토양오염의 기준치를 계산하기 위한 피폭경로 모델을 설정하고 계산방법을 설명하였다. 피폭경로는 음식물 섭취에 의한 섭식경로와 재부유물질의 호흡 및 지표로부터 직접 외부 피폭경로로 나누어 고찰하였다. 한국적인 지역특성 자료를 이용하여 계산한 결과를 다른 연구자의 결과들과 비교하고 문제점을 고찰하였다.
원자력 발전의 안정성이 사회적 문제로 제기된 이후 작업종사자에 대한 작업 중 방사선 피폭량에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재의 방법에 의하면 방사선 작업 계획의 수립 시 작업 공간 내 선량률이 일정하다는 가정 하에 피폭선량을 예측하므로 작업 경로에 따른 피폭선량의 변화에 대한 고려가 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 작업자와 선원과의 거리가 고려되 수정된 방사선 피폭량 계산식을 이용하여 방사성 폐기물 저장시설에서의 작업 중 작업경로 변화에 따른 방사선 피폭량을 계산하였다. 이 계산식을 이용하여 주어진 작업 공간과 선원 조건하에서 작업 중 방사선 피폭량을 최소로 하는 최적 작업경로를 탐색할 수 있는 수치해석 알고리즘을 제안하였다. 이를 위하여 2차원 작업공간에서 무한개의 작업경로를 유한개의 경로로 근사화하고 근사화된 모든 작업경로 중 피폭선량이 최소가 되는 작업경로를 탐색하였다. 또한, 3차원 그래픽 기술과 Java 프로그래밍을 이용한 가상작업 시뮬레이션 프로그램을 개발하고 작업 공간의 선량률 가시화 및 가상 작업 시뮬레이션을 수행하여 방사선 작업 계획의 수립을 위한 도구로서의 가능성을 검토하였다. 수치해석 계산과 시뮬레이션 과정을 통하여 최적 작업경로는 작업자와 선원과의 거리를 증가시키고 작업 시간을 단축시킬 수 있는 경로로 제시되었고, 이를 바탕으로 방사선 피폭량은 작업시간뿐만 아니라 작업자와 선원간의 거리에 영향을 받음과 최적화된 방사선 방호를 위해 작업경로가 고려되어야 함을 확인하였다.
원자력발전소의 중대 사고시 대기로 방출된 방사성물질에 의해 피폭자가 사고후 일생동안 받게 될 전신 피폭선량과 핵종의 상대적 중요도를 방출점으로부터 거리에 따라 각 피폭경로에 대해 평가하였다. 방사능운과 지표에 침적된 방사성물질에 의한 외부피폭, 호흡과 오염된 음식물섭취에 의한 내부피폭이 피폭경로로 고려되었다. 오염된 음식물섭취에 의한 영향은 우리나라 환경을 고려하여 개발된 동적 삽식경로모델 KORFOOD을 사용하여 침적시점과 침적후 시간에 따른 음식물내 방사성물질의 농도 변화를 고려하였다. 방출점으로부터 80km까지 피폭선량을 평가한 결과, 오염된 음식물섭취에 의한 영향이 가장 높았다. 핵종별 기여도는 방사능운에 의한 외부피폭과 호흡에 의한 내부피폭의 경우 I, 침적된 방사성물질에 의한 외부피폭의 경우 Cs에 의한 영향이 가장 높았다. 오염된 음식물섭취에 의한 내부피폭의 경우 Cs은 여름철 침적, Sr은 겨울철 침적에 보다 중요한 영향을 미쳤다.
본 연구에서는 침출수를 비롯한 매립지의 각종 오염물질 배출로 수자원이 오염되어 피폭체의 피해가 빈발하는 문제를 해결하기 위해서, 매립지의 상대적 유해성을 평가하여 한정된 환경관리 예산의 합리적 배분을 위한 우선순위를 결정할 수 있는 의사결정 지원도구로서 LHR(Landfill Site Hazard Ranking)모형을 개발했다. LHR모형은 다요소의사결정(多要素意思決) 기법에 정성적 위해성(危害性) 평가기법을 접맥시켜 주관적 가중치를 모형에 반영한 가치내재화(價値內在化) 모형이다. LHR모형은 피폭체의 주요 피폭경로를 지하수 이동경로와 지표수 이동경로로 보았으며, 각 이동경로별로 누출 가능성, 폐기물 특성 및 피폭체 특성으로 요소범주를 3종류로 구분하여 폐기물의 독성이나 매립량같은 특성이 매립지의 수리지질학적 요소 및 자연지리적 요소에 의해 결정되는 오염물질의 누출 가능성을 통해 매립지 주변의 지역주민과 취약한 수생태계 같은 피폭체에 끼치는 매립지의 유해성을 상대적으로 평가했다. 그리고 LHR모형에서는 매립지 유해성을 공기 이동경로 및 사회경제적 측면에서도 평가하기 위해 매립지 이격거리별 토지이용 형태의 유해성을 평가했다. 그리고 각 평가요소별 가중치는 위계분석과정(位階分析過程)의 쌍대비교법(雙對比較法)에 의하여 할당했으며, 민감도 분석으로 LHR모형을 검증했다.
