2012년 시행된 생활주변방사선안전관리법에 의해 천연방사성핵종 함유물질 취급 산업체는 종사자의 방사선학적 안전성을 확보하고 피폭 방사선량을 관리하도록 명시하고 있다. 국내 모나자이트 취급 사업장의 경우, 기타 천연방사성핵종 함유물질에 비해 높은 방사능농도를 갖는 모나자이트를 취급하고 있다. 따라서 해당 원료물질의 취급 중 종사자는 방사선에 의해 피폭될 수 있으며, 주된 피폭원은 입자 흡입에 의한 내부피폭이다. 입자 흡입에 의한 내부피폭 방사선량은 해당 취급지역의 입자의 방사선학적 특성에 큰 영향을 받으며, 국제방사선방호위원회 (ICRP)에서는 내부피폭 방사선량 평가 시 실측된 입자의 특성 결과를 적용한 피폭 방사선량 평가를 권고하고 있다.
따라서 본 연구의 목표는 국내 모나자이트 취급 사업장에서 발생하는 공기 중 입자의 방사선학적 특성을 평가하고 이를 바탕으로 취급 종사자의 입자 흡입에 의한 내부피폭 방사선량을 평가하는 것이다. 본 연구의 목표를 달성하기 위해서 (1) 천연방사성핵종 함유물질 취급시설의 주요공정 분석 및 입자채집 필요성 평가, (2) 천연방사성핵종 함유물질 취급공정 내 입자의 방사성학적 특성 평가, (3) 천연방사성핵종 함뮤물질 취급종사자의 피폭 방사선량 평가를 수행하였다.
본 연구에서는 국내의 모나자이트 취급 사업장을 대상으로 원료물질 취급공정을 분석을 수행하였고 이를 바탕으로 실제 취급시설의 입자채집 필요성 평가를 수행하였다. 국내 6개의 모나자이트 취급 사업장을 대상으로 취급공정을 분석한 결과, 원료물질 취급량과 실제 취급 공정을 고려하였을 때 모나자이트 취급 사업장 A와 D에서 공기 중 입자 채집이 필요한 것으로 나타났다. 해당 사업장에서의 입자채집은 다단계 입자채집기, 고용량 입자채집기, 개인 입자채집기를 활용하여 모나자이트 취급 주요공정 지역에서 입자 채집을 하였다.
모나자이트 취급 산업장의 주요공정 지역에서 수행한 입자의 방사선학적 특성 평가 결과, 입자의 크기 분포는 0.01 μm부터 100 μm까지 광범위한 범위로 나타났으며 공기 중 입자의 농도는 대부분 5-7 μm 범위에서 최대값으로 나타났다. 입자채집기 별 채집된 입자의 농도는 개인 입자채집기가 다단계 및 고용량 입자채집기에 비해서 최대 30배 높은 농도로 나타났다. 또한 동일한 작업을 수행한 모나자이트 취급 산업장 A의 종자사 A와 B 사이에서도 개인 입자채집기를 이용한 농도 결과가 차이가 나타났다. 이는 실제 종사자 B가 종사자 A에 비해서 작업수행시 활발한 활동을 하였기 때문이다. 입자의 모양분석은 다단계 입자채집기를 통해 채집된 입자를 대상으로 분석을 수행하였다. 분석결과 대부분의 구형에 가까운 형태로 나타났다. 입자의 밀도분석은 주요공정지역에서 채취한 시료를 대상으로 분석을 수행하였다. 밀도 분석 결과 모나자이트의 경우 5.1 g/cm3으로 나타났으나, 기타 원료물질들의 경우 모나자이트 이외에 원료물질들이 혼합되어 모나자이트에 비해서 12-47% 낮게 나타났다. 입자의 방사능 농도는 밀도분석과 동일한 시료를 대상으로 수행하였다. 모나자이트 내 Ra-226, Ra-228 핵종의 방사능농도는 각각 21.4, 213 Bq/g으로 나타났다. 기타 원료물질들의 경우 모나자이트에 비해서 Ra-226은 8-99.8%, Ra-228은 15-99.8% 낮게나타났다. 이러한 이유는 기타 원료물질의 경우 모나자이트와 기타 물질들이 혼합된 형태로 구성되어 있었기 때문이다.
모나자이트 취급 산업장 내 종사자의 입자 흡입에 의한 내부피폭 방사선량 평가는 실제 작업장에서 실측한 입자 특성 결과를 바탕으로 도출한 내부피폭 방사선량 환산인자와 호흡률을 고려하였다. 공기 중 입자의 농도는 종사자가 작업을 수행하는 동안 개인 입자채집기를 통해 채집된 입자의 농도를 적용하여 평가를 수행하였다. 입자의 방사능 농도의 경우 모나자이트 내 우라늄 및 토륨계열의 핵종은 방사평형을 이루고 있다고 가정을 하였으며, 각각의 핵종의 방사능농도는 앞서 분석한 Ra-226, Ra-228 핵종의 방사능 농도를 적용하였다. 또한 실제 모나자이트 취급 산업장 내 종사자들은 방진마스크를 착용하고 근무를 수행하였기에 방진마스크의 방진효율을 적용을 하여 종사자의 내부피폭 방사선량 평가를 수행하였다.
모나자이트 취급 산업장 내 종사자의 내부피폭 방사선량 평가 결과 모나자이트 취급 산업장 A의 종사자 B가 연간 0.38 mSv으로 가장 높은 피폭 방사선량으로 나타났고 동일 산업장의 종사자 D가 0.004 mSv로 가장 낮은 피폭 방사선량으로 나타났다. 또한 가장 많은 피폭방사선량을 받은 것으로 나타난 모나자이트 취급 산업장 A의 종사자 B와 동일한 작업을 수행한 종사자 A의 경우 종사자 B에 비해서 40% 낮은 피폭 방사선량으로 나타났다. 이는 동일한 사업장에서 동일 작업을 수행하더라도 실제 종사자가 수행하는 작업의 형태가 차이가 발생 할 수 있기 때문이다. 따라서 종사자의 내부피폭 방사선량 평가는 각 종사자별 실제 작업형태를 고려한 피폭 시나리오를 바탕으로 한 피폭 방사선량 평가가 수행이 되어야 할 것이다.
본 연구에서 도출한 천연방사성핵종 함유물질 취급 산업장의 공기 중 입자의 방사선학적 특성 결과 및 종사자의 피폭 방사선량 평가를 수행하였다. 본 연구 결과는 향후 생활주변방사선안전관리법의 안전관리 체계 확립을 위한 기반 자료로 활용 될 수 있을 것이며, 종사자의 피폭 방사선량 저감화를 위한 현실적인 방사선방호 대책을 마련하는데 기여 할 수 있을 것이다.