I. 제목
국민 방사선 위해도 평가
II. 연구 개발 목적 및 필요성
일반 국민들이 받게 되는 방사선 피폭은 크게 자연 방사선, 의료 방사선 및 직업상 피폭 3가지이다. 국가마다 지리적, 문화적 특성에 따라 다소의 편차는 있지만, UNSCEAR의 보고에 따르면 사람들이 피폭하는 방사선량 중 약 80% 이상이 자연 방사선이며 15% 내외가 의료방사선이다. 원자력발전을 포함한 원자력 또는 방사선 시설에서 직업상 피폭 방사선량은 1% 이하이다.
방사전의 객관적, 과학적 위험의 크기는 현대사회의 시민에게 노출된 다른 위험에 비해 상대적으로 작다는 사실에도 불구하고 대중의 방사선, 특히 원자력 방사선에 대한 우려는 증폭되어 "방사선공포증"으로 불릴 정도로 원자력에너지나 방사선의 유용한 이용을 저해하고 있는 실정이다. 이러한 상황은 정치-사회적 인자, 사회심리학적 인자 등을 포함한 다양하지만 방사선 위험 자체에 대한 오해도 요인 중의 하나이다. 방사선 위험이 일반인에게는 이해가 쉽지 않은 과학적 사안들을 다루고 있지만 분명한 것은 위험에 관한 대중과의 의사소통에 실패했다는 점이다. 위험에 관한 의사소통의 기반으로서 우리가 처하고 있는 방사선 환경에 대한 이해가 무엇보다 중요하다. 이러한 관점에서 우리 국민이 인공 방사선원과 천연 방사선원을 포함하는 모든 방사선원으로부터 받고 있는 방사선 피폭의 스펙트럼과 크기를 정량적으로 평가하고 데이터를 유지하는 것이 필요하다.
따라서 국민 방사선 위해도 평가의 제2단계 연구에 이어서 수행된 제3단계 연구에서는 대기 시료중 방사능 준위 및 피폭 선량 평가, 우주선에 기인한 외부 방사선량률 분석, 산업원료물질에 대한 천연방사능 준위 기초 조사와 한국인 방사선 위해도 평가는 자연 방사선원으로 부터의 피폭, 직업상 피폭, 의료상 피폭 등 다양한 피폭 선원에 대하여 조사하여 국민 방사선 피폭 데이터 베이스를 구축하고 이에 기초한 국민 방사선 피폭백서의 발간과 저선량 규제의 개념적 근거 체계 수립하는 것이 본 연구의 목적이다.
III. 연구 개발 내용 및 범위
본 연구의 목적을 달성하기 위하여 대기 시료중 방사능 준위 및 피폭 선량 평가, 우주선에 기인한 외부 방사선량률 분석, 산업원료물질에 대한 천연방사능 준위 기초 조사 및 자연 방사선원으로 부터의 피폭, 직업상 피폭, 의료상 피폭 등 다양한 피폭 선원에 대하여 조사하여 한국인 방사선 위해도 평가와 국민 방사선 피폭 DB를 구축하고, 저선량 규제의 개념적 근거 체계 수립을 위한 자료조사 및 방법론을 제시하였다.
우선 환경 중의 방사선/능 조사 연구로서, 대기시료 및 생물시료 중 Pu 및 Np 방사능 준위 및 피폭전량 평가는 한국원자력안전기술원이 우리나라 및 인접국의 방사선 사고에 대비한 감시 목적으로 2002년부터 채집한 대기시료 (낙진, 대기부유진)를 대상으로 하였고, 생물시료는 2005년 한반도 인근 해역에서 잡은 어류와 해조류 등이며 육상 생물시료로는 육류 및 엽채류를 포함하였다. 지상에 대한 우주선량 조사 및 평가는 전산모사 프로그램 CARI-6 를 이용한 계산 및 지각 방사선이 배제된 해상환경 및 고지대와 같은 대표지점을 선정하고 NaI In-situ 스펙트럼 분석 등으로 우주선량을 계측하고 계산값과 비교 검증하였다. 이와 더불어 항공여행에 따른 우주선량을 재평가 하였다. 산업원료물질에 대한 천연방사능 준위 기초 조사는 국내에서 유통 중인 총 31종 174개 시료를 채취하여 방사능 준위 조사와 조성 물질에 대하여 화학분석을 하였다.
