의료용 방사성폐기물의 자체처분을 위한
방사능 측정 및 평가

김 창 범

동신대학교 대학원 보건의료학과 방사선학 전공
(지도교수 : 장성주)

방사선진단 및 치료과정에서 필연적으로 발생하는 방사성폐기물에 포함되어 있는 방사성핵종의 방사능 반감기는 그다지 길지 않은 관계로, 의료기관에서는 이와 같은 형태의 폐기물에 대해서는 방사능 감쇠효과를 이용하기 위한 목적으로 일정기간 보관한 후에 일반폐기물로 간주하여 ?자체처분?의 방법으로 처분하고 있다. 이 경우, 방사능 감쇠를 위해 폐기물을 보관하는 시점에서의 방사능량은 충분히 높을 것이라는 보수적인 정량적 가정에 근거하고 있으므로 관련 규제요건 (원자력안전위원회 고시 제2013-33호, 방사성폐기물의 자체처분에 관한 규정)을 위반할 가능성은 거의 없지만, 이러한 관행에만 의존하다 보니 핵종 및 폐기물별의 정확한 잔존 방사능량을 측정한 사례가 전무하였고, 따라서 측정방법과 절차를 개발하여 측정하고 이에 따라 방사능량의 감쇠상태를 고려하면서 자체처분의 시점을 정확하게 고찰하지 못한 아쉬움이 있다.
이 연구에서는 최근 첨단 진단장비로 각광받고 있는 PET-CT의 조영제로 사용되는 18 F를 비롯하여 체내 (in-vivo) 및 체외 (in-vitro) 진료용으로 폭 넓게 이용되고 있는 99m Tc, 123 I, 124 I, 125 I, 131 I (딸 핵종 131m Xe 포함), 201 Tl (딸 핵종 202 Tl 포함) 등의 액체상태의 방사성동위원소 (이하 “개봉선원”이라 한다.)가 묻어있거나 남아있는 형태로 방사능에 오염된 폐기물에 대한 최적의 방사능측정 방법 및 절차를 개발하는 한편, 이러한 방법 및 절차에 따라 36종의 방사성폐기물에 대한 농도를 측정하여 방사능감쇠 유도식을 도출하면서 이론적인 감쇠식과는 물론, 현재 관행적으로 이루어지고 있는 의료용 방사성폐기물의 자체처분을 위한 보관기간과 비교?고찰하였다.
이를 위하여, 우선 의료용 방사성폐기물을 수집하는 용기와 동일한 크기의 인증 표준물질 (CRM, Certified Reference Materials)을 표준기관에 의뢰?제작하였고, 이를 이용하여 측정 장비를 교정하였다. 한편, 측정하기 어려운 기하학적 형태의 폐기물에 대해서는 수용액에 침전시켜 측정하는 방법을 개발하였다. 125 I 핵종과 관련된 폐기물은 감마 카운터 (Gamma Counter)를 이용하였고, 기타 핵종의 폐기물에 대해서는 다중파고분석기 (Multi-Channel Analyzer)로 측정하였다. 또한, 인증표준물질과 이를 이용한 검출기의 측정불확도를 구하여 합성표준불확도를 산정하는 방법으로 측정 데이터의 신뢰도를 높였다.
결론적으로, 의료용으로 광범위하게 사용되고 있는 9종의 방사성핵종 (딸 핵종 2종 포함)과 관련된 36종의 방사성폐기물에 대한 잔존 방사능량을 측정하여 고찰하였고, 이를 근거로 실험적 유도반감기를 산정하여 이론적인 물리적 반감기와 비교?고찰하였다. 또한, 자체처분을 위하여 관행적으로 이루어지고 있는 기존의 보관기간과의 비교를 통하여 비용-편익을 분석하였다.
이와 같은 방사능 측정 및 평가를 통하여 이 연구에서 제시한 방사성폐기물에 대한 방사능측정 방법 및 절차는 적절한 것으로 확인할 수 있었으며, 방사능농도 측정에 의한 유도 반감기와 물리적 반감기와의 사이에 특별한 차이점은 발견할 수 없었다. 특히, 131 I 핵종 관련 방사성폐기물의 경우에는 실측에 의한 유도반감기가 이론식의 경우보다 다소 빠르게 감쇠되는 것으로 나타났는데, 그간 단순히 지목하였던 131 I 핵종의 휘발성을 확인하는 성과라 할 수 있겠다.
또한, 현재 자체처분을 위하여 관행적으로 이루어지고 있는 방사성폐기물의 보관기간이 대부분 과다하게 산정되었으며, 따라서 재평가를 통한 합리적인 조정이 필요하다는 사실을 확인하였다. 또한, 관행적인 방사성폐기물의 보관으로 국내 대형 의료기관에서는 연간 870,000 liter-day의 보관기간이 낭비되고 있는 것으로 나타났다. 다만, 최근 사용량이 폭증하고 있으며 반감기가 2시간이 되지 않아 1일 정도의 보관기간으로 충분히 자체처분을 할 수 있을 것으로 대수롭지 않게 인지하고 있었던 18 F 핵종 관련폐기물은 자칫 관련 규정을 위반할 가능성이 있으므로 이를 2 일로 상향 조정할 필요가 있음을 확인하였다.
이 연구를 통해 개발된 모델에 근거하여 교육?연구용 등으로 사용하고 있는 여타 핵종 및 형태의 방사능오염 폐기물에 대한 방사능 측정방법을 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 향후 급증할 것으로 예상되는 원자력 및 방사선시설의 해체와 관련하여 발생하는 여러 다양한 형태의 방사성폐기물에 대한 합리적인 방사능 측정도 가능할 것으로 판단된다.
특히, 이 연구에서 제시한 의료용 방사성폐기물의 측정방법?절차 및 평가에 관한 내용은 측정결과와 함께 국제표준으로 제안하고자 국제표준화기구 (ISO: International Organization for Standardization)에 제출하여 추진하고자 한다.