우주방사선

우주방사선이란 우주에서 생성되어 지구를 향하는 에너지가 매우 높은 1차 우주방사선과 이들이 대기를 구성하는 원자와 충돌로 생성되어 지표면까지 도달하는 2차 우주방사선을 일컫는다.
1차 우주방사선은 크게 두 가지로 구분되는데, 초신성 폭발 등 태양계 밖에서 날아오는 "은하 우주방사선(GCR; Galactic Cosmic Radiation)”과 태양의 흑점 활동에 기인하는 "태양 우주방사선(SCR; Solar Cosmic Radiation)”이 있다.

은하 우주방사선(GCR)

은하 우주방사선은 우주의 항성, 초신성 폭발, 펄서 가속 및 은하 핵폭발 등을 기원으로 하며 대부분 양성자와 알파입자로 구성된다. 은하 우주방사선은 태양 우주방사선에 의해 차폐되는 효과가 있는데 태양 활동이 활발하면 지구에 도달하는 은하 우주방사선의 세기가 상대적으로 약해지고 태양 활동이 약하면 지구에 도달하는 은하 우주방사선의 세기가 상대적으로 강해진다. 항공기 고도에서의 우주방사선 피폭은 대부분 은하 우주방사선에 의해 발생한다.

태양 우주방사선(SCR)

태양 우주방사선은 플레어나 코로나질량방출(CMEs) 등 태양의 대기에서 높은 에너지가 갑작스럽게 방출되는 활동에 기인하며, 대부분 양성자로 구성된다. 태양 우주방사선은 태양의 흑점 활동과 깊은 관련성을 보이며, 11년을 주기로 활발해지기도 하고, 감쇠하기도 한다. 은하 우주방사선은 모든 방향에서 지구에 도달하며 지속적인 반면, 태양 우주방사선은 태양으로부터 오며 상대적으로 낮아 지구 자기장에 대부분 차폐된다.

지구환경 내 우주방사선

지구 자기장을 뚫고 대기권에 도달한 1차 우주방사선은 대기를 구성하는 산소, 질소, 아르곤 등과 반응해서 수백 MeV 이상의 에너지를 가지는 양성자, 중성자, 뮤온, 전자 그리고 광자 등을 포함하는 2차 우주방사선들을 만들어낸다.
이러한 2차 우주방사선 입자들이 인체의 선량에 차지하는 비중은 지표로부터의 고도에 따라 다르다. 지표 수준에서는 뮤온의 기여가 지배적이지만 국제선 여객기의 순항고도 수준인 지상 10 km 고도에서는 뮤온보다는 중성자, 양성자 및 전자선의 기여가 높아진다. 지구대기권에서 생성된 2차 우주방사선은 대기에 의한 차폐효과로 인해 깊이가 깊어질수록 선량률이 감소하여 지면 수준에서는 미미해진다. 달리 말하면 지표로부터 고공으로 올라갈수록 우주방사선 강도는 증가하여 장거리여객기가 순항하는 고도인 10 km 수준에서는 피폭방사선량률이 상대적으로 높아진다. 피폭방사선량률은 고도 뿐만 아니라 지자기 좌표(위도, 경도)에 따라서도 변화하는데, 극으로 갈수록 세지고 적도에 가까울수록 약해진다.