우주방사선의 인체영향 연구 동향

김미숙,정성철,이희령,김미영 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4

우주개발에 따라 우주왕복선, 우주정거장 체류, 민간 우주여행 등 다양한 형태로 유인 우주여행이 이루어지고 있다. 그러나 우주여행은 고에너지 입자방사선과 양성자, 중성자 등 우주방사선 노출 위험을 피할 수 없다. 우주방사선의 생물학적 영향에 대한 규명과 우주방사선 노출에 대한 리스크 관리는 향후 우주개발에서 풀어야할 숙제다. 미국 항공우주국(NASA)는 우주방사선 프로그램을 통해 우주방사선생물학을 연구해오고 있고, 미국 내의 대학 및 의료기관들과 다양한 연구 프로젝트를 추진하고 있다. 유럽연합과 일본도 우주방사선의 인체영향에 대한 연구를 추진하고 있으나, 한국은 아직 우주방사선의 인체영향에 대한 연구가 활성화되어 있지 않다. 우주인 배출, 나로호 발사 이후 국민적 관심과 함께 정부에서도 우주개발에 박차를 가하고 있는 바, 우주방사선의 인체영향에 대한 체계적인 연구가 필요하다. As humans have explored space, manned space travel such as space shuttle, International Space Station, private space tourism has been enabled. However, it is accompanied by exposure to the high energy charged particles of galactic cosmic rays and solar particle events, and secondary protons and neutrons. The effects of space radiation on the human body and the risk assessment are to be addressed in the future. NASA established Space Radiation Program Element and has conducted researches on space radiobiology in collaboration with universities and medical centers. EU and Japan have also conducted researches on the biological effects of space radiation. However, Korea has not established any space radiation research program yet. Along with growing public attention after the Korean Astronaut Program and successful launch of the Korea Space Launch Vehicle-1(the NARO), the Korean government is accelerating the space development which increases the necessity of space radiation research program.

우주 구조재의 우주방사선 검증 기술

정지연(Chung, Jiyeon),윤용식(Yoon, Yong-sik),민경주(Min, Kyung-joo) 한국항공우주연구원 2016 항공우주산업기술동향 Vol.14 No.2

우주방사선은 우주 구조재의 특성에 영향을 미치는 우주 극한환경 요소 중 하나이다. 우주 구조재에 대한 허용된 방사선량을 초과하여 우주 구조재를 뚫고 지나가는 경우 우주인의 신체적 손상 및 전자부품의 성능 저하를 일으키기 때문에 재료의 우주방사선 검증 결과를 바탕으로 설계를 하고 추가적 차폐 필요성을 결정해야 한다. 본 논문에서는 구조재가 적용될 것으로 예상되는 임무의 우주방사선 환경을 연구 하고 우주방사선을 검증하는 시험 방법 및 각 나라의 시험 구축 현황을 조사하였다. 또한 구조재 종류별 우주방사선 한계값을 기술하였다. Space radiation effects on the properties of space structural materials. When the materials are radiated by the space radiation exceed the allowable radiation doses, radiation penetrates the structural materials so that astronauts get the biological damage and the performance of electronic devices is likely to be decreased. Therefore it is important to determine the radiation protection shielding needs through the results of space radiation effect. Hence we researched the expected space radiation environment applying the space structural materials and space examine method with space radiation environmental test establishment. Also we illustrated the space radiation threshold according to space structural materials types.

항공부문 우주방사선의 안전관리 적용을 위한 개선연구

최성호 ( Choi Sung-ho ),이진 ( Lee Jin ),김효중 ( Kim Hyo-joong ) 한국항공우주정책·법학회(구 한국항공우주법학회) 2016 한국항공우주정책·법학회지 Vol.31 No.2

