Earticle

원전 일차계통은 복잡한 수질환경으로 방사화생성물과 부식생성물 등 다양한 방사성핵종이 생성되고 있다. 이 방사성핵종 중에서 원전종사자 피폭방사선량평가와 방사성유출물관리 측면에서 중요한 핵종으로는 3H, 14C, 58Co, 60Co, 137Cs, 131I를 들 수 있다. 본 논문은 원전 방사선작업종사자와 원전 주변주민의 피폭방사선량에 기여가 큰 방사성핵종에 대해 살펴보고, 이들 핵종에 의한 선량평가 과정을 소개하였다. 특히 국내 원전에서 발생하였던 131I 내부피폭사건과 일차계통 냉각수의 탈염수 오염사건 등을 포함한 원전의 운영과정에서 일어났던 종사자와 원전주변주민에 대한 피폭 방사선량 평가 사례를 제시하였다. 또한 최근 이슈로 떠오른 삼중수소와 14C의 선량평가에 대한 잠재적인 현안 등도 간단히 기술하였다.

In a primary system at nuclear power plants (NPPs), various radionuclides including fission products and corrosion products are generated due to the complex water conditions. Particularly, 3H, 14C, 58Co, 60Co, 137Cs, and 131I are important radionuclides in respect of dose assessment for radiation workers and management of radioactive effluents. In this paper, the dominant contributors of radiation exposure for radiation workers and the member of public adjacent to NPPs were reviewed and the process of dose assessment attributable to those contributors were introduced. Furthermore, the analysis for some examples of radiation exposure to radiation workers and the public during the NPP operation was carried out. This analysis included the notable precedents of internal radiation exposure and contamination of demineralized water occurred in Korean NPPs. Particularly, the potential issue about the dose assessment of tritium and carbon-14 was also reviewed in this paper.

최근 의료기관에서의 진단방사선검사 빈도는 2011년 2억 2천만건, 연간 일인당 피폭선량은 1.4 mSv로 2007년 대비 각 51%, 35% 증가하였다. 여기서 흉부촬영건수는 일반촬영 중 가장 높은 빈도인 27.59%로 나타났다. 따라서 본 연 구에서는 흉부 방사선 촬영 시 영상판독에 불필요한 신체부위를 차폐하여 피폭선량을 최소화 시키는 차폐기구를 개 발하고, 그 유용성 평가를 위해 국제 표준 소아(10세) 팬텀과 유리선량계를 사용하여 기구 사용 전, 후의 입사표면선 량(entrance surface dose; ESD)과 장기의 흡수선량 차를 측정하였다. 또한 몬테카를로 시뮬레이션 기반 프로그램 (PCXMC 2.0.1)을 이용하여 유효선량을 산출하였고 암발생의 생애귀속위험도(lifetime attributable risk of cancer incidence; LAR)를 비교하여 그 감소율을 간접적으로 평가하였다. 방어기구를 사용할 때, 입사표면선량(감소율)은 비 강 0.55 μSv (74.06%), 갑상선 1.43 μSv (95.15%), 식도 6.35 μSv (78.42%)로 평균 86.36% 감소되었고, 심부선량(감 소율)은 경추 1.23 μSv (89.73%), 침샘 0.5 μSv (92.31%), 식도 3.85 μSv (59.39%), 갑상선 2.02 μSv (73.53%) 흉추 5.68 μSv (54.01%) 로 평균 72.30%로 감소되어 차폐기구의 유용성을 확인할 수 있었다. 또한, 유효선량은 착용 전 8.33 μGy 에서 착용 후 7.35 μGy로 11.76% 감소하였고, LAR 평가에서는 갑상선 암은 10세 소아 백만 명당 남아 0.14명(95.12%), 여아 0.77명(95.16%), 모든 암은 남아 0.14명(11.70%), 여아 0.25명(11.70%)의 감소(감소율)를 확인 할 수 있었다. 진단방사선검사는 질병과 치료 등 건강을 위해 꼭 필요한 검사이지만, 가능한 진단에 불필요한 부위에 이러한 차폐기구를 적극적으로 사용하여 ALARA 개념에 입각한 의료방사선 최적화를 도모해야 할 것이다.

