방사능(放射能) ( 放 射 能 , Radioactivity)은 라듐 , 우라늄 , 토륨 , 폴로늄 등(等) 방사성(放射性) 원소(元素)의 원자핵(原子核) 이 붕괴(崩壞) 하면서 방사선(放射線) 을 방출(放出)하는 일, 또는 그런 성질(性質), 또는 그런 물질(物質)의 양(量)(단위(單位)는 Bq)을 통칭(統稱)하는 용어(用語)이다. [1]

방사선(放射線) 이란 말을 써야 할 곳에 이 용어(用語)를 쓰는 경우(境遇)가 많다. 흔히 '방사능(放射能)에 피폭(被爆)되었다'고 오용(誤用)되는데, 방사능(放射能)이라는 용어(用語)는 매우 포괄적(包括的)인 용어(用語)이므로 '방사선(放射線)에 피폭(被爆)되었다'가 맞는 표현(表現)이다. 그러한 대중성(大衆性)만큼이나 일상생활(日常生活)이나 뉴스에서도 매우 많이 오용(誤用)되는 단어(單語)다. 쉽게 생각해서 방사능(放射能)(Radioactivity)은 성질(性質), 특성(特性), 성질(性質)을 내는 물질(物質)의 양(量) 등(等)을 뜻하는 것이고 방사선(放射線) (Radiation)이(李) 생물(生物)에게 위험(危險)한 것 그 자체(自體)를 뜻한다고 보면 된다. [2]

안정(安定)한 원자(元子)는 원자핵(原子核)과 그 전자(電子)가 균형(均衡)을 이루고 있다. 일반적(一般的)으로 방사성(放射性) 물질(物質)은 외부(外部)에서 원자핵(原子核)에 에너지를 가(加)하거나, 혹은(或은) 생성(生成)될 때부터 불안정(不安定)한 상태(狀態)를 지님으로서 발생(發生)한다. 고등학교(高等學校)에서 전자(電子)(electron)가 여기(勵起)된 상태(狀態) [3] 로 갈 수 있음을 배웠듯이, 원자핵도(原子核度) 여기된 상태(狀態)가 될 수 있다. 이렇게 여기된 원자핵(原子核)이 핵종(核種)이 바뀌지 않고 낮은 에너지 상태(狀態)로 변환(變換)되면 방출(放出)되는 것이 감마선 이다.

그리고 알파 붕괴(崩壞)라고 하는 알파 입자(粒子)(헬륨-4 원자핵(原子核))를 방출(放出)하며 다른 핵종(核種)으로 변(變)할 수 있는데 이때 방출(放出)되는 것이 알파선 이다.

그리고 원자핵(原子核)에서 중성자(中性子)가 양성자(陽性子)로 또는 양성자(陽性子)가 중성자(中性子)로 변(變)하면서 즉(卽), 전자(電子)나 양전자(陽電子)를 방출(放出)하며 다른 핵종(核種)으로 바뀌는 베타 붕괴(崩壞)가 있는데 여기서 나오는 것이 베타선 이다.

이렇게 방사성(放射性) 물질(物質)이 붕괴(崩壞)하며 안정(安定)한 물질(物質)로 변화(變化), 양(量)이 반(半)으로 줄어드는 기간(期間)을 반감기(半減期) 라고 한다.

방사능(放射能)은 일반적(一般的)으로 전리(電離) 방사선(放射線)을 방출(放出)하며 직접(直接) 에너지를 신체(身體)를 구성(構成)하는 세포(細胞), DNA등(等)에 전달(傳達)하여 파괴(破壞)를 하는 물리적(物理的) 작용(作用)을 하거나, 물질(物質)을 이온화(이온化) 시켜 강제(强制)로 화학(化學) 반응(反應) 을 일으킨다. 이온화(이온化)를 통해 화학반응(化學反應)을 일으키는 것은 산 (Acid)의 반응(反應) 메커니즘과 유사(類似)하다. 이는 생물(生物)의 몸을 방사선(放射線)이라는 나노 염산(鹽酸)이 구석구석 화학적(化學的)으로 볶아버리는 것으로 표현(表現)할 수 있다.

