라돈과 토론

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라돈과 토론

자연방사선 피폭선량 중 가장 많은 양을 차지하는 것이 라돈과 토론에 의한 것이다.
지역과 거주 및 활동 방식에 따라 다르지만 대략 50 ~ 75%에 이른다.
자연방사선량 수준도 합리적으로 할 수 있는 한 낮게 유지하는 것이 필요하다.

천연으로 존재하는 방사성물질이 가공, 광물추출, 수처리(水處理, water processing) 등의 일련의 공정처리 과정을 거치면서 농축되어 생활주변 환경에 노출되면, 이로 인해 사람이 방사선피폭을 하게 된다. 이들에 대한 관리 및 규제가 필요한 이유이다.


라돈의 기원

라돈의 기원은 3가지이다. 그 기원에 따라 우라늄(U-238)에서 온 것은 라돈(Rn-222), 토륨(Th-232)에서 온 것은 토론(Rn-220), 우라늄(U-235)에서 악티늄(Ac-227)을 거쳐 온 것을 악티논(Rn-219) 등으로 구분하기도 하나, 원소이름은 모두 라돈이다. 기원이 되는 물질이 지구상에 존재하는 양의 차이로 인하여 라돈(Rn-222)과 토론(Rn-220)이 중요하고, 악티논은 그 양이 작아 무시한다.(모핵종인 U-235는 전체 우라늄 중 ~0.7%이고 U-238이 ~99.3%임) 라돈과 토론 중에서도 반감기 짧은(약 55초) 토론은 생성 이후 곧 소멸하기 때문에, 비교적 반감기가 큰(3.8일) 라돈이 일상의 생활환경에서 주요 관심사이다.

  • 라돈, 토론의 기원

  • 방사성 핵종 A가 붕괴해서 핵종 B로 변환될 때, B를 A의 딸핵종이라 함
  • 반감기 : 그 양이 1/2로 줄어드는데 걸리는 시간


자연방사선량 중 라돈에 의한 선량

우리나라의 경우, 우리가 평균적으로 피폭하는 자연방사선량 중 약 57%(4.1 mSv/년 중 2.3 mSv/년)가 라돈에 의한 것으로 평가하고 있다. 미국의 경우엔 약 73%인 것으로 보고되어 있다.

  • 자연방사선량 분포(한국)

  • 자연방사선량 분포(미국)


라돈에 의한 건강영향
라돈은 흡연 다음으로 폐암의 두 번째 중요한 원인이다. 라돈 피폭(노출)은 담배를 전혀 피우지 않은 사람의 경우에 폐암의 주요 원인으로 여겨진다. 일상 생활에서는 대부분 낮은 수준의 라돈 농도에 노출되고 있기 때문에, 대개 라돈 관련 폐암은 낮은 농도 혹은 보통 농도로 장기간 노출되었을 때 발병한다. 폐암 이외의 다른 유해한 건강 영향은 역학연구에서 일관되게 입증되지 않았다.

유럽 공동연구결과에 따르면, 년간(계절별) 실내 라돈농도 변화를 고려하여 장기간 측정한 평균 라돈농도에 기초하여, 폐암위험 계수를 라돈농도 100 Bq/m3 당 16%로 평가하였다.(WHO Handbook on indoor Radon, 10쪽 그림, 2009) 더하여 위험의 정도는 연령 혹은 성별 또는 개인의 흡연 등에 따라 예상할 수 있는 변동보다 크게 변화하지 않을 것으로 판단했다.

  • 라돈농도별 상대위험도(1.0 : 0 Bq/m3)


국제방사선방호위원회(ICRP)는 전 세계에서 발표된 자료를 토대로 2009년에 이전의 라돈위험이 약 2배 과소평가되었다고 결론을 내리고 모든 연령층에 대하여 라돈가스에 대한 위험계수를 상향 조정하였다. 동시에, ICRP는 라돈위험관리를 선언했으며, (피폭을 줄이기 위하여 방호수단을 도입하는 것이 정당하며 필요하다고 하는) 조치준위(action level)를 사용하여 관리할 것을 권고했다. 추가로 ICRP103(2007)에서 조치준위 이상의 것만이 아닌 모든 수준에서 참조준위(연간 유효선량 10 mSv, 라돈농도: 300 Bq/m3) 이하로 합리적 수준에서 달성 가능한 한 낮추어야 한다고 보완 권고하였다.


라돈 관리 방법

1. 거주 및 생활공간의 실내 라돈농도를 측정해야 한다. 실내 라돈농도는 시간별, 일별, 계절변화가 크다. 가장 보수적인 결과를 얻고자 하면, 환기를 덜 하게 되는 겨울에 측정하면 된다. 측정은 단기(2일 ~ 90일), 장기, 그리고 연속측정법이 있다. 거주 및 생활 환경내 정확한 평균 라돈농도를 구하려면 90일 이상 장기 측정하는 것이 일반적이다.

