서울대학교 공과대학 원자핵공학과 김 은희 교수

방사선 방호: 방사선 영향 정보의 해석과 이용

연구

전공분야 : 방사선 방호

연구분야 : #방사선방호 #방사선물리 및 전산모사 #방사선 영향 기초 및 의료 이용

학력

1995. 텍사스 A&M 대학교, 원자력공학/보건물리, 박사

1988. 서울대학교, 원자핵공학, 석사

1986. 서울대학교, 원자핵공학, 학사

경력

2006.03 – 현재 서울대학교 원자핵공학과 부교수, 정교수

1996.03 – 2006.02 한국원자력의학원 선임연구원, 책임연구원

1995.09 – 1996.02 원자력병원 박사후연구원

1990.09 – 1995.08 텍사스 A&M 대학교 원자력공학과 연구조교

1986.02 – 1990.08 한국원자력연구소 연구원

방사선의 특성

방사선은 공간으로 발산되는 에너지로 정의된다. 공간에 존재하는 물질에 에너지를 전달함으로써 물질의 상태 (원자의 내부에너지, 분자 내 원자들의 결합 상태 및 내부 에너지 등) 변화를 유발할 수 있다. 이러한 변화 유발에 필요한 에너지 전달이 가능한 방사선 (ionizing radiation)은 노출된 피폭체의 구조와 기능에 영향을 주게 된다. 방사선의 피폭체에 대한 영향 특성은 산업과 의료 목적의 효용 기술 개발을 위한 기반 정보가 된다. 한편, 방사선 기술 개발과 이용의 주체인 인간은 방사선 피폭 수위 (방사선 피폭선량 또는 radiation dose)에 따라 다양한 인체의 변화를 경험하게 된다.

방사선의 인체 영향 정보

그림 1. 방사선 피폭선량에 따른 암위해도 변화

(제공: https://www.hiroshimapeacemedia.jp/?p=84688)

방사선 피폭에 따른 인체 구성 요소의 변화는 내재적 회복력으로 복구되거나, 손상으로 남아 질병으로 발전되거나, 또는 개체의 사망 원인이 되기도 한다. 방사선의 인체 영향에 대한 직접적인 자료는, 방사선에 피폭된 개인의 인체 변화를 관찰하는 것을 요소로 하여 피폭 집단의 건강 상태를 추적 조사하는 역학연구(epidemiology)를 통해 수집된다. 방사선의 인체 영향은, 피폭된 신체 범위 (전신 또는 일부), 피폭선량 (수 Sv* 이상 또는 이하), 그리고 피폭 진행 방식 (일시적 또는 만성적)에 따라 차이가 있다. 또한, 생식 장기의 피폭은 피폭자의 후세대에 영향이 나타나는 원인이 될 수 있다. 

그림 2. 방사선 종류(전자기방사선, 입자방사선) 별 방사선 피폭선량에 따른 세포생존률 변화의 수학적모델

(출처: https://doi.org/10.1038/s41598-021-84620-z)

고선량 (> 수 Sv) 피폭의 경우, 그 증상(symptom)과 징후(sign)가 즉시 나타나며 피폭선량이 증가하는 순서로 피폭 후 수일에서 여러 달 경과 후 조혈계(hematopoitic system), 위장관계(gastrointestinal system), 중추신경계(central nervous system)의 이상 증후를 동반하고 사망에 이를 수도 있다. 저준위 (< 1 Sv) 방사선 피폭의 경우, 암의 발생과 사망을 주요 위해 사항으로 다룬다. 1945년 일본 원폭의 생존자 집단과 방사선 작업 종사자 등 방사선 피폭자 집단을 대상으로 한 역학연구는 100mSv의 전신 피폭에 따른 암사망 위해도를 5/1000로 보고하였다. [1] 암 발생과 암 사망을 유발하는 최소한의 방사선 피폭선량 (역치선량, 또는 threshold dose)은 확인되지 않았고, 눈 수정체의 방사선 노출에 따른 백내장(cataract) 발병에는 다양한 역치선량이 보고된 바 있다[2, 3]

[*Sv (Sievert): 방사선 피폭선량의 국제표준단위, 1 Sv=1J/kg]

 

방사선 영향 정보의 해석과 이용

방사선 방호 (Radiation Protection)는, 방사선에너지의 산업 및 의료 이용 기술의 개발과 운용(運用)이 환경과 사회 구성원의 건강에 심각한 손상이 유발되지 않도록 감시하고 관리하는 기술에 관한 학문이다. 

