#15. 우라늄을 이용한 발전소로부터 안전해지는 방법

 

여러분 방사선이라는 말을 들어보셨나요? 우리가 병원에서 뼈를 찍기 위해서 엑스페이촬영을 하거나나 공항검색대에서 물품을 검사할때 우리는 이러한 말을 들어보곤 합니다. 그렇다면 과연 이 방사선은 무엇이며 우리 생활에 어떻게 쓰이고 있느지 한번알아보도록해요. 또한 강한 방사선은 우리몸에 해롭기 때문에 이를 어떻게 막을 수 있는지에 대해서도 함께 보도록 해요.

헬륨 원자핵 모형(출처 위키백과)

1. 방사선이란 무엇일까요?

방사선은 핵이나 원자에서 방출되는 입자나 전자기파를 말합니다. 이러한 방사선은 인체에 미치는 영향에 따라 자연 방사능과 인공 방사능으로 구분됩니다.

자연 방사능은 지구 내부의 방사성 물질이나 우주선에서 비롯된 코스믹 선 등으로 인체에 지속적으로 노출되는 방사선입니다. 인공 방사능은 핵분열 발전소나 방사성 물질을 다루는 산업, 의학적인 목적 등으로 인위적으로 방출되는 방사선입니다.

방사선은 크게 알파(α)선, 베타(β)선, 감마(γ)선으로 나뉩니다.

1. 알파(α)선은 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어진 핵 입자로, 고 에너지를 가지지만 대부분의 물질에서 멈춰서 짧은 거리에서만 효과를 발휘합니다. 그러나 실내에서 오랜 시간 노출될 경우 인체 내부에 침투해 암 발생 위험이 있습니다.
2. 베타(β)선은 전자나 양전자를 방출하는 입자로, 알파선보다 조금 더 큰 에너지를 가지며, 간단한 방호 장치로는 막히지 않을 정도의 침투력을 가지고 있습니다. 
3. 감마(γ)선은 원자핵에서 방출되는 전자기파로, 가장 높은 에너지를 가지며, 물질에 대한 침투력이 매우 강합니다. 그래서 방호 장치가 제대로 되어있지 않으면 인체 내부까지 침투해 암 발생 위험이 높습니다.

총적으로, 방사선은 대체로 위험한 것으로 간주됩니다. 그러나 방사선 의학이나 핵분야의 연구를 위해서는 방사선을 이용할 수 밖에 없습니다. 따라서 방사선의 효과를 정확하게 파악하고, 적절한 방호 장치를 사용하는 것이 매우 중요합니다.

 

2. 방사선은 왜 강할까요?

원자핵은 전자와 달리 질량을 가진 입자입니다. 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있으며, 이들 입자의 질량이 전자의 질량보다 훨씬 더 큽니다. 예를 들어, 수소 원자의 질량은 원자핵에 비해 매우 작지만, 수소 원자핵의 질량은 수소 원자의 질량보다 약 2000배 정도 큽니다.

핵에너지는 강한 인력과 전하력에 의해 결정됩니다. 원자핵은 매우 밀도가 높기 때문에, 그 질량이 작더라도 많은 입자를 포함할 수 있습니다. 이에 따라 많은 수의 양성자와 중성자가 서로 결합하여 핵력을 형성합니다. 이때 양성자와 중성자의 결합에 의해 발생하는 강한 인력과 전하력은 매우 강합니다. 이러한 강한 힘은 핵에너지의 강한 힘으로 작용합니다.

핵에너지는 질량 결손에 의해 발생합니다. 핵분열 과정에서 중성자와 양성자의 결합이 끊어져 원자핵이 분열되면, 분열된 핵의 질량은 원래의 핵 질량보다 작아지게 됩니다. 이때, 질량이 결손된 만큼의 에너지가 방출되는데, 이것이 바로 핵분열 에너지입니다. 이러한 이유로 핵분열 에너지는 화석 연료와 같은 다른 에너지원에 비해 발전량이 크고 깨끗하다는 장점이 있습니다.

핵분열 반응

3. 방사선은 어디에 사용될까요?

