방사선의학 웹진

  2025년 연말 대한민국은 ‘두바이 쫀득 쿠키(두쫀쿠)’ 광풍에 휩싸였다. 각종 SNS나 인터넷 커뮤니티 먹거리 이슈는 두쫀쿠가 도배하다시피 하고 있는데, 필자는 운이 좋게도 두쫀쿠가 유행을 탈랑말랑 할 시점에 먹어봤다. 두쫀쿠 시식 소감은 바삭한 카다이프 식감이 더해진 고급 찰떡파이 라고 하겠다.

  먹거리 유행은 SNS가 활발해지기 시작한 2010년대로 거슬러 올라간다. 허니버터칩을 기억하시는가? 2014년 8월에 혜성처럼 등장한 허니버터칩 과자는 전국적인 품귀현상을 일으키며 웃돈을 주고 거래하는 현상까지 일어났었다. 이후 허니버터칩 수급이 원활해지며 허니버터칩 대란은 일단락되었다. 이후 마카롱, 탕후루 등 여러 먹거리 유행이 등장했고 두쫀쿠까지 이어지게 되었다.

< 10여 년 전 난리 났던 허니버터 칩 열풍과 2025년 연말에 불어닥친 두쫀쿠 열풍 >

  유행(트렌드)은 먹거리나 패션에 국한된 단어가 아니다. 과학기술도 트렌드가 존재한다. 노바티스가 2018년과 2022년 루타테라와 플루빅토 개발 및 상용화에 성공하면서 글로벌 빅파마 기업들이 앞다투어 방사성의약품 연구개발을 추진하게 된다. 우리나라도 2024년 11월 방사선 바이오 성과창출 전략을 발표하면서 2030년까지 핵심 원료 동위원소 완전 자급, 방사성의약품 글로벌 신약 후보 3종 이상 발굴 등의 목표를 내세웠다.

< 방사선바이오 성과창출 전략(안) >

  2025년 5월에는 과기정통부, 방사성동위원소 연구기관, 방사성의약품 전문기관, 의료 및 학계관계자들이 참석한 방사성의약품 연구개발 현장 간담회 개최 및 연구협의체 업무협약 체결을 추진하여 향후 방사성의약품 신속 개발, R&D 과제 발굴 및 산업 성장 방안 논의를 추진할 예정이다.

  허니버터칩은 이제 과자계의 스테디셀러로 자리매김했다. 과학기술계에서 방사선의학 분야도 스테디셀러 반열에 올라가 있지만, 방사성의약품을 통해 다시 한번 트렌드를 선도할 기회가 찾아왔다. 이 기세를 몰아서 방사선의학 분야 저변이 더욱 확대되길 기대한다. 이번 호에서는 방사선 분야의 스테디셀러 방사선 계측기에 대해 알아보자.

  방사선 계측기는 방사선 검출기에서 발생한 신호를 증폭, 연산하여 수치로 나타내는 전체적인 시스템으로 방사선 검출기를 통해 얻은 방사선의 물리적 반응을 신호 처리 장치를 통해 증폭 및 가공하여 숫자나 그래프로 표시하는 시스템을 의미한다. 계측하는 대상에 따라 계수기(Counter), 선량계(Dosimeter), 분석기(Analyzer) 등으로 이름이 달라지기도 한다.

  핵심 구성 요소는 크게 3가지로, 검출기, 신호 처리 장치, 표시 장치인데, 이 중 검출기 원리에 따라 방사선 계측기의 특성과 사용 용도가 달라지게 된다. 대표적으로 개인 피폭선량 검출기를 비롯해 공기 중 방사선 세기나 방사성 오염을 측정할 수 있는 GM 계수관, 많은 양의 방사선량을 측정하거나 정밀하게 측정하는데 활용되는 이온전리함, 섬광검출기, 반도체 검출기, 방사선 사진작용을 이용해 필름 흑화도로 피폭선량을 측정하여 주로 개인 피폭 선량계로 주로 활용되는 필름배지, 방사선을 받은 물질에 일정한 열을 가하여 물질 밖으로 나오는 빛의 양으로 피폭선량을 측정하는 열형광선량계, 방사선이 공기를 이온화시키는 원리를 이용해 이온화된 전하량과 비례하여 눈금선이 이동하여 현장에서 바로 피폭된 방사선량을 알 수 있는 포켓선량계, 전하량을 별도의 기구로 측정하여 피폭된 방사선량을 알 수 있는 포켓이온함 외에 포켓 알람미터나 전자 개인선량계 등이 있다.

< 주요 방사선 계측기 왼쪽부터 전신계수기, NaI 감마선 스펙트로스코피, HPGe 감마선 스펙트로스코피¹⁾ >

  앞서 언급한 대표적인 방사선 검출기 외에 검출 원리와 물질 특성에 따라 여러 가지 방사선 검출기가 존재한다. 아래 표에 검출 원리에 따른 방사선 검출기 종류를 간단히 정리했다.