The frequency of diagnostic radiation examinations in medical institutions has recently increased to 220 million cases in 2011, and the annual exposure dose per capita was 1.4 mSv, 51% and 35% respectively, compared to those in 2007. The number of chest radiography was found to be 27.59% of them, the highest frequency of normal radiography. In this study, we developed a shielding device to minimize radiation exposure by shielding areas of the body which are unnecessary for image interpretation, during the chest radiography. And in order to verify its usefulness, we also measured the difference in entrance surface dose (ESD) and the absorbed dose, before and after using the device, by using an international standard pediatric (10 years) phantom and a glass dosimeter. In addition, we calculated the effective dose by using a Monte Carlo simulation-based program (PCXMC 2.0.1) and evaluated the reduction ratio indirectly by comparing lifetime attributable risk of cancer incidence (LAR). When using the protective device, the ESD decreased by 86.36% on average, nasal cavity 0.55 μSv (74.06%), thyroid 1.43 μSv (95.15%), oesophagus 6.35 μSv (78.42%) respectively, and the depth dose decreased by 72.30% on average, the cervical spine(upper spine) 1.23 μSv (89.73%), salivary gland 0.5 μSv (92.31%), oesophagus 3.85 μSv (59.39%), thyroid 2.02 μSv (73.53%), thoracic vertebrae(middle spine) 5.68 μSv (54.01%) respectively, so that we could verify the usefulness of the shielding mechanism. In addition, the effective dose decreased by 11.76% from 8.33 μGy to 7.35 μ Gy, before and after wearing the device, and in LAR assessment, we found that thyroid cancer decreased to male 0.14 people (95.12%) and female 0.77 people (95.16%) per one million 10-year old children, and general cancers decreased to male 0.14 people (11.70%) and female 0.25 people (11.70%). Although diagnostic radiation examinations are necessary for healthcare such as the treatment of diseases, based on the ALARA concept, we should strive to optimize medical radiation by using this shielding device actively in the areas of the body unnecessary for the diagnosis.

원전에서 발생하는 방사성핵종 중에서 방사선작업종사자와 원전주변에 거주하는 일반인에 대한 피폭방사선량평가 측면에서 중요한 핵종 중에 하나가 삼중수소이다. 삼중수소는 인간의 체내로 섭취되어 내부피폭을 일으킨다. 원전 종사자 전체 피폭방사선량의 약 7%, 원전주변 일반인 피폭방사선량의 약 60-90%가 삼중수소에 의한 피폭으로 발생하고 있다. 이에 따라 국내외 연구소에서는 삼중수소에 대한 정확한 피폭방사선량 평가를 위해 많은 연구를 진행하고 있다. 본 논문은 삼중수소의 인체대사모델과 피폭방사선량 평가와 관련한 국내외 연구개발 동향을 정리하였고, 현안사항을 정리하였다.

Tritium is the one of the most important radionuclide for workers in nuclear power plants (NPPs) and the public, from the dosimetric point of view. Humans are likely to have internal radiation exposure by tritium inhalation. Radiation exposure by tritium accounts for approximately 7% and 60~90% of the total radiation exposure of NPP workers and the public during normal operation, respectively. Thus, many researches have been conducted to estimate the internal dose by tritium precisely in the world. In terms of tritium dosimetry, this paper provides the current status of research for tritium metabolism and dosimetry.

