기저방사선(배경방사선)

기저방사선(배경방사선, Background radiation)
기저방사선은 자연(천연) 방사선과 인공 방사선을 합한 것이다. 우주선은 우주에 그 기원이 있고, 지각방사선은 지구 구성물질(토양 등)에서 나온다.
천연(natural) 방사성물질은 우리가 섭취하는 음식물과 호흡하는 공기를 통해 우리 몸 안에 들어와 방사선을 낸다. 여기에 더하여 인간이 만든 방사선이 있다. 우리는 방사성물질이 있는 소비제품 사용, 방사선의학 진단 및 처치, 그리고 원자력발전소 운영 등과 같은 활동을 통하여 인공방사선에 노출된다.

기저방사선원에 의한 노출량의 절반(50%)은 자연방사선에 기인하고(미국, NCRP 160), 인공방사선 노출의 대부분은 CT 촬영과 핵의학, 중재 방사선시술, 일반 방사선촬영 등 의료방사선원에 의한 것이 48%고, 나머지 2%가 소비제품 등에서 비롯한다. 원자력발전소 운영으로 방사선피폭하는 양은 0.1% 미만으로 매우 적다.(그림 1) 자연방사선량은 지역마다 크게 다르고, 경제생활 수준 등에 따라 인공방사선량(주로 의료방사선량) 역시 큰 차이가 난다. 그래서 기저방사선량의 크기와 그 구성 역시 국가나 사회별로 크게 다르다.

인체 내 방사성 물질
지각방사선과 우주선에 의한 인체 내 방사선 노출은 우리가 음식, 물, 공기를 먹고 마시며 숨 쉬는 과정에서 일어난다. 가장 중요한 방사성 핵종은 지각방사선원인 라돈(과 그 붕괴생성물) 가스다.(그림 2) 흡입된 방사성 핵종으로 인한 선량은 연간 약 2.3 mSv로 자연방사선량 총량(3.1 mSv)의 약 73%이다. 섭취된 방사성 핵종으로 인한 선량은 연간 약 0.3 mSv로 총량의 약 9%(미국, NCRP-160)다.
라돈의 양은 토양(지각물질)의 우라늄 및 토륨 함량에 따라 달라지며, 이는 지역에 따라 다양하다.

다른 방사성 핵종은 우라늄, 토륨과 그 자핵종, 그리고 칼륨-40(K-40) 등이며, 이들은 토양에 존재하기 때문에, 음식과 물에 포함되어 섭취경로를 통해 우리 몸 안으로 들어온다.

대부분의 식수원은 아주 낮은 수준이긴 하나 라듐-226(Ra-226), 라듐-228(Ra-228), 우라늄(U) 등을 함유하고 있다. 지역별로 차이가 날 수 있으며, 대부분 음용수 기준(참조:식품방사능)보다 작지만, 일부는 기준을 초과하여 음용수로 적합하지 않다.

그림 1. 기저방사선원 분포(미국, NCRP160의 그림 1.1)
그림 2. 자연방사선량 분포(미국, NCRP160의 그림 3.19)

우주방사선
태양계 밖의 우주선은 에너지가 아주 크기 때문에 지구에 도달하여 대기권을 지나면서 추가로 대기권 내에 방사선을 생성하고 우주기원의 방사성핵종을 생성 할 수 있다. 생성된 방사선의 일부는 (대부분은 극 근처의 지역으로 들어오는데, 이곳은 지구 자기장 차폐가 가장 약하고, 대기층이 가장 얇고 높은 고도의) 지구 표면에 도달한다.

우주선기원 방사성핵종은 주로 삼중수소(H-3), 탄소-14(C-14), 베릴륨-7(Be-7) 등이다.

우주방사선에 의한 평균 선량은 미국의 경우, 시간 당 약 0.04 μSv이고 연간 약 0.33 mSv에 달한다. 우주방사선은 위도와 고도에 따라 달라진다. 평균 우주방사선량은 자연방사선 총량의 약 11%다.(참고자료)

인공방사선원
기저방사선원 중 가장 큰 인공방사선원은 의료방사선이다. 선진국(미국 등) 의료방사선 노출은 특히 2000년대에 들어 크게 증가했다. 건강검진과 질병진단, 치료에 방사선을 많이 사용하기 때문이다.
의료방사선 역시 자연방사선과 마찬가지로 인구집단 전체에 고르게 분포하지 않는다. 건강에 문제가 있는 경우, 방사선의학의 도움을 받기 때문에 선량의 대부분을 노인층이 차지한다.

