※ 이 자료는 지난 8월 22일, 국회의원회관에서 진행된 "저선량 방사선이 건강에 미치는 영향"이라는 강연회 자료 일부를 번역한 것입니다. 방사선 문제 전문가로 저명한 유럽방사선위험위원회의 크리스토퍼 버스비 위원장이 강연을 해주셨고, PPT를 활용한 강의였습니다. 번역의 원문이 PPT자료라서 이해하는데 어려움이 있겠으나, 방사선의 핵심적인 내용이어느 정도 잘 설명되어 있어서, 전체적인 맥락을 이해하는 데는 큰 어려움이 없을 것입니다. 방사선 문제를 이해하는데 참고하였으면 합니다. 첨부로 원문도 붙입니다.
번역 : 조안나(녹색전환연구소 편집위원)
용어감수 : 이보아(녹색당 탈핵특별위원회)
크리스토퍼 버스비(Christopher Busby)
Green Audit UK 책임자 / Environmental Research SIA, Riga, Latvia 책임자
유럽방사선방호위원회(ECRR) 과학위원장
--이력--
영국 국방부 산하 열화우라늄감독위원회 위원 (DUOB)
영국 건강 위원회 산하 내부피폭에 의한 방사선리스크 조사위원회 위원 (CERRIE)
어린이 건강과 환경에 관한 정책정보네크워크 과학정책그룹 리더 (PINCHE)
북아일랜드 얼스터 대학교 초빙 교수
영국 리버풀 대학교 객원 연구원
독일 브레멘 제이콥스 대학교 객원 과학자
독일 연방 농업 연구소 객원 연구원
독일 브라운슈바이크 줄리어스 쿤 연구소 객원 연구원
christo@greenaudit.org
요약 : 인공 방사선 피폭의 원인
■자연 방사능 오염의 증가(우라늄 채굴 및 가공, 핵연료 사이클, 열화 우라늄 무기, 천연 가스와 오일 생산, 인산염 비료, 라듐 다이얼): 우라늄과 라듐
■핵분열 생성물의 확산(세슘-137, 플루토늄-239, 스트론튬-90, 요오드-131 등).
주요 사례:
1. 대기 중 무기 실험, 핵발전과 재처리 중의 허가된 누출(세라필드, 라그), 핵사고(1986년 체르노빌, 1957년 윈드스케일 등), 연구용 방사성 동위 원소
2. 의료방사선 피폭(X-레이, 암 치료)
방사선의 주요 형태
■전자파 방사선: 감마 방사선과 X-레이 등. 감마선은 여러분의 생체 조직을 바로 투과하는 저농도 전리 방사선입니다.
■하전입자 방사선(Charged particle radiation): 빠른 속력으로 움직이는 전자(베타)와 이 보다 느리며 전리작용이 강한 알파 입자. 천연 우라늄, 포타슘-40과 같은 방사성 물질과 플루토늄-239, 세슘-137 및 스트론튬-90과 같이 방사성 핵종이라 부르는 인공 물질에서 방출됩니다. 이들은 우라늄-235의 핵분열로 생성되며 1945년부터 전체 생물권을 오염시키고 있습니다. 베타 비적(1) 은 전리 농도에 따라 달라지나 알파 비적은 전리 작용이 크게 일어납니다.
1. 전리 방사선은 방사선원이나 유형에 상관없이 전리 및 활성화학종의 구조화된 경로를 남기는 하전입자 비적을 생성하는 물질에 의해 흡수됩니다.
2. 이 파편이 DNA와 반응해 돌연변이와 암을 유발합니다.
방사선 효과의 대상은 세포성 DNA
<그림> A: 마주보는 상보적 염기 배열을 보여주는 DNA의 이중나선구조. B: 상보쌍 사이의 수소 결합을 보여주는 DNA 염기의 분자 구조
암, 선천적 결손증 및 기타 질병을 유발하는 DNA 변이
<그림> DNA 복제 및 변이 정착
A: 효소가 하나의 주형(template)으로서 모가닥의 절반을 사용해 양갈래의 딸가닥(daughter strand)을 엮으며 DNA의 모가닥(parent strand)이 풀립니다.
