이 나온다는 것을 입증했다.

내용

원자나 분자로부터 전자를 떼어내어서 이온으로 만들기 위해서는 보통 5 일렉트론 볼트(eV) 이상의 에너지가 필요하다. 이 정도의 에너지를 갖지 못한 가시광선, 적외선, 마이크로파 등의 파장은 원자나 분자를 이온화하지 못한다. 방사선은 자연 방사선과 인공 방사선으로 나뉜다. 자연 방사선은 자연 속에서 발생하는 것으로 보통 연간 1-10msV 정도의 양이 나온다. 인공 방사선은 원자력발전소, 병원, 실험실 등 방사성 물질을 다루는 곳에서 발생한다.

방사선은 세포 속의 원자나 분자를 이온화하기 때문에 인체에 손상을 준다. 손상의 정도는 방사선의 세기가 클수록 커지지만, 약한 방사선도 미약하지만 손상을 준다. 방사선이 약하면 인체 손상을 주지 않고 어느 수준의 세기가 되어야만 손상이 일어나기 시작한다는 주장이 있지만, 방사선에는 역치(threshold)^주7가 없다는 것이 정설이다. 그러므로 엑스선 진단을 자주 받는 사람은 그렇지 않은 사람보다 더 큰 손상을 입을 수 있다.

현황

방사선은 어디에나 존재한다. 집 안에도 땅으로부터 올라오는 라돈^주8 기체에서 방출되는 방사선이 상당량 존재할 수 있고, 이는 인체에 해를 준다. 인공 방사선도 인체에 해를 끼치지만, 의학적 진단과 치료, 각종 과학 연구, 물질 시험, 소독, 식품보존 등 유용한 목적에 이용되기도 한다.

의의와 평가

원자력발전소 사고나 원자폭탄 폭발과 실험을 통해서 나온 다량의 방사선은 많은 사람과 생태계에 큰 피해를 주었고, 지속적으로 피해를 주고 있다. 앞으로도 이것들로부터 나온 방사선은 인류의 큰 골칫거리로 남을 것이다. 따라서 원자폭탄의 폐기나 원자력발전소의 대안을 찾는 일의 필요성이 제기된다. 다른 한편으로 방사선은 과학 연구와 질병 치료에 상당한 기여를 하고 있고, 이들 목적을 위해서는 없어서는 안되는 것이 되었다.

참고문헌

『과학용어사전』(뉴턴코리아, 2010)

『과학기술대사전』(한국과학기술단체총연합회, 아카데미서적, 2005)

주석

• 주1:

  알파 붕괴 때 나오는 헬륨의 원자핵. 두 개의 양성자와 두 개의 중성자가 결합하여서 된 전기를 띤 입자로, 양성자의 약 네 배가 되는 질량을 갖는다. 원자핵 반응을 일으키는 데 쓴다. 우리말샘

• 주2:

  방사성 물질의 원자핵에서 나오는 베타선을 형성하는 전자 또는 양전자. 기호는 β. 우리말샘

• 주3:

  수소를 제외한 모든 원자핵을 이루는 구성 입자. 전하를 갖고 있지 않으며 전자 질량의 약 1,840배이다. 전기적으로 중성이며, 평균 수명은 898초로 베타(β) 붕괴 한다. 붕괴하면 양성자 한 개, 전자 한 개, 반중성 미자 한 개로 분리된다. 중입자에 속하며, 양성자와 함께 원자핵을 구성하여 핵자(核子)라고 불린다. 기호는 n. 우리말샘

• 주4:

  방사성 물질에서 나오는 방사선의 하나. 파장이 극히 짧고 물질 투과성이 강한 전자기파로 금속의 내부 결함을 탐지하거나 암을 치료하는 데에 널리 쓴다. 우리말샘

• 주5:

  알칼리 토류 금속에 속하는 방사성 원소. 본래는 은백색이나 공기 중에 산화하여 검은색으로 변한다. 1898년에 퀴리 부부가 우라늄 광석에서 발견하였다. 브롬화 라듐, 황산 라듐 따위는 물리 화학 실험과 의료용 및 방사능의 표준으로 쓴다. 원자 기호는 Ra, 원자 번호는 88, 원자량은 226.0254. 우리말샘

• 주6:

  강력한 방사성 원소의 하나. 우라늄 광석에 들어 있는 회백색의 금속으로, 1898년에 퀴리 부부가 라듐과 함께 발견하였다. 원소 기호는 Po, 원자 번호는 84, 원자량은 210. 우리말샘

• 주7:

  일반적으로 반응이나 기타의 현상을 일으키게 하기 위하여 계(系)에 가하는 물리량의 최소치. 보통 에너지로 나타낸다. 우리말샘

• 주8:

  라듐이 알파 붕괴 할 때 생기는 기체 상태의 방사성 비활성 원소. 여섯 개의 동위 원소를 가지는데, 천연으로는 질량수 222, 220, 219의 세 가지 동위 원소가 있다. 우라늄광, 지하수, 온천, 진흙 따위에 들어 있다. 원자 기호는 Rn, 원자 번호는 86, 원자량은 222. 우리말샘

집필자

이필렬