방사능

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1. 물리 개념
1.1. 단위1.2. 픽션 속의 방사능1.3. 참고 항목
2. 대한민국의 힙합그룹 리듬파워의 이전 팀명.

1. 물리 개념[편집]


방사선을 방출하는 능력. 즉 방사능 방출과 같은 문장은 틀린 말이고 방사선 방출이라고 표현하는 것이 옳다.

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흔히들 생각하는 방사능 마크. 1946년 미국 버클리 대학교의 방사선 연구실의 낙서에서 유래되었으며, 원자에서 나오는 방사선을 묘사한다고 한다. 영어로는 Radioactivity, 한자로는 放射能로 표기한다. 특수문자로는 ☢도 있다.

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이온화 방사선 주의 표시. 2010년부터 사용되기 시작했다.
선풍기를 틀어놓고 자면 죽는다는게 아니다

이 세상에서 가장 위험한 성질 중 하나.


일반적으로 말하는 방사선이란 이온화 방사선을 말한다. 쉽게 말하면 전자가 원자핵으로 떨어지면서 잃어버리는 에너지를 방출하는 것.
우리 세계의 물질은 모두 원자로 이루어져 있는데, 원자는 원자핵과 그 주변을 도는 전자로 구성되어 있고 원자핵은 특정 수의 중성자와 양성자로 이루어져 있다. 이 원자핵을 이루는 중성자와 양성자가 몇 개인가, 그리고 그 주변을 도는 전자의 궤도와 수가 어떤가에 따라 그 원자가 어떤 물질이 될 지가 결정된다. 예를 들어원자가 한 개의 양성자와 한 개의 전자로만 이루어져 있으면 수소가 되고, 두 쌍의 양성자와 중성자, 그리고 하나의 궤도를 가진 두 전자를 가지고 있으면 헬륨이 된다. 심도 있게 나가면 전자구름과 양자역학까지 들어가야 하므로, 방사능에 대해 알고 싶으면 이 정도로만 이해하고 넘어가자. 앞으로 설명할 내용도 비전공자를 위한 것이므로 정확하고 전문적인 지식을 얻고 싶으면 영문 위키피디아나 전공서를 참조하길 바란다.

원자는 이렇게 원자핵과 그 전자가 균형을 이루고 있다. 일반적으로는.
방사성 물질은 외부에서 원자핵에 에너지를 가하거나, 혹은 생성될 때부터 불안정한 상태를 지님으로서 발생한다. 원자핵 주변을 도는 전자는 원래는 안정된 궤도(바닥 상태)에서 돌고 있지만, 원자핵이 불안정하면 에너지를 받아 전자도 그 궤도가 들떠 불안정하게 된다.(들뜬 상태) 이 때 전자는 안정된 궤도(바닥 상태)로 돌아가려는 운동을 하는데, 이 때 들뜬 궤도에서 안정 궤도로 전자가 이동하면서 잃어버리는 위치 에너지가 전자기파의 형태로 방출된다. '이 성질(능력)이 바로 방사능이며, 방출되는 것이 방사선이다. (혼동하지 말자.)
방사성 물질은 이렇게 방사선을 방출하며 점점 안정된 상태로 돌아가는데, 어느 정도 들뜬 에너지를 잃어 버리면 불안정한 원자핵의 양성자와 중성자가 분리,재결합 - 안정화되며 안전한 다른 물질로 변환된다. 위에서 설명 하였듯 원자는 양성자와 중성자, 전자의 수와 위치에 따라 어떤 물질이 될 지가 결정되기 때문이다. 이때 에너지를 방출한 만큼 물질의 총량이 점점 줄어드는데, 이렇게 방사성 물질이 붕괴하며 안정한 물질로 변화, 양이 반으로 줄어드는 기간을 반감기라고 한다.