< 방사선 검출 원리에 따른 검출기 종류 >

  일반적으로 방사선 방어 목적으로 공기 중에서 방사선 세기나 주변 오염 등을 측정할 때는 GM 계수관이 가장 많이 사용되고 있다. GM 계수관은 전형적인 기체 검출기로 방사선 검출 원리를 간단히 설명하면, 기체를 채운 밀폐된 금속 GM 튜브에 방사선이 들어오면 방사선에 의해서 튜브 속에 있는 기체가 이온화되어 (–)전기의 전자와 (+)전기의 원자 이온쌍이 만들어진다. 이때 외부에서 금속 튜브에 음극 전압을 튜브 중앙에 위치하는 중심 전극에 양극 전압을 걸어주면, (-)전기를 가진 전자는 양극인 중심 전극 쪽으로 움직이고, (+)전기의 원자는 음극인 튜브 쪽으로 이동하여 전류가 흐르게 되는데, 이때 흐르는 전류의 크기나 전압강하에 따라 방사선의 세기나 강도를 나타낼 수 있다.

  방사선량의 세기를 알 수 없거나 높은 방사선량 지역에서 작업을 할 경우는 검출기 부분을 길게 뽑을 수 있는 GM 계수관을 사용하기도 한다. GM 계수관은 에너지를 분해하는 능력이 없고 에너지에 따라 효율이 달라지므로 정확한 선량을 측정할 수는 없지만, 오염의 유무와 상대적인 오염 정도는 측정할 수 있다. GM 튜브는 금속으로 이루어져 있어 미량의 오염이나 β선을 측정하기에는 적합하지 않기 때문에 GM 튜브 부분이 매우 얇은 금속막으로 되어 있고 면적이 넓은 팬케이크형 검출기가 필요하다.

  중성자를 측정하고자 할 때에는 중성자가 일반 기체와 거의 상호작용을 일으키지 않기 때문에 중성자와 상호작용을 잘 일으키는 BF3가 채워진 검출기를 사용한다.

1) 공간선량률 측정

  공간 선량률 측정은 특정 공간 내 감마선의 시간당 방사선량률을 μSv/h 단위로 측정하여 환경 방사선 수준이나 작업장 내 방사선 피폭 위험을 평가하는 것으로 자연 방사선 및 인공방사선 영향을 파악하여 안전성을 확인하는데 필수적이다. 공간선량률 측정 예시로 241Am 선원을 이용하여 음료수 캔의 용량을 검사하는 시설에서 시행하는 실제 공간선량률 측정절차를 살펴보자. - 241Am 선원은 α붕괴 후 여러 에너지의 γ선을 방출하는데, 이 중 60keV γ선 방출률이 가장 높은 핵종이다.

2) 오염 측정

  오염은 작업장이나 물체 표면 또는 작업자 신체 등 원치 않는 장소에 방사성물질이 옮겨 붙은 것을 의미하며, 3H, 14C, 32P, 33P, 35S, 125I 등 비밀봉선원을 취급하는 시설에서 오염 발생 시 오염 측정 및 제염을 수행하게 된다. 표면오염 측정을 위한 검출기는 오염된 핵종에 따라 적절하게 선택해야 한다. 삼중수소(3H)를 제외한 β입자 방출 핵종 측정에는 팬케이크 타입의 GM 오염감시기를 사용하고, 125I 같이 저에너지의 γ선과 X선을 방출하는 핵종은 저에너지 광자 측정용 NaI 섬광검출기를 이용한다. α입자 방출핵종은 ZnS 섬광검출기, 삼중수소는 기체유입형 비례계수관을 이용하여 오염 측정이 가능하다.

3) 이동식 외부오염 측정

  대량의 방사능이 누출되는 재난이 발생하였을 경우 신속한 오염 판단이 중요하다. 이를 위해 신속한 측정이 가능한 플라스틱 신틸레이션 계측기가 설치된 이동식 외부오염 감시기를 사용한다. 그러나 이동식 외부오염 감시기는 인체 외부 전신에 대한 오염도를 평가하기 때문에 특정부위의 오염도에 대한 평가는 불가능하다. 따라서 표면오염감시기 등을 이용하여 구체적인 오염 부위를 평가해야 한다.

< 방사선사고 현장대응용 장비: 이동형 감마선 문형감시기, MRL, 공간선량률 측정기⁴⁾ >

  두쫀쿠 열풍이 얼마나 오래 갈지는 모르겠지만, 방사성의약품으로 촉발된 방사선의학 연구 열풍은 계속되었으면 한다. 병오년 새해에는 적토마 기운을 받아 모두 좋은 성과를 내시길 바란다.■ (다음 회에 계속됩니다.)

1) 방사선비상진료센터 보유 계측장비
2) 방사선비상진료 개론서, 한국원자력의학원, 2018
3) 방사선비상진료 개론서, 한국원자력의학원, 2018
4) 방사선비상진료센터 보유 현장대응용 장비