교육훈련은 안전문화를 증진하고, 방사선작업종사자의 방사선방호 역량을 강화하는 주요한 수단이다. 기존의 단기 원자력 국제교육은 고위급 대상의 강의실 교육을 중심으로 수행되고 있으나, 이제 원전을 수출하는 기술공여국으로서 우리의 위상은 개도국으로부터 자국의 실무 전문가 양성을 위한 지원을 요청받고 있다. 본 연구는 국내의 우수한 방사선 시설과 교육훈련 인프라를 활용하여 실습과 현장방문을 강화한 국제 방사선방호 실무 전문가 양성 과정을 개발하고, 평가 및 피드백 절차를 완성하여 운영한 결과를 요약한다. 교육과정의 개발 및 운영 과정에서는 SAT 방법론을 도입함으로써 교수-학습 효과를 극대화하고, 교수목적, 방법, 평가의 일관성을 유지하고자 하였다. 교육과정의 개시 전 또는 종료 후에 수행된 비교평가와 최종평가에서 평균 점수가 약 2점 상승하고, 설문조사에서는 대부분의 항목에서 4.0 이상의 높은 만족도를 나타내었다. 이는 본 교육과정에 적용된 교수학습 방법이 효과적이었음을 시사한다. 이러한 교수학습 방법론은 국제교육에서 실무 전문가 양성을 위한 맞춤형 교육과정을 개발하고, 이론중심에서 현장 실무중심으로 국제교육의 패러다임을 전환하는 단초가 될 것이다.

Education and training is an important means of promoting safety culture and enhancing the level of competence of radiation worker in radiation protection. The existing international nuclear education and training of short duration has been carried out on the high-level officials and focussed on the classroom based training. The developing countries has been asking for support to cultivate their own technical experts to Korea which is a donor country exporting nuclear power plants. This paper summarizes the results of developing and operating the international education and training course to froster technical experts in radiation protection that emphasized practical training sessions and technical visits using the excellent domestic radiation facilities and infrastructure of education and training. It mentions the procedures of assessment and feedback as well. In an effort to maximize teaching-learning effects and to maintain consistency of the learning objectives, methods and assessment, SAT methodology has been applied on the processes of developing and operating the course. In the comparative and final assessment which were conducted at the beginning or at the end of training course, participants' average score increased around 2 points. The questionnaire of participants showed a high level of satisfaction of 4.0 points or above for the most of the questions. These imply teaching-learning methods applied to it might be effective. The teaching-learning methodologies may provide the opportunity to develop the customized training course for bringing up international technical experts and to shift educational paradigm from theory-oriented to on-site practice-based education.

이 연구에서 후쿠시마 원전 폭발과 같은 사고 발생 시 방사선이나 방사성 핵종에 의한 생물학적 영향을 평가할 수 있는 야생 동물지표로서 성축 등줄쥐(A. a. coreae) 활용 가능성을 평가하였다. 이 연구를 위하여 야외 채집한 등줄 쥐를 실험실에서 교배하고 생산된 새끼가 약 40주령이 되었을 때 털 색깔, 외부형태, 두개골, 치아 특성을 관찰하고 분류학적 특성을 정리하였다. 방사선에 대한 신체 반응도를 평가하기 위하여 방사선 조사(0, 0.5, 1, 2 Gy) 24시간 후에 장기무게를 관찰한 결과 흉선만이 감소하였다. 방사선에 민감한 장기 가운데 하나인 비장 세포고사는 선량에 비례하여 증가하였지만, 0.5 Gy 조사된 개체에서는 감소하였다. 앞으로 야생 등줄쥐 신체 장기별 방사선 민감도 차 이를 세포 및 분자생물학적 수준에서 해석함으로써 방사선 피폭 사고시 신체영향을 평가할 수 있는 방법론 도출이 가능할 것이라 생각된다.

The present investigation was planned to estimate potential possibility of striped field mice, Apodemus agrarius coreae (A. a. coreae), as a biological dosimeter in radio-environmental ecology. We bred captured wild A. a. coreae at laboratory and classified taxonomically based on external, cranial and tooth characters. Organ weights and splenocytic apoptosis were observed in order to establish a basic data on radiation biology of A. a. coreae (male, 40 weeks old). The biological effects was observed at 24hrs following irradiation (doses : 0, 0.5, 1, 2 Gy, dose rate : 0.8 Gymin-1, 137Cs). Only thymus weights was significantly decreased. Splenocytic apoptosis was increased after irradiation. But splenocytic apoptosis was decreased in 0.5 Gy γ-irradiated mice compared to those of 0, 1, 2 Gy (P 〈 0.05). These data suggested that events in thymus and spleen of Korean dark-striped field mice, A. a. coreae THOMAS, could be a potential radio-biological indicator in human environments.