네, 방사선은 우리 일상에서도 도움이 되는 경우가 있습니다.

1. 의학: 방사선은 X선, CT, MRI, 핵의학 등 의학 분야에서 널리 사용됩니다. X선은 뼈와 소프트 티슈를 구별하는 데 사용되며, CT와 MRI는 뇌와 몸의 내부를 볼 수 있도록 해줍니다. 핵의학은 방사성 동위원소를 이용하여 진단과 치료에 활용됩니다.
2. 식품산업: 방사선은 식품산업에서 유용하게 사용됩니다. 식품을 방사선에 노출시켜 세균과 바이러스를 제거하거나 양념을 효과적으로 살균할 수 있습니다.
3. 자동차 산업: 자동차 엔진 부품이나 타이어 등의 제작에 방사선이 사용됩니다. 방사선을 통해 각 부품의 내부 결함을 파악하고 조정할 수 있기 때문입니다.
4. 에너지 생산: 원자력 발전소에서는 방사선을 이용하여 전기를 생산합니다. 또한 태양광 발전소에서는 태양 광선 역시 방사선의 일종이며, 이를 이용해 전기를 생산합니다.

MRI(위키백과)

방사선은 다양한 분야에서 우리의 삶과 사회에 큰 도움을 주는 중요한 역할을 합니다.

 

4. 방사선을 어떻게 막을 수 있을까요?

감마선은 높은 에너지를 가지고 있어 매우 강한 침투력을 가지므로, 방호 장치를 사용하지 않으면 인체에 매우 위험합니다. 따라서 감마선을 차단하기 위한 감마선 차폐제가 사용됩니다.

감마선 차폐제는 일반적으로 높은 밀도를 가진 물질로 구성됩니다. 이러한 물질은 감마선을 흡수하거나 산란시켜서 감마선의 침투력을 약화시키기 때문입니다.

감마선 차폐제로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

1. 물: 감마선의 대표적인 차폐제이며, 높은 밀도와 전기적인 중성을 가지기 때문에 효과적입니다.
2. 납: 높은 밀도와 원자 번호를 가지고 있어 감마선을 흡수하는데 효과적입니다.
3. 콘크리트: 높은 밀도와 강도를 가지고 있어 감마선을 차단하는데 효과적입니다.
4. 철: 감마선을 흡수하는데 효과적이며, 감마선 차폐재로 많이 사용됩니다.

감마선 차폐제는 방사능 방호를 위해 광범위하게 사용되며, 방사선 처리 시설, 핵발전소 등에서 사용됩니다. 그러나 차폐제로 사용되는 물질들도 전부가 안전한 것은 아니므로, 적절한 방호장치와 함께 사용되어야 합니다.

 

5. 우리나라는 방사선을 내는 발전소가 있을까요?

한국은 원자력 발전 분야에서 세계적으로 인정받는 나라 중 하나입니다. 현재 한국은 24개의 원자력 발전소를 운영하며, 이 중 22개는 상업용 원자력 발전소이고, 2개는 실험용 발전소입니다.

한국의 원자력 발전소는 대다수가 경상남도 남해, 부산 및 전라북도 영암, 경상북도 울진 등 해안 지역에 위치해 있습니다. 이러한 지리적 위치는 해양 냉각수 공급에 유리하며, 이는 원자력 발전소에서 가열된 물을 냉각시키는 데 사용됩니다.

한국의 원자력 발전소는 현재 전체 전력 생산량의 약 30%를 차지하고 있습니다. 또한 한국은 원자력 발전 기술 분야에서도 세계적으로 인정받고 있으며, 다양한 원자력 발전 기술을 개발해왔습니다.

하지만 최근들어 원자력 발전소의 안전 문제와 방사능 폐기물 처리 문제 등으로 인해 원자력 발전에 대한 우려와 반발이 일어나고 있습니다. 이에 따라 한국은 에너지 정책 방향성을 재검토하고, 재생 에너지 산업 등 다양한 대안 에너지 발전 분야에도 주력하고 있습니다.

원자력 발전소(출처 위키백과)

 

감사합니다.