'베크렐', '시버트'가 뭐지? 원자력 단위의 비밀[과학을읽다]

후쿠시마 제1원전 부지 쌓여 있는 방사능 오염수 탱크의 모습[사진=연합뉴스]

[아시아경제 김종화 기자]국제환경단체 그린피스 소속 원자력 전문가가 일본이 후쿠시마 제1원전에 쌓여있는 고준위 방사성 오염수 100만t 이상을 태평양에 방류할 계획을 추진하고 있다고 주장해 파문이 일었습니다.

이에 우리 정부는 국제원자력기구(IAEA)에 후쿠시마 원전 오염수의 해양 방류 가능성과 이에 따른 잠재적 환경 영향에 대해 우려하는 서한을 발송하는 등 국제 이슈화하고 있습니다.

이런 원자력 관련 뉴스가 보도되면 과거의 원전사고와 그로 인한 피해 사례 등을 함께 접하게 됩니다. 이럴 때마다 '방사능', '방사선' 등의 단어와 함께 '시버트(Sv)', '베크렐(Bq)' 등의 단위를 듣게 됩니다. 이 단위들은 무엇을 의미하는 단위일까요?

먼저 '방사능(radioactivity)'과 '방사선(radiation)', 그리고 '방사성(radioactive)'의 개념부터 이해해야 합니다. 물질의 기본이 되는 것은 원자입니다. 이 원자의 핵에는 양성자와 중성자가 있는데 이들은 기본적으로 안정적인 상태를 이루려는 성질이 있습니다.

불안정한 상태에서는 입자나 에너지를 방출해 안정적인 상태로 돌아가려고 합니다. 이 과정을 '방사성 붕괴(radioactive decay)'라고 하며, 이 때 방출되는 에너지 흐름을 ‘방사선’이라고 부릅니다. '방사능'은 이와 같은 방사선을 방출하는 능력을, 방사성은 글자 그대로 방사능을 가진 성질을 의미합니다.

?방사능을 나타내는 단위가 '베크렐(Bq)'입니다. '1Bq'은 1초당 1번 붕괴가 일어난다는 뜻입니다. 1초에 2번 붕괴가 일어나면 2Bq로 표시합니다. 베크렐은 퀴리 부부와 함께 방사능을 발견해 노벨상을 수상한 프랑스의 물리학자 앙투안 앙리 베크렐(Antoine Henri Becquerel)의 이름에서 따온 것입니다.

BBC에 따르면, 후쿠시마 원전사고 때 유출된 방사능은 800PBq(페타베크렐), 체르노빌 원전사고 때 유출된 방사능은 5200PBq라고 합니다. 1PBq는 1,000,000,000,000,000Bq입니다. 소비연방 해체를 불러올 정도의 대참사였던 체르노빌 원전사고에 비해서는 적지만 엄청난 양의 방사능이 유출된 것입니다.

사고시 방사능 오염의 위험이 이처럼 높음에도 대부분의 국가가 ?원자력 발전을 포기하지 못하는 이유는 다른 발전방식에 비해 에너지 효율이 높기 때문입니다. 우라늄 1g이 핵분열했을 때 나오는 에너지는 석탄 3톤, 석유 9드럼을 태울 때 나오는 에너지량과 같다고 합니다. 에너지의 효율적 측면에서 따져보면 Bq가 높을수록 좋은 것입니다.

문제는 사용후 나오는 찌꺼기입니다. 연탄을 태운후 연탄재가 남듯이 핵연료도 사용후에는 폐기물이 나옵니다. 이 폐기물은 다시 사용하기에는 부족하면서도 방사선을 계속 방출하기 때문에 이 폐기물을 저장하는 장소가 별도로 필요합니다.

Bq이 방사능 물질이 방사선을 방출하는 양을 나타낸다면, '그레이(Gy)'는 방출되는 방사선을 흡수하는 양을 나타내는 단위입니다. ‘방사선 흡수선량’은 물질이 방사선에 노출됐을 때 단위 질량 당 얼마 정도의 에너지를 흡수했는지를 의미합니다. '1Gy'는 1kg당 1J(줄)의 에너지를 흡수했음을 표시합니다. Gy도 영국의 방사선 물리학자 루이 해럴드 그레이(Louis Harold Gray)의 이름을 따 붙인 것입니다.

'Gy'보다는 '시버트(Sv)'라는 단위가 익숙하시죠? 방사선이 인체에 노출된 경우일 때 사용하는 단위가 'Sv'입니다. 같은 양의 Gy를 흡수했더라도 인체에 미치는 영향은 방사선의 종류에 따라 다릅니다. 알파선은 감마선보다도 20배 정도 더 위험하고, 각 장기마다 방사선에 대한 저항력이 다르다는 말입니다.

CT촬영 모습. [사진=아시아경제DB]

그래서 인체의 경우 특정 장기에 방사선 종류에 따른 가중치를 적용한 흡수량인 '등가선량'이 있고, 각 장기별 등가선량에 장기별 가중치를 합산한 인체의 방사선 총흡수량을 나타내는 '유효선량'이 있습니다. 이 유효선량은 인체가 방사선에 노출됐을 때 흡수할 수 있는 방사선의 총량이라고 할 수 있습니다. Gy를 인체 기준으로 바꿔서 계산한 것이 Sv라고 할 수 있지요.

시버트는 스웨덴의 물리학자 롤프 막시밀리안 시버트(Rolf Maximilian Sievert)의 이름에서 유래한 것인데 국제방사선방호위원회(ICRP)는 연간 1인당 방사선 피폭량 한도를 1mSv(밀리시버트)로 권고하고 있습니다. 우주에서 날아오는 방사선과 지면에서 발생하는 자연방사선은 연간 2~3mSv나 됩니다. 이 정도는 인체가 늘 적응하는 정도이기 때문에 ICRP가 권고한 연간 방사선 피폭량에는 이런 자연방사선과 의료방사선의 양은 제외됩니다.

CT촬영 1회에 1~10mSv 정도로 폭이 큽니다. 개인 종합검진 프로그램 1회당 방사선 노출량은 2.5mSv 정도인데 한국인이 1년에 쬐는 방사선량은 평균 3.6mSv 정도로 알려졌습니다. 그러나 의료방사선은 치료와 예방을 위한 것이고, 관리·통제되고 있는 만큼 크게 우려할 수준은 아니라고 합니다.

다만, 문제는 라돈침대 등 예상치 못한 일상에서도 피폭이 진행될 수 있다는 점입니다. 일상의 모든 제품에 대해 'Bq', 'Gy', 'Sv'를 측정할 수는 없겠지만 피부와 호흡기, 식품 등 인체에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 제품 등의 경우 소비자에게 'Sv' 정도는 알려주는 것이 맞지 않을까요?

김종화 기자 justin@asiae.co.kr