B: 모가닥의 시토신(Cytosine)과 짝을 이루는 염기(구아닌 Guanine)가 손상을 받습니다. 효소가 이를 인식하지 못하고 아데닌(Adenine)을 딸가닥 하나에 삽입하여 코드를 변경합니다. 세포 복제 후 딸 세포는 손상된 염기를 제거하지만 아데닌 잔여물은 티민(Thymine)과 쌍을 이룹니다. 이로 인해 변이가 정착되고 이후 모든 DNA가 이 오류를 복제하게 됩니다.
우라늄 및 우라늄 핵분열에 의한 내부 방사선
■핵분열 생성물은 방사능을 지닌 천연 화학원소의 이형으로, 먹이 사슬 및 흡입으로 체내에 축적됩니다. 그 대부분은 DNA에 결합되며, 모든 피폭 위험 기준의 기초가 되는 국제방사선방호위원회(ICRP)의 과학적 위험 모델로는 예측이 어려운 심각한 유전 효과가 있습니다.
■이러한 이유로 저는 1997년 이에 대안이 되는 위험 위원회인 유럽방사선방호위원회(ECRR)의 설립을 지원했습니다. 여기서 2003년 새로운 모델을 발표했고 2010년 이를 개정했습니다. 이 모델로 내부 방사선 피폭의 영향을 예측하고 설명합니다. 현재 일본어, 러시아어, 프랑스어로 발표되어 있습니다. 후쿠시마 사고 이후 www.euradcom.org에서 무료로 다운로드 받을 수 있습니다.
내부 피폭의 예
■ ECRR에서 건강상에 중대한 위험이 있다고 보는 일반적인 핵분열 생성물은 스트론튬-90, 플루토늄-239, 바륨-140, 텔루륨-132/요오드-131 및 트리튬입니다.
■ 또한 천연이라 하더라도 인공 작업에 의해 확산 및 형질이 배가될 수 있는 우라늄-238 또한 DNA에 대한 친화력과 높은 원자번호의 광전자 전환 때문에 심각하게 위험이 저평가되었다고 ECRR은 결론 내렸습니다.
■ 프랑스 원자력안전방사선방호연구소(IRSN) 산하의 EU 방사선 연구 그룹 MELODI는 최근 2015년 3월 우라늄 내부 피폭에 대한 오랜 연구 끝에 우라늄의 위험성을 확인하였습니다.
방사선 피폭과 건강
■ 건강에 미치는 영향은 히로시마와 나가사키에 투하된 핵폭탄에 피폭된 생존자의 암 발병률을 모델로 하였으며 이 모델은 국제방사선방호위원회(ICRP)에서 조사한 것입니다.
■ 이 모델에서 감마 방사선의 급성 섬광으로 피폭된 생존자의 암 발병률은 흡수선량과 연관이 있으며 발병률과 선량이 선형 관계인 문턱 없는 선형(LNT, Linear No Threshold)(2)모델로 나타납니다.
■ 이 모델은 체내 모든 세포가 동일한 수의 방사선에 피폭되었다는 가정을 토대로 하였습니다.
■ 그러나 부위마다 농도가 다른 내부 방사선에 대해서는 이 가정이 유효하지 않습니다.
그럼에도 불구하고 “방사선량”은 외부 피폭을 토대로 합니다.
ICRP의 팬텀(3)은 인체를 물주머니와 같은 형태로, 방사선은 외부에서 온다고 가정하고, 흡수선량을 질량으로 나누어지는, J(줄)/kg = Gy(그레이) 에너지로 보아
불 앞에서 불을 쬐는 사람과 뜨거운 석탄을 먹은 사람에게 전달되는 에너지를 동일하게 계산합니다.
<그림> 인체모형 팬텀에 따른 일부 방사 기하학적 구조
진짜 “뜨거운 석탄” – 실험쥐 폐 속에 있는 플루토늄의 마이크론 지름의 입자: „alpha stars‟
방사선 효과는 몸 전체에 대한 노출이 아닌 DNA의 손상 때문임을 이제는 보편적으로 인정하고 있습니다. 그러므로 대상은 이제 세포 대신 염색체 DNA가 되어야 하며 방사선 방호에 관련된 DNA의 선량이 핵심입니다. DNA에서 전리작용을 배가하는 특수 매커니즘이 있으며 결합수(4)가 포함된 모든 세포성 DNA는 세포 질량의 1/87입니다.
