복사

종류

개요

복사는 자유공간 내에서 빛의 속력과 같거나, 빛보다 느리지만 열속도(공기분자속도 등) 보다는 훨씬 빠른 속력으로 움직이는 에너지로 생각할 수 있다.

첫번째는 전자기 복사인 전파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선, 중성미자가 포함된다. 이들의 정지질량은 0이다. 2번째는 전자·양성자·중성자 등과 같은 입자들이 포함된다. 이들 입자들은 정지질량을 가지고 있다.

전자기파와 중성미자

① 가시광선과 전자기파 스펙트럼：빛의 정의를 확장하면 다음의 전자기 복사들을 포함한다. 즉 J.C.맥스웰이 예언하고 H.헤르츠에 의하여 발견된 전파, 적외선 및 자외선, W.C.뢴트겐에 의해 발견된 X선, 방사성 붕괴과정에 수반되는 감마선, 초고에너지 장치(밴 더 그래프 발전기, 사이크로트론, 선형가속기 등의 입자가속기)의 운용에 의하여 정상적으로 발생되는 고에너지 X선과 감마선들이 있다. ② 중성미자와 반중성미자：중성미자와 그것의 반입자는 전자기파와 비슷한 복사의 형태이다.

이 입자들은 빛의 속력으로 운동하며, 정지질량은 아주 작거나 0이며, 전하는 0이다. 고에너지 입자가속기나 특정한 방사성 붕괴에 의하여 생성된다.

물질파

물질파는 빛보다 느린 속력으로 운동한다. 물질파의 일종인 전자는 음전하를 가지고 있는 입자로 J. J. 톰슨에 의하여 확립되었으며, 그후에 방사성 원소에서 방출되는 베타선의 성분인 것으로 알려졌다. 음전하를 가지고 있는 전자를 일반적으로 전자 또는 음전자라 한다.

양전자는 C.앤더슨에 의하여 입증되었으며 양전하를 가지고 있는 반입자이다. 음전자와 양전자가 충돌하면 포지트로늄이라는 중간물질이 생성되며 이것은 2개의 감마선으로 붕괴한다. 다른 종류로는 양전하를 가지고 있는 수소원자핵(양성자) 또는 중수소핵(중양성자)과 2가의 양전하를 가지고 있는 헬륨 원자핵(알파 입자)이 있다. 중성자도 물질파로서 특정한 방사성 붕괴과정이나 핵분열에 의하여 방출된다. 중성자의 질량은 수소원자와 비슷하며 전자질량의 약 1,850배이다. 다른 종류로는 소립자로 불리는 중간자가 있다. 중간자는 음전하·양전하·중성의 3가지 종류가 있다. 중간자의 질량은 전자 보다는 항상 크며 양성자 보다는 대부분 작다.

물질의 구성 및 특성

물질은 수 많은 입자들로 구성되어 있으며 정지하고 있을지라도 물질을 구성하고 있는 분자는 초당 수백m의 비율로 운동을 하고 있다. 모든 물질은 고체·액체·기체의 3가지 형태로 존재한다. 물질의 특성은 광학적 현상 이외에 질량과 무게의 측정, 자기효과 등 여러 방법으로 나타낼 수 있다.

에너지 흡수와 방출은 분자나 원자의 에너지 준위 상태에 의존한다. 원자와 분자의 에너지 준위는 양자역학법칙에 따라 일정한 값을 갖는다. 분자나 원자를 안정한 에너지 준위 이상으로 여기하면 해리 또는 이온화된다. 또한 원자핵도 현저히 높은 에너지 상태에서는 양전자, 음전자, 알파 입자, 중성자(및 중성미자)를 방출하거나 2개 그 이상의 가벼운 원자핵으로 분열한다.