다음, 국민 방사선 위해도 평가의 일환으로 의료상 피폭 선량은 기존의 2002년 데이터를 이용한 평가 결과의 오류를 수정하여 재평가하고, 2004년의 자료를 기반으로 의료상 피폭선량을 평가하여 데이터베이스를 업데이트 하였다. 또한 기존의 평가에 포함되지 않았던 진단방사선 분야에서의 중재방사선시술에 대한 자료와 핵의학 분야에서의 PET 진단에 대한 피폭선량을 평가하여 추가하였다. 음식물 중 Pb-210과 Pb-210에 의한 선량평가를 추가하였다. 이에 따라서 우리 국민이 다양한 피폭원으로 부터 받는 선량에 관한 DB를 구축하고 궁극적으로 이를 이용하여 선행과제의 결과물들과 종합하여 국민방사선 피폭백서(안)을 편집 작성 하였다. 또한 IAEA 등 국제사회에서 관심 고조로 제안된 저준위방사능을 함유한 물질에 적용되는 방사능 농도기준 등, 국제적인 안전 규제 범위에 부합되는 위한 저선량 규제의 개념적 근기 체계 수립을 위한 현황조사와 국내 실정을 고려한 규제 제도의 도입 방안을 검토하였다.
IV. 연구 개발 결과
대기 시료중 방사능 준위 및 피폭 선량 평가
대기 시료에 대한 총 Pu 방사능은 년도별 큰 변화 없이 0.06~0.27 Bq/kg 나타났으며, Pu 원자비 범위는 0.17~0.18로서 육상에서의 범지구적 평균준위인 0.18과 비슷한 값을 보이고 있어 대기시료가 핵실험에 의해서 낙하된 낙진에 기인된 것으로 판단된다. 한편 237Np/239Pu 원자비는 육상시료에서의 평균 원자비인 0.42보다 낮은 0.30로 나타났으나 이들 원자비의 오차가 큰 점을 감안한다면 237Np 도 핵실험 낙진에 기인된 것으로 판단되었다. 해양 및 육상생물 시료 중 Pu 동위원소 및 237Np 농도는 Pu이 237Np의 농도 보다 월등히 높았고, 방사능 농도는 해조류 및 연체/갑각류에서 제일 높았으며 엽체류 및 육류에서 낮은 농도를 나타났다. 이들 시료에 의한 피폭선량의 최대값이 대기시료에서 연간 ~ 3μSv 정도로 지극히 낮은 수준이었다.
우주선에 기인한 외부 방사선량률 분석
우리나라 지상에서 위도 및 고도에 따른 백그라운드 우주선량을 조사하여 국민 방사선 피폭선량 평가에 활용하고, 국내 고유한 자연방사선 준위분포의 기초 자료를 확보하기 위한 것이다. 이를 위하여 우리나라 전역에 대한 우주선량 평가는 우주선량 모사용 전산 코드(CARI-6)를 사용하였고 이를 실측값과 검증하여 평가하였다. 우주선량의 실측은 지각 방사선이 배제된 해상지역 및 위도와 고도에 따른 우주선 선량률을 측정하기 위해 지각방사선량은 4"×4" NaI(TI) in-situ 스펙트럼 분석 및 공간선량률 조사는 가압 전리함 선량계를 사용하였다.
