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문제 정의
- 이러한 국내 원전의 WBC 운용상의 문제점을 개선하고자 종사자의 인체 내부에 침적된 오염과 외부 표면오염을 구분하는데 필요한 각종 자료를 산출하기 위한 방사능 측정실험을 수행하였다[6]. 또한 원전에서 발생하는 코발트와 요오드 등 주요 핵종의 신체 내 침적위치를 고려하여 전신계측기의 최적 방사능 측정모드를 결정하는 실험을 수행하였다.
- 또한 표준한국인 인체모형팬텀의 각 슬라이스별로 표준 방사선원의 위치를 바꾸어가면서 WBC 상하 검출기가 계측하는 방사능 값의 비율을 조사하였다. 이러한 실험결과를 이용해 종사자의 방사성오염 부위를 찾고자 하였다. 보다 상세한 실험 방법과 내용은 전력연구원이 수행한 연구 보고서에 기술되어 있다[6].
- 이러한 실험을 통해 인체내부 오염과 외부오염을 구분하는 기준을 정립하였다. 표준방사선원을 인체모형 팬텀의 외부와 내부에 위치시켜 전신계측기로 측정한 전면과 후면의 방사능 측정값의 비율이 2배 이상인 경우에는 외부 오염으로 추정할 수 있다.
제안 방법
- 이 실험에서는 Transfer phantom과 바이알에 들어있는 액체 표준방사선원이 이용되었다. WBC의 각 침적 위치에(예, 갑상선, 폐, 하복부 및 전신) 방사선원을 위치시키고 WBC의 측정모드를 바꾸어가면서 방사능을 측정하였다. 이러한 과정을 통해 주요 핵종의 침적위치별 최적 측정모드를 확인하였고, 각 측정모드의 보수성을 확인하였다.
- 두 번째로 표준 방사선원을 표준한국인 인체모형 팬텀의 안쪽의 슬라이스 사이에 위치시키고 전면과 후면을 돌려가면서 방사능을 측정하였다. 이 경우는 인체 내부오염이기 때문에 전면측정과 후면측정의 방사능 값이 큰 차이를 보이지 않게 된다.
- 이를 그림-5에 나타내었다. 또 다른 실험은 방사선작업종사자의 전면과 후면의 동시오염을 고려한 방사능 측정실험을 수행하였다. 이 결과도 방사능 값의 비율이 두 핵종 모두 2.
- 1로 나타났다. 또한 외부 또는 내부와 측면 동시오염을 고려한 실험을 수행하였다. 이러한 내용은 전력연구원에서 수행한 연구개발 최종보고서에 상세히 제시되어 있다[6].
- 이러한 국내 원전의 WBC 운용상의 문제점을 개선하고자 종사자의 인체 내부에 침적된 오염과 외부 표면오염을 구분하는데 필요한 각종 자료를 산출하기 위한 방사능 측정실험을 수행하였다[6]. 또한 원전에서 발생하는 코발트와 요오드 등 주요 핵종의 신체 내 침적위치를 고려하여 전신계측기의 최적 방사능 측정모드를 결정하는 실험을 수행하였다. 이들 실험에는 국내 원전에서 보유중인 전신계측기와 한국인 인체모형 팬텀과 전신계측기 교정 목적의 Transfer phantom 그리고 표준 방사선원등이 이용되었다.
- 그럼에도 불구하고 핵종과 섭취 후 시간을 알 수 있는 재측정 과정에서는 해종의 침적위치를 고려한 측정모드의 변경이 바람직하다고 판단되었다. 또한 인체도형 팬텀의 위치별 전신계측기의 상하 검출기의 방사능 측정값의 비율을 조사하였다. 이 결과 전신계측기 상하검출기의 측정값 비율은 표준 방사선원의 위치에 따라 일정한 형태를 보이는 것으로 나타났다.