본 논문은 항공부문 우주방사선 안전관리에 관한 적용 연구로써, 항공승무원뿐만 아니라 항공교통이용자까지를 포괄한 연구로, 우리가 앞으로 심화할 것으로 예상되는 우주방사선 피폭에 대비해야 할 과제를 우선 제시하였다. 우리나라도 뒤늦게 우주방사선과 관련한 제도를 시행하고 있지만, 이에 대비한 강구책을 보다 실효성 있게 추진하기 위한 법률적인 개선뿐만 아니라 제도적인 측면을 보완 발전시키기 위한 다음과 같은 개선방안을 수행하여야 한다. 첫째, 국제기준에 부합한 선량한도의 적용이 필요하다. 이는 본 연구에서 언급한 우주방사선 선량한도 국제기준보다 우리나라 기준이 높거나 불합리하게 채택 적용하고 있기 때문에 국제권고를 초과하지 않는 범위로 재설정이 필요하다는 것이다. 둘째, 일반인에 대한 연간 유효 선량한도를 준수하기 위한 방법론이 필요하다. 왜냐하면 항공승무원만 명문화하고 일반인에 대해서는 배제하는 것은 국제방사선방호위원회에서 제시한 권고로, 우리나라는 승무원에 대한 우주방사선 안전관리규정 에서도 일반인을 배제하여 제시하고 있다. 그러나 현재항공법상에 항공교통이용자 보호기준이 있지만 항공권에 대한 피해예방만을 제시하고 있어서 국민건강을 위해할 수 있는 명분을 제공하고 있기 때문에 굳이 국제기준을 따르지 않는 개선이 필요하며, 이를 위해서는 법적으로나 제도적으로 시행될 수 있는 규제가 필요하다고 할 수 있다. 결론적으로 국제기준에 부합한 선량한도 설정과 모든 국민에게 우주방사선의 미소량이 항상 반응하고 있지만, 보다 많은 우주방사선이 공중 공간에 존재함에 따라 이의 누적량을 수치화한 개선방안이 법제화함으로써 우주방사선의 피폭으로부터 보호받을 수 있는 제도가 정착될 수 있을 것이다. This paper is related to a study on safety management of cosmic radiation in the aviation area, and as a comprehensive study encompassing not only aviation crew but also aviation traffic users, presents issues on an exposure to the cosmic radiation which authors predict may be intensified in a time to come. Although the government of the Republic of Korea has recently activated regulations related to the cosmic radiation, the following improvement measures are further urged to be carried out not only as a regulatory improvement for pushing ahead with effectiveness but also as a supplementary tool. Firstly, a dose limit corresponding to the international standard needs to be applied. Since the dose limit imposed by the Korean government is improperly higher than the international dose limit of the cosmic radiation, the present dose limit needs to be re-established in a range of "not exceeding the international recommendation". Secondly, a new methodology is needed such that aviation companies observe a yearly effective dose limit of passengers. A fact that only aviation crew is specified but passengers are excluded in the related regulation is based on a recommendation presented by the International Commission on Radiological Protection (ICRP). According to the recommendation, Korean government excluded passengers in the "Cosmic Radiation Safety Requirements for Crew". Among the present aviation regulations, there exists a protection standard for protecting aviation traffic users. However, it presents a damage protection only for ticket-related issues. Since this regulatory weakness provides a cause of endangering national health, the authors believe that an improvement in the regulation is needed without sticking to the recommendation from the ICRP. To this end, new regulations are strongly demanded from aspects of not only legal but also regulatory areas. The dose limit in accordance with the international standard is established. However, at least a minute amount of cosmic radiation is continuously acting on all people of Korea. Since more and higher level of cosmic ration may exist in the aviation space, an improved method of representing the minute amount of cosmic radiation in figures. As a result, a desirable regulation may be established for protecting not only crew but also aviation traffic users from being exposed to the cosmic radiation via a legislation of the desirable regulation.