우리나라의 우주선 기여 선량률에 대한 계산결과는, 행정규역별 기준시 전국 산술평균값이 33.4 ± 1.1 nSv/h 이며 지역별 최대값은 42.4 nSv/h(태백시 고도 677m), 최소값은 32.0 nSv/h(진도군 고도 16m)로서 이는 우주선의 고도효과에 의한 것으로 판단된다. 태백시의 경우 현장 실측값(태백시청 인근지역 고도 700 m)은 40.3 nSv/h로서 코드 계산값과 5%의 차이를 보였다. 시도별 최대값은 강원도가 35.3 nSv/h이며 부산이 32.3 nSv/h로 행정구역별 우주선량의 최소값으로 나타났다. 한편 인구가중 평균은 인구가중치와 평균고도에 따라 경기도(35.5 nSv/h)와 전라남도(32.3 nSv/h)에서 최대 최소값으로 나타났으며 전국 평균값은 33.7 nSv/h 이었다. 한반도에 대한 경위도별 우주선 기여 선량률에서 최대값은 63.8 nSv/h(지리산 천왕봉 인근지역: 고도 1632 m)로 나타났다. 또한 우리나라의 인구 밀집지역은 대부분이 고도 50m 이내의 서남해안 지역에 분포하고 있어, 우리나라 행정구역별 2005년 인구기준시 국민 98%이상이 우주선량 35.0 nSv/h (약 0,3 mSv/y) 이하로 피폭받고 있는 것으로 나타났다.
산업원료물질에 대한 천연방사능 준위 기초 조사
본 연구를 위하여 국내 유통 중인 산업원료광물과 산업원료물질 총 31개종 174개 시료를 대상으로 하였다. 조사된 산업원료광물은 요업용, 원료광물, 화학공업용 원료광물, 철광원료광물, 전자공업용 원료광물, 에너지 연료자원 및 바이오 원료광물들로 구분할 수 있다. 국내 수급량은 제철원료 및 에너지자원을 제외한 순수한 산업원료광물의 총 생산량은 약 8천9백만 톤, 수입량 약 5백2십만 톤, 내수량 약 9천4백만 톤이고 내수규모는 1조4천억 원에 달한다.
채취된 대부분의 시료에 대해 U, Th 등 총 22개 원소에 대해 화학분석을 수행하고 지화학적 특성을 파악하였다. 이들 시료에 대한 방사능 핵종 분석은 감마 분광분석법을 사용 원자력안전기술원과 지질자원연구소가 공동으로 수행하였으며, 인공핵종인 137Cs 및 자연핵종인 40K, 226Ra, 232Th 농도를 분석하였다. 인공핵종인 137Cs의 농도는 거의 측정범위 미만으로 확인 되었으며, 238U 계열 붕괴핵종인 234Th의 농도 역시 대부분 측정범위 미만으로써 매우 낮은 농도값를 보였다. 40K은 운모가 평균 2.453 Bq/g으로서 가장 높게 나타났다. 232Th 농도비는 우라늄 저함유광물과 고함유광물이 현저히 다른 양상을 나타내었다. 우라늄 저함유광물 대부분은 0.0007~0.4333 Bq/g의 낮은 농도 범위를 보이는 한편, 우라늄 고함유광물인 저어콘은 높게 나타났으며, 특히 말레이시아산 저어콘이 1.9659 Bq/g로서 가장 높은 농도를 보였다. 238U 딸 핵종인 226Ra 농도비는 우라늄 저함유 광물들에서 0.0005~0.4527 Bq/g의 농도 범위를 보이며, 우라늄 고함유 광물인 저어콘이 높은 값을 보이는데, 말레이시아산이 10.9710 Bq/g으로서 가장 높게 나타났다.
본 연구에서 조사된 산업원료광물 중에서 남아프리카공화국, 말레이시아 및 호주에서 수입된 모든 저어콘이 IAEA 안전지침 (40K 10 Bq/g 이하, 기타 천연방사성핵종 1 Bq/g 이하)을 초과하는 광물이었다.
