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문제 정의
- 두지 않아 왔다. 이에 본 연구에서는 우주선 피폭에 대한 정량적 평가의 필요성을 인식하여 비행간 우주선에 의한 누적선량을 계산하는 프로그램인 CARI-6[기를 이용하여 국내의 두 국적 항공사에서 운행하는 모든 국제선 노선에 대한 노선별 피폭선량을 산출하고, 이를 바탕으로 항공 승무원의 연간 피폭선량을 평가하고자 하였다. 나아가 국민의 평균적 방사선 피폭 데이터 확보 차원에서 항공여행으로 인한 국민의 우주선 피폭선량 또한 평가의 대상으로 삼았다.
가설 설정
- b) Average HCP for 45 years.
- e) Maximum yearly HCP.
제안 방법
- 이번 평가에서는 국외에서의 여행으로 인한 비행 통계는 추적이 불가능하여 제외하고 한국을 기점으로 한 출입국 과정에서 받는 피폭만을 평가하였다. 국내에서의 국제선 이용 및 평양으로의 출입국 또한 이번 평가에서 제외하였으며, 노선정보를 알 수 없는 노선에 대한 평가는 인접 노선의 선량을 적용하여 수행하였다.
- 그러나 여객수송실적에 있어서 내, 외국인이 구분되지 않기 때문에 이 자료를 국제선 노선별 국민 출입 국자 통계자료로 직접 사용할 수가 없었다. 따라서 '국제선 노선별 수송실적'을 노선별 국민 출입국 자의 분포로 사용하고 법무부의 출입국자 통계(표 3)를이 분포에 적용하여 국제선 노선별 국민 출입국자수를 산출하였다. 이렇게 산출한 각 국가 및 도시별, 즉 비행노선별 출입국자 수를 비행으로 인한 집단선량 산출의 국민 통계자료로 사용하였다.
- 비행간 우주선에 의한 누적선량을 계산하는 프로그램인 CARI-6를 이용하여 비행고도 우주선 방사 선장의 선량률 변화 특성을 분석하고, 국적 항공사가 운행하는 국제선 노선에 대한 노선별 우주선 피폭선량을 산출하였다. 비행고도 우주선 방사 선장에서는 고도가 증가함에 따라, 적도지방에서 극지방으로 이동할수록 그리고 태양활동이 약할수록 선량률이 증가하는 특성이 있음을 확인하였다.
- 먼저 한국에서 운행되는 국제선 노선에 대한 노선정보, 즉 출발 및 도착 공항, 비행시간 및 거리는 대한항공과 아시아나항공의 운행정보를 참조하였다[16, 17], 두 국적 항공사는 2003년 9월 현재 87개 국제선 노선을 운행하고 있으며, 이에 추가하여 연결 항로 28개 노선을 포함한 총 115개 노선에 대한 운행정보를 참조하였다. 비행고도에서의 편서풍 등의 영향으로 왕복 노선의 비행시간은 차이가 있지만, 이번 평가에서는 왕복 평균 비행시간을 기준으로 하였다. CARI-6에 공항 코드가 입력되어 있지 않은 노선에 대한 평가는 인접 공항의 코드를 이용하여 수행하였다.
- 비행고도 우주선 방사 선장에서는 고도가 증가함에 따라, 적도지방에서 극지방으로 이동할수록 그리고 태양활동이 약할수록 선량률이 증가하는 특성이 있음을 확인하였다. 산출된 노선별 선량을 항공승무원의 비행스케쥴과 국민의 항공여행 통계에 적용하여 우리나라 항공승무원과 일반 여행객의 우주선에 의한 연간 피폭선량 및 집단유효선량을 평가하였다.
- 산출한 노선별 선량을 항공승무원의 비행스케쥴에 적용하여 연간 피폭선량을 평가하였다. 태양 활동의 세기가 717MV일 때, 조종사와 객실 승무원 각 10명씩의 연간 피폭선량 분포를 그림 5에 나타내었으며, 표 5에는 태양활동에 따른 조종사와 객실승무원 그룹의 연간 평균 피폭선량을 보였다.
- 우주선에 의한 항공승무원의 피폭을 평가하기에 앞서, 먼저 비행고도 우주선 방사선장의 특성을 분석하였다. 동경 126°, 35,000ft 고도에서 위도에 따른 우주선 선량률의 변화를 그림 3에 나타내었다.
- 획득하였다. 이번 평가에서는 국외에서의 여행으로 인한 비행 통계는 추적이 불가능하여 제외하고 한국을 기점으로 한 출입국 과정에서 받는 피폭만을 평가하였다. 국내에서의 국제선 이용 및 평양으로의 출입국 또한 이번 평가에서 제외하였으며, 노선정보를 알 수 없는 노선에 대한 평가는 인접 노선의 선량을 적용하여 수행하였다.
- 항공승무원의 연간 피폭선량을 평가하기 위하여 국적항공사 조종사와 객실승무원 각 10명의 월별 비행스케쥴 1년분을 분석하여 각각의 항공 승무원별 연간 노선별 운행 횟수와 총 비행시간을 정리하여 표 2에 제시하였다. 주로 국제선 비행이 많은 조종사와 승무원의 비행스케쥴을 참조하였으며 비행고도가 낮고 비행시간이 짧아 피폭이 미미할 것으로 예상되는 국내선 운행은 이번 평가에서 제외하였다.