항공기 승무원에 대한 우주방사선 피폭량 관리와 연구 동향

이재진,표정현,권용준,남욱원,김성환 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4

항공기 승무원들은 의료 혹은 산업분야 방사선 작업 종사자에 비해 많은 방사선에 노출되는 것으로 알려져 있다. 이는 우리 은하중심에서 기원한 고에너지 입자가 지구 대기와 충돌하면서 생성되는 우주방사선에 많이 노출되기 때문이다. 우주방사선은 방사선 입자들이 다양하게 나타나고, 에너지 또한 넓은 대역에 분포하기 때문에 실제 측정하기가 쉽지 않다. 따라서 세계 각 나라는 항공기 승무원의 방사선 피폭량을 관리하기 위해 우주방사선 코드를 개발하여 사용하고 있다. 국내에서는 우주방사선으로부터 항공기 승무원을 보호하기 위해 “생활주변방사선안전관리법”을 제정하여 시행하고 있다. 본 논문에서는 한국천문연구원에서 개발한 우주방사선 계산 모델을 소개하고 모델을 검증하기 위한 방사선 측정 방안에 대해 논의한다. It has been known that the air crew could be exposed to significant radiation that is originated from the sun and the center of Galaxy. Since the primary and secondary fields of cosmic radiation in the atmosphere are very complex in terms of particle composition and particle energies, dose assessment for aircrew is a very difficult task. In oder to monitor the annual dose exposed to the air crew, use of a code is possible since the radiation field is relatively constant and sudden changes in local dose rates are not expected, except for the rarely occurring case of ground level enhancements (GLE). In this presentation, we introduce cosmic radiation calculation code and TEPC detector, these are developed by KASI and

우주방사선에 대한 CFRP 차폐 방안

정지연,윤용식 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

현재 우주 탐사와 지구 관측을 위해 우주비행체의 사용이 계속 증가되고 있는 상황에서, 우주비행체의 높은 비강도/비강성 및 경량화를 위한 CFRP가 사용되고 있는 실정이다. 이러한 CFRP가 사용된 우주비행체는 우주 환경에 노출되어 우주방사선에 의해 성능과 수명에 많은 영향을 받는다. 따라서 본 논문에서는 우주 환경에서 발생하는 우주방사선 및 우주방사선이 미치는 영향에 대해 기술하였고 우주방사선 차폐를 위한 차폐 설계 및 재료별 차폐 기준, 차폐 방법을 고찰하였다. 이를 바탕으로 우주방사선 환경에서 차폐 대상과 비용 등을 고려하여 CFRP의 기계적 특성 등에 손상을 주지 않는 최적의 차폐 방안을 기술하였다. Use of space vehicle has been increased for space exploration and Earth observation. CFRP is getting popular to apply for the space vehicle because of the high specific strength/stiffness and lightweight. Space vehicle with CFRP is adversely affected by the space radiation in the form of changes properties of components, functions and biological effect. Therefore the paper presents the space radiation environments and effect. Also, it studies the space radiation shielding design, standards about material and methods. On the basis of them, the research illustrates the way to find out the optimal shielding plan which does not affect the damage of CFRP mechanical properties damage in consideration of shielding subjects and cost.

다양한 우주방사선 환경과 차폐 조건에서 우주인이 받는 방사선 피폭량

채명선(Myeong-Seon Chae),정범진(Bum-Jin Chung) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.10