효과

우주의 진화 초기에 간단한 분자들이 원자외선(far-ultraviolet)과 알파선·베타선·감마선, 그리고 전기방전의 작용으로 거대탄화수소, 알코올, 알데하이드, 산, 핵산들이 되었으며, 이들 단순화합물들이 상호작용하면서 발전을 거듭하여 생명물질이 되었다. 이들 생명물질의 합성에 방사성 붕괴에서 나오는 복사의 기여 정도는 불분명하지만, 역사 초기의 물질에 대한 고에너지 조사 효과는 특정한 운모에서 볼 수 있는 방사성 물질의 붕괴에 의해 생긴 작은 동심원 모양의 다색성 무리로 알 수 있다. 복사는 우주의 진화에 중요한 작용을 한 것으로 믿어지며 생명체의 존재 및 형태의 다양성에도 관여한다.

복사와 물질의 상호작용

전자기파의 전파

① 장의 개념：모든 입자는 그 주위에 여러 종류의 장을 가지고 있다.

질량이 있는 입자는 주위에 중력장이 존재한다. 장은 공간적으로 무한히 확장되며, 전파속력은 빛과 같다. 마찬가지로 전하 주위에는 전기장이 존재하고, 움직이는 전하 주위에는 자기장이 존재하며 전기장에 수직인 방향을 가진다. 전기장과 자기장은 동시에 발생하며 전파하는데, 이것을 전자기파라 한다(→ 전자기장). 이것의 전파방향은 전기장과 자기장에 수직이다.

전자기파의 에너지는 그것의 전파방향과 평행한 다른 힘이나 장에 의해 감소된다.

② 진동수 범위：전자기파의 진동수 범위는 대단히 넓으며, 눈에 보이는 영역은 극히 일부분이다. 위 그림은 여러 종류의 전자기파의 진동수·파장을 표시한다.

③ 빛의 성질：빛은 직선 전파, 두 물질과의 표면 또는 경계면에서의 반사 및 굴절, 거울이나 렌즈에 의한 상의 형성 등과 같은 일반적인 성질이 있다.

다른 한편으로는 간섭·회절·편광과 같은 파동적인 성질, 광전효과, 콤프턴 산란, 쌍생성과 같은 입자적인 성질의 이중성을 가지고 있다(→ 광학).

④ 빛의 파동성：광선이 두 물질의 경계면으로 입사할 때 일부는 반사하고 일부는 굴절하는데 이것은 입사면 내에서 일어난다. 이러한 모든 관계는 맥스웰의 전자기 이론으로부터 유도해 낼 수 있다.

편광현상은 빛이 진행하면서 파동으로 전자기장 벡터의 공간-시간 관계를 수학적으로 보여준다. 빛의 분산은 진동수에 따른 굴절률의 변화를 말하며, 프리즘에 의하여 백색광의 색분리 효과를 나타낸다(→ 맥스웰 방정식).

⑤ 빛의 입자성：원자·분자로부터 궤도전자를 분리시키는데 요구되는 에너지를 결합 에너지라 한다(→ 양자역학). 원자나 고체에 들어간 빛을 이루는 광자의 에너지가 최소 결합 에너지 보다 크면, 빛의 전에너지 또는 일부분을 광전효과, 콤프턴 산란, 쌍생성을 통하여 전달한다.

광전효과는 전자기 복사의 흡수로 인하여 금속표면으로부터 전자가 한정된 에너지를 가지고 방출되는 것이다. 콤프턴 산란의 경우, 입사된 광자는 궤도전자로부터 산란되어 파장이 길어지며 입사파와 산란파의 에너지 차는 전자에 전달된다. 쌍생성은 광자가 원자의 핵에 근접하여 지나갈 때 광자로부터 전자-양전자 쌍이 만들어지는 것이다.

이것은 광자의 에너지가 최소한 102만eV 이상이어야 하며, 그 이상의 에너지는 대부분 전자쌍의 운동 에너지로 분포되며 적은 양이 핵의 되튐 에너지로 된다.

