즐거운 인생, 즐거운 물리

 학생들과 함께 방사선에 대하여 연구를 하던 중 맨틀에 방사성 토륨을 첨가한다는 사실을 알게 되었다.

 방사성 물질이 발광하는 성질이 있기 때문에 밝은 맨틀을 만들기 위해 질산토륨을 맨틀에 침착시킨다. 그러나 요즘에는 방사성물질의 위험성이 대두되기 때문에 토륨을 첨가시키지 않지만 일부 맨틀의 경우 아직 토륨을 사용한다고 하여 조사해 보았다.

 조사하는 과정에서 EPIgas 에서 제조하는 맨틀은 토륨을 사용하고 있음을 고지하고 있었고, 그 위험성이 매우 미미하니 무리없이 사용할 수 있다고 밝히고 있었다.

방사성 물질을 첨가하지 않았다는 표시를 하기도 한다.

방사선의 영향을 측정하는 단위가 여러가지 있는데 대체적으로 인간에게 영향을 주는 값을 나타내는 Sv(시버트)로 나타낸다. 측정기에서는 수치를 Sv/h 의 단위를 이용하여 표시하는데 1시간당 몇 Sv에 노출되었는가를 나타내는것이다. 예를 들어 0.2μSv/h 의 수치를 보이는 공간 안에 3시간 있었다고 하면 0.6μSv의 방사선에 노출이 된것이다. 

 인공적으로 첨가된 방사성 물질 이외에도 우리는 지표면이나 대기, 우주로부터 방사성 물질과 가까이 하고 있으며 방사선을 쬐고 있다. 이것을 자연 방사선이라고 하고 지역과 상황에 따라 0.05 ~ 0.3 μSv/h (시간 당 0.05 ~ 0.3 마이크로 시버트)정도의 방사선 수치를 보인다. 일반적으로 우리는 1년에 2.4mSv(2400μSv) 정도의 방사선에 노출이 된다. 원자력발전소, 후쿠시마사건, 체르노빌사건등과 아무 관련 없어도 이정도는 노출이 되고 우리가 살아가는데는 지장이 없다. 브라질의 어떤 도시는 방사성 물질이 자꾸 바다의 모래로 쓸려와서 1년에 10mSv(10000μSv) 정도의 방사선에 노출된다고 한다. 이곳의 사람들도 잘 살고 있으니 미량의 방사선은 크게 위험하지 않다고 볼 수 있다. X선 촬영시에는 약 0.1mSv(100μSv) 정도의 방사선에 노출된다고 한다.

측정은 맨틀 바로 위에 방사선 측정기를 올려놓고 충분한 시간동안 (약1분) 방사선 수치를 측정한다. 그러면 측정기가 노출된 방사선 수치를 읽을 수 있는데 이 값은 자연방사선 + 맨틀방사선 의 값이기 때문에 자연방사선에 의한 효과를 빼주어야 한다.

측정한 제품 중 1.33μSv/h의 방사선 수치를 보이는 제품이 있었다. 만약 주머니에 6시간 지니게 된다면 약 8μSv 의 방사선에 노출되게 된다. (자연방사선 값을 빼지않았기 때문에 실제 효과는 더작음) 이것은 X선 촬영의 약 0.08배의 방사선 노출값이므로 우리 인체에 큰 영향을 주지 않는다고 판단된다.

사용시에는 맨틀이 우리가 항상지니고 있지 않기 때문에 방사선에 의한 피해는 미미하다. 게다가 방사선의 특징으로 방사선의 세기는 거리의 제곱만큼 약해진다. 거리가 10배 멀어지면 방사선의 세기는 100배 약해진다. 측정시 측정기와 맨틀을 가까이 붙여놓있기 때문에(약1cm) 실제 사용할때보다 값이 높게 측정된다. 따라서 맨틀 사용에 있어서 방사선의 위험은 크게 염려하지 않아도 될것으로 보인다. 다만 방사성 물질이 인체 내부에 머물 경우 지속적으로 방사선에 노출되기 때문에 맨틀을 만지고 나서는 손을 씻고 맨틀의 분진이 호흡기에 들어가지 않게 하는 등의 조치는 필요하다.

자연방사선을 측정하기 위하여 아무것도 두지 않은상태에서 방사선을 측정하였다.

약0.14 ~ 0.17 μSv/h 정도의 방사선 수치를 보인다.

방사선 수치가 자연방사선과 유사하게 측정된다.

방사선이 나오지 않는다고 판단되며 콜맨 맨틀의경우 약간 높지만 오차범위 이내로 방사선이 방출되지 않는다고 보인다.