- 이러한 과정을 통해 주요 핵종의 침적위치별 최적 측정모드를 확인하였고, 각 측정모드의 보수성을 확인하였다. 또한 표준한국인 인체모형팬텀의 각 슬라이스별로 표준 방사선원의 위치를 바꾸어가면서 WBC 상하 검출기가 계측하는 방사능 값의 비율을 조사하였다. 이러한 실험결과를 이용해 종사자의 방사성오염 부위를 찾고자 하였다.
- 마지막으로 WBC를 이용하여 주요 방사성 핵종의 측정모드의 선정에 관한 실험을 수행하였다. 이 실험에서는 표준방사선원을 체내 침적위치를 고려하여 각각 갑상선, 폐, 하복부 및 전신에 위치시키고 WBC의 측정모드를 번갈아 가면서 방사능을 측정하였다.
- 마지막으로 원전에서 발생하는 주요 방사성핵종의 인체내부 침적위치를 고려한 WBC 측정모드의 선정에 관한 실험을 수행하였다. 이 실험에서는 Transfer phantom과 바이알에 들어있는 액체 표준방사선원이 이용되었다.
- WBC를 이용한 인체 외부와 내부의 방사성오염을 구분하고, 최적의 측정모드를 결정하기위한 실험이 다양하게 수행되었다. 먼저 인체외부와 내부의 표면오염을 구분하기 위한 방사능측정 실험을 수행하였다. 이를 위해 표준한국인 인체모형 팬텀의 번호 위치에 표준 방사선원을 부착하여 팬텀의 전면과 후면을 번갈아 가면서 방사능을 측정하였다.
- 이 경우는 인체 내부오염이기 때문에 전면측정과 후면측정의 방사능 값이 큰 차이를 보이지 않게 된다. 세 번째 실험은 방사선작업종사자의 옆구리 오염을 가정하여 표준 방사선원을 인체모형팬텀의 옆구리에 부착하고 방사능 측정실험을 수행하였다. 이외에도 내부와 외부의 동시오염을 고려한 방사능측정 실험, 옆구리와의 동시 오염에 대한 방사능 측정실험도 수행되었다.
- 원전종사자의 방사능 오염과 내부방사능 측정절차를 개선하기 위해 전신계측기를 이용한 방사능 측정실험이 수행되었다. 여기에는 원전에서 사용중인 전신계측기, 인체모형팬텀과 Transfer phantom 및 표준방사선원 등이 이용되었고, 상황을 모사하여 실험방향을 결정하였다.
- 한편 WBC 측정 모드의 실험을 위해 미국 Analytics 사로부터 20ml 바이알에 들어있는 액체형태의 표준선원을 구입하여 실험에 이용하였다. 이 선원은 Transfer phantom의 갑상선, 폐, 하복부 및 전신측정 모드의 위치에 선원을 위치시키고 방사능측정 실험을 수행하였다.
- 마지막으로 WBC를 이용하여 주요 방사성 핵종의 측정모드의 선정에 관한 실험을 수행하였다. 이 실험에서는 표준방사선원을 체내 침적위치를 고려하여 각각 갑상선, 폐, 하복부 및 전신에 위치시키고 WBC의 측정모드를 번갈아 가면서 방사능을 측정하였다. 그 결과 전신측정모드를 적용하여 측정한 경우가 다른 측정모드로 측정한 경우보다 최대 2배 이상 높게 나타났다.
- WBC의 각 침적 위치에(예, 갑상선, 폐, 하복부 및 전신) 방사선원을 위치시키고 WBC의 측정모드를 바꾸어가면서 방사능을 측정하였다. 이러한 과정을 통해 주요 핵종의 침적위치별 최적 측정모드를 확인하였고, 각 측정모드의 보수성을 확인하였다. 또한 표준한국인 인체모형팬텀의 각 슬라이스별로 표준 방사선원의 위치를 바꾸어가면서 WBC 상하 검출기가 계측하는 방사능 값의 비율을 조사하였다.