물질파의 전파

① 중하전입자：원자 이온, 분자 이온, 분자 파편과 같은 하전 입자는 물질을 통과하면서 그들의 경로를 따라 에너지를 준다(→ 이온화비적). 두꺼운 물질에서는 하전 입자의 속력이 거의 0까지 감소되고 모든 에너지가 물질에 흡수되어 물리적·화학적·생물학적 변화를 일으킨다.

얇은 물질에서는 하전 입자가 투과하는데, 에너지는 감소한다. 에너지 손실률(linear energy transfer/LET)은 물질 속을 통과하는 하전 입자의 운동경로 단위길이당 에너지 손실인 하전 입자에 대한 물질의 저지능(沮止能)을 말한다. 도달거리(range)는 하전 입자가 정지되기 전까지 운동한 경로의 전체길이를 말한다.

② 전자：매질 내에서 전자는 중하전 입자에 비해 산란이 심하고 불규칙적인 경로로 운동한다.

이는 전자의 질량이 중하전 입자에 비해 아주 가볍고, 1번 충돌에서 잃는 에너지의 정도가 크기 때문이다. 전자와 중하전 입자가 동일한 속도로 운동을 시작하더라도, 전자의 단위길이당 감속의 정도가 중하전 입자에 비해 크기 때문에 훨씬 짧은 도달거리를 갖는다.

③ 중성자：중성자는 전자와 스핀이 동일하고 양성자 질량보다 약간 무거운 중성 입자이다.

자유공간 내에서 양성자, 전자 또는 반중성미자로 붕괴하며 12~13분 정도의 반감기를 가진다. 중성자 빔을 발생시키는 방법은 다양하지만, 오늘날 가장 일반적인 방법으로 핵반응로에서 고강도의 중성자빔을 추출해내고 있다. 일반적으로 물질 내의 핵과 탄성·비탄성 산란, 흡수, 포획 등의 형태로 상호 작용을 하며, 그결과로 새로운 원소들이 발생된다.

그외 중성자에 의한 특이반응으로 핵분열과 핵융합이 있으며 핵분열시 중성자 반응 단면적은 반응에 포함된 동위원소와 입사 중성자의 에너지에 의존한다.

2차적 효과

순수한 물리적 효과

복사에 의한 효과를 크게 1차적 효과와 2차적 효과로 구분한다면 중성 원자의 이온화 과정은 물리적·화학적인 측면을 고려해 1차적인 효과라 할 수 있다. 이밖에도 비교적 오랜 시간을 통해 형성되지만 생물학적 효과, 화학반응의 최종 생성물과 같은 형태도 1차적 효과로 구분된다. 복사가 조사된 물질 내에서 나타나는 순수한 물리적 효과는 물질의 형태에 따라 다양하게 관찰된다.

순수한 물리적 효과

복사에 의한 효과를 크게 1차적 효과와 2차적 효과로 구분한다면 중성 원자의 이온화 과정은 물리적·화학적인 측면을 고려해 1차적인 효과라 할 수 있다. 이밖에도 비교적 오랜 시간을 통해 형성되지만 생물학적 효과, 화학반응의 최종 생성물과 같은 형태도 1차적 효과로 구분된다. 복사가 조사된 물질 내에서 나타나는 순수한 물리적 효과는 물질의 형태에 따라 다양하게 관찰된다.

복사와 상호 작용을 통해 에너지를 흡수한 분자들은 들뜬 상태로 여기되며, 이런 과정에서 가장 중요한 것은 전자들의 활성화이다. 광자의 흡수나 하전 입자의 충돌 등에 의해 발생된 에너지를 흡수하여 분자들은 활성화되며, 이때 나타나는 현상들은 다음과 같이 분류할 수 있다.

① 발광(luminescence)：여기된 전자들이 바닥 상태로 전이할 때 빛을 방출하며, 이러한 발광은 전이형태와 시간에 따라서 형광·인광으로 구분된다. 형광은 허용된 전이로 보통 10^－9초 내에 발생하며, 인광은 금지된 전이로서 10^－6초 또는 그 이상의 시간이 지속되기도 한다.