구체적(具體的)으로는 전리(電離) 방사선(放射線)이 물 분자(分子)를 전리(電離)시켜 활성기(活性基)와 생물(生物) 분자(分子)의 화학작용(化學作用)을 유도(誘導)하거나 생물학적(生物學的) 분자(分子)를 여기 또는 직접(直接) 분자(分子) 변화(變化)를 유도(誘導)하여 생물(生物) 분자(分子)를 손상(損傷)시킨다. 이로 인(因)해 생물(生物) 분자(分子)가 손상(損傷)되면 화학적(化學的) 복구(復舊)가 이뤄질 수도 있고, 또는 효소(酵素)의 복구작용(復舊作用)이 이뤄질 수도 있고, 손상(損傷)이 복구(復舊)되지 못하고 유지(維持)될 수도 있다.

마지막에 언급(言及)된 손상(損傷)이 복구(復舊)되지 못하고 유지(維持)되는 경우(境遇)가 바로 방사선(放射線)으로 인해 세포(細胞)의 변화(變化)가 일어나는 단계(段階)이다. 이런 세포(細胞) 변화(變化)가 많이 일어날 경우(境遇) 우리가 아는 방사선(放射線) 피폭(被爆) 의 증상(症狀)이 발생(發生)하는 것이다.

일상적(日常的)으로 인간(人間)과 여러 동식물(動植物)은 자연(自然)에 존재(存在)하는 방사능(放射能)을 섭취(攝取)하고, 자연(自然) 방사선(放射線)에 노출(露出)되어 피폭(被曝)된다. 바나나 를 비롯한 여러 음식물(飮食物)에 들어있는 칼륨-40, 지각(知覺)에 존재(存在)하는 라돈 등(等)이 주(株) 피폭(被曝) 요인(要因)이다. 이런 섭취(攝取) 방사능(放射能)으로 인한 방사선(放射線) 피폭(被爆) 은 세계(世界) 평균적(平均的)으로 1년간(年間) 0.2~0.5mSv이며 라돈으로 인한 피폭(被曝)은 1.5mSv정도(程度)이다.

이런 자연적(自然的)인 방사능(放射能) 외(外)에도 의료기관(醫療機關) 및 비파괴검사(非破壞檢査) 등(等) 방사능(放射能) 물질(物質)을 사용(使用)하는 곳에서 의료(醫療)나 검사(檢査) 외(外)의 의도(意圖)치 않은 방사선(放射線)으로 인한 피폭(被爆)이 종종(種種) 발생(發生)한다. 이런 사용(使用)이 끝난 기기(機器)의 방사능(放射能) 물질(物質)을 제대로 처리(處理)하지 않으면 고이아니아 방사능(放射能) 유출사고(流出事故) 와 같은 사건(事件)이 발생(發生)하기도 한다. 자세(仔細)한 내용(內容)은 방사선(放射線) 피폭(被爆) 을 참조(參照).

방사능(放射能)의 세기(世紀)는 초당(秒當) 붕괴(崩壞) 횟수(回數)(decay per second) 로 나타낸다. 횟수(回數)는 단위(單位)가 없으므로 방사능(放射能)의 SI 단위(單位) 는 sec ^-1 . 물론(勿論) 이렇게 두면 번잡(煩雜)하기 때문에 방사선(放射線)을 최초(最初)로 발견(發見)하여 마리 퀴리 와 함께 노벨상(노벨賞)을 수상(受賞)한 과학자(科學者) 베크렐 의 이름을 따 SI 유도(誘導) 단위(單位) 인(人) 베크렐을 쓰며, 기호(記號)로는 Bq로 쓴다. 그 밖의 단위(單位)로 1Ci(큐리(里) = 3.7×10 ¹⁰ Bq = 37 GBq)가 있으며, 이 단위(單位)는 라듐 -226 1g의 방사능(放射能)에서 유래(由來)하였으나 지금(只今)은 잘 쓰이지 않는다.