이 방사선이 왜 생물에게 해롭냐면, 앞서 말한 대로 물질의 원자는 원자핵과 그 주변을 도는 전자로 이루어져 있는데, 핵을 구성하는 양성자는 이름대로 + 전하, 즉 양전하를 띄고 전자는 기본적으로 - 전하, 즉 음전하를 띄기에 원자의 양성자 수와 전자 수가 일치하면 둘이 균형을 이루어 해당 물질은 전기적으로 중성이 된다. 그러나 방사선은 다른 원자와 충돌하면서 그 원자 궤도를 도는 전자를 분리시켜 버리는 성질을 가지고 있다. 원자핵의 양성자 수(+전하)보다 에서 전자(-전하)가 부족하면 그 물질은 양전하를 띄어 양이온화, 반대로 전자가 양성자보다 많으면 음전하를 띄고 음이온화 되었다고 하는데, 이때 물질의 화학 반응의 원리를 잠깐 알고 넘어가야 한다. 물질은 기본적으로 양전하를 띈 것과 음전하를 띈 것이 합쳐져서 전기적으로 중성을 띄려고 한다. 이때 양전하 원자핵 두개가 서로의 전자를 공유하면서 안정화하면 공유결합이라고 하고, 양전하 원자와 음전하 원자 자체가 전기적 힘을 통해 자석 붙듯이 서로 붙어버리면 이를 이온 결합이라고 한다.

앞서 말했듯이 방사선은 물질을 이온화 시켜 강제로 화학 반응을 일으킨다. 그건 우리 몸 속의 세포나 DNA를 구성하는 원자들도 예외는 아니다. 이온화를 통해 화학반응을 일으키는 것은 (Acid)의 반응 메커니즘과 같다. 즉 생물의 몸을 방사선이라는 나노 염산이 구석구석 화학적으로 볶아버리는 것이다. 물론 우리는 언제나 자연방사능에 피폭 당하고 있고, DNA도 변형이 이루어지는 경우 자가수복기능을 통해 어느 정도까지의 데미지는 무시할 수 있다. 그러나 이 수복능력을 넘어서는 화학적 변화가 일어나면 우리가 알고 있는 방사선 피폭의 증상이 발생하는 것이다.

우리는 항상 자연스럽게 방사성 물질을 섭취하고 있다. 전자레인지, 자연재해, TV 같은 일상적인 요소에도 미량의 방사성 물질이 있기는 하지만, 매우 적은 양이기 때문에 인체에 해는 없다.

방사성 물질이나 방사선을 사용하는 곳에서는 필연적으로 방사성 폐기물이 나오게 되는데, 이것을 처리하기가 쉽지 않다.
(병원에서 사용하는 X-ray 일반촬영기기 나 CT 같은 경우는 방사선을 만들어내지만 방사성 폐기물은 안 나온다.. 필연적 누가 쓴거냐..)

피폭에 대해서도 봐두는 것이 좋다. 방사선 피폭의 위험성을 알면서 무시하는 사례도 있는데, 냉전 시기 바르샤바 조약기구의 선제공격 전략에는 핵무기가 사용된다. 그러면 서방 연합군 역시 당연히 핵으로 보복할 것이다. 따라서 필연적으로 WP군은 방사능 지대를 넘어야 하는데, 이에 대한 해결책이 없다. 작전 계획에 따르면 라인 강변까지는 피폭 증세를 보이지 않을 것이라 예측하고 피폭된 부대는 2선 부대로 돌린다. 물론 작전 계획만 이렇지, 소련이 멸망 직전까지 밀리거나 선제 핵공격을 먼저 맞거나 하지 않는 이상은 이런 짓까지 할 가능성은 매우 적었다.

1.1. 단위[편집]

방사능의 세기는 초당 붕괴 횟수 (decay per second)로 나타낸다. 횟수는 단위가 없으므로 방사능의 단위는 sec-1. 물론 이렇게 두면 번잡하기 때문에 방사선을 최초로 발견하여 마리 퀴리 와 함께 노벨상을 수상한 과학자 베크렐의 이름을 따 Bq로 쓴다. 그 밖의 단위로 1Ci (큐리 = 3.7×1010 Bq = 37 GBq)가 있으며, 이 단위는 라듐-226 1g의 방사능에서 유래하였으나 지금은 잘 쓰이지 않는다.

