방사선의학 웹진

  지난 10월 30일 저녁 7시 30분, 전 국민의 이목이 삼성동으로 쏠렸다. 이재용 삼성회장, 정의선 현대자동차그룹 회장과 함께 엔디비아 최고 경영 책임자 젠슨 황이 깐부치킨 삼성점에서 크리스피 순살치킨, 바삭한 식스팩, 스윗 순살치킨, 치즈스틱과 제주맥주 제주 위트 에일 생맥주를 먹으며 깜짝 회동을 가진 것이다. 약 1시간가량 깐부치킨에서 재벌 회동을 하는 동안 미리 예약했던 일반인 손님들에게는 골든벨을 울리고, 구름 떼 같이 몰려든 기자들과 시민들에게 바나나우유와 치즈스틱을 권한 삼총사는 – 바나나우유와 치즈스틱은 젠슨 황이 건넸고, 골든벨 결제는 이재용, 정의선 회장이 나눠서 했다고 한다. - GeForce 25주년 행사가 열린 코엑스 광장에도 등장해 관중들의 환호성을 받았다.

< 이재용-젠슨황-정의선 깐부치킨 회동¹⁾, 
지포스 행사에서 젠슨 황의 가호를 받아 월즈 쓰리핏을 달성한 T1²⁾ >

  GeForce 25주년 행사에 등장한 삼총사 외에 사람들의 이목을 집중시킨 순간이 있었는데, 중국에서 2025 LoL 월즈 챔피언십 일정을 소화하고 있던 페이커 영상 편지가 행사장 화면에 나타나자 젠슨 황이 ‘페이커’를 여러 번 연호하며 ‘기습 숭배’를 한 것이다. 젠슨 황의 가호 덕분이었을까, 페이커는 이번 LoL 챔피언십을 우승하며 월즈 6번 우승과 쓰리핏 이라는 e-Sport 역사상 전무후무한 기록을 세웠다.

  젠슨 황이 갑자기 페이커를 연호하며 기습 숭배를 했지만, AI 열풍이 불기 이전 GPU는 PC 게임 성능을 좌지우지하던 주요 부품이었다. 스타크래프트의 폭발적인 인기로 한국에 피시방이 우후죽순으로 생기던 1990년대 후반~2000년대 초, 경영 위기를 겪던 젠슨 황은 용산전자상가에서 직접 영업을 뛰며 회사를 살렸다고 한다. 그래서였을까, 페이커를 연호하기 전 젠슨 황은 한국의 게임문화가 지금의 NVIDIA를 성장시켰으며, 삼성전자 GDDR D램을 사용해 지포스 256을 출시한 일화를 밝혔다.

  한국에서 깐부치킨 회동을 한 젠슨 황의 가호를 받아 페이커 선수가 LoL 챔피언십 우승을 한 건 알겠는데, 방사선과 대체 무슨 관계가 있나 싶으실 것이다. GPU에 들어가는 반도체 품질관리에는 XRF (X-ray Fluorescence) 분석이 필수적이다. XRF는 반도체 산업에서 웨이퍼나 박막 구성 원소 분석 및 두께 측정에 사용되는 비파괴 분석기술로, 반도체 공정 중 단계별 물질 성분과 두께를 정확히 분석할 수 있어서 품질관리에 필수적이다.

  세계에서 손꼽는 대기업조차도 방사선 기술 없이는 돌아가지 않는다. 그만큼 첨단산업에서도 기본적으로 활용되고 있는 방사선 기술인데, ‘방사선의학 이것만 알려주마’를 연재하는 근 7년간(!) 방사선 기초에 대해 언급한 적이 없다는 사실에 필자는 놀라움을 금치 못했다. 이번 호에서는 방사선 비상진료 분야에 대해 본격적으로 알아보기 전, 어쩌면 가장 먼저 다뤘어야 할 방사선의 기초에 대해 알아보고자 한다.

