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방사능과 방사선 목록

조회 : 5942 | 2011-05-09

1986년에 폭발 사고가 났던 체르노빌 원자력 발전소. 사진출처 : (cc) by Fi Dot



지난 3월 일본 후쿠시마의 원자력 발전소(원전)에서 엄청난 사고가 일어났습니다. 후쿠시마 원전이 처음 만들어지던 40여 년 전에 원전 설계에 참여했던 전문가 중 한 사람은 건설 당시에도 근원적인 문제가 있었다고 합니다. 그렇지만 이웃 나라에 사는 우리들은 지난 세월 동안 후쿠시마 원전에 관한 별다른 뉴스를 들어보지 못했고, 그건 어쩌면 그동안 그곳에 특별한 문제가 있었던 것은 아니라는 이야기입니다. 엄청난 재앙으로 닥친 얼마 전의 사고가 있기 전까지는 말입니다. 여러 개의 판이 만나는 경계에 자리하고 있어서 일본에서는 크고 작은 지진이 자주 일어나는 편입니다. 이번 사고도 지진 때문에 시작되었습니다. 하필이면 오래된 원전이 있는 곳에서 강력한 지진이 발생했고, 그 때문에 원전 폭발이라는 사고가 일어나고 말았습니다. 초기대응을 잘했다면 사고의 규모가 이렇게까지 커지지 않을 수도 있었을 텐데, 후쿠시마 원전을 운영하는 회사가 판단을 잘못하는 바람에 문제가 훨씬 더 심각해졌습니다. 결국 후쿠시마 원전 사고는 지금껏 최악의 사고로 알려져 있던 체르노빌 원전 사고와 마찬가지로 7등급 판정을 받았습니다. 원전 사고 등급에는 0등급부터 7등급까지 여덟 단계가 있는데, 그 중에서 7등급 사고는 가장 높은 단계의 대형 사고로써 방사성 물질을 대량으로 유출하여 생태계에 심각한 영향을 끼치는 단계입니다.




*알아보기*
- 방사능의 발견
- 방사선의 종류
- 방사능의 양면성




*관련 단원*
- 생태계와 환경(초등학교 6학년 1학기)
- 에너지(초등학교 6학년 2학기)




방사능의 발견
독일의 물리학자인 뢴트겐은 1895년에 X-선을 발견했습니다. 당시 과학자들은 음극선으로 여러 가지 실험을 했습니다. 뢴트겐도 음극선 실험을 했는데, 어느 날 자석에 의해 휘지도 않으면서 높은 에너지를 가진, 정체불명의 빛을 보게 되었습니다. 다른 사람들은 눈 여겨 보지 않고 지나쳤지만 뢴트겐은 꼼꼼하게 그 빛의 정체를 파헤치기 위해 실험을 계속했고, 알 수 없는 빛이라는 뜻으로 X-선이라는 이름을 붙였습니다. 그것이 바로 오늘날 우리가 병원에서 질병을 진단하기 위해 사용하는 X-선입니다. X-선은 투과력이 좋아서 물체를 파괴하지 않고도 내부를 볼 수 있게 해주기 때문에 병원 뿐 아니라 여러 분야에서 널리 쓰이고 있습니다. 특허를 신청하면 많은 돈을 벌 수 있었지만 뢴트겐은 특허도 신청하지 않은 채 X-선을 공개했고, 업적을 인정받아서 최초의 노벨 물리학상 수상자가 되었습니다.





X-선이 발견된 지 얼마 지나지 않아 프랑스의 물리학자 베크렐이 우라늄으로부터 X-선과는 다른 방사선이 나온다는 사실을 발견했습니다. 특이한 점은 이 방사선이 자발적으로 발생한다는 사실이었습니다. X-선이 고속으로 운동하는 전자에 의해 생긴 인공방사선인 것과 달리 우라늄으로부터 나오는 방사선은 자연방사선입니다. 베크렐의 제자였던 마리 퀴리는 우라늄처럼 자발적으로 복사선을 방출할 수 있는 성질을 방사능이라고 하고, 방사능을 가진 원소를 방사성 원소라고 이름 붙였습니다. 남편인 피에르 퀴리와 함께 방사성 원소 라듐과 폴로늄을 발견한 마리 퀴리는 방사능 연구에 대한 공로로 한 번은 노벨 물리학상, 또 한 번은 노벨 화학상, 이렇게 두 번이나 노벨상을 받았습니다.





