실내로 유입되는 라돈 가스를 측정하기 위해서는 어떻게 해야 하나요?

Question

실내로 유입되는 라돈 가스를 측정하기 위해, 라돈이 붕괴하며 방출하는 고에너지 알파 입자가 특수 플라스틱 필름 표면에 남긴 미세한 손상 궤적(트랙)을 화학 약품으로 부풀려 현미경으로 계수하는 분석 원리를 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

실내 라돈 측정에 사용되는 고체핵궤적검출법은 라돈이 붕괴할 때 방출하는 알파 입자의 물리적 충격과 화학적 부식 반응을 이용합니다. 공기 중의 라돈 가스가 검출기 내부로 유입되어 붕괴하면 높은 에너지를 가진 알파 입자가 튀어나옵니다. 이 알파 입자는 내부에 거치된 특수 플라스틱 필름을 통과하면서 강력한 이온화 작용을 일으키고, 고분자 사슬을 끊어 눈에 보이지 않는 미세한 손상 궤적인 잠상 트랙을 남깁니다.

​이 미세한 궤적을 시각화하기 위해 강알칼리성 용액을 이용한 화학적 식각 과정을 거칩니다. 수산화나트륨 등의 약품에 필름을 담그면 구조가 손상된 트랙 부위가 정상 표면보다 훨씬 빠른 속도로 용해됩니다. 그 결과 손상된 궤적이 원뿔 모양의 거대한 구멍으로 확장되면서 현미경으로 관찰 가능한 크기로 부풀어 오르게 됩니다.

​마지막으로 가공된 필름을 광학 현미경으로 관찰하면 빛의 산란으로 인해 확장된 구멍들이 선명한 검은 점 형태로 나타납니다. 일정 면적 내에 형성된 이 트랙의 개수는 포집 기간 동안 방출된 알파 입자의 총량에 정확히 비례합니다. 따라서 이 궤적의 밀도를 정밀하게 계수함으로써 실내 공간에 유입된 평균 라돈 가스의 농도를 정량적으로 산출할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요.

실내로 유입되는 라돈 가스를 측정하는 방법 중 하나는 고체비적검출기를 이용하는 방식이 있는데요, 이는 특수 플라스틱 필름을 일정 기간 실내에 노출시킨 뒤, 라돈 붕괴 과정에서 발생한 알파 입자의 흔적을 분석해 라돈 농도를 계산합니다. 라돈은 방사성 기체로, 붕괴하면서 고에너지 알파 입자를 방출하는데요, 이 알파 입자가 검출기 내부의 특수 플라스틱 필름을 통과할 때, 필름 분자 구조 일부를 손상시키며 매우 작은 손상 궤적을 남깁니다. 이 흔적은 처음에는 너무 미세해서 직접 관찰하기 어렵습니다. 측정 기간이 끝난 뒤 필름을 회수하여 수산화나트륨 같은 화학 용액으로 처리하면, 알파 입자가 지나간 손상 부위가 정상 부분보다 더 빠르게 부식되며, 이 과정에서 미세한 손상 궤적이 확대되어 작은 구멍이나 홈처럼 나타나게 되는데, 이를 에칭이라고 합니다.

이후 현미경이나 자동 판독 장비로 단위 면적당 생성된 트랙 수를 계수하는데요, 이때 트랙이 많다는 것은 더 많은 알파 입자가 필름에 도달했다는 뜻이고, 이는 측정 기간 동안 평균 라돈 농도가 높았음을 의미합니다. 따라서 트랙 밀도와 노출 시간을 이용해 실내 라돈 농도를 환산할 수 있습니다. 이 방법의 장점은 장기간 평균 라돈 농도를 비교적 정확하게 측정할 수 있고, 전원이 필요 없으며 비용이 낮다는 점입니다. 하지만 실시간 농도 변화는 알기 어렵다보니, 순간 변화를 보고 싶을 때는 전자식 라돈 측정기를 사용하기도 합니다. 감사합니다.