대상 데이터
- 이에 본 연구에서는 우주선 피폭에 대한 정량적 평가의 필요성을 인식하여 비행간 우주선에 의한 누적선량을 계산하는 프로그램인 CARI-6[기를 이용하여 국내의 두 국적 항공사에서 운행하는 모든 국제선 노선에 대한 노선별 피폭선량을 산출하고, 이를 바탕으로 항공 승무원의 연간 피폭선량을 평가하고자 하였다. 나아가 국민의 평균적 방사선 피폭 데이터 확보 차원에서 항공여행으로 인한 국민의 우주선 피폭선량 또한 평가의 대상으로 삼았다.
- 노선별 선량을 계산할 수 있다. 먼저 한국에서 운행되는 국제선 노선에 대한 노선정보, 즉 출발 및 도착 공항, 비행시간 및 거리는 대한항공과 아시아나항공의 운행정보를 참조하였다[16, 17], 두 국적 항공사는 2003년 9월 현재 87개 국제선 노선을 운행하고 있으며, 이에 추가하여 연결 항로 28개 노선을 포함한 총 115개 노선에 대한 운행정보를 참조하였다. 비행고도에서의 편서풍 등의 영향으로 왕복 노선의 비행시간은 차이가 있지만, 이번 평가에서는 왕복 평균 비행시간을 기준으로 하였다.
- 비행고도 및 고도별 비행시간 등의 기본적 항로정보는 서울-뉴욕, 로스앤젤레스, 런던, 시드니, 방콕, 도쿄 6개 항로에 대한 정보를 각 지역별 대표 항로정보로 사용하였으며, 이를 표 1에 정리하였다. 즉 미주 노선은 서울-뉴욕, 로스엔젤레스 두 항로정보를 대표 항로정보로 사용하였으며, 일본, 중국 노선은 서울-도쿄 노선, 오세아니아주 노선은 서울-시드니 노선, 동남아시아 노선은 서울-방콕 노선 그리고 유럽 노선은 서울-런던 항로정보를 대표 항로정보로 사용하였다.
- 따라서 '국제선 노선별 수송실적'을 노선별 국민 출입국 자의 분포로 사용하고 법무부의 출입국자 통계(표 3)를이 분포에 적용하여 국제선 노선별 국민 출입국자수를 산출하였다. 이렇게 산출한 각 국가 및 도시별, 즉 비행노선별 출입국자 수를 비행으로 인한 집단선량 산출의 국민 통계자료로 사용하였다. 한편 항구를 통한 내국인 출입국자수는 전체 출입국자수의 1% 미만으로 미미하기 때문에 모든 출입국은 항공기를 이용한 출입국으로 간주하였으며, 출입국자 통계에 있어서 승무원은 제외하였다.
- 일반 국민의 항공여행으로 인한 우주선 피폭량을 평가하기 위하여 한국공항공사의 항공통계[18] 와 법무부의 출입국관리통계연보[19]를 참조하여 2001년도를 기준으로 130개 국제선 노선별 출입국자수를 산출하였다. 항공통계의 '국제선 노선별 수송실적'은 국제선 노선별 내, 외국인을 포함한 여객 및 화물 운송실적을 제공한다.
- 즉 미주 노선은 서울-뉴욕, 로스엔젤레스 두 항로정보를 대표 항로정보로 사용하였으며, 일본, 중국 노선은 서울-도쿄 노선, 오세아니아주 노선은 서울-시드니 노선, 동남아시아 노선은 서울-방콕 노선 그리고 유럽 노선은 서울-런던 항로정보를 대표 항로정보로 사용하였다. 표 1에서 Tascent 는 활주로를 이륙하여 첫 비행고도에 도달하기까지 소요되는 비행시간, Hi~He는 비행고토, T1 ~ T6 는 비행고도별 비행시간 그리고 Tdescent 는 마지막 비행고도로부터 활주로에 착륙시까지 소요되는 비행시간을 나타낸다 [10].
- 한국공항공사[18]와 법무부[19]의 자료를 이용하여 2001년도 130개 국제선 노선별 출입국자수 를 산출하였으며, 이에 CARI-6를 이용해 계산한 노선별 선량(2001년, 901 MV)을 적용하여 노선별 집단 선량을 획득하였다. 이번 평가에서는 국외에서의 여행으로 인한 비행 통계는 추적이 불가능하여 제외하고 한국을 기점으로 한 출입국 과정에서 받는 피폭만을 평가하였다.
데이터처리
- 그림 6에 2002년도 우리나라 직업상 피폭 그룹의 연간 평균 개인선량[21]과 본 연구에서 평가한 항공 승무원의 평균선량을 비교하였다. 그림 6에서 보듯이 표본 항공승무원의 선량을 직업군별 모든 종사자의 평균선량과 비교할 때 체내검사 핵의학 분야 종사자 다음으로 높다.