소유즈 우주선의 국제우주정거장(ISS) 여행 및 아폴로 우주선의 달 탐사 여행 시 우주인이 받는 방사선 피폭량을 계산하였다. 우주여행 시나리오에 따라 고도, 탑승 및 체류시간, 우주선과 우주복의 재질 및 두께 등을 고려하였다. 계산결과 우주선체와 우주복의 두께가 증가함에 따라 피폭량이 급격하게 감소하였다. 저궤도환경에서 소유즈 우주선의 국제우주정거장 여행 시 최적으로 줄이기 위한 우주선의 두께는 3 ㎝였다. 선외우주복에 대한 우주인의 피폭치를 계산한 결과, Mylar 재질은 4 ㎝ 이상, Demron 재질은 5 ㎝ 이상에서 피폭량이 평탄해졌다. 알루미늄이 코팅된 Mylar 재질이 고원자번호로 구성된 Demron 재질보다 차폐성능이 우수하였다. 국제우주정거장 여행 시 방사선 총 피폭량은 4.2x10<SUP>-6</SUP> Sv이며, 달 탐사에서 우주인의 방사선 총 피폭량은 4.3x10<SUP>-5</SUP> Sv였다. 한편 아폴로 우주선을 탑승한 우주인의 피폭량이 달 근처에서 높았는데 그 이유는 우주방사선이 달표 면의 입자와 충돌하여 2차 중성자와 양성자가 방출되어 달 표면에 방사능이 많기 때문이다. 본 연구의 계산절차와 결과는 우주선과 우주복의 차폐해석에 활용될 수 있을 것이다. Radiation exposures of an astronaut during the space travels to the International Space Station(ISS) of the Soyuz and the Moon of the Apollo, were calculated considering the altitude, boarding time, period of stay, kinds of spaceships and space suits. The calculated radiation exposures decrease dramatically according to the thickness of the shielding by the wall of the spaceships and by the space suits. For the space travel to the ISS of Soyuz at Low Earth orbit, the thickness of the spaceship required to optimally reduce the radiation exposure is 3 ㎝. For the Extravehicle Mobility Unit(EMU) the exposures are minimized at 4 ㎝ of the aluminized Mylar and 5 ㎝ of the Demron, respectively. The aluminized Mylar showed better radiation shielding than the Demron which contains the high Z materials. The radiation exposures of an astronaut were 4.2x10<SUP>-6</SUP> Sv for the ISS travel and 4.3x10<SUP>-5</SUP> Sv for the Moon explore. The high concentration of the high energy proton flux at the surface of the Moon results in high radiation exposure. The calculation scheme and results of this study can be used in the design of the shielding performance of a spaceship and space suits.

우주방사선과 암발생 위험도

장원일,김미숙 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4

고에너지 하전 입자의 형태의 전리 방사선으로 주로 구성되는 우주방사선은 우리가 지표면이나 저궤도에서 노출되는 방사선과는 다른 특징을 가지고 있다. 우주방사선에 의한 생물학적 영향의 정도와 형태 또한 기존 감마선이나 엑스선과는 다른 특징을 가질 것으로 생각된다. 하지만 우주비행사를 제외한 대부분의 인간은 이런 우주방사선 노출에 대한 경험이 없으며, 암발생 위험을 비롯한 인체에 미치는 영향 또한 제한적으로 연구되었을 뿐이다. 우주방사선의 암발생 위험도에 대한 연구를 진행하고 및 이에 대한 불확실성을 해소하는 것은 향후 도래할 우주시대의 필수적인 부분이라고 할 수 있다. 우리나라에서도 현재 개발 중인 중입자가속기를 이용하여 머지않은 미래에 우주방사선의 인체 영향에 대한 연구에 참여할 수 있을 것으로 기대해 본다. Space radiation, that is configured mainly with ionizing radiation in the form of high-energy radiation and charged particles, have different characteristics from radiation that are exposed at the surface and a low-earth orbit. It is considered that the extent and type of the biological effects caused by space radiation are also different from conventional X-ray and gamma-ray. However, the most of humans except for astronauts has no experience with space radiation exposure, the effects on human body including cancer risk has been based on only limited studies. It is the essential part of the Space Age to come in the future to study cancer risk induced by space radiation and resolve uncertainty. In the near future, we expect to be able to participate in studies on the health effects of space radiation, using heavy-ion accelerators under development in Korea.

