방사선 측정기란?
방사선 측정기는 방사선의 세기나 방사선의 양을 측정하는 기기입니다.
방사선은 크게 5가지 종류가 있으며, 각각 다른 원리로 측정합니다. 또한 측정하는 대상도 공간 등의 방사선량을 측정하는 것과 개인이 누적적으로 받은 방사선량을 측정하는 것이 있습니다.
방사능은 원자폭탄이나 핵무기, 원자력발전소 사고 등으로 무서운 이미지가 있지만, 우리가 일상적으로 생활하는 공간에도 존재합니다. 방사선 측정은 측정 대상인 방사선의 성질에 따라 사용하는 계측기가 달라집니다.
또한, 방사선량이 높은 경우, 낮은 경우 또는 알파선, 감마선, 베타선, 엑스레이 등 방사선의 종류에 따라서도 사용할 수 있는 측정기가 달라집니다.
방사선 측정기의 사용 용도
1. 섬광식 방사선 측정기
섬광식 방사선 측정기는 일반 환경의 공간방사선량률 측정에 사용된다. 또한 오염원으로부터의 거리 변화에 따라 측정값이 변동하기 때문에 오염원이 어디에 있는지를 파악하는 데에도 활용할 수 있습니다.
공간방사선량률이란 공간방사선의 양을 시간당으로 환산한 것입니다. 또한, 공간방사선은 우주를 날아다니는 방사선으로, 우주에서 내려오는 것도 있고, 자연계에서 발산되는 것도 있습니다.
공간방사선량률의 단위는 hGy/h(시간당 나노그레이)이며, Gy(그레이)는 인체를 포함한 물질이 흡수한 방사선의 양으로 ‘흡수선량’이라고도 합니다.
2. GM(가이거뮬러) 관형 방사선 측정기
GM 관형 방사선 측정기는 주로 베타선 측정에 사용되며, 체표면 오염 정도를 측정하는 데 사용하는 측정기입니다. 감마선이나 엑스레이 측정, 공간방사선량률 측정에도 사용할 수 있지만, 정확도는 신틸레이션식보다 떨어집니다.
작업자 등의 의복이나 신체 표면에 방사성 물질이 부착되어 있는지를 측정할 때나 연구 실험에서 핵종 분석에도 사용됩니다.
3. 전리함식 방사선 측정기
전리함식 방사선 측정기는 공간방사선량률 측정에 사용합니다. 단, 이온화 박스식은 강한 방사선만 감지할 수 있기 때문에 CT 기기나 엑스레이 기기 등 엑스레이를 사용하는 장비를 제조하는 현장이나 이를 사용하는 의료 현장, 원자력 작업 현장 등 방사선이 많은 환경에서 사용하는 측정기입니다.
4. 개인선량계
개인선량계는 착용한 사람이 일정 기간 동안 얼마나 방사선에 노출되었는지 누적량으로 측정합니다. 개인선량계가 사용되는 곳은 방사성 물질을 취급하는 시설입니다.
원자력발전소 등 방사선 피폭 가능성이 높은 지역은 관리구역으로 지정되어 있으며, 출입 시 개인선량계를 착용하고 출입하는 동안 피폭선량을 측정하는 것이 법으로 의무화되어 있습니다.
방사선 측정기의 원리
방사선은 물질을 통과할 때 물질의 상호작용을 일으킵니다. 방사선 측정기의 원리는 방사선과 물질 간의 상호작용을 이용하고 있습니다.
GM관식 방사선 측정기나 전리함식 방사선 측정기에서는 방사선과 기체 사이의 이온화 작용을 이용합니다. 이온화 작용은 방사선이 물질 내 원자핵의 전자를 외부로 튕겨내는 작용으로, GM관식 방사선 측정기나 이온화 박스식 측정기에서는 이온화 작용에 의해 발생한 전류를 전기 신호로 변환하여 방사선량 값을 계산합니다.
신틸레이션식 방사선 측정기에서는 물질 간의 여기 작용을 이용합니다. 여기작용은 방사선이 원자핵의 전자에 에너지를 주어 바깥쪽 궤도로 튕겨내는 작용을 말합니다. 여기작용은 활성화 상태에서 고에너지 상태인 여기상태에서 안정된 기저상태로 돌아갈 때 가지고 있는 에너지를 빛으로 방출하는데, 이때부터 신틸레이터가 발산하는 미약한 빛을 광전자 증배관에 의해 증폭하여 전기신호로 변환하여 방사선을 측정합니다.
신틸레이터는 엑스레이와 감마선에 반응하여 발광하는 물질로, 방사선 측정에는 일반적으로 Nal 요오드화나트륨이나 Csl 요오드화 세슘이 사용됩니다. 개인선량계에도 형광의 원리가 사용되며, 개광자극발광선량계, 형광유리선량계, 전자식선량계라고 불리는 것이 있습니다.
방사선 측정기의 기타 정보
방사선의 단위
방사선 관련 뉴스에서는 평소에 들어보지 못한 단위가 사용되는 경우가 있습니다. 주요 단위는 Bq(베크렐)과 Sv(시버트)입니다.
베크렐은 1초 동안 붕괴하는 원자핵의 수를 나타내는 것으로, 방사선 물질이 방사선을 발생시키는 능력을 나타냅니다. 반면 시벨트는 인체가 받는 방사선의 영향 정도를 나타내는 것으로, 두 단위는 방사선을 발생시키는 측과 방사선을 받는 측으로 나뉩니다.