방사성(放射性) 동위원소(同位元素) 핵(核)의 개수(個數) $A$와 붕괴상수(崩壞常數) $λ = {ln 2 \over T_{1 \over 2}}$ ( $T_{1 \over 2}$은 방사성(放射性) 동위원소(同位元素)의 반감기(半減期) )가 주어지면 그 방사능(放射能)은 다음의 미분방정식(微分方程式)
$dA = -\lambda Adt$
의 양변(兩邊)을 $dt$로 나누어 $A$의 시간변화율(時間變化率)에 관(關)한 식(式)으로 변환(變換)하면
${dA \over dt} = -\lambda A = -{ln 2 \over T_{1 \over 2}} A$
이 되어 방사능(放射能)을 ${ln 2 \over T_{1 \over 2}} A$로 구(求)할 수 있다. 반대(反對)로 특정(特定) 방사성(放射性) 동위원소(同位元素)에 의(依)한 방사능(放射能)의 측정값(測定값)을 붕괴(崩壞) 상수(常數)로 나누면 방사성(放射性) 동위원소(同位元素) 핵(核)의 개수(個數) $A$가 산출(産出)되며, 이것을 아보가드로 수 로 나누면 핵(核)의 몰수(沒收)가, 여기에 다시 핵(核)의 질량수(質量數)를 곱하면 존재(存在)하는 해당(該當) 방사성(放射性) 동위원소(同位元素)의 총질량이 그램 단위(單位)로 산출(算出)된다.

시간당(時間當) 붕괴(崩壞) 수(數)라는 강도(强度)의 단위(單位)지만 실질적(實質的)으론 방사능(放射能) 물질(物質)의 양(量)으로 주로(主로) 쓰인다. 예(例)를 들어 사고(事故)로 방사능(放射能) 물질(物質)이 유출(流出)된 양(量)은 그램 등(等) 질량단위(質量單位) 보다는 실질적(實質的) 위험(危險)을 반영(反映)하는 베크렐으로 주로(主로) 나타낸다. 1 Bq 자체(自體)는 매우 작은 양(量)이므로 (사람도 4-5000 Bq 의 자연적(自然的) 방사능(放射能) 물질(物質)을 체내(體內)에 가지고 있다) 보통(普通)은 소량(少量)의 유출사고(流出事故)에는 10억(億) Bq인 GBq(기가(기가)베크렐)이나 1조(兆) Bq인 TBq(테라베크렐), 대형(大型) 사고(事故)에는 PBq = 1×10 ¹⁵ (페타베크렐) 등(等)이 실용적(實用的) 단위(單位)로 쓰인다. 1 그램의 방사선(放射線) 세슘은 대충 3215 GBq = 3.215 TBq. 그러니 GBq라고 해도 단위(單位)가 크다고 놀랄 필요(必要)는 없다.

예(例)를 들어 고이아니아 방사능(放射能) 유출사고(流出事故) 에서 방사능(放射能) 치료기(治療機)의 방사성(放射性) 세슘의 양(量)은 약(約) 50 TBq, 쓰리마일 섬 원자력(原子力) 사고(事故)는 약(約) 93 PBq 방사능(放射能) 가스 와 560 GBq의 방사능(放射能) 요오드가 방출(放出)되었다. 체르노빌 원자력(原子力) 사고(事故) 에서는 방사선(放射線) 가스 6.5 EBq(엑사베크렐), 방사선(放射線) 요오드 1.76 EBq가 유출(流出)되었다.

물이나 식품재료(食品材料), 토지(土地) 등(等)이 방사능(放射能)으로 오염(汚染)된 정도(程度)는 Bq/liter, Bq/kg 또는 Bq/m ² 등(等)으로 나타낸다. 음용수(飮用水) 기준(基準)은 11 Bq / liter 정도(程度).

절대(絶對) 방사선(放射線) 조사량(照射量)의 단위(單位)는 Gray(Gy = Joule/kg)으로 이건 주로(主로) X-ray 장치등(裝置等) 방사선(放射線) 장치(裝置)가 방출(放出)하는 방사능(放射能) 출력(出力) 또는 토성(土城)이나 반(半) 알렌대(臺) 등(等) 우주공간(宇宙空間)에서의 방사선(放射線) 강도(强盜), 인체(人體)가 아닌 마이크로칩 등(等) 물체(物體)가 받는 방사능(放射能) 강도(强度) 등(等)을 나타내는데 쓰이는 단위(單位)이다. 과거(過去)에 사용(使用)하던 단위(單位)로 rad 라는 단위(單位)가 있는데 (1 rad = 100 erg/gram) 100 rad = 1 Gy이다.