연구배경: 본 연구는 일본 후쿠시마 원전사고 이후 원전사고 및 방사능 오염에 대한 우리 국민들의 인식도를 확인하기 위한 목적으로 진행되었다. 재료 및 방법: 설문조사는 수도권에 거주하는 성인 600명을 대상으로 하였다. 결과 및 논의: 연구 결과, 대다수 국민들은 일본 원전사고로 인한 방사능 누출이 우리나라에 영향을 미치고 있다고 우려하였다. 식품, 특히 수산물의 방사능 오염에 대한 우려가 높았고, 선호하는 정보 취득원은 TV(49.8%)와 인터넷 매체(31.3%)였다. 한편 다수의 국민들은 일본 원전사고 및 방사능 오염 정보가 충분히 제공되지 않았고, 원전사고 이후 우리 정부의 대응조치를 잘 모르고 있는 것으로 나타났다. 또한 국민 대다수가 식품·환경 등의 방사능 오염 정도와 안전성에 대한 정보제공 강화가 가장 중요한 것으로 인식하고 있었다. 결론: 본 연구 결과는 향후 방사능에 대한 올바른 인식 확립과 방사능 안전사고 리스크커뮤니케이션을 위한 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Background: The objective of this study was to investigate Korean people's awareness about impact of the Fukushima nuclear power plant accident in Japan and radioactive contamination caused by it. Materials and Methods: The respondents of the survey were 600 adults who resided in the Seoul metropolitan area. Results and discussion: The survey results show that the majority of respondents were concerned about impact of radiation leakage that might have an effect on our environment. They were worried about radioactive contamination of foodstuffs, particularly fishery products and preferred to acquire information through TV(49.8%) or the Internet(31.3%). Meanwhile, respondents mentioned that the information on the Fukushima nuclear accident and radioactive contamination had not been sufficient and they didn't know well about the follow-up measures of the government on the accident. Most respondents answered that information on radioactive contamination levels and safety of foods and environment was most needed. Conclusion: The results of this study could be useful to enhance awareness on radioactivity and improve risk communication on nuclear power plant accidents.

연구배경: 방사선이용 및 원자력발전의 외향적 성장에 비해 국민이 우려하는 건강권, 환경권, 안전권, 알권리, 발전권, 생존권 등 기본권과의 관계 분석은 전무한 상태이다. 재료 및 방법: 방사선 및 원자력 관련 실정법 내용을 가능한 높은 수준의 권리보장이라는 최대주의적 관점에서 다수의 기본권 분석을 통해 삶의 질 향상을 위한 법률적 보완 방안을 도출하였다. 결과 및 논의: 한국 헌법에 방사선 및 원자력발전과 직접 관계된 기본권 내용은 최소한 12개 조항으로 다수의 권리와 관계된다. 방사선 및 원자력관련 실정법 14종에 헌법적 기본권이 다양한 조항으로 모두 반영되어 있다. 다수의 기본권이 함께 적용된 방사선 및 원자력 관련 실정법은 인간 삶의 질 향상 목적에서 생존권을 우선으로 한 건강권, 환경권, 알권리, 안전권이 작동되어야 하는 것인지, 생존권, 건강권, 환경권, 알권리, 안전권이 같은 크기로 작동되어야 하는 것인지에 대한 상대적 우위에 대해서는 신중한 결정이 필요하고, 인간영역에서 단시간에 평가하기에는 어려운 문제이다. 결론: 원자력, 방사선의 이용증진 측면과 위험·리스크 발생방지 측면 두 가지 목표를 동시에 조화롭게 추구해야 하는 정책은 우리나라 입장에서는 중요한 일이고, 권리 간 조화를 위해 올바른 가치판단이 필요하다.