100 MeV 양성자가속기를 활용한 SRAM SEE(Static Random Access Memory Single Event Effect) 시험 연구

Wooje Han,Eunhye Choi,Kyunghee Kim,Seong-Keun Jeong 한국우주과학회 2023 우주기술과 응용 Vol.3 No.4

본 연구는 국내 100 MeV 양성자가속기와 우주부품시험센터 우주전문시험시설기반을 활용하여 우주부품의우주 방사선환경 시험검증 기술을 개발하고자 한다. 우주개발의 진전에 따라 고도화된 위성의 임무는 위성의핵심부품인 메모리 등에 고집적 회로를 필수적으로 사용하고, 태양전지, 광학센서 및 opto-electronics 등부수 장치에 반도체 소자의 활용이 증가하고 있다. 특히, 전자부품을 우주에 적용하기 위해서는 우주환경 시험을 반드시 거쳐야 하며, 그 중 가장 중요한 것이 고 에너지 방사선환경에서의 우주부품시험이다. 따라서 이에 필요한 우주 방사선 환경 구현 시설을 갖추어 체계적인 시험절차를 수립할 필요가 있다. 한국산업기술시험원 우주부품시험센터는 메모리 부품에 대한 방사선 시험 장치를 제작하고 이를 이용한 메모리 방사선 영향평가 시험을 수행하였다. 경주양성자가속기에서 100 MeV 양성자를 활용하여 한국에서 활용가능한 수준의방사선 시험을 진행하였다. 이러한 시험을 통해 메모리 반도체에서 나타나는 single event upset을 관찰할수 있었다. 향후 해당 시험을 체계화하여 우주산업화에 기반을 마련하고자 한다. This study aims to develop technology for testing and verifying the space radiation environment of miniature space components using the facilities of the domestic 100 MeV proton accelerator and the Space Component Test Facility at the Space Testing Center. As advancements in space development progress, high-performance satellites increasingly rely on densely integrated circuits, particularly in core components components like memory. The application of semiconductor components in essential devices such as solar panels, optical sensors, and opto-electronics is also on the rise. To apply these technologies in space, it is imperative to undergo space environment testing, with the most critical aspect being the evaluation and testing of space components in high-energy radiation environments. Therefore, the Space Testing Center at the Korea testing laboratory has developed a radiation testing device for memory components and conducted radiation impact assessment tests using it. The investigation was carried out using 100 MeV protons at a low flux level achievable at the Gyeongju Proton Accelerator. Through these tests, single event upsets observed in memory semiconductor components were confirmed.

비행기 이용승객의 갑상선 차폐를 위한 간편한 손수건 고안

정홍문 ( Hongmoon Jung ),정재은 ( Jaeeun Jung ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

최근에 해외여행의 증가로 인하여 비행기를 이용하는 사용자수가 급격하게 증가하고 있다. 비행기는 탑승 시에 높은 고도를 유지한다. 따라서 비행 교통수단을 이용하는 승객들은 높은 고도로 인한 우주자연방사선 선량에 노출되어 방사선 장해 확률이 증가되어진다. 지구 외부로부터 기인하는 우주방사선은 지구대기밖에 400km와 1200km 사이의 고도에 위치하는 자기장 벨트인 반 엘렌대에 의해 대부분은 차단되지만 그렇지 못한 일부 우주방사선은 벤 엘런대를 투과하여 지구의 대기와 지표에 영향을 준다. 전례연구에 따르면 지구의 지표에서 고도가 100m 증가함과 동시에 0.03 mSv정도의 자연방사선량이 증가한다는 결과가 보고되었다. 이번연구는 비행기를 탑승하는 동안 탑승자가 노출될 수 있는 고도에 따른 자연방사선의 영향을 최소로 차폐하는데 목적을 두었다. 그 중에서도 방사선에 감수성이 높은 장기인 갑상선을 고도에 따른 자연방사선량으로부터 보호하고자 연구하였다. 이번 연구는 이동이 간편하고 세탁이 편리한 손수건을 선택하였다. 그리고 제작된 손수건에 다양한 차폐막을 삽입 할 수 있는 방법으로 고안하였다. 재질이 면으로 된 손수건을 선택한 이유는 사용자가 착용시 피부의 거부감을 최소화하기 위함이다. 결론적으로 본 연구에서 고안된 차폐막손수건은 우주자연방사선량을 70%이상 차폐하는 결과를 얻었다. 따라서 사용자가 높은 고도의 비행기 탑승 시 차폐막 손수건을 착용한다면 우주자연방사선으로부터 갑상선을 보호하는데 많은 도움을 줄 것으로 사료된다. Recently, the number of passengers using airplanes is rapidly increasing due to the increase of overseas travelers. Therefore, the probability of exposure to natural radiation due to altitude is increasing due to the increase in flight time. Cosmic-ray penetrates the Earth's magnetic field belt Van Allen, which is located at an altitude of 400 km to 1200 km. Most cosmic rays are blocked at Van Allen belt. However, cosmic-ray could be not completely blocked, and a small amount of cosmic-ray affects the earth. In general, if the altitude was increased by 100m, the natural exposure dose increased by 0.03 mSv on the Earth. In this study, I tried to minimize the exposure to natural radiation in airplanes when boarding airplanes. Especially, I was aimed to minimize radiation exposure by protecting the highly sensitive thyroid gland among human organs. According to the results of the study, the designed shielding handkerchief was able to shield cosmic natural radiation dose by more than 70%. In conclusion, the application of the shielding handkerchief made in this study can be effectively shield natural radiation.