한국인 방사선 위해도 평가 및 방사선 피폭 DB 구축
한국인 방사선 위해도 평가와 피폭 DB 구축을 위하여, 2단계 연구 결과 중 의료상 피폭 등을 재평가하고 방사선 피폭 DB를 수정 보완하였다. 2004년 기준으로 총 의료행위 중 진단방사선의 진료 빈도수는 약 1억2백만 건, 핵의학 검사는 50만 건으로 각각 99.5%와 0.5%의 빈도율을 보였으며, 이에 따른 집단 선량은 진단방사선 31,661man-Sv, 핵의학검사 3,530 man-Sv로써 각각 90%와 10%의 비율을 보였다. 이는 국민 한사람 당 연간 약 0.73 mSv의 피폭에 해당한다. 진단방사선 분야에서의 중재방사선 시술건수는 2004년 한해 총 342,050건으로 658.9man-Sv의 집단선량을 기여하였고, 핵의학검사 중 PET 검사는 36,752건으로 245.3man-Sv의 집단선량을 보였다.
우주선에 의한 피폭평가는 CARI-6 전산코드를 사용하였으며 지상 우주선에 대한 국민 1인당 평균 유효선량은 248 μSv/y로 UNSCEAR의 위도별 평균값보다 다소 낮은 결과를 보였다. 2003년의 비행고도에서의 우주선 선량을 보완한 2007년의 결과는 항공여행으로 인한 국민의 평균 유효선량이 6.9 μSv/y로 2003년 결과보다 두 배 이상 증가하였다. 따라서 우주선에 기인한 연간 국민 평균 유효선량은 255 μSv, 집단선량은 12418man-Sv로 나타났다. 방사성핵종의 섭취로 인한 내부피폭 중 가장 큰 선량을 야기하는 226Ra와 그 딸핵종들인 210Pb 및 210Po에 대한 선량평가를 수행하였다. 이들로 기인하는 일반인의 연간 평균 유효선량은 각각 10.48 μSv, 56.17 μSv, 127.09 μSv로 평가되었으며 이들에 의한 연간 집단선량은 9439 man-Sv로 나타났다. 그 외 우리나라 및 인접국의 방사선 사고에 대비한 감시 목적으로 대기시료와 생물시료에 대하여 수행한 Np 및 Pu 동위원소들의 방사능농도와 그로 인한 인체영향은 거의 없는 것으로 나타났다.
저선량 규제의 개념적 근거 체계 수립
환경 중에 존재하는 자연 방사선원으로부터의 피폭은, 제어가 불가능하거나 또 제어해도 그 효과가 거의 없는 방사선원에 대해서 ICRP의 권고에 따라 「제외」의 대상으로 하였다. 그러나, 자연 방사성 물질을 포함한 원재료를 이용하는 산업 활동이나 자연 방사성 물질을 포함한 일반 소비재의 이용은 제어할 수 있는 것으로, 작업자나 일반 공중의 피폭을 수반하여 소기의 이익을 얻기 위한 것인지의 여부에 따라서 국제 사회는 인공 방사선원 이용의 경우와 같이 소위「행위」의 범주로 분류하고 있다. IAEA의 BSS 및 규제제외(exclusion), 규제면제(exemption), 규제해제(Clearance)의 개념을 정의한 IAEA Safe Standards Series No. RS-G-1.7, 그리고 유럽 위원회의 RP-122가 그 대표적인 예이다.
자연 방사성 물질에 의한 방사선도 인공 방사선원과 마찬가지로 자연 방사성 물질에 의한 피폭도 방사선 방호를 목적으로 한 규제의 대상으로 해야 한다고 고려하고 있다. 그러나 자연 방사성 물질에 의한 방사능은 극 저준위로부터 유의한 피폭을 발생시키는 준위까지 일반 환경에 폭넓게 분포하여, 그 방사능 농도에서 큰 차이를 보이고 있어, 「방사선에 의한 영향이 하찮을 정도의 작은 선량」이라는 관점에 기초하여 면제 준위 농도를 설정하고, 이를 초과한 경우에 모든 것을 규제하는 방법을 취하는 것은 곤란하다. 또한 산업에 이용되는 원재료에 포함되는 자연 방사성 물질은 방사성 물질을 직접 이용하는 경우가 드물고 방사능을 의도적으로 이용하지 않는 것이 대부분이다.
