히읗

방사능은 왜 위험하다고 하는 걸까

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일부의 불안정한 물질은 안정한 상태로 바뀌려는 성질이 있는데
이때 변화하는 과정에서 방사선이 방출됩니다

이런 물질을 방사성 물질이라고 하며
방사성 물질이 방사선을 방출하는 능력을 방사능이라고 합니다

우리는 보통 방사능 하면 위험한 것을 떠올리곤 하지만
정확히는 방사능이 아니라 방사선이 위험한 것이라고 할 수 있습니다

사실 전파, 적외선, 가시광선 역시 방사선의 한 종류이긴 합니다
이들을 비전리 방사선이라고 하는데

어떤 물질의 분자구조에 영향을 주지 못하기 때문에
위험하지 않은 방사선으로 분류되어 있습니다

이와 반대로 분자구조에 영향을 주는 방사선을 전리 방사선이라고 하는데
알파선, 베타선, 감마선, X선 같은 것들이 있습니다

위험한 방사선이라고 하면 보통 이들을 말하는 것이죠

우리는 평소에도 방사선에 노출되어 있습니다

가만히 있어도 몸속에서 방사선이 나오고
땅에서도 방사선이 나오고
음식을 먹을 때도 방사선을 먹습니다

특히 바나나는 방사성 물질이 함유된 식품으로 잘 알려져 있습니다

우리는 방사선과 함께 살아가고 있다고 해도 과언이 아닐 정도입니다

그렇다면 왜 방사선을 위험하다고 하는 걸까요

방사선에 노출되면 우리 몸속에 있는 세포가 영향을 받습니다
세포에 있는 세포핵에는 DNA가 있는데
바로 이 DNA가 방사선에 의해 파괴됩니다(직접 작용)

우리의 몸은 70%가 수분으로 이루어져 있습니다
수분이 방사선의 영향을 받으면 분해돼

산소 유리기(활성산소)가 만들어집니다

유리기는 세포의 DNA를 기형적으로 변형시킵니다(간접 작용)

DNA에는 유전정보가 담겨있기 때문에
DNA가 파괴되거나 변형되면 몸에 뭔가 문제가 생기게 되겠죠

하지만 괜찮습니다

손상된 세포는 다시 치유되기도 하고
새로운 건강한 세포가 다시 만들어지기도 하니까요

그래서 이렇게 소량의 방사선에 노출되어도
아무런 문제가 발생하지 않는 것입니다

하지만 대량의 방사선에 노출될 경우 이야기가 달라집니다

파괴되고 변형되는 속도가 치유되는 속도를 넘어서면
구토나 설사, 출혈, 탈모 같은 것이 생길 수 있으며

피부에 반점이 생기거나 백혈병, 암에 걸릴 수 있고
더 많은 방사선에 노출되면 사망하게 될 수도 있습니다

이렇게 방사선에 노출돼 피해를 입는 것을
방사선 피폭이라고 합니다

그런데 같은 양의 방사선에 피폭되었다고 하더라도
나타나는 피해 정도는 사람마다 다를 수 있습니다

특히 방사선은 DNA에 영향을 주기 때문에
세포분열을 많이 하는 어린아이들에게 더 큰 피해가 발생하게 됩니다

태아의 경우 아직 신체가 완벽하게 만들어지지 않았기 때문에
방사선에 피폭될 경우 기형을 가지고 태어나기도 합니다

우리에게 영향을 주는 방사선의 양을 나타내는 단위를
시버트(Sv)라고 합니다

생활을 하면서 자연적으로 방사선에 노출되는 정도는
나라에 따라 다른데
우리나라 사람들의 경우 1년에 약 3mSv에 노출되고 있다고 합니다

이것을 제외하고 일반인이 방사선에 노출되어도 괜찮은 양은
1년에 약 1mSv 정도
의료인(방사선 관계)이 방사선에 노출되어도 괜찮은 양은
1년에 약 50mSv 정도 된다고 합니다

1Sv의 방사선에 노출될 경우 두통이나 구토가 나올 수 있습니다(1Sv = 1000mSv)
2Sv의 방사선에 노출될 경우 사망할 확률은 5%입니다
4Sv의 경우 30일 이내에 사망할 확률은 50%
6Sv의 경우 14일 이내에 사망할 확률은 90%
7Sv의 경우 100% 확률로 사망하게 됩니다

참고로 원자폭탄이 터질 경우 초당 5Sv의 방사선에 노출된다고 합니다

1986년 체르노빌에서 원자력 발전소 폭발 사고가 있었습니다
이곳에 굉장히 많은 방사선이 여전히 퍼져있습니다

현재 체르노빌에서는 시간당 1.25uSv 정도의(1mSv = 1000uSv)
방사선이 나오고 있다고 합니다

2011년 후쿠시마에서 원자력 발전소 폭발 사고가 있었습니다
역시 굉장히 많은 방사선이 퍼져있는데

현재 후쿠시마에서는 시간당 2.5~5uSv 정도의 방사선이 나오고 있다고 합니다

서울에서 나오는 방사선은 시간당 0.1~0.2uSv 정도 입니다
서울과 비교하면 굉장히 높은 수치라는 것을 알 수 있죠

엑스레이를 찍을 때 방사선에 대한 걱정을 하곤 하는데
이때 노출되는 방사능의 양은 0.05~0.1mSv 정도기 때문에
크게 걱정하지 않아도 된다고 합니다

집에 있는 테이프로 엑스레이 사진을 찍을 수 있다고?