Design of Simple Shielding Handkerchief to Protect the Passenger's Thyroid

Hongmoon Jung,Jaeeun Jung 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

최근에 해외여행의 증가로 인하여 비행기를 이용하는 사용자수가 급격하게 증가하고 있다. 비행기는 탑 승 시에 높은 고도를 유지한다. 따라서 비행 교통수단을 이용하는 승객들은 높은 고도로 인한 우주자연방 사선 선량에 노출되어 방사선 장해 확률이 증가되어진다. 지구 외부로부터 기인하는 우주방사선은 지구대 기밖에 400km와 1200km 사이의 고도에 위치하는 자기장 벨트인 반 엘렌대에 의해 대부분은 차단되지만 그렇지 못한 일부 우주방사선은 벤 엘런대를 투과하여 지구의 대기와 지표에 영향을 준다. 전례연구에 따르면 지구의 지표에서 고도가 100m 증가함과 동시에 0.03 mSv정도의 자연방사선량이 증가한다는 결과가 보고되었다. 이번연구는 비행기를 탑승하는 동안 탑승자가 노출될 수 있는 고도에 따른 자연방사선의 영향을 최소로 차폐하는데 목적을 두었다. 그 중에서도 방사선에 감수성이 높은 장기인 갑상선을 고도에 따른 자연방사선량으로부터 보호하고자 연구하였다. 이번 연구는 이동이 간편하고 세탁이 편리한 손수건을 선택하였다. 그리고 제작된 손수건에 다양한 차폐막을 삽입 할 수 있는 방법으로 고안하였다. 재질이 면으로 된 손수건을 선택한 이유는 사용자가 착용시 피부의 거부감을 최소화하기 위함이다. 결론적으로 본 연구에 서 고안된 차폐막손수건은 우주자연방사선량을 70%이상 차폐하는 결과를 얻었다. 따라서 사용자가 높은 고도의 비행기 탑승 시 차폐막 손수건을 착용한다면 우주자연방사선으로부터 갑상선을 보호하는데 많은 도움을 줄 것으로 사료된다. Recently, the number of passengers using airplanes is rapidly increasing due to the increase of overseas travelers. Therefore, the probability of exposure to natural radiation due to altitude is increasing due to the increase in flight time. Cosmic-ray penetrates the Earth's magnetic field belt Van Allen, which is located at an altitude of 400 km to 1200 km. Most cosmic rays are blocked at Van Allen belt. However, cosmic-ray could be not completely blocked, and a small amount of cosmic-ray affects the earth. In general, if the altitude was increased by 100m, the natural exposure dose increased by 0.03 mSv on the Earth. In this study, I tried to minimize the exposure to natural radiation in airplanes when boarding airplanes. Especially, I was aimed to minimize radiation exposure by protecting the highly sensitive thyroid gland among human organs. According to the results of the study, the designed shielding handkerchief was able to shield cosmic natural radiation dose by more than 70%. In conclusion, the application of the shielding handkerchief made in this study can be effectively shield natural radiation.