천연방사성핵종을 함유한 가공제품의 인체 내부피폭 위험성과 안전성 확보를 위한 실태조사 및 분석 방법론 doc_id CNTS-00118879381_1

천연방사성핵종이 인체 내로 직접 유입되는 경우도 발생하는데, 이때 장기 등에 침착된 방사성핵종이 붕괴하면서 인체는 내부피폭을 받게 된다. 내부피폭은 외부피폭과는 달리 방사성핵종이 체내에 위치하기 때문에 방사선 에너지 및 LET가 큰 알파방출핵종이 특히 중요하며, 이 방사성핵종이 반감기에 의해 감소하거나 대사과정 등을 통해 체외로 배출되기 전까지는 지속적인 피폭을 유발하는 특징이 있다. 따라서 내부피폭평가 시 예탁선량(committed dose)의 개념이 도입되며, 국제방사선방호 위원회(ICRP, International Commission on Radiological Protection)는 성인의 경우 50년, 어린이의 경우 70년으로 내부피폭기간을 계산한다. 방사성핵종의 체내 유입 경로로는 방사성입자의 호흡(inhalation), 섭취(ingestion) 및 (주사 또는 상처 등을 통한) 주입(injection) 등이 일반적으로 고려된다. 원료물질의 취급사업장에서 공기 중에 부유하는 분진이 호흡을 통해 불가피하게 유입될 가능성이 있다. 방사성핵종 별 공기 부피당 방사능 농도(Bq/m3 )는 부피당 분진 농도(μg/L)와 질량당 방사능 농도(Bq/kg) 값을 이용하여 계산 가능하다. 분진이 흩날릴 가능성이 있는 작업 지점에 설치한 광학입자계수기(OPC, Optical Particle Counter)를 활용한 계측과 채취시료의 방사능분석 의뢰 등을 통하여 이 값들을 각각 얻을 수 있다. 선량환산인자(DCF, Dose Conversion Factor)는 원료물질 등이 함유한 방사성핵종의 종류 외에 분진 입자의 크기 및 분포, 밀도, 기하학적 모양, 흡수형태 등 물리화학적 형태에 따라 그 값이 크게 달라진다. 입자의 크기와 분포는 앞서 언급한 OPC를 분석하여 얻은 공기역학적 방사능 중간직경(AMAD, Activity Median Aerodynamic Diameter)과 직경분포에 따른 분산(GSD, Geometric Standard Deviation)으로 결정되며, 입자의 밀도는 Pycnometer 등의 밀도측정장비로 얻을 수 있다. 모양인자는 1로 통일하여 적용되는데 이 값은 1에 가까운 구형일수록 보수적인 평가가 이루어진다는 해외 연구결과를 바탕으로 볼 때 합리적이다. 천연방사성 핵종은 모든 자연에 포함되어 있어 이를 원료물질로 사용하는 제품의 가공, 생산 등과 같은 인위적인 활동과정을 통해 농도 변화가 이루어진다. 대표적인 산업활동은 화석연료 발전소의 석탄 및 비산재, 제철․제강의 슬래그 등이 있으며 가공제품의 경우에는 지르코늄과 모나자이트와 같은 광물 및 희토류 자원을 원료로 사용하는 제품이 있다. 이러한 인위적 활동 중 광물 및 희토류 자원과 관련된 가공제품은 다음의 표 2.와 같은 방사능 농도의 원료물질을 사용함으로써 이로 인한 방사선 노출 가능성이 존재하며 특히, 음이온 제품의 생산에 이용되어질 수 있는 모나자이트는 일반 광물에 비해 약 2000 배 이상의 방사능 농도를 가지고 있다. 기존의 국내․외 연구 조사를 통해 확인된 가공제품 정보 중 음이온 발생 제품의 경우 음이온 생성을 위하여 모나자이트 및 토르말린 등의 원료를 음이온 발생 목적으로 첨가하는 것으로 확인되었으며 다음의 표 3.과 같이 주로 온라인 마켓에서‘음이온 발생’, ‘토르말린 함유’ 등의 광고를 통해 다양한 제품군으로 온․오프라인 매장을 통해 시중에 유통되고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 제품은 음이온 발생, 음이온의 건강에 이로운 점에 대한 광고를 통해 기능성 제품으로 구분되고 있으며 천연방사성 핵종에 의한 방사선이 방출될 수 있는 가능성에 대한 사실은 언급되어 있지 않다. 