Ⅰ 서 론

자연방사선이란 자연계에서 오는 방사선을 말하며 크게 지각방사선과 우주방사선으로 구분할 수 있다. 유엔방사선 영향위원회(United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation; UNSCEAR)에 따르면 자연 방사선으로부터 받게 되는 연간 방사선 피폭선량은 2.4 mSv로 알려져 있으며[1], 이 중에서 우주선에 대한 기여도 는 약 75%를 차지하는 것으로 나타나 있다[2].

우주방사선이란 우주에서 지구로 쏟아지는 고에너지 미 립자와 감마선 및 이들이 대기의 분자와 충돌하여 2차적으 로 발생하는 고에너지 미립자와 감마선의 총칭이며, 우주방 사선의 생물학적 영향에 대한 규명과 노출에 대한 위험은 정확히 밝혀진 부분이 많지 않아 주의의 대상이다[3].

방사선은 거리 역자승 법칙에 따라 선원과의 거리가 가까 워질수록 방사선 피폭선량은 기하급수적으로 늘어나게 되 며[4,5], 우주방사선 또한 지상에서 상공으로 고도가 높아 짐에 따라 방사선 피폭선량은 기하급수적으로 증가하게 될 것이다.

우주방사선에 대한 노출이 높은 직업군으로 항공기 승무 원을 대표적으로 꼽을 수 있으며[6], 우주방사선 안전 관리 규정에 따라 방사선 피폭선량에 대한 관리가 이루어지고 있 다[7]. 하지만 승무원과 같이 항공기를 이용하는 항공여객 에 대해서는 언급을 하고 있지 않아 연간 방사선 피폭선량 은 초과하더라도 제도적으로 규제할 방법이 없이 노출되어 있다[8].

일반인들의 해외여행은 매년 꾸준히 증가하고 있고, 2017 년 약 7,500만 명으로 과거 2009년에 비해 약 230% 증가한 것으로 나타나 있다[9]. 이 중에서 0세～10세의 낮은 연령 대에서 가장 높은 증감률을 나타냈다[10].

이에 본 연구에서는 일반인이 항공여객기 이용 시 높은 고도에서 받게 되는 우주방사선에 대한 피폭선량을 비교 분 석하고자 하였다.

Ⅱ 재료 및 방법

1 비행기 편 선정 기준

인천 국제공항에서 직항 노선이 있는 국제공항을 선택하 였으며, 주요 여행지 및 수도를 포함하여 각 대륙별로 반영 하였다. 아시아 9개국, 유럽에서 5개국, 북아메리카에서 3 개국, 오세아니아에서 3개국으로 총 20개국의 표본을 반영 하였으며, 남아메리카 및 아프리카의 경우 인천 국제공항에 서 가는 직항 노선이 없어 표본을 제외하였다.

2 우주방사선 예측 모델

1) 우주방사선 예측 모델

우주방사선 예측모델인 미 연방항공청(Federal Aviation Administration)에서 개발한 CARI-6/6M 모델과 미 항공우 주국(NASA)에서 개발한 NAIRAS (Nowcast of Atmospheric Ionizing Radiation for Aviation Safety)모델을 이용하였으 며, CARI-6/6M은 1989년 개발된 CARRIER란 프로그램의 상위버전으로 항공사 코드와 비행고도 및 시간 등을 입력하여 우주방사 선을 산출한다. 그러나 태양방사선이 반영되어 있지 않고, 우주방사선 산출 시 약 1개월 이상 기다려야 하는 등 실시간 정보를 반영하고 있지 못하는 단점이 있다. NAIRAS의 경우 은하 방사선 및 태양방사선의 효과를 모두 반영하기 때문 에 CARI 모델보다 정확한 우주방사선 산출이 가능하고, 실시간 으로 자신의 우주방사선량을 알 수 있다는 장점이 있다[11]. 두 예측모델의 특징은 Table 1과 같다.

