뢴트겐
SI 이외의 단위 · 양: X선과 감마선의 조사선량
01 · 정의
뢴트겐이란 건조한 공기 1킬로그램 안에 각 부호의 전하 2.58·10⁻⁴ 쿨롬을 만들어 내는 X선 또는 감마선의 양이다. 이 단위가 나타내는 것은 물체도 물질도 아니라, 방사선이 공기를 전리시키는 능력 그 자체이다.
공기를 고른 것은 우연이 아니었다. 1928년에는 기체의 전리는 잴 수 있었으나, 조직에 전달된 에너지는 전혀 잴 수 없었다. 전하는 전극에 모이고 정확히 셀 수 있으므로, 이 양은 처음부터 재현 가능했다. 그 대가가 좁은 적용 범위이다. 뢴트겐은 X선과 감마선에 대해서만, 공기 중에서만, 그리고 약 3메가전자볼트까지만 정의되어 있다. 알파와 베타 입자에는 아무 의미가 없으며, 사람이 받은 선량을 알려면 읽은 값에 환산계수를 곱해야 한다. 1뢴트겐은 공기 중에서 8.76밀리그레이를, 연부조직에서는 약 9.6을 준다.
연부조직은 공기보다 X선을 조금 더 잘 흡수하므로, 같은 조사선량에서도 약 10퍼센트 더 많은 에너지를 받는다. 뼈에서는 낮은 에너지에서 차이가 네 배까지 벌어진다. 원자번호가 큰 칼슘이 작용하기 때문이다. 여기서 선량측정의 원칙이 나온다. 공기 중에서 잰 조사선량이 장기 선량이 되는 것은 물질과 방사선의 스펙트럼, 그리고 조사의 기하까지 넣은 계산을 거친 뒤뿐이다. 바로 이 한 단계가 결국 뢴트겐에서 그레이로 옮겨 가게 만들었다. 그레이는 문제가 되는 그 물질 안에서 전달된 에너지를 곧바로 잰다.
02 · 환산
선량을 입력하면 이 자료면이 공기와 조직 각각으로 환산합니다
쿨롬 매 킬로그램과의 관계는 정의상 정확하다. 나머지는 모두 공기에서 물질로 넘어가는 과정이며, 어떤 물질을 말하는지에 따라 달라진다.
뢴트겐은 공식적으로 폐지되었다. 러시아에서는 이미 팔십년대에 경과 기간을 두고 허용 단위에서 빠졌고, 국제단위계는 이를 쿨롬 매 킬로그램으로 바꾸었으나 그쪽은 끝내 뿌리내리지 못했다. 아무도 쓰지 않는다. 그럼에도 시간당 마이크로뢴트겐은 두 차례의 개편을 모두 견뎌 내고 거의 모든 가정용 선량계 눈금에 남아 있다. 소련 시절의 기준도, 익숙한 기준점도 모두 이 단위로 적혀 있기 때문이다. 그런 기기를 읽을 때 기억할 것은 하나뿐이다. 시간당 100마이크로뢴트겐은 대략 시간당 1마이크로시버트이다.
| 단위 | 이름 | 값 | 어디에서 쓰이는가 |
|---|---|---|---|
| R | 뢴트겐, 조사선량 | 1 | 기기와 옛 기준 |
| C/kg | 쿨롬 매 킬로그램, SI 단위 | 0 | 정의이지만 실무는 아니다 |
| µC/kg | 마이크로쿨롬 매 킬로그램 | 258 | 쓰기 편한 형태 |
| 공기 중 Gy | 공기 중 흡수선량 | 0.009 | 기기의 교정 |
| 조직 중 mGy | 연부조직 중 흡수선량 | 9.6 | 의학과 방사선 방호 |
| mSv | 감마선에 대한 등가선량 | 9.6 | 오늘날의 규정 |
조직 선량은 연부조직과 엑스선관의 에너지에 맞는 환산계수 0.0096 그레이 매 뢴트겐으로 계산했다. X선과 감마선에서는 방사선가중계수가 1이므로 등가선량은 흡수선량과 같다
03 · 자릿수의 규모
선량률: 자연 방사선에서 무너진 원자로까지시간당 10마이크로뢴트겐: 자연 방사선
04 · 측정 기기
뢴트겐은 무엇으로 재는가
일차 표준기. 선속은 극판 사이를 지나가고, 수집 전극은 도면에서 마이크로미터 단위로 아는 공기 부피를 한정한다. 이 기기는 다른 기기에 맞추어 교정할 필요가 없다. 단위의 정의를 글자 그대로 구현하기 때문이며, 그래서 각국 계량표준기관에 놓여 있다.
방사선치료의 실무용 기기. 공기등가 물질로 만든 벽 안에 완두콩만 한 빈 공간을 둔 것이다. 표준 전리함으로 교정한 뒤 팬텀에 곧바로 넣어, 종양이 놓일 지점의 선량을 잰다.
민방위용 휴대 기기로, 눈금은 시간당 200뢴트겐까지이고 검출부는 따로 떨어져 있다. 사고 첫 몇 시간 동안 체르노빌 발전소에 있던 것이 바로 이런 기기였다. 시간당 3.6뢴트겐이라는 한계는 안전을 뜻한 것이 아니라, 바늘이 눈금 끝에 닿았다는 뜻일 뿐이었다.
가이거 계수관이 세는 것은 펄스이지만, 표시는 시간당 마이크로뢴트겐으로 나온다. 구매자에게 그편이 익숙하기 때문이다. 기기는 세슘 137로 교정되어 있어, 다른 에너지의 광자에서는 읽은 값이 몇 배로 어긋난다. 라돈이 고인 지하실에서는 낮게 나오고, 엑스선 장치 옆에서는 높게 나온다.