- 이러한 전신계측기를 이용한 방사능 측정 실험결과를 근거로 원선종사자의 방사성오염 위치의 확인과 내무방사능 측정과 선량평가 절차를 개선하였다. 이에 따라 국내원전에서는 보다 정확하고 실제적인 내부피폭 선량평가가 가능해졌으며, 체계적인 방사선안전관리를 수행하는데 일조할 수 있을 것으로 기대된다.
- 먼저 인체외부와 내부의 표면오염을 구분하기 위한 방사능측정 실험을 수행하였다. 이를 위해 표준한국인 인체모형 팬텀의 번호 위치에 표준 방사선원을 부착하여 팬텀의 전면과 후면을 번갈아 가면서 방사능을 측정하였다. 즉 팬텀의 전면에 선원을 부착한 후 WBC를 이용해 방사능을 측정하였고, 180° 돌려서 다시 방사능을 측정하였다.
- 이와 반대로 팬텀의 후면에 표준 방사선원을 부착하고 방사능을 측정한 후, 180° 돌려서 방사능을 측정하는 실험도 수행되었다.
- 이외에 표준한국인 인체 모형 팬텀의 각 슬라이스별로 표준 방사선원의 위치를 바꾸어가면서 WBC 상하 검출기가 계측하는 방사능 값의 비율을 조사하였다. 이 실험 결과는 머리(15번 슬라이스) 위치까지는 상하 검출기의 비율이 90:10으로 일정하게 유지되나 그 이후 급격히 역전되는 현상을 보여주고 있다.
- 세 번째 실험은 방사선작업종사자의 옆구리 오염을 가정하여 표준 방사선원을 인체모형팬텀의 옆구리에 부착하고 방사능 측정실험을 수행하였다. 이외에도 내부와 외부의 동시오염을 고려한 방사능측정 실험, 옆구리와의 동시 오염에 대한 방사능 측정실험도 수행되었다.
- 인체 내부오염인 경우 표준한국인 인체모형 팬텀의 슬라이스 사이에 표준방사선원을 위치시키고 전후면 방사능 측정 실험을 수행하였다.
- 이들 선원의 외부는 비닐로 코팅 처리하여 방사성물질이 누설되지 않도록 처리하였다. 인체외부 표면 오염을 고려한 실험에서는 표준한국인 인체모형 팬텀의 번호위치에 표준 방사선원을 부착한 후 WBC로 방사능을 측정하였다. 이러한 방사능측정 실험은 표준한국인 인체모형 팬텀의 슬라이스 위치마다 실시되었다.
- 즉 팬텀의 전면에 선원을 부착한 후 WBC를 이용해 방사능을 측정하였고, 180° 돌려서 다시 방사능을 측정하였다.
대상 데이터
- 방사능 측정실험에는 2종류의 표준 방사선원이 이용되었다. 한 종류의 선원은 한국표준과학연구원에서 특수하게 제작한 137Cs과 60Co 표준 방사선원을 이용하였다[10].
- 방사능 측정실험에는 두개의 인체모형 팬텀이 사용되었다. 하나는 방사선보건연구원(RHRI)에서 제작한 표준 한국인 인체모형 팬텀이고, 다른 하나는 Canberra사의 Transfer phantom이다[7-9].
- 원전종사자의 방사능 오염과 내부방사능 측정절차를 개선하기 위해 전신계측기를 이용한 방사능 측정실험이 수행되었다. 여기에는 원전에서 사용중인 전신계측기, 인체모형팬텀과 Transfer phantom 및 표준방사선원 등이 이용되었고, 상황을 모사하여 실험방향을 결정하였다.