시간당 붕괴 수라는 강도의 단위지만 실질적으론 방사능 물질의 양으로 주로 쓰인다. 예를 들어 사고로 방사능 물질이 유출된 양은 그램 등 질량단위 보다는 실질적 위험을 반영하는 베크렐으로 주로 나타낸다. 1 Bq 자체는 매우 작은 양이므로 (사람도 4-5000 Bq 의 자연적 방사능 물질을 체내에 가지고 있다) 보통은 소량의 유출사고에는 10억 Bq 인 Giga Bq 나 1조 Bq 인 Tera Bq, 대형 사고에는 Peta Bq = 1×1015 등이 실용적 단위로 쓰인다. 1 그램의 방사선 세슘은 대충 3215 Giga Bq = 3.215 T Bq. 그러니 기가 Bq 라고 해도 단위가 크다고 놀랄 필요는 없다.

예를 들어 고이아니아 방사능 유출사고에서 방사능 치료기의 방사성 세슘의 양은 약 50 Tera Bq, 쓰리마일 섬 원자력 사고는 약 93 Peta Bq 방사능 가스 와 560 Giga Bq 의 방사능 요오드가 방출되었다. 체르노빌 원자력 사고에서는 방사선 가스 6.5 Exa Bq, 방사선 요요드 1.76 Exa Bq가 유출되었다.

물이나 식품재료, 토지 등이 방사능으로 오염된 정도는 Bq/liter, Bq/kg 또는 Bq/m2 등으로 나타낸다. 음용수 기준은 11 Bq / liter 정도.

절대 방사선 조사량의 단위는 Gray ( Gy = Joule/kg ) 으로 이건 주로 X-ray 장치등 방사선 장치가 방출하는 방사능 출력 또는 토성이나 반 알렌대 등 우주공간에서의 방사선 강도, 인체가 아닌 마이크로칩 등 물체가 받는 방사능 강도 등을 나타내는데 쓰이는 단위이다. 과거에 사용하던 단위로 rad 라는 단위가 있는데 ( 1 rad = 100 erg/gram) 100 rad = 1 Gy 이다.

통상 X-ray 1회는 0.7 mGy, CT scan 은 6-8 mGy, 전신 CT 는 14 mGy 정도. 암치료용 방사선 치료에는 부분조사로 약 20-80 Gy 로 상당히 대량의 방사선을 종양 부위에 집중 조사한다.

인체에 방사선 피폭 피해가 나타나는 최소 조사량은 250 mGy, 전신피폭시에 인체 반수 치사량 은 4 Gy 정도, 일반 반도체의 방사선 허용량은 10 Gy, 우주선이나 무기 등에 탑재하는 방사선 내성 강화(rad-hardened) 반도체는 10,000 Gy (1 M rad) 정도까지 견딜 수 있다.

절대 방사선 조사량을 인체 부위의 흡수율 등을 고려해서 실질적으로 인체가 흡수하여 피해를 입는 단위 무게당 실효 피폭량을 나타내는 데는 주로 시버트(Sievert) 라는 단위를 나타낸다. 이건 인체 조직 1 kg 당 받는 방사선 에너지로 단위는 Joule/kg 이다. 피폭 에너지 총량은 피폭자의 체중과 인체 부위마다 다른 효과 비율을 곱해야 총에너지가 나오지만 그런 식으론 잘 사용하지 않고 퉁쳐서 성인 1인의 인체가 받은 총 피폭량을 나타내는 데도 시버트 단위를 사용한다. 즉 Gray/ rem 으로 표시하는 절대 방사선 조사량을 인간 성인을 대상으로 흡수율을 가중치를 주어 피폭량을 계산한 값.

1 시버트는 상당히 큰 단위로 사람이 수 시버트 정도를 피폭 당하면 며칠 안에 사망에 이를 수 있는 치사량이다. 연간 피폭량 이나 1일 피폭 한계치, X레이 1회 촬영시 피폭량 등도 모두 밀리 시버트, 마이크로 시버트 단위로 표시한다. 과거에 사용하던 rem (röntgen equivalent man) 이란 단위도 있는데 이 단위는 100 erg/ gram = 1 rem 으로 100 rem = 1 Sievert.

보통은 시간당 방사선 피폭량으로 사용한다. 예를 들어 1 시간당 1 시버트의 피폭을 당하는 방사선의 강도를 1 Sv/h 로 사용하는 식이다. 보통 시간당 밀리 시버트나 마이크로 시버트 단위를 사용한다.