이온화와 화학적 변화

동일한 원자나 분자에서 하전 입자 충돌에 의해 에너지를 흡수해 이온화될 확률과, 빛에 의한 이온화 확률 사이에는 그 정도나 발생에 필요한 최소 에너지(문턱 에너지)가 서로 다르다. 이런 의미에서 이온화는 분자 활성화 과정에서 나타나는 특수한 현상으로 여겨지기보다는, 각 원자나 분자에 따라 확연하게 구분되는 특성으로 풀이된다. 이러한 과정에서 나타나는 화학적 변화는 입사되는 에너지의 정도에 따라 저에너지 반응인 광학적 과정은 광화학, 고에너지 복사 영역에서는 복사 화학으로 구분된다.

물질에 대한 방사선의 3차적 효과

개요

고에너지 복사가 조사될 경우, 이때 방출된 전자가 이온화를 일으킬 정도로 높은 에너지를 가진다면 추가적으로 전자들이 발생된다. 발생된 2차 전자는 연이은 이온화 과정을 형성하고 이런 과정에서 화학적 변화도 수반된다. 빠른 시간 내에 발생하는 화학적 변화는 10^－9초 또는 그 이하의 시간 내에 종결되며, 비교적 느린 화학적 변화는 10^－4초 내에서 발생한다.

반면에 복사에 의한 효과를 측정하는데 있어서, 약 1분 이상의 긴 시간이 요구되는 화학적 변화에는 열효과, 결정 격자효과, 표면효과 등이 있으며 물질 변화에 중요한 요인이 된다.

열 효과

복사의 흡수에 의한 가장 간단하고 근본적인 효과는 열 발생이다. 에너지가 분포된 영역의 온도상승의 정도는 입사되는 복사의 단위길이당 매질 내 에너지 손실률(LET)에 크게 관계되며, 높은 LET의 방사선은 국소적 열상승 효과가 크다.

온도 상승률에 대한 수식적 표현은 시간에 관계하는 통계적 분포이며, 이를 정규분포라 한다.

결정 격자 효과

고체 매질에 중성자가 조사되면 원자들은 정상적 격자 위치로부터 이동되며, 이러한 효과를 위그너 효과라 한다. 결정에 있어서 복사에 의한 장기 효과는 다양하며 그 정도는 결정 구조에 의존한다.

이러한 효과는 정상적 격자로부터 방출된 원자와 격자 내부에 형성된 격자 결함의 상호관계에 의한 것으로 생각되며, 열 및 전기 전도도는 감소하고 강도는 증가하며, 격자의 팽창, 비틀어짐을 유발한다.

표면 효과

각 물질에 있어서 표면은, 물체와 주위 환경을 서로 구분해 물리적 특성의 경계를 이루고 있다. 복사 작용에 의해 물질 표면은 선택적 특성 변화를 일으키며, 이러한 특성을 이용하여 금속의 표면흡착, 이온 주입, 반도체 생산 등에서 널리 이용하고 있다.

전리 방사선의 생물학적 효과

역사적 배경

1896년 뢴트겐의 발견 이후 X선의 투과력은 의학적 용도에 쓰였으나 방사선에 의한 인체장애의 첫 보고는 1896년 톰슨이 손가락을 X선에 주의 깊게 피폭시켜 화상이 일어남을 관찰한 것이다. 1906년 베크렐은 우연히 주머니 속의 방사성 물질에 의해 화상을 입었다. 1933년 로렌스 등이 완성한 사이클로트론에서 생성된 중성자는 쥐를 이용한 실험에서 X선보다 2.5배의 치사력을 나타냈다. 1942년 시카고에 핵반응로가 건립되고 고에너지 선형가속기가 개발된 뒤 중성자를 포함한 여러 종류의 방사선 장애방어에 관한 연구가 이루어졌고 1950년대 후반 이후 우주여행의 진전에 따라 특히 양성자 등 우주로부터 오는 방사선의 인체에 대한 효과가 관심을 끌게 되었다(→ 우주선).