<그림>
간접적인 효과: 물의 전리작용으로 형성된 OH 라디칼(수산기)이 한 가닥을 공격
직접적인 효과: 전자가 한 가닥을 횡단(희박)
고농도 전리작용이 있는 알파 비적이 양 가닥을 횡단
화학적으로 DNA에 결합된 핵종이 높은 확률로 양 가닥을 절단
<그림> DNA 크기
그러므로 선형 가설 또한 틀렸다: (2013년 버스비) 
선량, 방사선 방호의 핵심 쟁점
“흡수선량”에 대한 오해는, 히로시마에서 후쿠시마까지, 대기권 핵실험의 낙진 효과에서 체르노빌과 후쿠시마와 같은 핵발전소 누출까지, 방사능 오염이 건강에 미치는 영향을 잘못 파악하는 원인입니다.
영국 질병관리본부 피폭선량표(mSv)
치과 X-레이 0.005
대서양 횡단 비행 0.07
방사선관계 종사자의 연간 평균 0.18
뇌 CT 스캔 1.4
영국 연간 평균 2.7
흉부 CT 스캔 6.6
측정 가능한 혈구 변화 100
암 발생 위험이 생기는 시작점 100
급성 결정론적 영향 1000
(인체에 직접적인 영향을 주는 피폭량-제가 설명 붙인 것)
50%의 사망률 5000
하지만 이 피폭선량은 전체 장기부터 신체까지 다수의 조직에 존재하는 평균 에너지를 토대로 하며, 사용된 질량은 1kg 이상입니다. 세포나 DNA 선량은 내부 피폭에서 훨씬 커집니다.
피폭 선량
U-238 또는 Pu-239의 세포에 대한 알파선 비적 >300mSv
인산 결합 우라늄 붕괴에서 DNA 선량 >1000mSv
세포의 단일 트리튬 붕괴에서 DNA 선량 5mSv
우라늄/DNAP에 의해 증폭된 팬텀 광전자 >DNA에서 자연 배경치 감마 선량의 200,000배
저선량? 내부 알파 붕괴에서 10μ 세포 선량(붕괴 당 5MeV(메가일렉트론볼트))
이벤트 mSv 예
단일 붕괴 385 mSv 모든 알파 방사체
순차 붕괴 붕괴 당 1540 mSv Th-228, Ra-224, Rn-220, Po-216
고방사능 입자 1μ 지름 분 당 570 mSv Pu-239
중간 방사능 입자 1μ 하루 당 4.4 mSv 베타 딸(daughter)(5) 핵종 및 광전자 무시 U-238
2013년 Busby Intech의 논술
크리스토퍼 버스비(2013). 내부 방사선 핵종에 의한 DNA 손상의 영향, DNA 복구에서 새로운 연구 방향, Prof. Clark Chen (Ed.), ISBN: 978-953-51-1114-6, InTech, DOI: 10.5772/53942, 원문: http://www.intechopen.com/books/new-research-directions-in-dna-repair/aspects-of-dna-damage-from-internal-radionuclides
이 아티클은 증거 자료와 이전 논문을 인용하여 내외부 선량의 문제점을 검토하였습니다.
각주
1) 비적(飛跡, track): 방사선 등의 대전(帶電)입자가 어떤 종류의 장치에다 눈에 띄는 형태로 남긴 통로의 흔적. 즉, 방사선의 비행 경로
2) 임계치(문턱값) 없이 노출량에 비례해 선형으로 위험이 커지는 모델.
3) 인체가 받는 방사선량을 결정하기 위하여 인체 대신으로 이용하는 모형(비파괴 검사 용어사전, 2008. 1. 20., 도서출판 노드미디어)
4) 보통 생물체 내의 물 중에서 유기물과 수소결합에 의해 밀접하게 결합되어 보통의 방법으로는 쉽게 분리시킬 수 없는 물.(생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 도서출판 여초)
5) 방사성 붕괴에 의해서 1모 핵종에서 생겨난 핵종(농업용어사전: 농촌진흥청, 농촌진흥청)