Research background: Despite the visible growth in radiation usage and nuclear power development, the analysis of their relationship with fundamental rights, a subject of public concern regarding issues including the right to health, environmental rights, safety rights, the right to know, the right to development, and the right to life, is currently non-existent. Methods: By examining various fundamental rights in the context of positive laws regarding radiation and nuclear power in an idealistic perspective that guarantees the maximum degree of rights, this paper aims to propose legislative supplements that will lead to improvements in quality of life. Result and discussion: In the South Korean Constitution, radiation and nuclear power is a subject incorporating several rights, including at least 12 clauses that are directly related to fundamental rights; these constitutional rights are manifested in the various clauses of the 14 positive laws regarding radiation and nuclear power. The question on the relative importance of each fundamental right as reflected in these positive laws- whether the right to life should be prioritized or considered equal in weight to the right to health, environmental rights, the right to know, and safety rights- requires careful deliberation and is difficult to humanly resolve in the short term. Conclusion: Making policy that expands the usage of radiation and nuclear power while simultaneously preventing their associated risks is an important task for the Republic of Korea, and a proper value judgment is necessary to find a balance in its associated rights.

방사선치료계획장치의 핵심기술인 선량분포 계산은 빠르고 정확함을 요구한다. 기존 상용화된 치료계획장치의 선량계산 방법은 빠르지만 정확성이 부족하고, 몬테칼로 방법은 시뮬레이션 시간과다 문제가 있다. 관심영역의 일부만 몬테칼로 방법이 계산하고 나머지 영역은 비선형함수사상 능력이 뛰어난 신경회로망이 계산하는 시스템은 상대적으로 빠르고 정확한 선량분포를 계산해낼 수 있다. 비균질 매질의 선량분포에 나타나는 불연속점과 변곡점의 특성을 신경회로망이 학습가능 하다는 것을 사전 작업을 통해 확인하였다. 이때 사용된 신경회로망은 Feedforward Multi-Layer Perceptron에 Scaled Conjugated Gradient 알고리즘과 Levenberg-Marquardt 알고리즘으로 각각 학습하여 성능비교를 하였고, 은닉층의 뉴런 개수에 따른 성능비교도 하였다. 마지막으로 균질매질의 팬텀에 대해 상용 치료계획장치의 선량계산 알고리즘으로 계산한 선량분포를 사전작업을 통해 확인된 신경회로망에 학습하여 깊이선량율의 평균제곱오차가 0.00214인 결과를 보여주었다. 균질 및 비균질 매질의 팬텀에 대한 3차원 선량분포를 계산하는 신경회로망 모델 개발 연구가 추가로 진행될 것이다.

Dose calculations which are a crucial requirement for radiotherapy treatment planning systems require accuracy and rapid calculations. The conventional radiotherapy treatment planning dose algorithms are rapid but lack precision. Monte Carlo methods are time consuming but the most accurate. The new combined system that Monte Carlo methods calculate part of interesting domain and the rest is calculated by neural can calculate the dose distribution rapidly and accurately. The preliminary study showed that neural networks can map functions which contain discontinuous points and inflection points which the dose distributions in inhomogeneous media also have. Performance results between scaled conjugated gradient algorithm and Levenberg-Marquardt algorithm which are used for training the neural network with a different number of neurons were compared. Finally, the dose distributions of homogeneous phantom calculated by a commercialized treatment planning system were used as training data of the neural network. In the case of homogeneous phantom, the mean squared error of percent depth dose was 0.00214. Further works are programmed to develop the neural network model for 3-dimensinal dose calculations in homogeneous phantoms and inhomogeneous phantoms.