- 본 연구에 사용할 프로그램을 결정하기 위해 CARI-6, EPCARD 및 PCAIRE를 이용하여 노선별 선량을 산출하고 그 결과를 비교하였다. 그림 2는 태양활동의 세기가 717MV일 때, 서울-뉴욕, 런던, 방콕, 시드니 4개 노선에 대한 노선별 선량을 나타낸다.
이론/모형
- 비행고도에서의 편서풍 등의 영향으로 왕복 노선의 비행시간은 차이가 있지만, 이번 평가에서는 왕복 평균 비행시간을 기준으로 하였다. CARI-6에 공항 코드가 입력되어 있지 않은 노선에 대한 평가는 인접 공항의 코드를 이용하여 수행하였다.
- 그림 2에 나타낸 바와 같이, 세 프로그램에 의한 노선별 선량은 방콕 노선을 제외하고 20%이내에서 일치하는 결과를 보여 계산 결과의 편차가 크지 않음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 가장 널리 사용되는 CARI-6를 노선별 선량 계산 프로그램으로 선정하였다.
성능/효과
- 그림 2는 태양활동의 세기가 717MV일 때, 서울-뉴욕, 런던, 방콕, 시드니 4개 노선에 대한 노선별 선량을 나타낸다. 그림 2에 나타낸 바와 같이, 세 프로그램에 의한 노선별 선량은 방콕 노선을 제외하고 20%이내에서 일치하는 결과를 보여 계산 결과의 편차가 크지 않음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 가장 널리 사용되는 CARI-6를 노선별 선량 계산 프로그램으로 선정하였다.
- 동경 126°, 35,000ft 고도에서 위도에 따른 우주선 선량률의 변화를 그림 3에 나타내었다. 그림 3을 통해 알 수 있듯이, 비행고도 우주선 방사선장에서는 적도지방에서 극지 방으로 이동할수록 선량률이 증가하며 태양활동이 약할수록 높은 선량률을 나타냄을 확인할 수 있다. 이는 지구자기장의 분포와 관련이 있다.
- 태양 활동의 세기가 717MV일 때, 조종사와 객실 승무원 각 10명씩의 연간 피폭선량 분포를 그림 5에 나타내었으며, 표 5에는 태양활동에 따른 조종사와 객실승무원 그룹의 연간 평균 피폭선량을 보였다. 그림 5에서 보듯이 모든 항공승무원의 선량이 일반인의 선량한도인 연간 ImSv를 초과하며, 조종사는 평균 2.96mSv를 객실승무원은 2.28 mSv를 피폭하여 항공승무원 평균 연간 2.62mSv 를 피폭하는 것으로 나타났다. 아울러 표 5에 제시한 바와 같이, 태양활동에 따라 조종사는 연간 2.
- 그림 4에 나타낸 바와 같이, 고도가 높아짐에 따라 우주선의 세기는 증가하며 태양활동이 약할 때 그 증가폭은 좀 더 커짐을 확인할 수 있다. 즉 비행고도 우주선 방사선장에서는 고도가 증가함에 따라, 적도 지방에서 극지방으로 이동할수록 그리고 태양활동이 약할수록 선량률이 증가하는 특성이 있음을 확인하였다.
- 그림 4에 나타낸 바와 같이, 고도가 높아짐에 따라 우주선의 세기는 증가하며 태양활동이 약할 때 그 증가폭은 좀 더 커짐을 확인할 수 있다. 즉 비행고도 우주선 방사선장에서는 고도가 증가함에 따라, 적도 지방에서 극지방으로 이동할수록 그리고 태양활동이 약할수록 선량률이 증가하는 특성이 있음을 확인하였다.
- 평가 결과, 항공승무원은 일반인의 선량한도인 연간 ImSv를 초과하여 연간 2.62mSv 내외를 피폭하는 것으로 평가되었으며, 이 선량 준위는 다른 직업상 피폭을 받는 그룹과 대등한 것으로 나타났다. 나아가 2001년 기준으로 1,100만 명의 해외여행 국민이 피폭한 집단선량은 136 man-Sv 로 나타났다.
후속연구
- 비행고도에서의 우주선 피폭에서 고에너지 양성자와 이에 의해 생성된 2차 중성자에 의한 기여가 큼을 고려하면 ICRP 92의 방사선가중치 조정 결과는 특히 우주선 선량평가에 직접 영향을 미친다. 따라서 이 연구에서 사용한 CARI-6와 같은 계산코드의 내장 선량 정보가 변경되어야 하므로 FLUKA[13] 등 고에너지 방사선 수송 코드를 이용한 재평가가 이루어져야 한다. 이러한 재평가 결과가 가용하면 이 연구 결과인 항공 승무원 및 여행객의 우주선 선량평가 결과도 수정, 보완되어야 한다.
- 따라서 이 연구에서 사용한 CARI-6와 같은 계산코드의 내장 선량 정보가 변경되어야 하므로 FLUKA[13] 등 고에너지 방사선 수송 코드를 이용한 재평가가 이루어져야 한다. 이러한 재평가 결과가 가용하면 이 연구 결과인 항공 승무원 및 여행객의 우주선 선량평가 결과도 수정, 보완되어야 한다.
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