통상(通常) X-ray 1회(回)는 0.7 mGy, CT scan은 6-8 mGy, 전신(前身) CT는 14 mGy 정도(程度). 암치료용(癌治療用) 방사선(放射線) 치료(治療)에는 부분조사(部分調査)로 약(約) 20-80 Gy 로 상당히(相當히) 대량(大量)의 방사선(放射線)을 종양(腫瘍) 부위(部位)에 집중(集中) 조사(調査)한다.

인체(人體)에 방사선(放射線) 피폭(被爆) 피해(被害)가 나타나는 최소(最小) 조사량(照射量)은 250 mGy, 전신피폭시(全身被爆時)에 인체(人體) 반수(半修) 치사량(致死量) 은 4 Gy 정도(程度), 일반(一般) 반도체(半導體)의 방사선(放射線) 허용량(許容量)은 10 Gy, 우주선(宇宙船)이나 무기(武器) 등(等)에 탑재(搭載)하는 방사선(放射線) 내성(耐性) 강화(强化)(rad-hardened) 반도체(半導體)는 10,000 Gy(1 M rad) 정도(程度)까지 견딜 수 있다.

절대(絶對) 방사선(放射線) 조사량(照射量)을 인체(人體) 부위(部位)의 흡수율(吸收率) 등(等)을 고려(考慮)해서 실질적(實質的)으로 인체(人體)가 흡수(吸收)하여 피해(被害)를 입는 단위(單位) 무게당(當) 실효(實效) 피폭량(被爆量)을 나타내는 데는 주로(主로) 시버트(Sievert) 라는 단위(單位)를 나타낸다. 이건 인체(人體) 조직(組織) 1 kg 당(黨) 받는 방사선(放射線) 에너지로 단위(單位)는 Joule/kg이다. 피폭(被曝) 에너지 총량(總量)은 피폭자(被爆者)의 체중(體重)과 인체(人體) 부위(部位)마다 다른 효과(效果) 비율(比率)을 곱해야 총(總)에너지가 나오지만 그런 식(式)으론 잘 사용(使用)하지 않고 퉁쳐서 성인(成人) 1인(人)의 인체(人體)가 받은 총(總) 피폭량(被爆量)을 나타내는 데도 시버트 단위(單位)를 사용(使用)한다. 즉(卽) Gray/ rem으로 표시(標示)하는 절대(絶對) 방사선(放射線) 조사량(照射量)을 인간(人間) 성인(成人)을 대상(對象)으로 흡수율(吸收率)을 가중치(加重値)를 주어 피폭량(被爆量)을 계산(計算)한 값.

1 시버트는 상당히(相當히) 큰 단위(單位)로 사람이 수(數) 시버트 정도(程度)를 피폭(被爆) 당(當)하면 며칠 안에 사망(死亡)에 이를 수 있는 치사량(致死量)이다. 연간(年間) 피폭량(被爆量) 이나 1일(日) 피폭(被曝) 한계치(限界値), X레이 1회(回) 촬영시(撮影時) 피폭량(被爆量) 등(等)도 모두 밀리 시버트, 마이크로 시버트 단위(單位)로 표시(標示)한다. 과거(過去)에 사용(使用)하던 rem(rontgen equivalent man)이란 단위(單位)도 있는데 이 단위(單位)는 100 erg/gram = 1 rem으로 100 rem = 1 Sievert.

보통(普通)은 시간당(時間當) 방사선(放射線) 피폭량(被爆量)으로 사용(使用)한다. 예(例)를 들어 1 시간당(時間當) 1 시버트의 피폭(被爆)을 당(當)하는 방사선(放射線)의 강도(强度)를 1 Sv/h로 사용(使用)하는 식(式)이다. 보통(普通) 시간당(時間當) 밀리 시버트나 마이크로 시버트 단위(單位)를 사용(使用)한다.

흔히들 생각하는 방사능(放射能) 마크. 1946년(年) 미국(美國) UC 버클리 의 방사선(放射線) 연구실(硏究室)의 낙서(落書)에서 유래(由來)되었으며, 원자(原子) 에서 나오는 방사선(放射線) 을 묘사(描寫)한다고 한다. 특수문자(特殊文字) 로는 ?도(度) 있다.가운데 원은 방사능(放射能) 물질(物質)을, 3개(個)의 부채꼴은 알파선, 베타선, 감마선을 뜻한다.