2) SAFE (Safety Aviation Flight Environment)

국립전파연구원(National Radio Research Agency)에서 는 SAFE(Safety Aviation Flight Environment)[12] 서비 스를 제공하고 있으며, SAFE에서는 비행 중 받게 되는 우 주방사선에 대한 피폭선량을 CARI-6/6M 모델과 NAIRAS 모델을 이용하여 공개하고 있다. 본 연구에서는 SAFE를 이 용하여 유효 선량률과 누적 선량, 비행시간, 비행 거리를 산 출하였으며, 산출된 피폭선량을 북극항로 이용 여부에 따라 비교 분석하였다. Table 2

Ⅲ 결 과

1 우주방사선 피폭선량 분석

1) 고도별 우주방사선 피폭선량

NAIRAS 예측모델의 이용하여 고도별 우주방사선 분석 결과, Fig. 1과 같이 5 km 상공에서 약 2.5 μSv/hr, 11 km 에서 약 10 μSv/hr, 15 km에서 약 40 μSv/hr로 나타났다.

2) 대륙별 우주방사선 피폭선량

대륙별 우주방사선 피폭선량을 분석한 결과, 거리와 비 행시간에 따라 비례하게 나타났으며, 북경이 2.87 μSv (NAIRAS)와 2.05 μSv (CARI-6/6M), 뉴욕이 146.45 μSv (NAIRAS)와 79.42 μSv (CARI-6/6M)로 각각 최소, 최댓 값을 나타냈다.

대륙별 우주 방사선 피폭선량의 평균값은 NAIRAS에서 아시아는 10 μSv 이하로 나타났으며, 중동과 오세아니아가 각각 35 μSv, 20 μSv 전후, 유럽과 아메리카가 100 μSv 전 후로 나타났다. CARI-6/6M에서의 우주방사선 피폭선량의 평균값은 아시아가 15 μSv 전후로 나타났으며, 중동과 오세 아니아가 각각 50 μSv, 20 μSv 전후, 유럽과 아메리카가 각 각 70 μSv, 50 μSv로 나타났다.

3) 북극항로 이용유무에 따른 우주방사선 최대 선량률 분석

북극항로의 경유 여부는 Fig. 2와 Fig. 3과 같이 직접 경 로를 파악하여 북극 통과여부에 따라 결정하였으며, 북극항 로 이용 여부에 따라 북극 항로를 이용하지 않을 경우에 Fig. 4와 같이 시간당 최대선량이 약 5 μSv/h 전후로 나타 났으며, 북극항로를 이용할 경우에 Fig. 5와 같이 시간당 최 대선량이 약 10 μSv/h 이상으로 나타났다.

Ⅳ 고 찰

우주방사선에 대한 실험 결과 첫째, NAIRAS를 이용하여 비행고도에 따른 우주방사선에 대한 피폭을 분석한 결과, 고도 5 km에서 약 2.5 μSv/hr, 11 km에서 약 10 μSv/hr, 15 km에서 약 40 μSv/hr로 고도가 높아짐에 따라, 받게 되 는 우주방사선의 피폭선량은 기하급수적으로 증가하는 것 으로 나타났다.

둘째, 인천 공항에서 출발하는 20개 항로에 대한 우주방 사선 피폭선량을 비교 분석한 결과, 모든 표본의 평균 누적 선량은 51.89 μSv (NAIRAS)와 38.60 μSv (CARI-6/6M) 으로 저선량 피폭임을 확인할 수 있었다. 예측모델에 따 라, 같은 항로의 피폭선량 값이 다르게 나타났으며, 이는 NAIRAS와 CARI-6/6M이 측정 고도, 태양입자의 유입 영 향 고려 유무, 산출 기준, 위도 및 경도 등 측정 기준의 차이 에서 기인한 것으로 나타났다.

셋째, 북극 항로를 이용할 경우 그렇지 않은 경우에 비해 우주방사선의 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났으며, 북극 항로를 이용하지 않을 경우 우주방사선의 대부분이 지구 자 기장에 의해 차폐가 되지만 북극항로를 이용할 경우에는 우 주방사선의 직접적인 영향을 받기 때문인 것으로 나타났다 [13]. 같은 목적지 상 북극항로 이용 유무에 따른 누적선량 의 차이는 보이지 않는 것으로 나타나 있으며[14], 이러한 이유로 북극항로를 경유함으로써 얻어지는 시간단축이 증가 하는 유효 선량률과 상쇄되기 때문인 것으로 알려져 있다.