- 마지막으로 원전에서 발생하는 주요 방사성핵종의 인체내부 침적위치를 고려한 WBC 측정모드의 선정에 관한 실험을 수행하였다. 이 실험에서는 Transfer phantom과 바이알에 들어있는 액체 표준방사선원이 이용되었다. WBC의 각 침적 위치에(예, 갑상선, 폐, 하복부 및 전신) 방사선원을 위치시키고 WBC의 측정모드를 바꾸어가면서 방사능을 측정하였다.
- 또한 원전에서 발생하는 코발트와 요오드 등 주요 핵종의 신체 내 침적위치를 고려하여 전신계측기의 최적 방사능 측정모드를 결정하는 실험을 수행하였다. 이들 실험에는 국내 원전에서 보유중인 전신계측기와 한국인 인체모형 팬텀과 전신계측기 교정 목적의 Transfer phantom 그리고 표준 방사선원등이 이용되었다. 이러한 전신계측기 방사능측정 실험결과를 근거로 WBC 측정결과를 근간으로 원전종사자의 방사성 오염 위치를 확인하고 내부방사능 측정 절차의 개선방안을 마련하였다.
- 인체외부 표면 오염을 고려한 실험에서는 표준한국인 인체모형 팬텀의 번호위치에 표준 방사선원을 부착한 후 WBC로 방사능을 측정하였다. 이러한 방사능측정 실험은 표준한국인 인체모형 팬텀의 슬라이스 위치마다 실시되었다. 또한 인체 내부의 방사능 오염을 고려한 실험에서는 표준한국인 인체모형팬텀의 슬라이스 사이에 표준선원을 위치하였다.
- 방사능 측정실험에는 2종류의 표준 방사선원이 이용되었다. 한 종류의 선원은 한국표준과학연구원에서 특수하게 제작한 137Cs과 60Co 표준 방사선원을 이용하였다[10]. 이들 선원의 외부는 비닐로 코팅 처리하여 방사성물질이 누설되지 않도록 처리하였다.
- 또한 인체 내부의 방사능 오염을 고려한 실험에서는 표준한국인 인체모형팬텀의 슬라이스 사이에 표준선원을 위치하였다. 한편 WBC 측정 모드의 실험을 위해 미국 Analytics 사로부터 20ml 바이알에 들어있는 액체형태의 표준선원을 구입하여 실험에 이용하였다. 이 선원은 Transfer phantom의 갑상선, 폐, 하복부 및 전신측정 모드의 위치에 선원을 위치시키고 방사능측정 실험을 수행하였다.
성능/효과
- 그 결과 60Co 선원은 1.4±0.6, 137Cs 선원은 1.5±0.7로 나타났다.
- 이 실험에서는 표준방사선원을 체내 침적위치를 고려하여 각각 갑상선, 폐, 하복부 및 전신에 위치시키고 WBC의 측정모드를 번갈아 가면서 방사능을 측정하였다. 그 결과 전신측정모드를 적용하여 측정한 경우가 다른 측정모드로 측정한 경우보다 최대 2배 이상 높게 나타났다. 이러한 결과는 각 측정모드 중에서 전신 측정 모드가 가장 보수적으로 방사능을 측정하고 있는 것으로 나타났다.
- 이러한 131I 섭취에 따른 내부피폭은 수년전 국내원전에서 발생하여 내부피폭 방사능측정과 선량평가 과정에서 시행착오를 격은 바 있다(5). 따라서 요오드의 흡입에 따른 전신계측에서는 초기에는 전신측정모드로 측정하나, 일정시간이 경과하고 핵종이 확인된 이후에는 갑상선 측정모드를 적용하여야 보수적인 측정을 방지할 수 있다고 판단되었다.
- 반대로 표준방사선원을 인체모형 팬텀의 후면에 위치하고 측정한 결과 60Co은 7.7±3.9, 137Cs은 12.4±8.5로 나타났다.