방사선의학영상기술의 발전에 의한 것으로 전산화단층촬영(CT)이 차지하는 비중이 크다.
그 외 작은 양이긴 하지만, 소비재 및 일부 연기감지기, 에너지절약형 소형 형광전구, 시계, 도자기, 비료 등(방사성물질이 들어 있는 소비재, 제품)에 노출된다.

미국의 경우, 의료 선량은 2006 년까지 평균 선량이 연간 약 3 mSv 였다. 1980 년대 이래로 선량이 3 배 이상 증가하였는데, 의료계의 우려와 이러한 의료방사선 노출이 정당한 것인가에 대한 관심이 크게 증가했다. 이후 불필요한 의료영상검사를 자제하여 2016년 기준 2.16 mSv로 감소하였다.
원자력발전소 운영을 포함하여 산업분야 노출량은 연간 약 0.1 mSv 로 전체의 약 2% 정도다.

기저방사선량
우리나라의 연간 자연방사선 노출량은 약 3.08 mSv(KINS, 2009)에서 5.24 mSv(KINS, 2020)으로 조정되었다.^주1) 미국의 경우 약 3.1 mSv다. 세계 평균은 2.4 mSv(UNSCEAR 2008)에서 최근 3.0 mSv(UNSCEAR 2024)로 수정되었다^주2) (그 범위는 1~14 mSv). 자연방사선 노출에는 인공방사선에 의한 것이 포함되지 않는다.
주1) 2009년 국제방사선방호위원회(ICRP)가 라돈 가스에 대해 위험도를 상향 조정한 결과를 반영하여 약 5.24 mSv로 재평가된 값이다. 따라서 우리나라 국민의 경우 평균적으로 개인이 노출되는 자연방사선량 중 약 70%(5.24 mSv/년 중 3.62 mSv/년)가 라돈(참조: 라돈과 토론)에 의한 것이다.
주2) 라돈과 토론 노출 조사 인구수에 차이가 있었다. 2008년 보고서에는 세계 인구의 약 40%가 조사 대상이었는데, 2024년의 것에서는 그 대상이 약 60%에 달했다.

기저방사선원은 자연방사선원과 인공방사선원을 포함하며, 일반 생활환경에서 자연방사선 노출이 인공방사선 노출보다 많다. 인공방사선원 노출의 대부분은 의료방사선이다.

우리나라의 경우, 의료방사선(2023년 현재 3.13 mSv)을 포함하면 기저방사선에 노출되는 양은 8.37 mSv에 달한다. 미국의 경우 의료방사선피폭이 줄어드는 추세이나, 우리나라는 매년 증가하고 있다(참조: 방사선 의학영상검사; 2020년: 2.46 mSv, 2021년: 2.64 mSv, 2022년: 2.75 mSv, 2023년: 3.13 mSv). 2016년을 기준으로 하여 비교하면, 기저방사선량은 우리나라의 경우 연간 약 7.3 mSv(의료선량: 1.96 mSv)이고 미국은 5.3 mSv(의료선량: 2.16 mSv)다. 참고로, 2006년경 미국의 기저방사선량 값은 6.1 mSv(의료선량: 2.92 mSv)였다.

참고
미국보건물리학회, Fact sheet on Background Radiation (2012, 수정 2015)

National Council on Radiation Protection and Measurements. Ionizing radiation exposure of the population of the United States. Bethesda, MD: National Council on Radiation Protection and Measurements; NCRP Report No. 160; 2009. Available at: http://www.ncrponline.org/Publications/Press_Releases/160press.html. Accessed 15 June (2012)

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Health Physics Society. Solar flares and air travel. Available at: http://hps.org/publicinformation/ate/faqs/solarflare.html. Accessed 15 June (2012)

National Academy of Sciences. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation: BEIR VII Phase 2. Available at: http://www.nap.edu/openbook.php?isbn=030909156X. Accessed 15 June (2012)

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United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2000 Report to the United Nations General Assembly. New York: United Nations(2000)

United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly, Volume I Scientific Annexes A and B. New York, United Nations(2010)

United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2024 Report to the General Assembly, Volume II Scientific Annex B. New York, United Nations(2024)

National Council on Radiation Protection and Measurements. Medical Radiation Exposure of Patients in the United States. Bethesda, MD: National Council on Radiation Protection and Measurements; Overview of NCRP Report No. 184

KINS, 대한민국 국민의 자연 및 인공 방사선 피폭량 조사 최종보고서(2020, 한국원자력안전기술원)

질병관리청, 진단용 방사선 사용에 따른 국민 방사선량 평가 연구(2020, 경희대)

이 자료의 최초 작성 및 등록 : 김봉환(KAERI) bhkim2@kaeri.re.kr

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