방사선 위험에서 안전하려면? Inside Fukushima's Nuclear Reactor Evacuation Zone with Geiger Counters: VIDEO

방사선의 위험을 경고해주는  

‘가이거 계수기’(Geiger counter,計數器)란?

한스 가이거(Hans Geiger 1882-1945),

1908년 발명

다행히 일찍 발명되어

방사선 위험을 미리 볼 수도 들을 수도 있어

     역사적으로 방사선을 처음 발견하게 된 동기는 사진 건판 위에 나타난 그림자 때문이었다. 

가이거 계수기(Geiger counter) source doopedia.co.kr

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방사선의 그림자는 병원에서 X-선 사진으로 볼 수 있다. 그러나 그림자만으로는 방사선의 강도가 어느 정도인지 알기는 어렵다. 방사선은 인체에 강하게 조사되더라도 피해가 나타나기 전에는 볼 수도 들을 수도 없기 때문이다.

다행스럽게도 '가이거 계수기'(Geiger counter)라는 장비가 일찍이 발명되어, 방사선의 위험을 미리 볼 수도 있고 들을 수도 있게 되었다. 휴대가 가능한 가이거 계수기는 방사선을 받으면, 계기를 통해 방사선의 강도를 수치로 보여주기도 하고, 소리로 들려주기도 한다.

방사선 유출사고가 났을 때, 방호 작업을 하는 사람들은 특별히 제작된 방사선 오염 방어복(radiation suit)을 입는다. 이 옷은 상당한 조사량의 방사선을 막아주는 동시에, 정밀한 가이거 계수기가 부착되어 있어, 위험을 미리 소리와 빛으로 경고하면서 몇 분 또는 몇 초 안에 현장을 피해야 한다는 것도 알려준다.

가이거 계수기는 독일의 물리학자 한스 가이거(Hans Geiger 1882-1945)가 1908년에 발명했다. 그는 1907년에 영국 맨체스터 대학에서 어니스트 러더퍼드의 조수로 일하기도 했다. 그는 20년 뒤 자신의 조수였던 물리학자 발터 뮐러(Walther Müller 1905-1979)와 함께 훨씬 계량된 지금 사용되는 가이거 계수기을 만들었다. 이 장치는 ‘가이거 뮐러 관’(Geiger-Müller tube), ‘가이거 뮐러 계수기. 또는 단순히 ’가이거 계수기‘라 불린다.

가이거 계수기(Geiger counter) source doopedia.co.kr

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가이거 계수기의 원리는 간단하다. 아르곤 가스를 채운 유리관 안에 2가닥의 금속선이 연결되어 있고, 두 선 사이에 약 1,000볼트의 전위차가 있다. 두 선은 전기방전으로 스파크가 일어나지 않을 정도로 약간 떨어져 있다. 이런 유리관에 양성자, 중성자, 전자, 중간자, 양전자와 같은 소립자라든가, 감마선과 같은 방사선이 쪼이면, 유리관 내부에서 이온화현상이 일어나 두 금속선 사이에 갑자기 방전이 일어나면서 순간마다 전압에 변화가 생긴다. 

이 계수기에는 전압의 변화를 측정하는 계기가 타이머와 함께 장치되어 있으며, 그 변화를 스피커를 통해 소리로도 나타낸다. 계수기는 방사선 양의 변화를 시간적으로 기록하도록 만들고 있다. 

오늘날의 계수기에는 카메라까지 붙어 있어, 방사선이 감지되는 현장의 동영상과 그 시간 및 방사선량을 함께 알 수 있다. 또한 이 계수기는 인체에 위험한 정도의 방사능을 받으면 특별한 경고음을 내도록 되어 있다. 그러므로 가이거 계수기는 방사성 물질을 다루는 모든 연구실과 시설, 공장, 우라늄 탄광, 시민 보호를 위한 곳에 필수적으로 사용하고 있다. 

