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문제 정의
- 구체적으로 폐기물 무게의 측정, 폐기물에 묻어있는 오염 핵종의 특성, 방사능 측정에 영향을 미치는 자연방사선(background radiation), 적정한 방사능 측정 장비의 선정, 폐기물의 측정 기하학적 구조 등을 고려하여야 한다. 또한 인증 표준물질(CRM: Certified Re-ference Materials)을 이용하여 측정값의 정확성을 높이고자 하였다. 아래와 같은 과정을 통해 의료용으로 사용하는 주요 핵종과 관련된 폐기물의 잔존 방사능량 범위를 고찰하였으며, 또한 이를 이용하여 이론 및 실험적으로 자체처분을 위한 최적의 보관 시기를 추정한다.
- 본 연구에서는 주요 의료용 방사성폐기물에 대하여 다양한 방사성핵종 및 사용용기 별로 방사능 측정방법을 개발하고 그에 따라 측정하는 한편, 측정에 영향을 미치는 인자들을 고찰하여 자체처분을 위한 적정 보관기간을 평가하고자 한다.
- 본 연구를 통하여 국내는 물론 전 세계적으로도 의료용 방사성폐기물에 대해 처음으로 측정방법을 설정하고 시도되었다는 점에서 향후 유사 연구에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 특히, 이 연구에서 시도한 측정방법과 이를 적용한 측정결과는 ISO (International Organization for Standardization) 표준으로 제안하고자 한다.
제안 방법
- (2) 수거된 방사성폐기물은 전자저울(Model AJH-2200E- D, Vibra, Japan)을 이용하여 무게를 각 3 회 측정하고 고유코드를 할당하였다(핵종 - 발생일자 - 순서).
- (7) 각종 크기의 주사기, 유리용기, 플라스틱 병은 1 L 마리넬리 용기로 수거하고 다음과 같이 전처리 후 측정하였다(1 L 마리넬리 용기 측정효율 적용).
- 교정은 2012년 7월 6일 20 mm 유리용기(vial), 90 ml (U8) 플라스틱 용기, 1 L 마리넬리 비커에 대하여 수행하였다. 90 ml U8 플라스틱 용기 및 1 L 마리넬리 비커는 18F, 99mTc, 123I, 125I 그리고 201 Tl 등의 시료를 측정하기 위하여 인증표준물질을 제작하여 효율교정을 실시하였다. 또한, 125I 핵종 측정을 위해서 도 1 L 마리넬리 비커의 인증표준물질을 제작하여 자체적으로 효율교정을 실시하였다.
- ③ 교반기에서 균일하게 섞인 시료를 1∼2시간 경과 후 MCA를 이용하여 계측기의 불감시간(dead time)이 3% 이하인 경우에 측정하였다.
- 의료현장에 발생하는 방사성폐기물을 각각의 방사성동위원소 별, 그리고 발생 유형 별로 나누어 분류, 측정하였다. 각 방사성폐기물에 대한 방사능측정은 방사성폐기물이 발생한 시점과 자체처분을 위하여 인출하는 시점, 그리고 그 중간에 해당하는 시점 등 총 3번 실시하였다. 각각의 폐기물 시료의 측정결과를 바탕으로 자체처분가능일을 산출하였고 이를 평균하여 나타내었다.
- 각 방사성폐기물에 대한 방사능측정은 방사성폐기물이 발생한 시점과 자체처분을 위하여 인출하는 시점, 그리고 그 중간에 해당하는 시점 등 총 3번 실시하였다. 각각의 폐기물 시료의 측정결과를 바탕으로 자체처분가능일을 산출하였고 이를 평균하여 나타내었다. 시료의 측정과정에서 방사성폐기물은 임의로 희석하거나 혹은 혼합하는 등의 인위적인 처리과정은 배제하였다.