넷째, 예측모델을 이용한 우주방사선의 피폭선량 추정 값 의 신뢰도를 위해 기존 연구들과 비교해본 결과, 우주방사 선은 태양의 활동에 따라 변화하므로[15] 예측모델 사용시 점에 따라 선량에 대한 변동률이 높게 나타날 것으로 예측 되었으며, 동일 시점에서 비행기에 탑승하여 우주방사선 피 폭선량을 실측한 경우가 예측모델을 이용한 선량 값보다 다 소 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다[14]. 이러한 이유는 비행의 기체 및 부품 등 다양한 물질에 의한 2차선(산란선) 에 발생으로 추정되며, 실제 비행 중 받게 되는 피폭이 본 연구의 결과보다 더 높을 것으로 사료된다.

다섯째, 우주방사선에 의한 피폭의 위험성을 비교 분석한 결과, 인천공항에서 최대거리인 뉴욕을 왕복할 경우 약 300 μSv 를 받는 것을 알 수 있으며, 이는 일반인의 선량한도의 약 1/3 수준으로 1년에 뉴욕을 3회 이상 다녀올 경우의 피폭 선량이 일반인의 선량한도에 준하는 경우가 발생한다. 지상 에 도달하는 우주방사선은 규제하지 않는 것으로 정해져 있 으나[16], 이처럼 높은 고도의 우주방사선의 경우 규제가 필 요하며, 실제 승무원과 같은 항공 종사자들은 생활주변방사 선 안전 관리법[7]에 따라 법적인 규제를 받고 있다. 이처럼 일반인들도 비행 중 우주방사선으로부터 받게 되는 방사선 피폭에 대해 인지하고 있어야 하며, 우주방사선에 대한 선 량한도에 대해 규정이 마련되어져야 할 것이다.

여섯째, 방사선의 감수성이 가장 높은 태아에게 우주방사 선에 대한 피폭을 고려한 결과, 임산부가 흉부방사선 촬영 시 태아가 받게 되는 피폭은 평균 0.01 mGy 이하로 알려져 있으며[17], 태아가 전신 피폭을 받았다고 가정하였을 때, Gy와 Sv의 값은 같다고 볼 수 있어, 뉴욕(왕복)을 기준으로 우주방사선에 의한 피폭이 약 30배 높음을 알 수 있다. 임산 부는 방사선에 대해 매우 부정적인 견해[18]를 가지고 있음 에도 불구하고, 우주방사선에 의한 피폭은 경각심이 매우 낮 은 것으로 나타났으며, 기존에 연구에서 임신 36주 이상부 터 해외여행 가능한 것으로 많이 알려져 있으나[19], 방사학 적인 견해를 토대로 임산부가 해외여행 시 받게 되는 우주방 사선의 피폭기준에 대한 정립이 필요할 것으로 사료된다.

일곱째, 방사선장해에 대한 확률적 영향을 비교해본 결과 32,000 km 비행 시 받는 방사선 피폭선량이 암의 발생 확 률을 1/1,000,000만큼 증가시키는 것으로 알려져 있으며, 이 수치는 일상생활에서 담배 4 개비를 핀 것과 동일한 암 발생 확률이며, 다른 사례로는 와인 0.5 L 로 인한 간경화 발생 확률, 땅콩버터 10숟가락으로 인한 간 암 발생 확률, 다이어트 소다 30캔으로 인한 암 발생 확률, 광산에서 2개 월 동안 일하여 암이 발생할 확률과 같은 발생 확률을 가진 다[20]. 이처럼 비행 중 받게 되는 우주방사선 피폭선량은 저선량으로 인체에 결정적인 영향을 끼치는 것은 아니지만, 방사선장해를 발생시킬 수 있는 확률이 존재한다는 것을 알 수 있다.

Ⅴ 결 론

일반인들이 항공여객기 이용을 통해 받게 되는 우주방사 선은 지상에서 받는 우주방사선 보다 매우 높다. 본 연구의 분석 결과, 비행고도에 따라 최대 40 μSv/hr의 방사선량을 받으며, 비행거리에 따라 왕복할 경우 최소 약 10 μSv(북경) 에서 최대 약 290 μSv(뉴욕)의 우주방사선량을 받는 것으로 나타나 다수의 해외여행을 통해 선량한도 1 mSv를 초과할 우려가 있음이 확인되었다. 하지만 일반인들이 해외여행을 통해 받게 되는 우주방사선에 의한 피폭선량은 전혀 규제되 고 있지 않으며, 앞으로 항공여객기 이용에 따른 우주방사 선 피폭선량에 대한 기준 및 규제가 정립되어야 한다.