2. 실내 라돈농도가 일정 기준(148 Bq/m3)을 초과하면 저감조치를 하여야 한다.
- 건물 바닥 환기 강화
- 지하층 혹은 바닥 아래 라돈 수집시설 설치
- 지하층에서 거실에 이르는 라돈이동 경로 차단
- 마루, 벽 등의 균열부분 밀봉
- 실내 환기계통 개선

3. 저감조치 후 결과를 확인한다.

※ 실내 라돈농도 측정은, 

•환경공단의 라돈 무료측정 및 저감컨설팅 서비스 활용 ;
•전국 실내 라돈농도 확인 : 국립환경과학원 생활환경정보센터 전국 실내 라돈 지도


실내 라돈농도 측정 사양

1. 비교적 사용이 쉬워야 하며, 결과가 국가 측정표준과 일치해야 함
2. 년간 평균 실내 라돈농도를 정확하게 평가하기 위하여 장기간 누적방법에 의한 측정을 해야 함
3. 실내 라돈농도의 일시적 변동이 클 경우, 단기 측정에 의한 결과는 신뢰하기 어려움
4. 측정기 선정에 주의해야 함(지역 혹은 국가 단위 측정프로그램을 운영할 경우, 경비부담 등)
5. 측정결과를 신뢰할 수 있는 품질보증 프로그램이 필요함


실외/실내 라돈농도

1. 실외 농도 ;
- 라돈(Rn-222), 토론(Rn-220) 모두 약 10 Bq/m3 (UNSCEAR, 1993)
- 라돈(Rn-222), 토론(Rn-220) 모두 약 3 ~7 Bq/m3 (ICRP, 1987)
- 라돈농도 변동범위 : 1~100 Bq/m3(토론 관련 자료 부족, 라돈보다 변동폭이 작으리라 예상되고, 반감기가 짧기 때문에 높이에 따른 변동 폭이 매우 크다. : 지상 1 m 에서 지표면 대비 1/10 정도로 감소)

2. 실내 농도 ;
- 라돈 10 ~ 100 Bq/m3, 토론 2 ~ 20 Bq/m3 (ICRP, 1987)
※ 실내 토론농도는 일부 특정지역의 목재 가옥(예: 일본)과 화산암 벽돌(예:이탈리아) 가옥에서 높다.


평형등가농도

반감기가 짧은 딸핵종들의 양을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 모핵종의 소멸과 딸핵종의 생성 사이에 그 양이 평형을 이루었을 때, 그 농도를 평형등가농도(EEC, Equilibrium Equivalent Concentration)라 한다.
라돈의 실외농도 평형인자는 0.2~1.0 으로 변화 폭이 크다. 실외 라돈의 농도가 10 Bq/m3 라면, 평형등가농도는 2~10 Bq/m3이 된다.
토론의 경우 평형인자 값은 자료가 부족하지만, 제한적으로 실외 토론의 평형등가농도는 0.1 Bq/m3 수준이다.


라돈, 토론 선량계산
연간 유효선량(E)은 체류시간(H, 실내 : 7,000시간/년, 실외 : 2,000시간/년), 평형등가농도(EEC=농도 x 평형인자), 선량환산인자(hE)를사용하여 계산한다.

E = EEC \cdot H \cdot h_E
라돈, 토론 선량계산 사례(UNSCEAR 2000 Report)
구 분 농도
(Bq/m3)		 평형인자 연간체류시간
(h)		 선량환산인자
(x10-6 mSv/h)/(Bq/m3)		 유효선량
(mSv)
실외 라돈(Rn-222) 10 0.6 1,760 9 0.1
실외 토론(Rn-220) 10 0.01 1,760 40 0.01
실내 라돈(Rn-222) 40 0.4 7,000 9 1.01
실내 토론(Rn-220) 10 0.03 7,000 40 0.08


여기에 더하여, 미량이긴 하나(<5%) 라돈과 토론이 흡입(혈액 내 용해)과 섭취(음용수 등) 경로를 통해 체내 흡수되어 유효선량에 기여하는 것을 포함해야 총 유효선량이 계산된다.


라돈 관리기준(참조준위)

- 국제보건기구, WHO : 100~300 Bq/m3
- 국제원자력기구, IAEA : < 300 Bq/m3
- 국제방사선방호위원회, ICRP : 100 ~ 300 Bq/m3
- 우리나라 : 148 Bq/m3 (미국도 동일함)


참고

25 어바웃 라돈

주승환, 제원목, 라돈방사능과 생활환경, 계축문화사(1995)

UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiations) UNSCEAR 2000 Report. Report to the General Assembly with Scientific Annexes vol I,New York: United Nations(2000)

International Commission on Radiological Protection. Lung cancer risk from indoor exposures to radon daughters. Annals of the ICRP-17(1). ICRP Publication 50. Pergamon Press, Oxford, 1987.

World Health Organization, 2009 WHO Handbook on Indoor Radon: A Public Health Perspective, WHO, Geneva: WHO Press(2009)

International Commission on Radiological Protection, The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, ICRP, ICRP Publication 103; Ann. ICRP 37(2007)

US Environmental Protection Agency, EPA Radon Website; A citizen's Guide to Radon, EPA402/K-12/002(2016)


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

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