이온화(이온化) 방사선(放射線) 주의(注意) 표시(標示). 2010년(年) 부터 사용(使用)되기 시작(始作)했다. 독극물(毒劇物) 심볼과 비상구(非常口) 심볼의 사람 픽토(土)그램이 들어가 있다. 사람한테 치명적(致命的)이니 최대한(最大限) 피(避)해 있으라는 뜻으로, 빨간 바탕을 통해 상당히(相當히) 위험(危險)하다는 메시지를 전(傳)한다.

일반적(一般的)으로 말하는 방사선(放射線)이란 이온화(이온化) 방사선(放射線)을 말한다.

국내(國內) 유출(流出) 사건(事件), 사고(事故)는 피폭(被爆)의 사례(事例)가 극히(極히) 드물 정도(程度)로 아직까지 사례(事例)가 법적(法的) 일탈(逸脫) 정도(程度)에 그치고 있다.

방사능(放射能)의 이미지 때문에 닿기만 하면 100% 확률(確率)로 돌연변이(突然變異)가 되는 물질(物質)로 쓰이고 있다.

그러나 일부(一部) 작품(作品)에서는 부작용(副作用)이나 돌연변이(突然變異) 그런 거 없이 새로운 능력(能力)만 부여(附與)해주는 심(甚)히 무안(務安)단물 스러운 충공(忠功)깽 적인(敵人) 성능(性能)을 보여준다. 사실(事實) 현실(現實)에서도 육종학(育種學) 등(等)에서는 식물(植物) 의 씨앗 을 방사능(放射能)에 노출(露出)시킨 뒤, 여기서 발생(發生)한 돌연변이(突然變異) 중(中)에서 쓸 만한 것들을 골라내는 연구(硏究)를 하기도 한다. 다만 이는 식물(植物) 한정(限定)이다. 방사능(放射能)의 색깔(色깔)은 보통(普通) 형광(螢光)빛을 띠는 녹색(綠色)으로 많이 나온다. 대표적(代表的)으로 하프라이프 시리즈 가 그렇다. [5]

기계(機械)는 방사능(放射能)에 멀쩡하다는 클리셰도(度) 있지만 사실(事實) 전자부품(電子部品)을 쓰는 로봇도 강력(强力)한 방사능(放射能) 앞에서는 몇 시간(時間) 안에 작동불능(作動不能)이 되어 버린다. 실제로(實際로) 체르노빌 원자력(原子力) 발전소(發電所) 폭발(爆發) 사고(事故) 당시(當時) 인간(人間)을 대신(代身)해서 로봇을 투입(投入)시켜봤는데 순식간(瞬息間)에 뻗어서 결국(結局) 사람을 투입(投入)해야만 했다. 이렇게 투입(投入)된 인력(人力)의 별명(別名)이 '바이오 로봇'이었다고 한다.

대중매체(大衆媒體)에서 방사능(放射能)이 이런 특이(特異)한 기능(機能)을 보이는 까닭은 방사능(放射能)에 대(對)한 지식(知識)이 없어서 방사능(放射能)을 무슨 신종(新種) 오염물질(汚染物質) 같은 것으로 여겨서 생긴 오해(誤解)로, 실제로(實際로)는 쉽게 축약(縮約)하면 그냥 짱 쎈 폭탄(爆彈)이다. 즉(卽) 방사능(放射能)에 노출(露出)되면 문자(文字) 그대로 신체(身體)의 세포(細胞) 하나하나가 방사능(放射能)에게 두들겨 맞은 끝에 세포(細胞) 단위(單位)로 붕괴(崩壞)하기 때문에 [6] 노출(露出)된다고 힘을 얻는 그런 쌈박한 전개(展開)는 일어나지 않는다. 설령(設令) 힘을 얻는다고 해도 그것은 거의 불가능(不可能)에 가까운 확률(確率)이다. 방사능(放射能)을 견딘 돌연변이(突然變異) 세포(細胞)가 있다면 그 세포(細胞)는 정상(正常)이 아니라 방사능(放射能)의 소각(消却)을 견뎌낼 정도(程度)로 무섭게 번식(繁殖), 재생성(再生性)을 한다는 것이니 세포(細胞)보다는 '암(癌)'에 가깝다. 즉(卽) 힘을 얻는다고 해도 그 '암(癌)덩어리' 때문에 힘을 얻는 것이기 때문에 힘을 대가(代價)로 시한부(時限附)가 되는 것에 가깝다.