전리 방사선의 측정단위

가장 오래된 단위는 R으로 표준상태하에서 1㎥당 1esu(정전 단위)의 전하를 만드는 양이다. 조직의 흡수선량의 표준단위는 Gy(그레이)이며 조직 1㎏당 1J(줄)의 방사선 에너지가 흡수되는 양이다. 1rad(래드)는 0.01Gy에 해당한다. 입자방사선이 X선이나 감마선보다 같은 흡수선량에서 더 큰 생물학적 효과를 나타낸다는 점을 고려한 생물학적 효과의 단위는 Sv와 rem(렘：1rem=0.01Sv)이다. 감마선과 X선에서 1Sv는 대체로 1Gy의 생물학적 효용에 해당한다.

인구집단에 대한 집적선량을 나타내는 데는 person-Sv, person-rem 등의 단위가 쓰인다. 시료의 방사능을 측정하는 데는 Bq(베크렐)과 Ci(퀴리)가 쓰이며 1Bq은 초당 1회의 핵붕괴를 일으키는 양으로 2.7×10^－11Ci에 해당한다. 방사선원으로부터 나오는 특정기간 동안(예를 들면 50년)의 축적선량을 위탁선량이라 한다.

환경 중의 방사선원과 준위

① 자연방사선원：주요 자연방사선원은 외계로부터 오는 우주선, 지표의 먼지 속에 있는 라듐, 토륨·우라늄 등의 방사성 금속으로부터 나오는 토양의 방사선, 생체 내에 정상적으로 존재하는 칼륨-40, 탄소-14 등의 방사성 동위원소에서 방출되는 내부 방사선 등이다. 이 3종류의 방사선의 합이 해면에 거주하는 사람에게는 0.91㎜Sv(밀리시버트)이지만 고지대에서는 우주선으로 인해 높아지며 토양의 라듐 함량이 많은 곳에서도 라듐의 붕괴에 의해 생기는 라돈 기체에 의해 높아진다. ② 인공방사선원：의료진단에 쓰이는 방사선, 사람이 만들어놓은 환경 속의 방사선원에 의한 방사선 등이 있다.

생물학적 작용 메커니즘

전리 방사선은 생체를 구성하는 원자 내의 궤도전자에 에너지를 주어 자유전자를 방출한다. 이 자유전자는 반응력이 매우 강한 이온라디칼과 유리라디칼을 만들며 이 유리기들이 주위의 표적물질, 즉 단백질·핵산들의 결합을 끊음으로써 화학적·생물학적 변화를 유발한다(→ 표적설). 이와 같이 유리라디칼이 개재된 반응을 간접작용이라 하고 LET가 낮은 방사선에서 주로 일어난다. 이에 반하여 자유전자가 표적물질과 직접 반응하여 효과를 나타내는 것을 직접작용이라 하며 LET가 높은 방사선에서 주로 일어난다. 한편 생물학적 효과비(relative biological effectiveness/RBE)가 높은 중성자, 양성자, 알파 입자들에 의하여 생기는 이온화는 X선이나 감마선의 경우보다 매우 조밀하게 일어나며 일정 방사선량에서 더 큰 손상을 입힌다.

