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[원자력탐험대 24화] 여러 산업 분야에 활용되는 방사선

  • 2015.10.27.
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유물 나이 척척 알아 내고… 농산물 품종도 업그레이드!

방사성 동위 원소인 ‘탄소-14’의 양 측정해 약 5만년전까지 연대 알 수 있어
자연적인 돌연변이처럼 개량 이뤄지기 때문에 유전자변형 방식보다 훨씬 안전

ch24-img1세계에서 가장 오래된 금속 활자로 찍은 책인 ‘직지심체요절'(1377년 펴냄ㆍ이하 직지)보다 130년 이상 앞서 만들어진 고려 때의 금속 활자가 최근 확인돼 화제가 되었다. 일명 ‘증도가자'(사진)다. 이 활자는 지난 2010년 9월 경북대학교 남권희 교수에 의해 처음 세상에 공개되었는데, 지난해부터 과학적 분석을 거쳐 마침내 11~12세기경 제작되었음이 확인된 것이다.

증도가자가 지금으로부터 900여 년 전에 만들어졌음을 과학적으로 증명하는 데에 쓰인 기술은 바로 ‘방사성 탄소 연대 측정법’이다. 방사성 물질을 이용한 기술은 이처럼 핵의학뿐 아니라 공업과 농업 등 여러 산업 분야에 활발히 활용된다.

 

△ 시간과 공간의 측정 도구

방사성 탄소 연대 측정법으로 증도가자와 같은 유물이나 1억 3000만 년 전 지구에 존재했던 공룡 화석의 나이를 어떻게 알 수 있는 걸까? 간단히 말해 여러 유적과 유물에 남아 있는 탄소(C)의 흔적을 찾는 것이다. 그리고 이때 탄소는 지구의 모든 물질에 포함되어 있는 방사성 동위 원소인 ‘탄소-14′(C-14)를 말한다. C-14는 사람이나 동물 등 생명체의 경우엔 죽고 난 뒤부터 그 양이 줄기 시작해 약 5730년이 지나면 살아 있을 때보다 2분의 1밖에 남지 않는다. 그러므로 동물 뼈 등에 남은 C-14의 양을 측정하면 언제 죽었는지를 확인하는 게 가능하다.

이러한 탄소 동위 원소 측정법은 1946년 미국의 물리학자 윌리엄 리비가 처음 개발했으며, 약 5만 년 전까지 측정이 가능하다고 한다.

또 방사선의 경우엔 눈으로 볼 수 없는 공간을 측정할 때 유용하게 쓰인다. 방사선은 물체를 통과하는 능력, 즉 투과력을 지녔다. 하지만 이 투과력은 물체의 밀도나 두께에 따라 차이가 난다. 그러므로 두꺼운 벽에 방사선을 쏘아 반대편으로 나오는 양을 파악하면 그 벽의 두께나 밀도를 알 수 있다. 대기 오염 물질의 검사에도 이러한 방사선 계측 기술이 활용된다.

항공기의 비파괴 검사 모습

 

△ 사람 뼈를 보듯 건물의 안전을 살핀다

방사선의 투과성을 이용하면 물체를 뜯거나 분해하지 않고 내부 상태를 파악하는 것이 가능하다. 그렇기에 방사선은 ‘비파괴 검사’에 아주 유용하게 쓰인다. 가슴의 엑스선 사진을 찍을 때 뼈 부분과 폐 등 조직 부분의 X선 투과 정도가 필름에서 다르게 나타나는 것을 산업 분야에서 활용하는 것이다. 비파괴 검사는 주물이나 용접, 대형 탱크, 배관을 손으로 꼼꼼히 짚어보거나, 눈으로 샅샅이 살펴보지 않아도 결함을 찾을 수 있다. 낡은 건물의 안전성이나 탑과 같은 문화재의 수리 및 복원, 그리고 제작 방법을 알아내는 데에도 종종 사용된다. 커다란 선박이나 항공기의 경우, 작은 부품을 일일이 뜯어내지 않고도 부속품의 이상 여부를 살핌으로써 우리의 생활 안전에도 큰 도움을 준다.

세상에서 가장 값비싼 다이아몬드의 진품 여부도 비파괴 검사로 쉽게 알 수 있다. 다이아몬드가 흡수하고 내보낸 X선을 분석함으로써 진짜와 가짜를 판별하는 것이다. 이 밖에 방사성 물질은 시계나 형광등에 쓰이는 야광 및 형광 도료의 재료로 쓰이기도 한다.

△ 종자 개량과 음식물 보관에도 유용

1920년대 후반 과학자들은 식물에 방사선을 쪼이면 돌연변이가 생긴다는 것을 처음 알아냈다. 그리고 이 같은 방식의 품종 개량은 다른 생명체의 유전자를 억지로 끼워 넣는 유전자변형(GMO) 방식과 달리 자연적인 돌연변이처럼 개량이 이뤄지기 때문에 훨씬 안전하기에 현재에도 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

방사선을 이용해 탄생한 좋은 품질의 농산물은 배추를 비롯해 우리의 주식인 쌀 등이 대표적이며 꽃의 품종 개량에도 널리 사용된다.

배추의 경우 지난 2008년 국내에서 양성자 빔을 쏘아 유전자 돌연변이를 일으킨 뒤 우량 개체를 골라내는 품종 개량에 처음 성공했다. 한국원자력연구원 양성자기반공학기술개발사업단에 의해 진행된 이 품종 개량 사업에서 봄과 여름 재배용 신품종인 ‘상춘배추’와 ‘하령배추’ 등이 탄생했다.

한편, 음식물을 아주 약한 방사선에 쏘여 나쁜 세균 등을 죽임으로써 안전하게 오랫동안 보관할 수 있도록 한 ‘방사선 조사 식품’도 우리 식탁을 안전하게 지켜 주는 역할을 한다.

<원자력 Q&A>
※ 기사를 읽고 원자력이나 미래 에너지와 관련해 평소 궁금했던 점을 메일(kids@snhk.co.kr)로 보내 주세요. 전문가의 자문 등을 통해 보다 알기 쉽게 여러분의 질문에 대한 답을 안내해 드립니다.

Q. 방사능을 가진 물질을 설명할 때 ‘반감기’란 용어가 나옵니다. 이 말의 정확한 뜻은 무엇인가요? (김동준 군ㆍ서울 명지초등 5학년)

A. 반감기는 방사능의 효력이 원래 있던 양의 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 말합니다. 모든 방사성 물질은 각기 다른 반감기를 갖고요. 예를 들어 우라늄(U-238)의 반감기는 45억 년이나 됩니다. 그러나 대표적인 방사선 폐기물인 코발트(Co-60)의 반감기는 5년, 세슘(Cs-137)은 30년이랍니다.

방사성 물질 방사선의 종류 반감기
옥소(I-131) 베타선/감마선 8일
코발트(Co-60) 베타선/감마선 5년
크립톤(Kr-85) 베타선/감마선 11년
삼중수소(H-3) 베타선 12년
스트론튬(Sr-90) 베타선 28년
세슘(Cs-137) 베타선/감마선 30년

여러 산업 분야에 활용되는 방사선

– 작성 : 소년한국일보 윤석빈 기자 binys@snhk.co.kr

– 원문보기 : 소년한국일보 http://goo.gl/Q3KuUH

 

 

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