Kalsruhe원자력 연구소(KfK) 주변의 방사능 측정자료로부터 피폭선량을 계산하였다. 식물성 식품의 섭취가 가장 중요한 피폭 경로였고, 식품중의 자연방사성 동위원소인 K-40 과 Pb-210이 주요 피폭원이었다. 인공방사능에의한 피폭은 대부분 지표에 침척된 Cs-134 와 Cs-137으로부터 방출되는 감마선 때문이었다. KfK주변환경에서의 유효선량당량은 ICRP의 권고제한치보다 훨씬 적은 값이었다.
$^{14}C$은 중수로원전에서 연돌(Stack)을 통해 방출되는 중요한 방사성 핵종중의 하나로, 대략 95% 가량이 이산화탄소의 형태로 발생되고 방출되고 있다. 방사성탄소는 발생에너지가 낮은 베타 방출체로서 외부피폭은 크게 영향을 미치지 않는다. 따라서 중수로에서 탄소는 흡입이나 섭취를 통해 작업자 체내로 유입되는 경우에만 내부피폭을 일으키고 있다. 일반적으로 탄소는 신체에서 불활성 기체와 같은 거동을 보이기 때문에 섭취경로에 의한 피폭이 흡입경로에 의한 피폭보다 훨씬 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 작업장에서 탄소의 흡입에 의한 방사선 피폭은 거의 일어나지 않으나 캐나다 원전의 압력관 교체 작업시 아주 소량의 피폭을 일으킨 경험이 있다. 본 논문은 원전 작업장에서 일어날 수 있는 방사성탄소의 흡입에 대비하여 방사선 피폭평가를 위한 방사선방호 프로그램을 수립할 목적으로 방사성탄소의 인체 대사모델 등에 대한 분석을 수행하였다.
논-쌀-사람 경로에서 동적모델을 이용하여 Cs-137과 Sr-90의 거동을 분석하고 쌀 섭취에 의한 내부피폭 선량을 계산하였다. 토양 흡착력이 큰 Cs-137이 더 오랫동안 논 토양에 잔류하였다. 벼 성장기간 중에 침적이 있을 때는 엽면침적경로에 의한 오염이 지배적이었다.
ICRP-60 신권고에 맞게 수정된 방사선피폭선량 계산프로그램인 K-DOSE 60을 4개 발전소 (고리, 월성, 울진, 영광)에 적용하여 주변주민 최대개인피폭선량을 평가하였다 핵종, 장기, 경로별로 결정변수값들을 도출한 결과, 경로는 성인의 경우 농작물, 유아의 경우 우유가, 핵종은 ³H, /sup 133/Xe, /sup 60/Co (고리 1,2발전소), /sup 14/C, /sup 41/Ar(월성 1,2발전소)로 나타났으며, 모든 장기에 대한 피폭선량차이가 매우 작았다. "출력 대 입력" 변동에 근거한 민감도 분석결과, 핵종의 화학적 형태가 타 입력변수들보다 10² factor만큼 높은 민감도를 보였으며, 전이/농축계수에 의한 민감도는 섭취량이나 방출량의 그것에 비하여 상대적으로 매우 낮았다. PCC를 이용한 상관성 민감도의 경우는 4가지 입력변수 모두 0.97 이상의 높은 상관성을 보였다.
사람이 숨을 쉬는 동안에 대기중에 포함된 C-14이 인체내에 흡수되는 경로를 살펴보았으며 이로부터 호흡경로를 통한 C-14의 체내 흡수량을 평가하였는데, 호흡중 C-14이 체내에 흡수되는 속도는 다음과 같이 구해졌다. $Q_{i}$(mBq/min)=7.250C$_{a.in}$ - 0.87 여기서 $C_{a,in}$ 은 공기중에 포함된 이산화탄소중의 C-14 농도(mBq/$m\ell$$CO_2$)이다. 이를 토대로 백그라운드 준위보다 약 10,000배 높은 작업환경(400 Bq/$m^2$)에서 8시간 동안 방사선작업을 수행하였을 경우 방사선 작업자는 일반인에 비해 약 4,100 Bq의 C-14 방사능을 추가로 섭취하게 되고, 이로 인해 작업자가 받게 될 체내 피폭선량은 약 0.06 mrem이었다.
영광 원전 지역에 적용될 수 있는 액체 방사성 물질의 확산 모델을 개발하였다. 영광에서의 해양 확산 조건은 매우 복잡하기 때문에 수치적 모델을 적용하는 것은 매우 어렵다. 따라서 비교적 단순하면서도 신뢰성 있는 미규제 지침 1.113에서 제시한 통계적 모델을 적용하였다. 이를 통해, 발전소 운전 조건이나, 피폭 경로에 따른 희석 인자를 계산할 수 있는 컴퓨터 코드를 개발하였다. 액체 방사성 물질의 확산에 대해서, 혼합 범위에 따라 근거리 혼합 모델과 원거리 혼합 모델로 구분하여 모델을 개발하였다. 근거리 혼합 현상은 부력과 초기 운동량 및 난류에 의해 결정된다. 원거리 혼합에서는 대기 중의 구름 확산과 유사하게 가우시안푸륨 모델을 적용할 수 있다. 서로 다른 피폭 경로에 대해 물리적으로 타당한 적분을 수행함으로서, 경로에 따른 희석 인자를 구할 수 있었다. 개발된 모델을 사용하여 계산한 결과에 의하면, 현행 영광 ODCM에 사용되는 희석 인자는 상당히 과평가되어 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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