방사선 핵종

방사선 핵종은 다양한 전리 방사선(전자, 양전자, 알파 입자, 감마선, X선)을 방출해 그 종류는 핵종에 따라 결정된다. 그중 알파 입자는 침투력이 매우 낮은 반면 베타 입자나 X선은 피부나 심부조직에 영향을 미칠 정도로 깊이 침투한다. 체내 중요 장기로의 축적 정도도 핵종에 따라 다르다. 방사성 요오드는 갑상선에 주로 축적되며 체내에서 쉽게 배출되고 스트론튬은 뼈에 주로 축적되며 체내에서 수년 간 고농도를 유지하며 존재할 수 있다. 이러한 핵종은 자연계의 우주선에 의하여 지속적으로 생성되며 그밖에 핵발전소, 핵실험, 핵무기의 폭발 등도 중요한 공급원이다. 이중 특히 반감기가 긴 세슘(¹³⁷Cs), 스트론튬(⁹⁰Sr), 플루토늄(²³⁹Pu) 등은 체내 축적시 문제를 일으키며 이의 예방을 위해 미국에서는 각 중요 장기에 대한 핵종의 최대 허용 농도(인체에 해를 미치지 않고 축적될 수 있는 최대 양)를 규정하고 있다. 한편 이러한 핵종이 소화기로 흡수되는 것을 방지하는 점성단백질, 스트론튬의 골격계로의 침착을 억제하는 에틸렌디아민테트라초산, 방사선 요오드의 갑상선 축적을 방지하는 안정된 비방사성 요오드 등이 의학적으로 위급한 경우에 쓰이고 있다.

방사선손상의 주요유형

인체에 대한 방사선손상은 피폭 당사자에게 일어나는 체성효과와 피폭자의 자손에 미치는 유전적 효과로 나누어 볼 수 있다. 체성효과는 세포분열의 억제와 같이 단기간 내에 일어나는 것과 암과 같이 수년의 시간이 소요되는 것이 있으며 유전학적으로 발현되기 위해서는 보다 긴 기간을 요한다. 한편 방사선에 의해 유발되는 암과 같이 일정한 생물학적 반응을 일으키기 위한 역치량이 존재하지 않는 것을 확률적 효과라 하며 피부궤양과 같이 일정 방사선량 이상에서만 반응이 나타나는 것을 비확률적 효과라 한다.

① 세포에 대한 영향：세포 내에서 가장 중요한 방사선의 표적물질인 DNA의 파괴에 의해서 돌연변이가 일어나며 이로 인해 방사선 피폭 후의 첫번째 세포분열시에 세포는 죽게 된다. 일반적으로 분열중인 세포(암세포)가 방사선에 더 민감하며 방사선량이 증가함에 따라 세포의 생존분획은 지수함수적으로 감소한다. 특히 입자 방사선(고선에너지 부여방사선：중성자·양성자)의 경우에는 X선의 경우보다 생존곡선의 기울기가 더 가파르며 낮은 방사선량에서도 기울기에 변화가 없다. 일정량의 방사선을 분할 조사하는 경우에는 준치사 손상의 회복 때문에 세포에 대한 치사효과가 낮아진다. 유전자에 대한 영향(돌연변이)으로는 인간의 림프구 돌연변이를 들 수 있고 그 빈도는 1/(100,000세포·유전자좌·Sv) 정도이다.

방사선에 의한 돌연변이의 증가는 돌연변이율 배가선량(mutation rate doubling dose)으로 나타내는데, 이는 각 세대에서 자연적으로 발생하는 돌연변이율을 2배로 증가시키는 방사선량을 말하며 유전자가 방사선에 민감할수록 배가선량은 낮아진다. 인체에 있어서 배가선량은 0.2~2.5Sv로 추정되며 이는 전유전질환의 1％ 미만이 자연계에 상존하는 방사선에 의해서 일어난다는 것을 의미한다. 염색체에 대한 손상으로는 방사선에 의한 DNA 분자의 2중나선(double strand) 파괴에 의해 유전자 손실(gene deletion)이 일어나는 것을 들 수 있으며 이는 염색체의 이상을 초래한다. 그중 대표적인 것으로 인접한 염색체의 파괴된 끝이 잘못 결합되어 유전자의 순서가 바뀌는 경우가 있는데 이를 전위라 한다. 이러한 염색체의 이상은 입자 방사선에 의해 더 잘 일어나며 일부에서는 생물학적 선량계로 쓰이기도 한다.