- 또한 인체도형 팬텀의 위치별 전신계측기의 상하 검출기의 방사능 측정값의 비율을 조사하였다. 이 결과 전신계측기 상하검출기의 측정값 비율은 표준 방사선원의 위치에 따라 일정한 형태를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 전신계측기의 상하검출기 측정값의 비율을 이용하여 원선종사자의 방사성 오염부위나 침적부위를 찾는 것이 가능한 것으로 확인되었다.
- 그 결과 전신측정모드를 적용하여 측정한 경우가 다른 측정모드로 측정한 경우보다 최대 2배 이상 높게 나타났다. 이러한 결과는 각 측정모드 중에서 전신 측정 모드가 가장 보수적으로 방사능을 측정하고 있는 것으로 나타났다. 이를 그림-7에 나타내었다.
- 이를 그림-4에 나타내었다. 이러한 결과는 원전에서 방사선작업종사자의 인체표면에 방사능오염이 발생한 경우 WBC를 이용하여 전면과 후면을 번갈아 측정하여 방사능 값의 비율을 점검함으로써 오염부위를 쉽게 찾아낼 수 있다고 판단된다. 한편 측면의 방사능오염에 대한 실험을 수행하였는데 60Co과 137Cs 모두 비율이 1.
- 이 결과 전신계측기 상하검출기의 측정값 비율은 표준 방사선원의 위치에 따라 일정한 형태를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 전신계측기의 상하검출기 측정값의 비율을 이용하여 원선종사자의 방사성 오염부위나 침적부위를 찾는 것이 가능한 것으로 확인되었다.
- 전신계측기, Transfer plantal 액체 표준방사선원을 이용한 측정모드의 실험결과 전신측정 모드가 가장 보수적인 결과를 주는 것으로 나타났다. 이러한 사항은 원전에서 내부방사능 오염이 발생한 경우 전신측정 모드를 적용하고 있어 보수적으로 안전하게 측정하고 있는 것으로 확인되었다. 그럼에도 불구하고 핵종과 섭취 후 시간을 알 수 있는 재측정 과정에서는 해종의 침적위치를 고려한 측정모드의 변경이 바람직하다고 판단되었다.
- 이들 실험에는 국내 원전에서 보유중인 전신계측기와 한국인 인체모형 팬텀과 전신계측기 교정 목적의 Transfer phantom 그리고 표준 방사선원등이 이용되었다. 이러한 전신계측기 방사능측정 실험결과를 근거로 WBC 측정결과를 근간으로 원전종사자의 방사성 오염 위치를 확인하고 내부방사능 측정 절차의 개선방안을 마련하였다.
- 인체 외부와 내부의 방사능오염을 구분하기위한 실험결과 표면오염을 가정하여 인체모형 팬텀의 전면에 표준방사선원을 부착한 경우 WBC를 이용한 전면과 후면의 방사능 측정값의 비율이 60Co은 8.3±3.1, 137Cs 13.4±5.1로 나타났다.
- 전신계측기, Transfer plantal 액체 표준방사선원을 이용한 측정모드의 실험결과 전신측정 모드가 가장 보수적인 결과를 주는 것으로 나타났다. 이러한 사항은 원전에서 내부방사능 오염이 발생한 경우 전신측정 모드를 적용하고 있어 보수적으로 안전하게 측정하고 있는 것으로 확인되었다.
후속연구
- 이러한 연구결과는 원전에서 방사선안전관리를 수행하는데 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되었으며, 이를 근거로 원전의 전신 계측 절차가 개정되었다[13]. 그러나 인체내부와 외부의 동시오염이나 측면 오염의 경우 실무적인 적용에는 좀더 많은 추가 검토와 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
- 이러한 전신계측기를 이용한 방사능 측정 실험결과를 근거로 원선종사자의 방사성오염 위치의 확인과 내무방사능 측정과 선량평가 절차를 개선하였다. 이에 따라 국내원전에서는 보다 정확하고 실제적인 내부피폭 선량평가가 가능해졌으며, 체계적인 방사선안전관리를 수행하는데 일조할 수 있을 것으로 기대된다.
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