방사선과 관련된 '양'과 '단위'

방사선과 관련된 '양'과 '단위'

방사선으로부터 비롯된 분야와 일상생활에서 자연적으로나 인공적으로 영향을 받을 편리와 불편에 대한 이해를 하기 위해서는 기본적으로 방사선에 대한 기본적 개념과 더불어 방사선의 '양(Quantity)'과 '단위(Unit)'에 대한 이해가 필수이다. 

 

I. 방사능 'A' (프랑스어:Radioactivité, 영어:Radioactivity)

임의의 방사성핵종이 붕괴하여 다른 핵종으로 변환하는 동안 방사선이 방출될 때 단위시간당 붕괴수를 '방사능'이라고 하는데 간단하게 이야기하자면 방사능은 '방사선을 방출하는 능력'이라고 봐도 되며 방사선 자체 양의 정도를 나타내는 것이다. 현재 방사능의 단위는 베크렐(Bq)를 사용하나 과거부터 사용해오던 큐리(Ci)도 써오고 있다. 

	풀네임	정의	상관관계
Bq	베크렐(Becquerel)	매초당 1개의 원자핵이 붕괴하는 방사능 활동	1 Bq = 2.7 X 10^-11 Ci
Ci	큐리 또는 퀴리(Curie)	라듐1g의 방사능	1 Ci = 3.67 X 10^10 Bq = 36.7 GBq (매초당 367억개의 원자가 붕괴한다는 뜻)

1큐리에 대한 계산을 하고자 한다면, 아래 식을 참조하길 바란다. 

위 식에서 마지막 행에 m은 몰질량, M은 동위원소, NA는 아보가드로 상수이다. 라듐(Ra-226)의 경우 반감기가 약1600년*정도 되므로 원자량226 라듐 1g을 식에 적용시키면 다음과 같다. 

*1600년 = 1600 x 365.25 x 24 x 3600 = 5.05 x 10^10s

 

 

II. 비방사능 'SA' (프랑스어:L'activité spécifique, 영어:Specific activity)

임의의 방사성핵종의 단위 질량 당 방사능 값을 뜻하며 담체와 반비례관계를 가지며, 단위는 Bq/g 또는 Ci/g이다. 비방사능을 계산하기 위해선 아래와 같은 식을 이용하면 된다(λ:붕괴상수, T½:반감기, A:원자량, 6.022X10^23/몰:아보가드로 수).

위 과정을 토대로 단위를 베크렐(Bq)과 큐리(Ci)로 나뉘었을 시 결과는 아래 표와 같다. 

	결과
베크렐(Bq)
큐리(Ci)

 

 

III. 플루언스 'Φ' (프랑스어, 영어:Fluence)

특정 시간동안 공간상의 단위 면적을 지나는 입자 또는 에너지 강도를 나타내는 방사선장의 특성을 나타내는 양, 단위이다. 단위 면적을 지나는 방사선의 갯수를 '입자 플루언스'라고 하고 단위 면적을 지나는 입자의 에너지를 '에너지 플루언스'라고 한다. 

	기호	정의	식 형태
입자 플루언스 (Particle fluence)	Φ	단위면적당 입사한 입자 수
입자 플루언스율 (Particle fluence rate)		단위시간, 단위면적당 입자 수
에너지 플루언스 (Energy fluence)	Ψ	단위면적당 입사한 에너지 양
에너지 플루언스율 (Energy fluence rate)		단위시간, 단위면적당 에너지 양

 

 

IV. 상호작용계수(프랑스어:Le coefficient d'interaction, 영어:Interaction coefficient)

방사선과 입사 입자간의 상호작용(Interaction) 확률을 나타내는 양으로 정의된다.

	좌변	정의	단위
선형감쇠계수 (Linear attenuation coefficient)		광자(방사선)이 단위 거리당 물질과 상호작용 할 확률	cm^-1
질량감쇠계수 (Mass attenuation coefficient)		선형감쇠계수를 물질의 밀도로 나눈 값	㎠ / g
질량-에너지 전달계수 (Mass-energy transfer coefficient)		어느 특정 물질 속에서 방사선이 상호작용을 하여 입사에너지를 물질에 전달할 확률	㎠ / g
질량-에너지 흡수계수 (Mass-energy absorption coefficient)		질량-에너지 전달계수에서 입사한 방사선의 단위길이당 에너지를 흡수하는 비율	㎠ / g

 

 

V. 선에너지전달 'LET' (프랑스어:Transfert d'énergie linéaire, 영어:Linear energy transfer)

방사선이 임의의 물질의 단위거리를 이동 또는 통과하면서 2차 하전입자(광자의 경우엔 전자, 중성자의 경우엔 중하전입자)의 에너지형태로 방사선이 전달하는 에너지의 양을 뜻한다. 간단하게 표현하면, 단위 길이(dl)당 잃은 에너지(dE)의 평균값으로 정의한다. 

	식(단위)	종류
선에너지전달 'LET' (Linear energy transfer)	L = dE / dl (J/m 또는 KeV/μm)	전자선, x선, γ선, 중성자, α선등

 

 

VI. 전자볼트 'eV' (프랑스어:Électron-volt, 영어:Electronvolt)

에너지의 단위로서, 전자 하나가 진공속에서 1V의 전위차(전위를 거슬러 올라갈 때)로 가속될 때 얻는 에너지를 정의한다. 

	규격	값(단위)	참고
전자볼트 eV	cgs일 때	1.602 x 10^-12 ergs	1KeV = 10^3 eV 1MeV = 10^6 eV 1GeV = 10^9 eV
	si일 때	1.602 x 10^-19 J

 

 

VII. 바안(총반응단면적) 'b' (프랑스어, 영어:Barn)

	기호	정의	값
바안(총반응단면적)	b	방사선과 물질이 상호작용할 확률의 총합을 나타내는 단위로 우라늄 핵의 단면적과 거의 같음(고속중성자)	1b = 10^-28㎡ = 10^-24㎠

 

 

VIII. 플랑크 상수 'h' (프랑스어:La constante de Planck, 영어:Planck's constant)

원자핵물리나 방사선물리학, 양자역학등에서 각운동량 또는 스핀을 나타내고자 할 때 사용되는 상수다. 

	기호	규격	상수값(단위)	참고
플랑크상수	h	cgs일 때	6.62607015 x 10^-27(ergㆍs)	에너지에 시간을 곱한 차원을 가짐
		si일 때	6.62607015 x 10^-34(Jㆍs)