  방사선은 입자 또는 파동이 매질 또는 공간을 전파하는 과정으로 불안정한 핵을 가진 원자나 원자핵이 안정화되기 위해 방출하는 에너지의 흐름을 말한다. 방사선은 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 방사선이 가지고 있는 에너지에 따른 분류로, 방사선이 가지고 있는 에너지가 커서 방사선이 통과하는 물질을 이온화시키는 방사선을 ‘이온화 방사선’이라 하고 에너지가 작아서 이온화 능력이 없는 방사선을 ‘비이온화 방사선’이라 부른다. 이온화 방사선에는 α선, β선, γ선, 중성자선, 우주선 등이 있으며 비이온화 방사선에는 전파, 마이크로파, 빛, 적외선, 자외선 등이 있다. 일반적으로 방사선이라 하면 이온화 방사선을 의미한다.

  두 번째는 방사선의 형태에 따른 분류로 α선, β선 및 중성자선과 같이 질량을 가지고 있는 입자방사선과 파동 형태의 X선, γ선과 같은 전자파 방사선으로 나눈다. 세 번째는 생성에 따른 분류로, 시멘트에서 미량 방출되는 가스 형태의 라돈과 같이 자연계에 존재하는 방사선을 ‘자연방사선’이라 하고 인공적으로 만들어 내는 방사선을 ‘인공방사선’이라 한다. 의료기관에서 환자의 진단에 이용되는 X선이 대표적인 인공방사선이다.

< 방사선의 종류³⁾ >

1) α선

  α선은 원자핵에서 방출되는 고속의 헬륨 원자핵으로 중성자 2개와 양성자 2개로 구성되어 있어 전하량은 +2이다. α선은 상대적으로 매우 큰 질량과 전하량을 가지고 있어 물질을 이온화시키는 능력이 매우 크지만, 투과력은 약해서 공기 중에서는 수 ㎝, 조직 내에서는 수십 분의 1 ㎜ 정도 비정을 가진다. 따라서 α선에 외부피폭을 당하게 되면 인체 위험성이 크지 않지만, 흡입 또는 섭취 등을 통해 내부피폭이 발생하면 α선이 가지고 있는 모든 에너지를 인체에 전달하게 되므로 위험성이 커진다.

2) β선

  β선(전자선)은 α선에 비하여 매우 가벼워 빛의 속도에 가깝게 움직이지만, -1의 전하를 가지고 있어 물질을 이온화시키는 능력이 있다. 공기 중에서 수 m, 조직 내에서 수 ㎜ 정도 투과하며 알루미늄판 정도로 차폐할 수 있다.

3) 중성자선

  중성자선은 질량이 전기적으로 중성이기 때문에 물질을 이온화시키는 능력은 매우 작다. 따라서 수 ㎝의 철판이나 수 m의 콘크리트를 투과할 수도 있다. 일반적으로 에너지가 낮은 중성자선을 효과적으로 차폐하기 위해서는 중성자와 질량수가 ‘1’로 서로 동일한 수소가 다량으로 함유된 물, 파라핀 및 합성수지 등을 사용한다.

4) 광자

  γ선이나 X선을 묶어서 광자라고도 부른다. 원자핵으로부터 나온 광자를 γ선이라 부르고 전자궤도로부터 나오는 광자를 X선이라 부른다. 광자는 질량을 가지고 있지 않고 전기적인 성질을 가지고 있지 않기 때문에 물질을 이온화시키는 능력이 매우 작다. 따라서 에너지에 따라 수 ㎜ ~ 수 ㎝의 납판 이나 수 m의 콘크리트를 투과할 수도 있다. 광자를 효과적으로 차폐하기 위해서는 납과 같은 전자밀도가 높은(원자번호가 높은) 물질이 사용해야 한다.

< 방사선 종류별 투과 능력⁴⁾>

  이런 방사선은 다음과 같은 네 가지의 성질을 가지고 있다. 첫 번째는 물질을 이온화시키는 성질, 두 번째는 일정한 물질에 방사선을 조사하면 물질로부터 형광을 방출시키는 형광작용, 세 번째는 필름이나 사진건판을 흑화시키는 사진 작용, 그리고 네 번째는 투명하거나 불투명한 물질을 투과하는 투과성이다. 이 외에 중성자선은 특이한 성질을 가지고 있는데, 중성자선이 조사된 물질을 방사성물질로 만드는 방사화 작용이다.