가이거 계수기는 전압 변화가 있을 때마다 그 정도를 수치로 나타내며, 내부의 장치는 시간과 함께 영상까지 기록한다.

가이거 계수기가 일찍 발명되지 않았더라면 원자력에 대한 연구 속도는 그만큼 느렸을 것이다. 방사성 물질을 다루는 연구소라든가 원자력발전소, 입자가속기, 방사성 폐기물 운반 차량이나 저장소, X선 장치가 있는 곳은 가이거 계수기를 설치하여 위험을 탐지하고 있다. 

또 이런 곳에서 일하는 사람들은 매우 약한 방사선이지만 장기간 일하다 보면, 조사량이 축적된다. 그러므로 방사선을 취급하는 사람들은 만년필처럼 생긴 도시미터(dosimeter)라는 방사선량 측정기를 휴대하고 다닌다. 

포켓 선량계(pocket dosimeter)라고도 부르는 이 안전장비의 기록을 주기적으로 확인하면, 그 동안 어느 정도 피폭되었는지 누적량을 판단할 수 있다. 이러한 도시미터는 감도가 좋기 때문에 조심스럽게 사용한다면 인체를 안전하게 지켜줄 수 있다. 

초기의 가이거 계수기는 X-선과 감마선은 측정할 수 있지만, 에너지가 낮은 알파 입자와 베타 입자는 측정하지 못했다. 그러나 오늘날의 계수기는 모든 방사선을 탐지한다.

방사선 물질을 취급하는 사람은 국가가 실시하는 방사선 취급 자격시험에 합격하여 자격증을 가진 기능인이어야 한다. 전문 지식을 갖지 못한 일반인이 방사선과 접촉하는 곳이 있다. 건강진단을 위해 X-선 검사를 할 때이다. 그러나 염려하지 않아도 되는 것은, 진단용 X-선은 에너지가 약하기도 하고, 외부로 방사선이 나가지 않도록 납으로 된 벽으로 차폐해두고 있다. 

일반적으로 특별한 경우를 제외하고 임신부에 대해서는 X-선 촬영을 하지 않는다. 그러나 꼭 필요한 경우에는 방사선을 차단하는 앞치마를 착용하고 촬영한다. 그러므로 임신한 부인은 촬영기사에게 임신 사실을 반드시 알려야 한다.

우리나라의 많은 대학에는 방사선학과가 있어 방사선을 다루는 전문가를 양성하고 있다.

주머니에 만년필처럼 꽂고 다니도록 만든 ‘도시미터’라 부르는 소형 방사선 선량계이다.

방사선을 완전히 차폐(遮蔽)하려면 

방사선물질을 보관할 때는 적정한 두께의 납으로 만든 저장통을 사용한다. 투과력이 강한 감마선을 50% 막으려면 다음과 같은 정도의 벽이 필요한 것으로 알려져 있다. 일반적으로 물질의 밀도가 클수록 방어 효과가 좋다. 

납 -- 1cm

콘크리트 -- 6cm

철-- 2.5cm

단단한 흙-- 9cm

물-- 15cm

나무-- 30cm

공기-- 15,000cm

방사선을 취급하는 사람이 평소 방사선으로부터 자신을 보호하려면 4가지 요소를 고려해야 할 것이다. 

1. 적절한 차폐 벽을 설치한다.

2. 방사선에 노출되는 시간을 단축한다.

3. 방사성 물질과의 거리를 되도록 멀리한다.

4. 장비에서 나오는 방사선 방출량이 적도록 한다.

핵전쟁을 대비하여 지하 깊은 곳에 안전하다고 생각되는 비밀스런 공간을 만든다고 하더라도, 그런 곳에 몇 개월 이상 산다는 것은 삶이라고 할 수 없을 것이다. 핵전쟁은 어떤 이유로도 용납될 수 없을 것이다. 

과학도서 전문출판사 대표 블로거 

윤실 본사 편집위원. 이학박사

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