용어집

2차 우주선의 생성은 1차 우주선, 즉 전자가 없는 원자핵과 대기가스 속의 원자핵과의 충돌에 의해서 시작된다. 1차 우주선 내의 고에너지 양성자가 대기 속의 산소 또는 질소의 원자핵과 충돌하여 여기서 핵자(核子), 즉 양성자 또는 중성자를 2차적으로 만든다. 이들 2차 핵자의 일부는 1차 핵자와 그다지 차이가 없는 정도의 고에너지를 가지고 1차 입자의 운동 방향으로 튕겨져 나오고, 이것에 의해 다시 계속해서 핵자가 만들어진다. 즉 1차 입자가 충분히 높은 에너지를 가지는 경우에는 핵자 성분은 계단적으로 증식하여 핵자캐스케이드(입자의 계단적인 증식)를 만든다.

일반적으로 100만eV (1MeV) 이상의 고에너지를 가진 입자들을 말하며 태양풍과 같은 우주선에서 많이 검출된다. 이들은 초신성(超新星)의 폭발이나 태양의 플레어의 활동 등 현상에 의해서 가속화 되어 만들어진다. 우주에 있는 고에너지입자에는 전자(電子) ·양성자 ·헬륨핵 등 여러 가지가 있으며, 전하를 띠고 있다.

방사선 방호에 대해 권고하고 자문하는 국제단체로 약칭은 ICRP이다. 1928년 국제방사선학회(International Society of Radiology :ISR)를 중심으로 창설되었다. 설립 당시에는 국제X선 라듐방호위원회(International X-ray and Radium Protection Committee)로 명명하였다가 1950년에 현재의 명칭으로 바꾸었다. ICRP는 국제방사선단위측정위원회(ICRU)와 자매기관이다. 일반적으로 ICRU는 단위를 정의하고 ICRP는 이러한 단위를 사용하는 국제 방사선방호 시스템을 권장, 개발 및 유지 관리한다.

대권항로란 지구 위의 두 지점 사이를 잇는 최단거리의 항로를 말한다. 여기서 대권(大圈)이란 구의 중심에서 구의 표면 위의 두 점을 잇는 호를 의미한다.

대전입자(charged particle) 또는 하전입자는 전하를 가지고 있는 입자를 뜻한다. 대전입자 주변에는 전기장과 자기장이 형성되어 다른 대전입자와 전자기력을 주고받는다. 보통 상태에서 원자나 분자는 단독으로 모두 중성이지만 전자를 잃거나 얻어서 이온 상태가 될 수 있다. 전자를 잃으면 양이온 얻으면 음이온이라 한다.

인체에 대한 영향의 관점에서 방사선의 양을 말한다. 방사선을 생물체에 조사했을 때, 생물체의 흡수선량이 동일하여도 방사선의 종류에 따라 인체에 주는 영향이 다르다. 즉, 생물학적 효과비율 RBE(Relative Biological Effectiveness)이 다르다. Sv(Sivert)는 RBE를 고려한 흡수선량으로 표시된다. 그러나 RBE는 생체의 영향에 대해 정해진 것으로 개인차 등이 생긴다. 그러므로 방사선 방호의 분야에서는 실험값인 RBE에 대신하여 물리적인 양에 관계되는 선질계수 Q로써 나타낸다.

Sv=선질계수(Q)×Gy

이를 선량당량이라 하며, 방사선의 생물학적 영향에 관계하는 분야에서 이용된다. 방사선관리측정에서 실효선량당량은 인체조직과 등가인 원소구성의 직경 30㎝의 공(球)(ICRU sphere)의 표면으로부터 10mm깊이에 있어서의 선량당량(10mm선량당량)을 사용하기 때문에 H*(10)으로 표현한다. 단위는 시버트(Sv) 또는 렘(rem)을 사용한다.

우주에서 지구로 쏟아지는 높은 에너지의 미립자와 방사선 등을 총칭한다. 대기 분자와 충돌하기 전의 1차 우주선, 충돌 후 발생하는 2차 우주선으로 나눌 수 있다. 지표에서 가까운 곳에서는 2차 우주선에 해당하는 미립자가 관측된다.

입자의 유량 (fluence)을 필요한 선량으로 변화시켜주는 계수이다. ICRP 74번 문서에서 처음 제시되었으며, 116번 문서에서 수정되었다. 그로나 제시된 계수에 문제가 제기되면서 특정 연구자들이 3D 복셀 인체그래픽에 입자수송코드를 적용시켜 계수를 지속적으로 수정, 발표하고 있다.