게다가 자연 방사성 물질을 포함한 각종 원재료는 과거부터 이미 이용하여 온 바,「이미 피폭의 경로가 존재하고 있다」라고 생각할 수 있으므로 「개입」의 대상으로 한 요소를 가지고 있다. 특히, 원재료를 취급하는 초기 과정은 인위성이 작다고 생각할 수 있는 것부터, 「개입」의 대상으로 한 요인이 크다. ICRP는 「개입」의 대상에 대해서, 규제상의 규정에도 「행위」의 그것과는 다른 것이 제안되고 있으며, 따라서 보다 적절한 규제를 통하여 효과적인 리스크의 경감을 기대하고 있다.
이상의 관점으로부터 자연 방사성 물질의 이용에 대해서는, 그 이용 형태에 관련한 인위성이나 실제 피폭의 가능성의 관점으로부터 대상 물질을 분류하고 각각의 특성에 따른 규제의 방법이나 면제 또는 개입 면제에 대해서, 피폭선량에 근거한 방법으로 대응할 필요가 있을 것이다.
결론
2007년을 기준으로 우리 국민이 평균적으로 피폭하는 방사선량은 연간 3.7 mSv가 된다. 그 대부분인 80,3%는 자연방사선에 의한 것이며 나머지의 거의 전부인 19.7%는 질병의 진료를 위해 의료기관에서 피폭하는 의료상 피폭으로 나타났다. 직업상 피폭의 기여는 0.04%에 불과하였는데 외국의 통계에 비해 직업상 피폭의 점유율이 낮은 이유는 우리의 자연방사선 선량과 의료상 피폭이 상대적으로 높은 데서 찾을 수 있다.
한편, USCEAR 2000에서 보고된 자연방사선에 의한 일반인의 연간 평균 피폭선량인 2.4 mSv와 비교할 때 우리나라는 20% 정도 높은 연간 약 3 mSv로 평가 되었는데, 이는 우리나라의 지각 특성에 따라서 우라늄과 토륨의 농도가 세계 평균값 보다 높게 나타나고 지각의 우라늄과 토륨 자손핵종들에 의한 외부피폭 및 내부피폭이 약간씩 높게 적용된 것이 그 이유로 판단된다.
V. 연구 개발 결과의 활용 계획
UNSCEAR 등이 수집 평가하는 전세계의 천연핵종 농도 자료집에 국내 고유의 천연핵종 자료의 제공이 가능케 되어 국제적 위상 제고에 기여하며, 일상 생활에서 받는 자연방사선에 대한 조사 자료를 공개함으로써 원자력 에너지 이용에 의한 상대적인 안전성을 강조하여 방사선에 대한 국민적 불안감 해소 및 대국민 이해 증진에 활용할 것이다. 산업 물질에 대한 천연방사능 준위 자료를 확보하여 IAEA의 안전기준 관련 천연방사성물질에 대한 규제면제 및 개입의 기초 자료로 활용하며, 또한 향후 국가간 무역 장벽의 하나로 대두될 가능성이 있는 산업원료 물질에 대한 기초 조사를 통해 통상마찰의 여지를 해소하고 산업원료의 무분별한 수입에 대한 규제 요건으로 활용할 것이다. 본 연구 조사 결과로서 확보된 국민의 평균적 피폭량 근거 자료에 기초한 우리 국민의 정량적 위해도 제시하고, 국민의 방사선 피폭현황 자료로서 국민방사선 피폭 백서(안)를 발간함으로써 방사선 위험에 과한 대중과 의사소통에서 중요한 역할을 할 것으로 기대하며 궁극적으로 원자력과 그 이용에 대한 대중 수용성 증진에 크게 기여할 것이다.
향후, 중장기 연구에서 전국 지하철, 백화점 및 대형할인 매장 등의 다중이용 시설에 대한 라돈농도 조사 및 소비재 상품(건강용품 등) 화력발전소와 같은 산업물질의 대량사용시설에 대한 방사능 농도 조사 연구를 수행하고 기초자료의 수집 및 평가를 통한 국민 방사선 환경 DB가 구축되면 국민의 방사선 보건관리 평가에 중요한 정보가 될 것이다.