• home
확대 축소 인쇄하기

우주방사선

우주방사선

우주방사선이란 우주에서 생성되어 지구를 향하는 에너지가 매우 높은 1차 우주방사선과 이들이 대기를 구성하는 원자와 충돌로 생성되어 지표면까지 도달하는 2차 우주방사선을 일컫는다.
우주방사선의 존재는 1912년, 오스트리아의 과학자 Victor Francis Hess가 수행한 기구 실험을 통해 세상에 처음 알려지게 되었다. Hess는 기구의 고도가 증가할수록 해당 기구에 장착된 방사선 검출기의 수치가 증가하는 것을 발견하였다. 이것은 방사선의 기원이 지구 표면에 존재하는 것이 아니라 우주에 존재한다는 것을 암시하는 것이었으며, "우주방사선(Cosmic Ray)”이라 명명되었다.
우주방사선은 크게 두 가지로 구분되는데, 초신성 폭발 등 태양계 밖에서 날아오는 "은하 우주방사선(GCR; Galactic Cosmic Ray)”과 태양의 흑점 활동에 기인하는 "태양 우주방사선(SCR; Solar Cosmic Ray)”이 있다.


은하 우주방사선(GCR)

은하 우주방사선은 우주의 항성, 초신성 폭발, 펄서 가속 및 은하 핵폭발 등을 기원으로 하는데 약 85%의 양자, 12.5%의 알파입자 및 나머지는 모든 종류의 원자핵 및 전자로 구성된다. 강도는 초음속 항공기의 비행고도에서 해수면까지 갈수록 감소한다. 은하 우주방사선에 의한 피폭의 정도는 고도에 따라 달라질 뿐만 아니라 지자기 좌표(위도, 경도)에 따라서도 변화하는데, 극으로 갈수록 세지고 적도에 가까울수록 약해진다. 또한 약 11년 주기를 갖는 태양 활동에 따라서도 달라진다. 항공기 내에서의 피폭에서 은하 우주방사선이 차지하는 비율은 약 95%이다.


태양 우주방사선(SCR)

태양 우주방사선은 플레어나 태양질량방출(CMEs) 등 태양의 대기에서 높은 에너지가 갑작스럽게 방출되는 활동에 기인하며, 양성자와 전자로 구성된 플라즈마 상태의 태양풍과 광자로 구성된다. 태양 우주방사선은 태양의 흑점 활동과 깊은 관련성을 보이며, 은하 우주방사선과 마찬가지로 11년을 주기로 활발해지기도 하고, 감쇠하기도 한다. 은하 우주방사선은 모든 방향에서 지구에 도달하며 지속적인 반면, 태양 우주방사선은 태양으로부터 오며 상대적으로 낮은 에너지이고 강도도 낮다.


<극지방 및 적도지방에서의 우주방사선 변화>
극지방 및 적도지방에서의 우주방사선 변화


지구환경 내 우주방사선

지구 자기장을 뚫고 대기권에 도달한 1차 우주방사선은 대기를 구성하는 산소, 질소, 아르곤 등과 반응해서 수백 MeV 이상의 에너지를 가지는 파이온, 양성자, 중성자, 뮤온, 전자 그리고 광자 등을 포함하는 2차 우주방사선들을 만들어낸다.
이러한 2차 우주방사선 입자들이 인체의 선량에 차지하는 비중은 지표로부터의 고도에 따라 다르다. 지표 수준에서는 뮤온의 기여가 지배적이지만 국제선 여객기의 순항고도 수준인 지상 10 km 고도에서는 뮤온보다는 중성자, 양성자 및 전자선의 기여가 높아진다. 선량률은 우주 공간에서 높으며, 지구 대기권으로 들어오면 공기에 의한 차폐효과로 인해 깊이가 깊어질수록 선량률이 감소하여 지면 수준에서는 미미해진다. 달리 말하면 지표로부터 고공으로 올라갈수록 우주방사선 강도는 증가하여 장거리여객기가 순항하는 고도인 10 km 수준에서는 선량률이 상대적으로 높아진다.

<인천공항으로부터 지역 노선별 평균노선선량>
행선국 노선선량(μSv)
일본 6.2
중국 7.9
동남아시아 15.2
호주 19.0
중앙아시아 35.6
유럽 41.6
북미 60.6
(출처 : 한국원자력안전기술원, 2009, 우리나라의 방사선환경)