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X선은 물질을 통과하는 투과성이 높아
이것을 이용해 사진을 찍으면 내부를 보지 않아도
어떤 상태인지 알 수 있습니다

공항에서 위험한 물건이 있는지 확인하는 용도나
병원에서 몸속에 문제가 있는지 확인하는 용도로 사용되고 있죠

그런데 1953년 러시아(소련)의 과학자들이
가정에서 쉽게 볼 수 있는 테이프를 뗄때
X선이 발생한다는 연구 결과를 발표했습니다

당시 이 연구 결과는 크게 주목받지 못했지만
2008년 미국에서 같은 결과를 발표한 뒤로
이것에 대한 연구가 계속 이루어지고 있습니다

실제로 미국 캘리포니아 대학교(UCLA)의 연구팀은
테이프를 뗄 때 발생하는 X선을 이용해
손가락 뼈 사진을 찍는데 성공하기도 했습니다

테이프를 떼면 X선이 발생하는 것뿐만 아니라
푸른 빛이 발생하기도 하는데
이 빛을 마찰을 뜻하는 Tribein과
발광을 뜻하는 Luminescence를 합쳐

Triboluminescence 마찰 발광이라고 부르기도 합니다

마찰 발광은 테이프뿐만 아니라
설탕이 들어간 사탕에서도 발견됩니다

특히 윈트 오 그린이라는 사탕을 먹을 때
입 안에서 빛이 나는 것을 봤다는 사람도 많이 있습니다

X선은 방사선의 한 종류입니다
테이프를 뗄 때 마찰 발광과 함께 X선이 나온다면
방사능에 노출되는 거 아니야? 하는 생각이 들수도 있습니다

하지만 안심해도 됩니다
X선은 진공상태에서 테이프를 뗄 때만 방출되는 것으로 확인됐습니다

그렇다면 왜 테이프를 뗄 때 X선과 마찰 발광이 만들어지는 것일까요

아쉽지만 이것에 대한 대답은 아직 모른다 입니다
전자가 이동하는 과정에서 에너지가 발생하는데
이것 때문이 아닐까로 추측하고 있을 뿐입니다

물질을 이루는 가장 기본적인 단위 이것을 원자라고 합니다
테이프는 수많은 원자로 이루어져있죠

원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있는데
원자핵은 양전하를 전자는 음전하를 띱니다

자석의 같은 극은 서로를 밀어내고
다른 극은 서로를 당기는 것처럼

전하도 같은 전하는 밀어내고 다른 전하는 당깁니다
이것을 척력과 인력이라고 하죠

원자핵과 전자는 서로 다른 종류의 전하이기 때문에
서로를 당기고 있습니다
그래서 전자는 원자핵 주위를 돌고 있죠

그런데 이때 외부의 힘이 작용해 마찰이 발생하면
주위를 돌고 있던 전자가 자리를 이탈하게 됩니다

기본적으로 원자는 원자핵의 양성자와
전자의 개수가 균형을 이루기 때문에
양성도 음성도 아닌 중성이지만

전자가 자리를 이탈하게 되면 균형이 깨지면서
중성이었던 원자는 양성을 띠게 됩니다

반대로 전자가 균형을 이루고 있는 원자로 들어오면
중성이었던 원자는 음성을 띠게 되죠

이렇게 중성이 아닌 원자를 이온이라고 하며
양성을 띠는 이온을 양이온 음성을 띠는 이온을 음이온이라고 합니다

테이프를 사용하기 위해 테이프를 떼면
원자에 마찰이 발생해 전자가 자리를 이탈하게 됩니다

그런데 원자핵과 전자는 서로 끌어당기기 때문에
이탈하는 과정에도 끌어당기는 힘이 작용하게 되고

전자가 다른 원자로 들어가는 과정에서 끌어당기는 힘이 작용해
에너지가 발생하는데
이것 때문에 빛이 발생한다고 추측하고 있습니다

마찰 발광은 테이프에 발라진 점착제가 원인이기 때문에
외국에서는 밴드를 사용하기 위해 뜯다가 빛을 봤다는 사람도 있습니다

X선은 현대 의학에서 필수적인 장비가 되었지만
비용 문제로 장비를 사용하지 못하고 있는 곳이 있습니다

테이프에서 발생하는 X선에 대한 연구가 성공적으로 이루어지면
비용 문제를 해결할 수 있을 것으로 생각하고 있습니다

중력이 높은 곳에서 훈련을 하면 정말 강해질 수 있을까

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토리야마 아키라의 만화책 드래곤볼에는
주인공인 손오공과 베지터가 더 강해지기 위해
높은 중력에서 훈련을 하는 장면이 나옵니다

만화 초반에 손오공은 지구 중력의
100배에 해당하는 곳에서 훈련을

만화 후반에 베지터는 지구 중력의
300배에 해당하는 곳에서 훈련을 하죠

그 결과 이들의 신체 능력은 말도 안 되게 상승합니다

그렇다면 실제로 우리도 중력이 높은 곳에서 훈련을 하면
지금보다 훨씬 더 강해질 수 있을까요?