② 기관에 대한 영향：분열중인 세포가 더 방사선에 민감하므로 피부·소화기·골수 등 빠른 증식을 보이는 세포로 이루어진 기관에서 기능의 장애가 나타나기 쉽다. 피부에서는 6Gy 조사 후 수시간 내에 홍반이 생기며 더 많은 방사선량에서는 포진과 궤양, 체모의 소실, 색소 침착 등이 나타난다. 골수의 조혈세포는 방사선에 가장 민감한 세포로서 8Sv 이상의 방사선이 전신체에 급속히 조사되면 치명적인 조혈기능의 장애를 초래한다. 소화기에서는 점막의 탈락 및 궤양이 일어나며 10Gy 이상이 피폭되면 소장의 상당 부분에 이질과 비슷한 증상이 나타나 사망할 수 있다.

생식기관에 대한 영향은 남녀가 약간 다르다. 남성에 있어서는 미성숙한 정원세포가 방사선에 가장 민감하며 4Sv 이상의 방사선량은 영구적인 불임을 초래할 수 있다. 이에 반해 여성에 있어서는 중간정도의 성숙도를 가진 난모세포가 가장 민감하며 2~3Sv 방사선량으로도 영구적인 불임이 될 수 있다. 눈에 대해서는 조사 후 몇 개월이 지난뒤부터 백내장이 생기며 진행성 백내장의 역치량은 5Sv를 1번에 조사하는 정도이다. 뇌와 감각기관도 영향을 받으며 성장중인 신경계가 보다 민감하다. 그밖에 대량의 방사선에 골수나 소화기의 넓은 부위가 피폭당한 경우에 생기는 임상증후군으로 방사선숙취 또는 급성방사선증후군이라는 것이 있다.

이때 초기증상으로는 수시간 이내에 식욕부진·오심·구토 등이 생긴다. 이 증후군의 소화기형인 경우에는 복통·고열·설사·탈수·쇼크 등이 이어지며, 조혈형인 경우에는 고열·쇠약·감염·출혈 등이 이어지고, 대뇌형인 경우에는 두부에 50Gy 이상이 피폭을 당하면 혼수·간질·발작 후 수일 내에 사망하게 된다. 대개 6~10Gy를 전신에 받은 환자는 거의 사망하게 되며 1.5Gy 이하의 전신 피폭에서는 골수기능의 일시적인 저하에도 생존할 수 있다.

③ 태아의 성장과 발달에 대한 영향：태아의 발달단계에 따라 방사선의 영향이 다르며 기관형성시에 피폭되면 기형이 생긴다. 쥐를 이용한 동물실험에 의하면 기관형성 기간중에 1~2Gy의 조사로 신경계통의 기형이 발생했으며, 히로시마 원폭시 8~15주에 피폭된 태아는 두뇌 크기의 감소와 정신지체가 Gy당 약 40％나 증가했다.

④ 암 발생빈도에 대한 영향：암 발생빈도는 방사선에 비례하여 증가하며 저방사선량에서의 위험도는 고방사선량에서의 관찰로부터 외삽법으로 유추할 수 있다. 백혈병과 여성의 유방암, 그리고 갑상선암의 방사선과의 관계가 가장 잘 알려져 있다. 방사선에 의한 사례증가는 0.6~1.8건/(1000명·Sv·년) 정도이며 이는 모든 암의 1~3％만이 자연계에 상존하는 방사선에 의해 일어난다는 것을 의미한다. ⑤ 수명의 단축：동물실험에 의하면 방사선 조사 후 수명이 단축된다고 하나 그 원인은 기존에 알려졌던 방사선에 의한 조기노화가 아니라 주로 방사선에 의해 생기는 양성 또는 악성 종양이라는 증거가 속출하고 있다.