- 측정기 효율은 125I 핵종 표준선원을 이용한 측정결과와의 보정값으로 구하였으며 표준선원 측정값을 비교하였을 때 77%의 효율을 나타내었다. 감마계수기로 측정할 경우 분당계수값(cpm: counts per minute)값으로 데이터가 산출이 되는데 이를 아래 식에 의하여 비방사능(Bq/g) 값으로 환산하여 비교평가 하였다.
- 2). 교정은 2012년 7월 6일 20 mm 유리용기(vial), 90 ml (U8) 플라스틱 용기, 1 L 마리넬리 비커에 대하여 수행하였다. 90 ml U8 플라스틱 용기 및 1 L 마리넬리 비커는 18F, 99mTc, 123I, 125I 그리고 201 Tl 등의 시료를 측정하기 위하여 인증표준물질을 제작하여 효율교정을 실시하였다.
- 90 ml U8 플라스틱 용기 및 1 L 마리넬리 비커는 18F, 99mTc, 123I, 125I 그리고 201 Tl 등의 시료를 측정하기 위하여 인증표준물질을 제작하여 효율교정을 실시하였다. 또한, 125I 핵종 측정을 위해서 도 1 L 마리넬리 비커의 인증표준물질을 제작하여 자체적으로 효율교정을 실시하였다.
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재료 및 방법
방사성폐기물의 방사능농도 분석대상으로 최근 핵의학검사에서 PET 또는 PET/CT 영상장비에 다양하게 사용되고 있는 방사성 18F 표지화합물을 비롯하여, 감마카메라, 단일광자방출단층촬영기(SPECT: Single Photon Emission Computed Tomography) 및 방사성동위원소 치료에 사용하는 99mTc, 123I, 125I, 201T 등의 방사성핵종이 묻어있거나 남아있는 형태로 방사능 핵종에 오염된 약 45종의 의료용 방사성폐기물에 대한 최적의 방사능 측정방법을 고찰하고, 자체처분을 위한 합리적인 처리절차를 수립한다.
- 수집한 방사성폐기물의 용기는 다양한 형태를 가지고 있으므로, 이를 표준 측정하기 위해서는 측정시스템에 알맞은 일괄된 측정용기에 담아 측정하는 것이 중요하다. 본 연구에서 방사성폐기물을 1 L 마리넬리(Marinelli) 비커, 20ml 유리용기(vial) 또는 90 ml 플라스틱(U8) 비커를 주로 사용하여 다중파고분석기(MCA: Multi-Channel Analyzer) 측정 시스템에 위치시켜서 측정하였다. 측정 조건을 동일하게 하기 위하여 측정용기에 시료를 넣어 증류수를 채운 후 각각 일정한 측정 부피를 맞추었다(Fig.
- 또한 인증 표준물질(CRM: Certified Re-ference Materials)을 이용하여 측정값의 정확성을 높이고자 하였다. 아래와 같은 과정을 통해 의료용으로 사용하는 주요 핵종과 관련된 폐기물의 잔존 방사능량 범위를 고찰하였으며, 또한 이를 이용하여 이론 및 실험적으로 자체처분을 위한 최적의 보관 시기를 추정한다.
- 의료 현장의 방사성폐기물이 발생되는 위치에서 체외검사에 사용된 125I 핵종 폐기물의 경우 감마계수기(Gamma counter: Packard Cobra II, USA)를 이용하여 측정하였다. 측정기 효율은 125I 핵종 표준선원을 이용한 측정결과와의 보정값으로 구하였으며 표준선원 측정값을 비교하였을 때 77%의 효율을 나타내었다.
- 의료현장에 발생하는 방사성폐기물을 각각의 방사성동위원소 별, 그리고 발생 유형 별로 나누어 분류, 측정하였다. 각 방사성폐기물에 대한 방사능측정은 방사성폐기물이 발생한 시점과 자체처분을 위하여 인출하는 시점, 그리고 그 중간에 해당하는 시점 등 총 3번 실시하였다.