생체 조직의 전기 신호는 살아 있는 조직과 관련된 많은 정보를 포함하고 있으며, 생체 조직에 생물학적 변화가 있으면 고유의 전기적 특성이 변화한다. Impedance/Gain-phase analyzer로 1 ㎑ 에서 1 ㎒ 까지 주파수 대역을 설정한 다음 교류 주파수를 인가하며 돼지안심 조직의 임피던스 특성을 방사선 피폭선량에 따라 변화가 있는지 알아보고자 하였다. 임피던스 크기는 주파수에 비례하여 감소하였으며, 상관계수(r)가 -0.96으로 높은 음의 상관관계를 보였다. 위상차 변 화는 거의 없었으며 조직은 저항성을 나타내었다. 측정값은 변동계수가 ±5%이내로 재현성이 있음을 알 수 있었고, 측정 시간 경과에 따른 임피던스 크기와 위상차 변화는 유의적인 차이가 없었다.(p>0.05) 방사선 피폭 시 임피던스 변화는 대조군과 비교했을 때 1 ㏉, 2 ㏉, 4 ㏉ 피폭 선량에서는 임피던스 크기는 감소하였으나, 유의적인 차이는 없었 다.(p>0.05) 그러나 10 ㏉ 피폭 선량에서는 임피던스 크기 감소가 유의적으로 나타났다.(p<0.05) 방사선 피폭선량이 증가하여도 위상차 변화는 거의 없었으며, 대조군과 비교했을 때 1 ㏉, 2 ㏉, 4 ㏉, 10 ㏉ 모두 유의적인 차이가 없었 다.(p>0.05) 본 연구를 통해 생체 조직의 전기적 특성을 이해 할 수 있었고, 방사선 피폭선량에 따른 임피던스 변화를 측정하여 방사선이 인체에 미치는 영향을 직접 평가 할 수 있는 가능성을 확인 할 수 있었다.

Bioimpedance involves a lot of information related to living tissue. If there is alteration in bio tissue, its electrical characteristics also change. It is to study electrical characteristics of pork tenderlion in using a HP-4194A Impedance/ Gain-phase analyzer instrument and electrical characteristics changes by graded radiation exposure dose. The results were as follow 1. Electrical characteristics of pork tenderlion in repeated measurement had high precision within ±5% of coefficiency of variability. 2. During the measurement impedance absolute value and phase alteration did not show statistically significant difference.(p>0.05) 3. While impedance phase of electrical characteristics associated with frequency change was almost stable, impedance absolute value was in inverse proportion to frequency that means high inverse correlation of -0.096(r). 4. Impedance absolute value dropped in radiation exposure dose. The alteration of the value did not show statistically significant difference in 1 ㏉, 2 ㏉ and 4 ㏉.(p>0.05) However in radiation exposure dose of 10 ㏉, the decrease of impedance absolute value was significantly different.(p<0.05) 5. Impedance phase according to radiation exposure dose change did not show statistically significant difference in 1 ㏉, 2 ㏉, 4 ㏉, and 10 ㏉.(p>0.05)

Background: Aptamers are currently being used in various fields including medical treatments due to their characteristics of selectively binding to specific molecules. Due to their special characteristics, the aptamers are expected to be used to remove radionuclides from a large amount of liquid radioactive waste generated during the decommissioning of nuclear power plants. The radiological effects on the aptamers should be evaluated to ensure their integrity for the application of a radionuclide removal technique. Materials and Methods: In this study, Monte Carlo N-Particle transport code version 6 (MCNP6) and Monte Carlo damage simulation (MCDS) codes were employed to evaluate the radiological effects on the aptamers. MCNP6 was used to evaluate the secondary electron spectrum and the absorbed dose in a medium. MCDS was used to calculate the DNA damage by using the secondary electron spectrum and the absorbed dose. Binding experiments were conducted to indirectly verify the results derived by MCNP6 and MCDS calculations. Results and Discussion: Damage yields of about 5.00×10-4 were calculated for 100 bp aptamer due to the radiation dose of 1 Gy. In experiments with radioactive materials, the results that the removal rate of the radioactive 60Co by the aptamer is the same with the non-radioactive 59Co prove the accuracy of the previous DNA damage calculation. Conclusion: The evaluation results suggest that only very small fraction of significant number of the aptamers will be damaged by the radioactive materials in the liquid radioactive waste.