외부 방사선으로부터의 보호

방사선 방어 목적으로 무산소증을 유발하거나 산소에 대해서 자유라디칼과 경쟁적으로 결합하는 물질들이 연구되었으나 부작용에 의한 독성 때문에 실용화되지 못하고 있다. 현재 치사량의 방사선을 받은 경우, 골수이식만이 생명을 구할 수 있는 방법으로 인정되고 있다. 설치류에서 관찰되는 방사선 감수성의 일간변화는 갑상선호르몬인 티록신에 의한 것으로 알려졌으며 방사선 감각제로서 5-플루오로우라실, 메트로니다졸 등이 알려져 있다.

방사선 위험도의 조절

방사선이 돌연변이를 일으키고 발암의 가능성을 가지고 있는 것을 고려할 때 미량의 방사선이라도 어느 정도 위험도를 갖게 된다. 따라서 미국에서는 각 경우에 있어서 허용 피폭량의 상한을 최대허용량으로 규정하고 있다.

비전리 방사선의 생물학적 영향

라디오파·레이더파·극초단파·적외선 등은 온열효과를 나타내며 투열요법에 주로 이용된다. 특히 3,000㎒의 마이크로파는 백내장을 잘 일으키며 고환조사시 정자의 활동력이 급격히 감소한다.

가시광선은 식물이 광합성을 통해 유기물질을 만드는 데 중요한 에너지원이 되며 자외선과 함께 주로 피부와 시각기관에 영향을 미친다. 가시광선 및 자외선은 내재성 작용으로 에르고스테롤 등의 비타민 전구물질을 활성화시키며 피부의 착색 및 피부암을 유발하고 광역학 작용으로 수포증, 포르피린증, 색소성 건피증 등을 통해 빛에 대한 감수성을 높인다.

한편 치사량의 자외선 조사 후 가시광선을 조사하면 세포가 회복될 수 있는데 이를 광회복이라 한다. 또 가시광선은 생체의 생물학적 리듬과 발육에 영향을 미치는데, 식물에서 나타나는 굴광성, 인체의 주기적인 내분비기능(부신피질과 송과선)이 대표적인 예이다. 안구에 대한 영향으로 각막염증·백내장 등이 생기며 이로 인해 수명·설맹·양맹 등이 야기될 수 있다.

의학에서 방사선의 이용

특히 영상진단장치로서 많이 이용되고 있는데, 신체를 통과한 X선을 필름에 감광함으로써 신체 내의 많은 정보를 얻는 것이다.

근래에는 컴퓨터 단층촬영이 가능하게 되어 정확한 병변의 해부학적 위치를 알게 되었다. 그밖에 양전자방사단층촬영기는 장기 내의 혈류분포·혈액용적·산소관류 등의 생리학적·대사적·면역학적 이상을 영상으로 볼 수 있는 장치로서 수명이 짧고 양전자를 방출하는 방사선 동위원소(¹⁴C,¹³N)를 이용한다.

자기공명영상(magnetic resonance imaging/MRI)은 강한 자기장에 놓여 있는 인체에 고주파의 전자기파를 걸어줌으로써 얻는 영상인데, 컴퓨터 단층촬영과 함께 보완적으로 사용될 수 있는 장치이다. 한편 방사성 핵종중 테크네튬(⁹⁹Tc)은 체내 장기의 영상을 얻기 위해, 방사성 요오드(¹³¹I)는 갑상선 기능의 정량적 분석을 위해 이용된다.

자기공명영상(magnetic resonance imaging/MRI)

이외에도 암에 대한 방사선 치료 및 온열요법, 건선에 대한 PUVA 요법, 신생아 황달시의 광치료요법, 수술도구로서의 레이저 등 의학적 분야에서의 방사선의 이용은 점차 확대되고 있다. 요즈음은 과학과 산업 분야에서의 방사선 이용도 주목받고 있다. 복사를 화학반응에 이용하는 광화학, 고에너지의 복사를 가공에 이용하는 복사 공정, 통신 및 군사 분야에 이용되는 레이저 등은 그 대표적인 예이다.