- 7) 의료용 개봉선원과 관련된 방사성폐기물은 대부분 이와 같이 자체처분의 방법으로 처리하고 있으며, 미국이나 프랑스 등 대부분의 선진국에서도 적용하고 있다. 즉, 반감기가 길지 않은 개봉선원과 관련된 방사성폐기물을 대상으로 위험도가 충분히 배제될 수 있는 수준 이하로 방사능 농도가 감쇠될 때까지 안전하게 보관하였다가 소각 등의 방법으로 처리한다. 이 경우, 개인선량과 집단선량을 기반으로 한 IAEA 규정8)을 적용하고 있으며, 이에 근거하여 우리나라의 규제기준을 만들어 1997년부터 시행하고 있다.
- 지금까지 방사성핵종의 체외검사 및 치료과정에서 발생하는 방사성폐기물의 방사능농도를 측정하였고 자체처분가능일을 산출하였다. 다음의 Table 5는 방사성핵종을 이용하여 체외검사를 실시하는 경우 발생하는 방사성폐기물에 대한 측정결과 및 자체처분가능일 산출 결과이다.
- 다음의 Table 5는 방사성핵종을 이용하여 체외검사를 실시하는 경우 발생하는 방사성폐기물에 대한 측정결과 및 자체처분가능일 산출 결과이다. 체외 검사의 경우 다양한 시료와 방사성핵종을 섞어 사용하므로 여러 유형의 방사성폐기물(Table 6)에 대한 결과를 각각 산출하였다.
- 본 연구에서 방사성폐기물을 1 L 마리넬리(Marinelli) 비커, 20ml 유리용기(vial) 또는 90 ml 플라스틱(U8) 비커를 주로 사용하여 다중파고분석기(MCA: Multi-Channel Analyzer) 측정 시스템에 위치시켜서 측정하였다. 측정 조건을 동일하게 하기 위하여 측정용기에 시료를 넣어 증류수를 채운 후 각각 일정한 측정 부피를 맞추었다(Fig. 1).
- 정확한 방사능 측정을 위하여, 측정시스템 및 측정하고자하는 용기에 알맞은 측정효율 교정이 필요하다. 효율 교정을 위해 의료용 방사성폐기물 핵종의 방사능 측정용기와 동일한 크기와 모양의 인증표준물질(CRM: Certified Reference Materials)을 국가측정표준기관(한국표준과학연구원)에 의뢰 및 제작하고, 이를 이용하여 측정하는 방사능검출기에 대한 교정을 실시하였다(Fig. 2). 교정은 2012년 7월 6일 20 mm 유리용기(vial), 90 ml (U8) 플라스틱 용기, 1 L 마리넬리 비커에 대하여 수행하였다.
대상 데이터
- 07. 06에 한국원자력연구원에서 교정한 교정데이터를 기반으로 하였다. MCA로 측정되는 폐기물로는 125I 핵종을 제외한 18F, 99mTc, 123I 그리고 201Tl로 효율교정이 된 용기에 담아 측정을 하였다.
- 06에 한국원자력연구원에서 교정한 교정데이터를 기반으로 하였다. MCA로 측정되는 폐기물로는 125I 핵종을 제외한 18F, 99mTc, 123I 그리고 201Tl로 효율교정이 된 용기에 담아 측정을 하였다. 방사성폐기물 시료 준비와 측정 과정은 아래와 같다.
- 의료현장에서 개봉선원의 사용빈도가 가장 높은 핵의학검사실 및 옥소치료병실에서 발생하는 방사성폐기물을 2012년 8월에서 2013년 2월 사이에 한국원자력의학원 핵의학과에서 수집하였다. 방사성폐기물은 핵의학 진단 검사를 위한 주사 후 발생하는 면솜, 주사기 그리고 동맥 내 수액세트(주사기+3 Way 스톱콕)와 같이 방사성동위원소 이용 후 발생하는 것을 주로 수집하였다. 이 경우 연관되는 방사성동위원소는 PET 검사용 18F, 감마카메라 및 단일광자방출단층촬영용 99mTc, 123I, 그리고 201Tl, 체외검사용(in vitro) 125I가 있다.