  방사선량은 어떤 물질이나 조직에 흡수된 방사선의 양을 의미하는데, 생물학적 영향을 평가하기 위해 조사선량, 흡수선량, 등가선량, 유효선량 등 다양한 종류로 정의하고 있다.

< 이온화 방사선의 SI 선량 단위 관계도⁵⁾>

1) 조사선량

  조사선량은 공기 또는 매질을 통과하는 방사선이 이온화를 일으킨 정도 또는 공기 중 이온화된 양의 척도를 의미한다. 단위로는 뢴트겐(R)을 사용한다.

  1 R은 표준상태의 공기 1 ㎏당 2.58×10-4 C의 전하를 만드는 방사선의 양으로 정의되며, γ선이나 X선에서만 사용한다. 이는 1015개 정도의 전자를 만들어 내는 방사선의 세기로, 매우 큰 양이기 때문에 일반적으로는 R의 1/1,000인 mR이 많이 사용된다.

2) 흡수선량

  흡수선량은 물질의 단위질량당 흡수된 방사선의 에너지로 정의되며 단위는 그레이(gray, Gy)를 사용한다. 1 Gy는 1 ㎏의 물질에 1 J(약 0.24 cal)의 에너지가 흡수된 것을 말한다. 예전에는 단위로 라드(rad)를 사용하였으며, 1 Gy = 100 rad이다.

3) 등가선량

  등가선량은 흡수선량을 바탕으로 방사선 종류의 생물학적 효과 차이를 보정한 개념이다. 즉, 특정 조직에 흡수된 선량에 그 방사선의 종류에 대한 방사선 가중치를 곱해서 계산하며 단위는 시버트(Sv)를 사용한다. 1 Sv는 흡수선량과 마찬가지로 1 ㎏의 물질에 1 J(약 0.24 cal)의 에너지가 흡수된 것을 말한다. 예전에는 단위로 렘(rem)을 사용하였으며, 1 Sv = 100 rem이다.

< 방사선 종류 및 에너지에 따른 방사선가중치⁶⁾ >

4) 유효선량

  유효선량은 인체 여러 조직에 대한 등가선량을 각 조직의 방사선 민감도를 반영하여 더한 값으로 조직마다 받은 등가선량을 그 조직의 중요도와 민감도에 따라 가중평균하여 전신에 대한 방사선 위해도를 추정할 수 있게 만든 지표이다. 단위는 등가선량 단위와 같은 시버트(Sv)를 사용한다.

< 조직가중치⁷⁾ >

  방사능은 원자핵에서 방사선을 방출하는 성질을 의미하기도 하지만, 단위 시간당 자발적으로 변환되는 핵자의 수(변환율)를 나타내기도 한다. 방사능은 계속해서 자발적으로 변환되므로 각각의 시각에 따른 방사능량이 변한다. 따라서 일정 시간 후의 방사능량은 다음 식으로 구할 수 있다.

  방사능의 단위는 베크렐(Bq)로, 이는 1초당 1개의 핵자가 변환하는 것을 말한다. 예전에는 단위로 큐리(Ci)를 사용했다. 1 Ci란 라듐 1 g에서 1초당 변환하는 핵자의 수로, 3.7×1010 Bq과 같다.

  11월에는 늦가을답지 않게 포근한 날씨가 이어진 가운데, 12월이 되자마자 기온이 급감했다. 이번 주부터 최저기온이 영하로 뚝 떨어지니, 건강관리 유의하시고 2025년 한해 잘 마무리하시길 바란다. 필자는 2026년 붉은 말의 해에 다시 인사드리겠다. ■ (다음 회에 계속됩니다.)

1) https://www.museumshop.or.kr
2) https://www.museumshop.or.kr3
3) 한국원자력연구원
4) 한국원자력연구원
5) https://ko.wikipedia.org/wiki/선량
6) 방사선방호 등에 관한 기준 [별표 1] 방사선 가중치
7) 방사선방호 등에 관한 기준 [별표 2] 조직 가중치