방사성 원소 라듐과 폴로늄을 발견한 마리 퀴리 사진출처 : wikipedia.org


방사선의 종류
그런데 방사성 원소들은 왜 방사선을 내놓는 것일까요? 모든 원소의 원자에는 원자핵이 있습니다. 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어지는데, 방사성 원소들은 불안정한 원자핵을 가지고 있습니다. 이런 원소들은 안정한 원자핵을 갖게 될 때까지 붕괴를 계속하게 되고, 그 과정에서 방사선을 방출합니다. 원자핵의 붕괴는 알파붕괴, 베타붕괴, 감마붕괴, 이렇게 셋으로 나뉩니다. 알파 붕괴가 일어나면 알파 입자가 방출됩니다. 알파 입자는 양성자 두 개, 중성자 두 개로 이루어진 것으로써 헬륨의 원자핵과 같으며, 양전하를 가지고 있습니다. 알파 입자들의 흐름이 알파선인데 방사선 중에서 투과력이 제일 약해서 두꺼운 종이 한 장조차 통과하지 못합니다. 베타붕괴가 일어나면 전자로 이루어진 베타선과 함께 뉴트리노라는 것이 방출됩니다. 베타선의 투과력은 알파선보다는 크지만 감마선보다는 약합니다. 플라스틱이나 얇은 금속 정도만 있어도 베타선의 투과를 막을 수 있습니다. 알파붕괴나 베타붕괴로 인해 들뜬상태가 된 원자핵은 넘치는 에너지를 내놓고 안정된 상태로 변화하려는 성질이 있습니다. 이 때 방출되는 것이 에너지가 매우 큰 감마선이며, 감마선을 방출하는 과정을 감마붕괴라고 합니다. 양전하를 띤 알파선이나 음전하를 띤 베타선과 다르게 감마선은 전하가 없으며, 웬만한 두께의 납도 투과할 정도로 투과력이 크기 때문에 가장 위험합니다.









알파 입자, 베타 입자, 감마선의 투과력을 비교해서 보여주는 모형




방사능의 양면성
후쿠시마 원전 사고 이후 우리나라는 방사능 공포에 휩싸여 있습니다. 방사성 물질은 눈으로 구별해서 피할 수 있는 것이 아니기 때문에 더더욱 두려운 마음이 들 수 있습니다. 인체가 방사선에 노출되면 세포 조직이나 DNA가 손상될 수도 있고, 그에 따라 다양한 질병이 생기기도 하며, 심한 경우 사망에 이르게 됩니다. 또 다음 세대에 돌연변이를 일으킬 수도 있습니다. 그리고 그 정도는 얼마나 많은 양의 방사능에 얼마나 오래 노출되었는가에 따라 달라집니다. 그러므로 방사능의 위험성을 알아두고 조심하는 것은 좋지만, 너무 ‘묻지마’ 식의 공포를 느낄 필요는 없습니다. 원전 사고 같은 재앙이 없더라도 우리는 늘 어느 정도는 우주로부터 오는 우주방사선이라든가 토양으로부터 나오는 토양방사선 등 자연방사선에 노출되어 살고 있습니다. 현재 원자력안전정보공개센터 (http://iernet.kins.re.kr/GROUP01/RealTimeData.aspx)에서 웹사이트를 통해 실시간으로 방사선 모니터링 정보를 공개하고 있으므로 참고하면 좋을 것입니다.








방사능 물질을 사용하는 곳에는 허가 받은 사람만 드나들 수 있다. 사진출처 : (cc) by Smat Jain





방사능이 위험하기만 하고 우리에게 아무런 도움도 되지 않는 것은 아닙니다. 방사능은 방사성 탄소를 이용한 연대측정법, 질병의 진단 및 치료, 방사선사진법 등 여러 분야에서 우리에게 많은 도움을 주고 있습니다. 특히 의료 분야에서 방사선을 활발하게 이용하고 있습니다. 병원에서 흔히 볼 수 있는 X-선 촬영에는 오래전부터 쓰이던 2차원적인 방법뿐만 아니라 인체 내부를 3차원적 영상으로 보여주는 컴퓨터단층촬영(CT)도 있습니다. 방사능요법을 이용하면 암 같은 난치병에 걸린 환자들이 방사능의 도움을 받기도 합니다. X-선이나 감마선은 비파괴 검사법(건물이나 제품 등의 물체를 파괴하지 않고 검사하는 방법)인 방사선사진법에 쓰입니다. X-선과 감마선의 강한 투과력을 이용하면 물체를 파괴하지 않고도 안의 상태를 볼 수 있기 때문에 널리 쓰이고 있습니다.









X-선을 이용해 촬영한 손의 모습. 사진출처 : (cc) by Trace Meek




*더 찾아보아요*
☆ 책으로 읽어보아요
- 퀴리 부인이 들려주는 방사능 이야기, 정완상 지음, 자음과모음




*한걸음 더!*
☆ 원자력 발전의 원리가 무엇인지 알아보세요.
☆ 원전 사고 등급의 각 단계에 대해 자세히 알아보세요.
☆ 자연 방사성 원소와 인공 방사성 원소에는 어떤 것들이 있는지 알아보세요.
☆ 방사능의 세기를 나타내는 단위는 어떤 것인지 찾아보세요.




주제!
에너지
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