- 방사성폐기물의 방사능 농도는 MCA로 측정한 값을 사용하며 제한농도는 원자력안전위원회고시에 따라 적용한다. 본 연구에서 고려한 방사성폐기물의 핵종은 18F, 99mTc, 123I, 125I 그리고 201Tl이며 각각의 제한농도는 규정에 따라 모두 100 Bq/g이다. 가중계수는 주사기, 유리용기와 같은 베타방출핵종의 경우 1.
- 의료현장에서 개봉선원의 사용빈도가 가장 높은 핵의학검사실 및 옥소치료병실에서 발생하는 방사성폐기물을 2012년 8월에서 2013년 2월 사이에 한국원자력의학원 핵의학과에서 수집하였다. 방사성폐기물은 핵의학 진단 검사를 위한 주사 후 발생하는 면솜, 주사기 그리고 동맥 내 수액세트(주사기+3 Way 스톱콕)와 같이 방사성동위원소 이용 후 발생하는 것을 주로 수집하였다.
- 의료현장에서 수집한 방사능폐기물은 MCA (HPGe Detec-tor DSA 1000, Canberra, USA)를 사용하여 측정하였다. 효율교정은 2012.
이론/모형
- 방사성폐기물의 방사능 농도는 MCA로 측정한 값을 사용하며 제한농도는 원자력안전위원회고시에 따라 적용한다. 본 연구에서 고려한 방사성폐기물의 핵종은 18F, 99mTc, 123I, 125I 그리고 201Tl이며 각각의 제한농도는 규정에 따라 모두 100 Bq/g이다.
- 방사성폐기물의 자체처분을 위한 보관기간은 방사성폐기물의 자체처분에 관한 규정(원자력안전위원회고시 제2012-59호)에 따라 산출하였으며 아래의 식과 같다.9)
성능/효과
- (5) 20 ml 유리용기와 동일한 크기의 유리용기와 플라스틱 병은 전처리 없이 측정하였다(20 ml 용기 측정효율 적용).
- 현행 처분과 비교하여 짧은 주기로 자체처분이 가능하며 의료현장에서 발생하는 폐기물의 방사성오염도가 높지 않음을 확인할 수 있다. 201Tl 핵종 폐기물의 경우 핵종 붕괴로 발생하는 202Tl로 인한 방사능 오염으로 자체처분 기간이 길어지며, 환자에게 핵종을 주사할 경우 발생하는 주사기의 오염이 가장 높으며, 지혈용 면솜의 경우는 오염도가 낮아 평균 4일 이내에 자체처분이 가능함을 확인할 수 있다.
- 7) 의료용 개봉선원과 관련된 방사성폐기물은 대부분 이와 같이 자체처분의 방법으로 처리하고 있으며, 미국이나 프랑스 등 대부분의 선진국에서도 적용하고 있다. 즉, 반감기가 길지 않은 개봉선원과 관련된 방사성폐기물을 대상으로 위험도가 충분히 배제될 수 있는 수준 이하로 방사능 농도가 감쇠될 때까지 안전하게 보관하였다가 소각 등의 방법으로 처리한다.
- I 핵종의 비방사능평균 측정값은 체내검사용에 비해 매우 낮은 수치를 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한 59.4일의 긴 반감기에도 불구하고 자체처분가능일 산출에서 즉시 처분이 가능한 것으로 나타났다.
- 5 ml 주사기에서 가장 높은 측정결과를 나타내었다. 또한 주사 후 환자 지혈용으로 사용하는 면솜의 경우도 비교적 높은 측정결과를 나타내었다. 99mTc 핵종의 경우 최대 6.
