부산 궁리마루에 있는 방사선 전시관.

1895년 빌헬름 뢴트겐이 사람 몸속의 뼈 사진을 찍을 수 있는 X-선을 발견한 후 앙리 베크렐은 우라늄 광석을 연구하다 특이한 빛을 발견하게 됩니다. 방 천장에 야광별을 붙여 두면 불빛을 받고 있다가 방의 전등을 끄면 야광별이 밝게 빛을 내는 현상을 형광현상이라고 하는데 베크렐은 당시 이를 연구하고 있었습니다. 우연히 베크렐은 우라늄을 연구하다 날이 흐려 서랍에 사진 필름과 우라늄 광석을 함께 뒀는데 다음 날 서랍을 열었던 베크렐은 빛을 받지도 않은 우라늄 광석이 스스로 빛을 내어 사진 필름에 흔적을 남긴 것을 발견했습니다. 베크렐은 당시 이 빛을 우라늄선이라고 이름 지었는데 나중에 퀴리 부인이 방사선이라고 칭했습니다.

■방사선이란 무엇일까요

모든 물질의 기본 단위는 원자입니다. 원자는 공 모양을 하고 있는데 가운데 원자핵이 있고 그 주위를 전자들이 돌고 있습니다. 원자핵에는 (+)전하를 띠는 양성자와 중성자가 있고 주위를 돌고 있는 전자는 (-)전하를 띠고 있죠. 일반적으로 원자는 전자의 수와 양성자의 수가 같아 전기적으로 중성 상태로 존재합니다. 만약 양성자와 중성자의 수의 불균형이 생기게 되면 원자는 에너지를 방출하면서 안정한 상태가 되려고 합니다. 이때 나오는 에너지가 바로 방사선입니다. 매우 큰 에너지를 가지고 있는 빛이죠.

■어떤 종류가 있나

방사선을 내는 물질에는 우라늄 라듐 라돈 폴로늄 비스무트 등이 있습니다. 물질은 다르지만 이 물질들이 내는 방사선의 종류는 알파방사선, 베타방사선, 감마방사선 이렇게 세 종류입니다. 세 방사선을 나누는 일반적인 기준은 물질을 뚫고 지나가는 투과력입니다. 투과력이 가장 약한 것이 알파선, 그보다 조금 강한 것이 베타선, 가장 투과력이 강한 것이 감마선입니다.

알파방사선은 얇은 종이를 투과하지만 두꺼운 종이를 투과하지는 못합니다. 베타선은 두꺼운 종이를 투과하지만 알루미늄을 뚫고 지나가지는 못합니다. 감마선은 알루미늄 판을 뚫고 지나가지만 두꺼운 납판을 통과하지는 못합니다.

그럼 왜 알파방사선, 베타방사선, 감마방사선의 투과력에 차이가 날까요. 그것은 방사선을 이루고 있는 알갱이들의 크기차이 때문입니다. 알파선은 양성자 두 개와 중성자 두 개로 이루어진 헬륨 핵으로, 알갱이가 큽니다. 베타선은 전자와 비슷한 알갱이로 알파방사선보다 7000배정도 작고 감마방사선은 빛의 파동으로 물질을 구성하는 원자에 전혀 부딪히지 않아 투과력이 제일 큽니다. 이러한 특징을 이용하여 방사선은 암 진단과 치료, 의료기기의 멸균이나 소독, 독성물질 제거, 품종개량이나 식품 장기 저장, 비파괴검사 등에 널리 이용되고 있습니다. 매우 유용하게 사용할 수 있는 빛이죠.

김상미 부산생활과학교실 전임강사