콜맨, SOTO, 스노우라인, 페트로막스, 탑앤탑, 베이퍼룩스, 코베아, 일반 중국산 

안전하다고 판단된 맨틀이다.

시중의 모든 맨틀을 조사하지 않아 여기에 있지 않은 맨틀이라 하더라도 방사선이 나오지 않는 맨틀일 수 있다.

방사선이 방출되고 있다고 판단된 2개의 맨틀의 측정 수치이다. 자연 방사선의 9~10배가량의 방사선이 나온다.

여러 민감한 문제로 방사선이 방출되는 맨틀을 공개하지는 않으며 측정후 맨틀을 치우고 촬영하였다.

측정 영상 - 영상에서는 방사성 맨틀 2장을 겹쳐놓고 측정하였다.

 핵발전소가 폭발하지 않아도, 핵무기로부터 공격을 받지 않아도 우리는 방사선에 노출되어있다. 지각, 대기중에 존재하는 물질에서 방사선을 방출하고 있고 우주에서도 많은 방사선이 유입된다. 우주에서 오는 방사선은 지구에 있는 방사선의 양보다 훨씬 많은데 대기에 의해 상당수가 에너지를 잃기 때문에 걱정할 필요는 없다.

 공간중 방사선의 세기를 나타내는 단위로 Sv/h(시버트/1시간) 가 있다. 이것은 한시간동안 얼마나 많은 방사선이 지나갔는지를 표현한다. 만약 0.1μSv/h(마이크로시버트/1시간)의 방사선의 세기를가지는 공간 안에 30분 있었다면 이사람은 0.05μSv의 방사선에 노출 된 것이다.

 우리는 항상 방사선에 노출되어 살고있고 우리 신체도 방사선에 저항하는 능력을 갖추도록 진화해왔기 때문에 적은양의 방사선은 해가 없다. 하지만 다량의 방사선에 노출이 되면 위험하다. 1년동안 자연방사선으로 인해 우리 몸은 약 2.4mSv의 방사선에 노출된다. 일반인의 인공방사선의 연간 허용량은 1mSv이고 방사선작업자의 연간허용량은 20mSv이다.

 우리나라에서 유럽여행을 한번 다녀오면 약 0.07mSv의 방사선에 노출이 된다. 높은 고도를 올라가기 때문에 대기가 희박해져 우주 방사선의 영향을  많이 받기 때문이다. 이 양은 1년동안 노출되는 자연방사선의 3%가량에 해당된다. 비행기 승무원의 경우에는 유럽 구간을 50번 다녀온다면 1년치의 300%에 해당되는 방사선에 노출이 된다. 비행횟수, 비행시간이 많을수록 많은 방사선에 노출이 되기 때문에 승무원들은 연간 비행시간이 제한되어있다. 또한 국내선은 8000m 가량의 고도에서, 국제선은 11000m 가량의 고도에서 순항하기 때문에 국내선과 국제선에서 노출되는 방사선의 세기가 다르다.

 지난 겨울에 제주도를 여행을 다녀오면서 방사선 측정기와 스마트폰의 GPS를 이용하여 고도에 따른 방사선 세기를 측정하였다. 방사선 측정기는 일정 시간동안 지나가는 방사선의 수를 세어 평균값을 내기 때문에 빠르게 상승하고 있는 비행기에서는 실제값보다 낮은 수치를 나타내고 빠르게 하강하는 경우에는 실제보다 높은 수치가 나온다. 일단은 이것을 고려하지 않고 고도별로 방사선 수치를 나타내어 보았다. 측정장비는 러시아제 방사선 측정기 RADEX RD1706이다. 방사선 측정기는 대부분 고가이지만 구할수 있는 측정기중 가장 저렴한것을 구입했다.

고도에 비례하여 방사선 수치가 높아짐을 볼 수 있었다. 고도와 방사선의 변화를 연속적으로 측정하여 그래프로 나타내보았더니 다음과 같았다.

 제주-김포 구간의 방사선을 측정하였다. 국내선은 8000m 고도에서 순항하기 때문에 너 높은 고드를 측정할수 없었다. 올 봄에 신혼여행으로 하와이를 가게되어 국제선에서 방사선을 측정하려고 했으나 방사선 측정기를 캐리어에 넣고 부치는 바람에 측정을 하지못하였다. 돌아오는길에는 스마트폰의 GPS 신호가 약해 측정을 하지 못하였다. 다음에 또 기회가 있으리라..........