[김영진] 치과방사선 바로보기(18)

A. 방사선에 의한 물리적 반응 1.

방사선(Radioactive rays)이란 에너지가 높아 불안정한 원자, 또는 원자핵으로부터 방출되는 에너지의 흐름을 말한다. 방사선은 에너지가 매우 높아 위험하기도 하지만 잘 이용하면 X-ray, 암 치료 등에 매우 유용하게 사용되는 수단이 되기도 한다.
 

방사능의 단위는 베크렐교수의 이름을 따서 베크렐(Bq)을 사용한다. 1902년 러더퍼드는 자석을 이용하여 방사선에 알파(α)선, 베타(β)선, 감마(γ)선의 세 종류가 있다는 사실을 밝혔다. 방사능의 단위는 방사선세기의 단위가 아니므로 세기와는 직접 관계가 없으며 단지 얼마나 활발하게 방사능활동이 있는지를 나타낼 뿐이다.

짧은 시간에 많은 원자핵이 붕괴하면 베크렐 수치가 커진다. 베크렐 수치에 비해서 선량당량(線量當量; dose equivalent)을 나타내는 시버트, 즉 Sv 수치는 방사선방호를 목적으로 방사선의 종류, 피폭의 양태(樣態)에 비례하는 공통척도로서 피폭의 영향을 평가하기 위한 단위이다. 

인간에 대한 방사선의 영향은 흡수선량이 같아도 방사선의 종류, 에너지 및 피폭조건에 따라 달라진다. 방사선방호의 목적으로 피폭의 영향을 모든 방사선에 대하여 내부, 외부피폭에 관계없이 공통의 척도로 평가하기 위해 이 단위가 만들어졌다. 

선량당량 H(Sv)는 흡수선량을 D(Gy), 선량계수를 Q, 분포 기타의 수정계수를 N라고 할 때, H=D·Q·N 으로 표시된다. N은 외부피폭에 대하여 1이다. 내부피폭의 경우의 D는 핵종섭취 후 일정기간에 받는 선량이며, 일정기간을 작업자가 50 년, 일반 공중이 70 년으로 할 때의 H는 예탁(預託)선량당량이라 한다.

밀리 시버트(mSv)는 X선이나 핵의학, 양전자 단층 촬영, 컴퓨터 단층 촬영등과 같은 의료 검진 시 발생하는 유효노출을 측정하는 경우 사용된다. 배경복사(자연방사능)로 인한 유효노출은 장소에 따라 매우 편차가 심하지만 대개 일 년에 3.5 밀리 시버트 근처이다.

A. 방사선에 의한 물리적 반응 2.
노출수준과 이에 따른 임상적 증세를 살펴보면, 0.05–0.2 시버트에서는 임상적 증세를 나타내지는 않지만 LNT 모델에 따라 잠재적으로 암 및 유전자 변형의 위험이 있다고 간주된다. 0.2–0.5시버트에서는 인지 가능한 증세는 없더라도 적혈구 수의 일시적 감소가 나타난다.

0.5–1시버트의 조사량인 경우, 두통을 포함한 미약한 방사능질환 증세와 면역세포 교란을 통한 감염가능성 증가 및 일시적인 남성 불임증도 발생가능 하다고 본다.
1–2시버트인 경우 노출 후 3내지 6시간 정도에서 구토를 유발하는 메스꺼움(2 시버트에서 50%의 확률)과 같은 피폭증세가 나타나 하루정도 지속된다. 

이 후 10 내지 14일에 걸쳐 식욕부진이나 피로(2시버트에서 50%의 확률)와 같은 일반적인 증세가 이어진다. 면역 체계가 저하되어 있으므로 회복기간이 길며 감염 위험도 높다. 일시적인 남성 불임은 일반적으로 나타난다. 1~2시버트의 방사선 조사량만으로도 30일 이후 약 10%사망률(치사율 10/30)을 보인다.  

2–3시버트인 경우에는 심각한 피폭증세를 보이게 된다. 메스꺼움은 일반적(3시버트에서 100%)이며 50% 비율로 구토증상이 발현한다. 노출 1-6시간 사이에서 증세가 시작되어 1-2일 지속된 다음 7-14일의 호전기가 따르며 이후 전신에 걸쳐 탈모(3시버트에서 50%의 확률), 피로 및 전신증상이 나타난다. 대량의 백혈구손실이 있으며 감염위험을 크게 증가시킨다. 영구적인 여성 불임도 가능하다. 30일 이후 35%의 사망률(치사율 35/30)이 나타난다. 3–4 시버트는 피하, 신장 등에 심각한 출혈이 발생(4시버트에서 50%확률)하는 등 심각한 피폭증세를 보이며 30일 이후 50%의 사망률(치사율 50/30)을 보인다. 

4–6 시버트에서는 중대한 피폭증세를 나타낸다. 30일 이후에 60%의 사망률(치사율 60/30)을 보인다. 사망률은 집중적인 치료가 없을 경우 4~5시버트의 45%에서, 6시버트의 90%까지도 증가한다. 노출 후 한두 시간사이에 증세가 시작되어 2일 정도 지속된다.
이 정도의 방사능에 노출되면 여성에게는 불임이 일반적이다. 생존하더라도 회복기간은 수개월에서 일 년까지도 필요하다. 노출 후 2내지 12주가량에 사망이 주로 발생하며, 이는 내부출혈 및 감염이 주된 원인이다. 

a) 방사선에 의한 물리적 반응으로 받은 피해.
 러시아 소방관이었던 ‘레오니드 텔랴트니코프’는 35살 때인 1986년 4월 26일 체르노빌 원자력 발전소에서 방사선방호 없이 불타고 있는 체르노빌원자력발전소 원자로 4호기의 소화 작업을 주도했다. 그는 체르노빌 사고 이후 혈액검사 결과 4시버트의 방사능에 노출된 것으로 확인되었다. 그는 이로 인해 발생한 암으로 장기간 투병생활을 하다가 2004년 12월 2일 사망했다.

아르메니아 출신 물리학자 ‘해리 K. 더그힐란 2세’는 24살 때인 1945년 8월 21일, 뉴멕시코에 있는 로스알라모스 국립연구소에 일할 당시 임계질량실험 도중에 중성자방사선에 의해 5.1시버트를 조사받았는데 그로부터 28일 후에 사망했다.

6–10시버트는 중대한 피폭증세를 보인다. 피폭 14일후에 100%의 사망률(치사율 100/14)을 보인다. 골수는 거의 완전히 파괴되어서 생명을 살리기 위해서는 골수이식이 필수적이다. 위를 비롯한 내장조직도 심각한 피해를 입게 되는데 대부분 감염이나 내부출혈로 사망한다. 혹시 집중적인 치료를 받아 생명을 건지더라도 회복기간은 수 년 이상이 걸리거나 혹은 회복이 아예 불가능할지도 모른다.

이와 같이 방사선에 전신이 피폭될 경우 사람은 8~10Gy 선량으로 사망하게 된다. 그러한 상황에서 사람의 체중을 70kg으로 가정할 때 흡수되는 방사선에너지는 약 700J이며 이는 커피 한 잔(100cc, 섭씨 70도)을 마실 때의 흡수에너지(20,000J)보다도 훨씬 작다.

글_ 김영진 박사 
전 건강보험심사평가원 상근 심사위원
조선치대졸업(1981), 동대학원에서 ‘치과방사선학’으로 석사, 박사학위 취득.
제 23회 ‘치과의료문화상’ 수상 
제 30회 보건의 날 ‘대한민국국민포장’ 수훈