이로 인해 건강에 대한 관심이 매우 높은 우리나라의 경우에는 음이온과 같은 효과에 집중되어 제품에 포함이 의심되는 천연방사성 핵종에 대한 정보의 전달이 무시되는 경향이 있으며 온라인의 유통 경로로 인해 쉽게 제품을 구입할 수 있는 구조를 가지고 있어 해당 가공제품의 천연방사성 핵종에 대한 정확한 조사와 분석이 요구되고 있다. 생활주변방사선에 가장 큰 영향을 미치는 가공제품에는 실내 공간을 구성하는 건축자재가 있다. 실내 공간의 경우 다음의 표 4.의 조사에 따르면 하루 중 88% 이상의 시간을 점유함으로써 건축자재로써 사용되고 있는 콘크리트, 시멘트, 벽돌, 벽지 등에 포함되어 있는 천연방사성 핵종 함유량에 따라 인체에 영향을 미칠 수 있다. 또한 라돈기체에 의한 폐암 발생 등의 사례로 인하여 건축자재 중 천연방사성 핵종은 관심을 불러일으키게 되었다. 천연방사성 핵종이 함유된 원료를 사용하여 제조된 가공제품은 기능성 건강제품으로 광고되는 속옷이나 벨트와 같은 생활제품부터 타일, 시멘트, 페인트 등과 같은 건축자재에 이르기까지 다양하다. 이와 같이 가공제품 특성상 일반 국민의 생활에 밀접하게 연관되어 광범위하게 적용․생산되고, 온·오프라인 마켓을 통해 유통되므로, 생활방사선법의 가공제품 안전기준 적합 여부를 주기적으로 평가하고 있다. 본 안전재단은 원자력안전위원회로부터 생활주변방사선 전문기관으로 지정 받아 가공제품 중 232Th, 235U, 238U와 이 핵종의 붕괴계열 핵종 및 40K의 천연방사성 핵종에 의해 방출되는 생활주변방사선으로부터 국민의 삶의 질과 공공의 안전성 향상을 위해 가공제품에 대한 생활주변방사선 안전관리 실태조사를 수행하고 있다. 2015년 가공제품 실태조사 사업은 생활방사선에 대한 국민생활 안전차원에서 방사선 검출이 의심되는 가공제품의 모니터링으로 계획하였다. 본 사업은 온/오프라인에서 음이온 및 원적외선 기능성으로 광고하는 제품 중 천연방사성 핵종을 함유하고 있을 가능성이 있는 가공제품 95 건을 선정하고 4 가지로 분류하여 실태조사를 수행하였다. 가공제품은 관련 전문가 5인으로 구성된 선정위원회를 통해 선정하였고, 계절별 유행 특성을 고려하여 제품군이 누락되지 않도록 반기별 2회로 나눠서 진행하였다. 선정된 가공제품은 온ᆞ오프라인 마켓과 현장방문을 통해 취득하였다. 신체밀착, 건강보조 가공제품은 온라인 마켓에서“판매인기”,“누적판매량” 을 기준으로 검색, 정렬을 통해 상위 순위에 있는 제품과 중복되지 않는 제품에 한하여 다른 종류의 제품을 구매하였다. 건축자재는 사전 조사를 통해“시장점유율을 분석”하여 상위 제조사의 다양한 제품을 선정하였고 오프라인 매장을 방문하여“실제 판매자의 유통현황 조사”를 통해 구매하였다. 산업 가공제품은 “취급 등록된 제조업체의 협조”를 통해 해당 제품을 취득하는 경로를 이용하였다. 선정 가공제품의 구매․취득은 다음의 표 8. 과 같은 시기에 수행되었다. 가공제품의 알파 핵종 분석은 동일 시료를 알파분광분석법(α-spectrometer)과 유도결합 플라즈마 질량분석기(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer)의 두 가지 분석법으로 교차 분석하여 결과에 대한 정확성과 신뢰성을 확보하였다. 알파분광분석법은 장비와 운영면에서 상대적으로 저비용이며 ICP-MS보다 상대적으로 낮은 방사능 농도를 측정할 수 있는 장점이 있지만 유효한 검출한계와 감도를 얻기 위하여 90,000초 이상 긴 계측시간이 필요하며 시료 매질과 방해 핵종을 완벽하게 분리해야 한다. 또한 여러 분석단계를 거치면서 분석불확도가 커질 수 있다는 단점이 있다. ICP-MS를 이용한 질량분석법은 232Th, 235U, 238U, 226Ra의 농도를 직접적으로 신속하게 평가할 수 있는 장점을 가지고 있다. 질량분석법은 이온원으로써 ICP를 사용하고 질량분석기의 발전과 함께 femto(10-15) 수준의 분석이 가능할 정도로 크게 발전하였다. 또한 동위원소비의 측정이 가능하기 때문에 방사성핵종 분석에 강점을 보이고 있다.