방사선 방호의 실천 전략은 (1) 선량 역치가 없는 질병(예, 암)의 발생 가능성을 최소화하고 (2) 선량 역치가 존재하는 질병(예, 백내장)의 발생을 방지하는 것이며, 사회 구성원의 동의 하에 방사선에너지의 이용을 극대화하는 것을 목표로 한다. 전신 100mSv 피폭의 암 사망 위해도 5/1000 정보에 기반하여 국제방사선방호위원회(International Commission on Radiological Protection)는 방사선 발생을 동반하는 산업과 의료 목적의 방사선 시설 운용에 따른 일반인의 방사선 전신 피폭이 연간 1mSv 이하로 제한되도록 할 것을 권고한다. [4] 또한, 수정체의 백내장 발생 역치선량으로 500mSv를 채택하고 방사선 작업 종사자의 수정체 연간 피폭이 50mSv를 초과하지 않도록 작업환경을 관리하도록 권고한다. [5] 이들 해당 권고는 우리나라 원자력안전법 이하 관리 규정에 일반인과 방사선작업종사자의 피폭선량 제한치로 반영되어 있다.

방사선 방호의 연구 과제

방사선 방호의 핵심 과제는 저선량(<0.1 Sv) 방사선의 인체 영향 자료를 확보하고 피폭 규제의 근거자료로 활용할 수 있는 형태의 정보로 재생산하는 것이다. 저선량 방사선의 영향 정보는 방사선 피폭 허용 기준을 결정하는 근거가 되고 이에 따라 산업 및 의료 산업의 안전관리 비용이 달라진다. 

고선량 방사선 피폭을 동반하는 사고의 예방에는, 일반 산업 및 의료 활동의 관리 전략이 적용된다. 저선량 방사선 피폭이 유발하는 인체 손상 정도는 생활 속 여타 위해 인자들이 유발하는 손상으로부터 구별되기 어렵다. 방사선의 물리적 현상과 인체의 화학적, 생물학적 반응의 내재적 변동성은 저선량 방사선 영향의 확정을 더욱 어렵게 한다. 수십 년간 미국의 에너지성과 유럽연합 연구공동체의 지원으로 저선량 방사선의 인체 영향 특성을 확정하기 위한 연구가 진행되어 왔으나, 실험 대상이 될 수 없는 인체에 관한 자료를 축적하는데 한계가 있기에 제한된 자료를 기반으로 유효정보를 도출하는 이론적 해석 연구의 활성화가 절실하다.

참고문헌

[1] National Research Council (NRC) (2006) Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation: BEIR VII, Phase 2. Washington, D.C.: National Academies Press.

[2] Neriishi K, Nakashima E, Minamoto A, et al. (2007) “Postoperative cataract cases among atomic bomb survivors: Radiation dose response and threshold.” Rad. Res. 168(4): 404–408.

[3] Little MP, Cahoon EK, Kitahara CM, et al. (2020) Occupational radiation exposure and excess additive risk of cataract incidence in a cohort of US radiologic technologists. Occup. Environ. Med. 77 (1), 1–8.

[4] International Commission on Radiological Protection (2007) “The 2007 recommendations of the International Commission on Radiological Protection (ICRP Publication 103).” Annals of the ICRP 37(2–4).

[5] International Commission on Radiological Protection (2012) “ICRP statement on tissue reactions/early and late effects of radiation in normal tissues and organs: Threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context (ICRP Publication 118).” Annals of the ICRP 41(1–2).