1.2. 픽션 속의 방사능[편집]

닿기만 하면 100% 확률로 돌연변이가 되는 물질로 쓰이고 있다. 보통은 사람을 이성 잃은 괴수로 만든다든지, 온순한 짐승을 파멸의 화신으로 재탄생시키는 등 영 좋지 못한 결과를 맞이하게 되지만 주연들은 그런 거 없는 경우가 많다.

그러나 일부 작품에서는 부작용이나 돌연변이 그런거 없이 새로운 능력만 부여해주는 심히 무안단물스러운 충공깽적인 성능을 보여준다. 사실 현실에서도 육종학 등에서는 식물씨앗을 방사능에 노출시킨 뒤, 여기서 발생한 돌연변이 중에서 쓸 만한 것들을 골라내는 연구를 하기도 한다. 다만 이는 식물 한정이다.

  • 뉴클리어 쓰론의 주인공 돌연변이들은 적을 죽이거나 맵에서 방사능 용기들을 깨뜨릴 시 나오는 플루토늄을 경험치로 사용해서 돌연변이를 얻어가며 강해진다.

  • 동방지령전의 6면보스 레이우지 우츠호는 '핵융합을 다루는 정도의 능력'을 갖고 있는 지옥까마귀이다. 고로 플레이어 기체인 레이무마리사는 방사능 피폭자다. 사실 핵융합은 핵분열에 비해 방사능 물질의 생성이 압도적으로 적다. 즉 레이무와 마리사가 피폭으로 죽을 걱정은 하지 않아도 된다. 대신 뜨거워서 죽을 것 같다 자세한 것은 핵분열핵융합 문서 참고.

  • 폴아웃 시리즈는 배경 자체가 핵전쟁 이후의 시대이기 때문에, 거의 모든 물과 음식은 방사능으로 오염되어있다. 거기다 핵전쟁 중에 개발된 대놓고 방사능을 뒤집어 씌우는 스텔스 보이도 있다. 다만 누카콜라와 가공식품들의 경우는 그 핵전쟁 이전부터 대놓고 방사능을 넣고 있었다. 전자는 풍미(...)를 위해서, 후자는 보존재로서 말이다. 여담으로 그 음료수를 먹은 사람 중 63명 중 3명에게 이상이 생겼는데, 2명은 실명해버렸고 1명은 배잡고 뒹굴다가 사망, 나머지는 오줌의 색이 변했다. 그래도 60명이 살았으니 판매 허가!(…) 그리고 이것을 많이 쬐고서 운이 좋으면 구울 아니면 사망이다. 이렇게 방사능에 무감각한 이유는 석유고갈로 인해 모든 에너지원을 원자력으로 처리해야 했기 때문이다. 당장 초소형 핵융합전지(MFC)니 핵분열전지니 하는 게 굴러다니고 자동차 동력도 핵에다가 기념품, 로켓 연료도 핵인 판국에 뭘...[1] 이 때문에 라드어웨이나 라드-X같은 방사능 제거 약물들이 민간 시중에도 풀려서 대전쟁 후에도 방사능에 대한 걱정이 상당히 줄었다.

  • 심슨의 대다수 인물은 방사능에 면역이다. 대표적으로 호머 심슨, 번즈가 있는데, 둘 다 발광이 가능하다.(!) 뭐 스프링필드 자체가 어떤 곳인지를 생각한다면 그렇게 놀라운 사실은 아니다.

  • 익스트림 고스트 버스터즈에서 방사능을 먹고 사는 유령이 있다. 모든 방사능을 먹을 수록 거대화된다. 코드엑토의 레이져까지 흡수한다[2] 방사능을 많이 먹게 되면 거대해지다가 폭발해서 죽은 줄 알았지만 살아있으며 움직이지 못한 채로 덫에 잡힌다

1.3. 참고 항목[편집]

2. 대한민국의 힙합그룹 리듬파워의 이전 팀명.[편집]

학교 축제 때 부르면 이름만으로 기겁하는 가수 우리학교에 방사능(...)이 왔대!!!

지금은 '리듬파워'로 명칭을 바꿨다. 자세한건 리듬파워 항목 참조.

[1] 그래서 폴아웃 4에서는 차가 상당량의 공격을 받으면 붉은색+주황색으로 차 표시가 뜨면서 핵폭발을 일으킨다.[2] 그바람에 코드 엑토는 전부 잃게 된다

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