질량이 있는 물체가 서로를 당기는 힘을 중력이라고 합니다

질량이 클수록 당기는 힘도 큽니다
지구도 질량이 있고 사람도 질량이 있는데
지구의 질량이 훨씬 크기 때문에
지구가 당기는 힘이 더 커
우리는 우주 공간에 떠다니지 않고 지구에 붙어있을 수 있습니다

즉 중력은 지구가 당기는 힘이라고 표현해도 과언이 아닐 정도입니다

어떤 물체가 받고 있는 중력의 힘을 표현한 것을 무게라고 합니다

흔히 몸무게라고 말하는 것이 중력의 힘인데
몸무게가 60kg인 사람은 지구가 60의 힘으로 당기고 있다고 말할 수 있습니다

달은 지구 중력의 6분의 1 수준입니다
중력이 낮아지면 당기는 힘도 줄어들기 때문에
같은 물체라 하더라도 달에서 무게를 재면 6분의 1 수준으로 줄어들게 됩니다

반대로 중력이 높아지면 당기는 힘도 늘어나
무게가 늘어나게 되겠죠

지구의 중력은 1G로 표현합니다
정확히 말하면 9.80665m/s2입니다

손오공은 100G의 환경에서 훈련을 했습니다
중력이 100G가 됐다는 것은 지구 중력의 100배의 힘이 작용한다는 것입니다
그렇기 때문에 60kg인 사람이 100G의 환경에 가면 몸무게는 6000kg이 됩니다

3대 500을 치는 헬스에 미친 사람들조차
감당할 수 없는 수치입니다

이런 환경에 들어가면 훈련은 커녕
입장과 동시에 온몸이 박살나게 될 것입니다

2G의 경우 두 배의 힘이 작용하기 때문에
60kg인 사람의 몸무게는 120kg이 될 것입니다

그나마 120kg은 버틸 수 있으니
훈련이 가능할지도 모릅니다

평소처럼 기구를 드는 운동을 하면
중력은 두 배지만 효율은 두 배 이상이 될 것입니다

실제로 일본의 신경과학 전문가인 히라타 유타카는
2G 환경에서 훈련을 했을 때 더 강해질 수 있는가에 대한 실험을 진행했는데
실험 결과 1G에서 훈련을 하는 것보다 2G에서 훈련을 했을 때
신체 능력이 더 빠르게 발달했다고 합니다

즉 중력이 더 높은 곳에서 훈련을 하면
훨씬 더 강해질 수 있다는 것이죠

하지만 그렇다고 해서 이른바 드래곤볼 훈련법이 언제나 좋은 것은 아닙니다
중력이 높기 때문에 발생하는 부작용이 있기 때문이죠

잡아당기는 힘은 단순히 물체의 무게에만 영향을 주는 것이 아니라
몸 전체에 영향을 줍니다

심장에서 방출된 피는 온몸으로 퍼져야 하지만
중력이 높을 경우 심장보다 위쪽으로 이동하는데 어려움이 발생합니다

특히 피가 눈이나 뇌로 전달되지 못하면
시야가 흐려지고 어지러움증이 올 수 있습니다

또 중력이 높아 하체가 지탱해야 하는 무게가 늘어나면
골반, 무릎, 발목에 무리가 올 수 있습니다

그렇기 때문에 2G 환경에서 훈련을 하는 건
얻는 것보다 잃는 것이 더 많은 선택이라고 할 수 있을 것 같습니다

전투기가 빠르게 이동할 경우 순간적으로 중력이 높아집니다
그래서 전투기 조종사들은 높은 중력을 견디는 훈련을 하죠

이때 9G까지 올라가곤 하지만
아주 잠깐 올라갔다 내려올 뿐입니다

훈련된 조종사들조차 그날의 컨디션에 따라
중력을 버티지 못하고 의식을 잃어버리는 경우도 있습니다

이렇게 중력에 의해 의식을 잃어버리는 현상을
G-LOC이라고 말하기도 합니다

드래곤볼 훈련법은 실제로 효과가 있어
단점만 보완할 수 있다면 꽤 좋은 선택지인 것처럼 보이기도 합니다

2G가 아니라 1.1G, 1.2G 정도라면 훈련이 가능할지도 모르죠

미래에 중력을 마음대로 조절할 수 있는 기술이 헬스장에 도입된다면
높은 중력에 의한 고강도 훈련이 이루어질 수도 있을 것 같습니다