- 의료현장에서 발생되는 여러 방사성폐기물을 측정, 분석한 결과 201Tl 핵종 폐기물을 제외한 18F, 99mTc, 123I 그리고 125I 핵종 폐기물은 최대 14일 이후에 처분이 가능함을 확인 할 수 있었다. 특히 18F 그리고 체외검사용 핵종인 125I로 인해 발생하는 방사성폐기물은 즉시 자체처분이 가능함을 확인 할 수 있었다.
- 체외검사용 125I 핵종의 비방사능평균 측정값은 체내검사용에 비해 매우 낮은 수치를 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한 59.
- I 핵종 폐기물의 경우 감마계수기(Gamma counter: Packard Cobra II, USA)를 이용하여 측정하였다. 측정기 효율은 125I 핵종 표준선원을 이용한 측정결과와의 보정값으로 구하였으며 표준선원 측정값을 비교하였을 때 77%의 효율을 나타내었다. 감마계수기로 측정할 경우 분당계수값(cpm: counts per minute)값으로 데이터가 산출이 되는데 이를 아래 식에 의하여 비방사능(Bq/g) 값으로 환산하여 비교평가 하였다.
- I 핵종 폐기물은 최대 14일 이후에 처분이 가능함을 확인 할 수 있었다. 특히 18F 그리고 체외검사용 핵종인 125I로 인해 발생하는 방사성폐기물은 즉시 자체처분이 가능함을 확인 할 수 있었다. 현행 처분과 비교하여 짧은 주기로 자체처분이 가능하며 의료현장에서 발생하는 폐기물의 방사성오염도가 높지 않음을 확인할 수 있다.
- 특히 18F 그리고 체외검사용 핵종인 125I로 인해 발생하는 방사성폐기물은 즉시 자체처분이 가능함을 확인 할 수 있었다. 현행 처분과 비교하여 짧은 주기로 자체처분이 가능하며 의료현장에서 발생하는 폐기물의 방사성오염도가 높지 않음을 확인할 수 있다. 201Tl 핵종 폐기물의 경우 핵종 붕괴로 발생하는 202Tl로 인한 방사능 오염으로 자체처분 기간이 길어지며, 환자에게 핵종을 주사할 경우 발생하는 주사기의 오염이 가장 높으며, 지혈용 면솜의 경우는 오염도가 낮아 평균 4일 이내에 자체처분이 가능함을 확인할 수 있다.
후속연구
- 폐기물의 효율적 관리를 위한 표준 절차를 수립하기 위하여 앞으로도 다양한 핵종 및 종류의 의료용 방사성폐기물에 대한 방사능 농도를 측정하는 노력은 물론 보편적인 의료현장에서 사용할 수 있는 방사성폐기물자체처분에 대한 연구를 지속하여야 할 것이다. 본 연구를 통하여 국내는 물론 전 세계적으로도 의료용 방사성폐기물에 대해 처음으로 측정방법을 설정하고 시도되었다는 점에서 향후 유사 연구에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 특히, 이 연구에서 시도한 측정방법과 이를 적용한 측정결과는 ISO (International Organization for Standardization) 표준으로 제안하고자 한다.
- 본 연구에서는 방사능이 비교적 크지 않고 반감기가 짧은 방사성폐기물을 대상으로 하고 있으므로 상대적으로 정밀한 측정 장비가 필요하다. 방사성폐기물의 방사능을 정확하고 효율적으로 측정하기 위해서는 측정 환경 및 기술적 특성을 고려하여야 한다.
- 폐기물의 효율적 관리를 위한 표준 절차를 수립하기 위하여 앞으로도 다양한 핵종 및 종류의 의료용 방사성폐기물에 대한 방사능 농도를 측정하는 노력은 물론 보편적인 의료현장에서 사용할 수 있는 방사성폐기물자체처분에 대한 연구를 지속하여야 할 것이다. 본 연구를 통하여 국내는 물론 전 세계적으로도 의료용 방사성폐기물에 대해 처음으로 측정방법을 설정하고 시도되었다는 점에서 향후 유사 연구에 큰 도움이 될 것으로 보인다.
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