05 · 표기 규칙
기호는 대문자, 이름은 소문자
기호는 점을 찍지 않는 대문자 R이다. 이 단위는 사람의 이름에서 왔으므로 본문에서는 이름을 소문자로 적고 수 뒤에서도 형태가 바뀌지 않는다 — 백 뢴트겐. 기호는 언제나 대문자 그대로이다.
가운데 표기는 선량과 그 율을 뒤섞고 있다. 마이크로뢴트겐은 쌓인 조사선량이고, 기기가 보여 주는 것은 시간당 마이크로뢴트겐, 곧 쌓이는 속도이다. 아래의 등식은 근사적으로만, 그것도 연부조직과 감마선에 대해서만 성립한다. 거기서 1뢴트겐은 약 0.96라드를 주므로, 대략 1렘이지 정확히 1렘은 아니다. 여기서 이 단위의 가장 큰 한계도 나온다. 옛 문서를 읽을 때 새겨 둘 만한 점이다. 조사선량은 한 지점의 방사선장을 나타낼 뿐, 거기 서 있던 사람이 받은 양이 아니다. 그 사람의 위치와 차폐, 머문 시간을 모르면 하나를 다른 하나로 환산할 수 없다.
06 · 이웃 단위
뢴트겐은 네 가지 양으로 이어지는 사슬의 첫 단계이다. 선원의 방사능, 공기의 전리, 흡수된 에너지, 그리고 예상되는 해. 다음 단계로 갈 때마다 새로운 계산이 필요하다.
Simetrium의 자료표 가운데 곁에 있는 것은 라드와 렘 — 같은 사슬의 다음 두 단계, 그레이 와 시버트, 그것들을 대신한 단위, 쿨롱 오늘날의 정의에서, 그리고 베크렐 s 퀴리 선원의 방사능을 위하여.
07 · 역사 부분
선량은 화상과 알약의 색으로 쟀다
첫 선량계는 초록에서 주황으로 색이 바뀌는 백금시안화바륨 알약이었다. 의사는 그것을 환자 옆에 두고, 빛깔이 카드의 견본에 이르면 조사를 멈추었다. 정확도는 진료실의 조명과 의사의 눈에 달려 있었다.
또 하나의 척도는 홍반선량, 곧 피부에 가시지 않는 붉은 기를 일으키는 선량이었다. 값은 사람에 따라, 몸의 부위에 따라, 조사 시간에 따라 달라져 환자 사이에서 두 배, 병원 사이에서 다섯 배까지 차이가 났다.
제2차 국제방사선의학회의가 뢴트겐을 채택했다. 표준 상태의 건조한 공기 1세제곱센티미터 안에 생기는 전하이다. 이로써 이 양은 기기로 잴 수 있고 세계 어느 실험실에서든 재현할 수 있게 되었다.
정의는 쿨롬과 킬로그램으로 바뀌었고, 이어 단위계는 물질 속의 에너지를 곧바로 재는 그레이로 옮겨 갔다. 뢴트겐은 쓰이지 않게 되었고, 기기의 눈금과, 모든 수치가 이 단위로 적힌 옛 사고 기록 속에만 남았다.
무관한 물질을 통해 정의된 유일한 양
계량을 다루는 사람의 눈에 뢴트겐은 이상하게 짜여 있다. 방사선을, 정작 문제와는 아무 상관도 없는 공기의 반응을 통해 기술하기 때문이다. 이유는 역사적이다. 1928년에는 기체의 전리를 퍼센트의 몇 분의 일이라는 오차로 잴 수 있었으나, 조직에 전달된 에너지는 전혀 잴 수 없었다. 그 정확도의 대가는 두 겹이었다. 첫째, 이 단위는 X선과 감마선에만, 그것도 약 3메가전자볼트까지만 쓸 수 있다. 그 위로 가면 이차전자가 측정 부피 밖으로 빠져나가고, 정의가 기대고 있는 평형이 깨진다. 둘째, 조사선량과 사람이 받는 선량 사이에는 계산이 끼어들며, 그 계산은 방사선의 스펙트럼과 어느 장기를 보느냐에 달려 있다. 연부조직에서는 약 1.1배, 뼈에서는 낮은 에너지에서 네 배까지 된다. 바로 이 한 단계가 이 단위의 운명을 갈랐다. 그레이와 시버트는 의사가 알고 싶어 하는 것을 곧바로 잰다. 그러나 뢴트겐에는 후계 단위에 없는 강점이 남아 있다. 자유공기 전리함은 기하와 전하로부터 그 정의를 글자 그대로 구현한다. 그래서 각국의 선량측정 표준은 오늘날에도 이 구조를 중심으로 세워지고, 그로부터 비로소 그레이로 환산된다.
목록 · 측정 단위
물리량마다 한 장씩
SI 기본 단위 일곱, 고유한 이름을 가진 유도 단위 스물둘, 그리고 기술에도 일상에도 빠질 수 없는 SI 외 단위들. 각각 한 장의 시트로 — 정의, 환산, 측정 기기, 표기 규칙. 36개 언어로.
SI 밖의 단위
뢴트겐 자료면이 열려 있다SI 기본 단위
황토색은 쿨롬 매 킬로그램을 이루는 단위방사선량의 네 단계
선원 · 공기 · 물질 · 생체시트의 언어
36개 언어. 기호 R은 어디서나 통한다. 옮기는 것은 기기와 양의 이름, 그리고 눈금에 붙는 설명이다.