인체의 여러 조직이 방사선에 노출되었을 때, 인체 내 조직에 미치는 방사선의 영향은 조직별로 상대적이다. 이렇게 조직별로 다른 위험도를 반영하여 생물학적 영향을 평가하는 선량을 유효선량이라 한다. 유효선량은 조직별 등가선량과 조직가중치(Tissue weighting factor)의 곱에 대한 총합으로 구할 수 있으며, 실제 측정에서 이 값을 얻는 것은 불가능하다. 따라서 선량당량 등의 방법을 통해 간접적으로 비교해볼 수 있다. 단위는 시버트(Sv) 또는 렘(rem)을 사용한다.

특정 물리적 조건에서 입자가 진행하며 생기는 현상을 입자를 추적하며 계산하는 코드. 일반적으로 환경에서 정해진 확률에 따라 진행하는 입자를 하나씩 굉장히 여러 번 (통상 백만 번 이상) 입사시켜 통합된 확률적 결과를 얻어내는 Monte Carlo simulation을 기반으로 한 코드들이 많다. Geant4, MCNP, FLUKA 등의 코드들이 있다.

입자가 지닌 에너지와, 입자의 플럭스를 함수로 표현한 것

정지궤도위성은 적도 위 35,786km에 위치한 원형 궤도를 따라 공전하며, 지구의 자전 방향에 따라 궤도를 도는 인공위성으로 위성의 궤도주기와 지구의 자전주기가 동일해 지상에서 관측 시 한 지점에 정지해 있는 것처럼 보이는 인공위성을 말한다. 지상에서 보았을 때 항상 같은 자리에 위치하고 있기 때문에 이 궤도를 지구 동기 궤도(Geosynchronous Orbit, GSO)라고도 부르며, 대부분의 상업용 통신 위성, 방송 위성 및 기상 위성 등이 정지궤도에서 작동한다.

중성자별(neutron star)은 중성자(neutron)들로만 이루어진 밀도가 매우 높은 천체이다. 태양 질량의 10배 이상 되는 무거운 별이 초신성으로 폭발한 후 남은 심(core) 부분으로 표면 온도가 매우 높고 강한 자기장을 가지고 있을 것으로 추정된다.

대기권이란 우리가 살고 있는 지구를 에워싸고 있는 공기층을 말한다. 여러 기준에 따라 구분해볼 수 있는데, 이산화탄소와 오존을 제외하고, 높이에 따른 기체 분포가 대략적으로 일정한 균질권(homosphere)과 기체 분포가 고르지 못한 비균질권(heterosphere)로 구분해볼 수 있다. 또는 높이에 따른 온도의 변화에 따라 대기권, 성층권, 중간권, 열권으로 구분할 수도 있다.

지구가 가지고 있는 고유한 자기장을 지구자기장이라고 한다. 지구를 보호하는 지구자기장이 없으면 태양으로부터 불어오는 태양풍이 대기에 닿게 되고, 땅 위의 생명체는 강한 에너지에 직접 노출된다. 지구와 가장 가까운 곳에는 양쪽으로 밴앨런 복사대(Van Allen radiation belt)가 존재한다.

입사하는 하전입자에 대한 지구 자기장의 차폐 정도를 의미한다. 다르게 표현하면 지구의 지리적 위치에 따라 입사 가능한 하전 입자의 최대 에너지를 의미한다. 이러한 에너지는 하나로 정해지지 않고 범위로 정해진다. 이러한 범위를 규칙에 따라 하나의 값으로 표현한 것을 유효차단견고도(Effective cutoff rigidity)라고 한다. 차단견고도는 일반적으로 자기남북극 지역에서 낮고, 자기적도 지역에서 크다. 따라서 극지역에서 상대적으로 입자의 입사에 취약하다고 할 수 있다.

초신성잔해(supernova remnant)란 초신성으로 폭발한 별의 잔재와 초신성 폭발파(blast wave)에 휩쓸린 주변 물질을 통틀어 부르는 말이다. 별이 종말에 이르러 초신성으로 폭발할 경우, 별을 이루고 있던 물질은 초속 수천 km 이상의 속도로 분출된다. 초음속으로 팽창하는 분출물은 강력한 충격파(shock wave)를 몰고 가며 주변 물질을 가속하고 가열한다. 가속되고 가열된 기체가 방출하는 복사로 초신성잔해는 전파, 적외선, 광학, 엑스선 등 모든 파장 영역에서 빛을 낸다. 우리은하 내에는 약 300개의 초신성잔해가 알려져 있다.

코로나질량방출은 태양에서부터 행성간 공간으로 폭발적으로 분출되는 가스 구름 형태의 플라스마와 자기장을 말한다. 주로 태양 플레어, 홍염(또는 필라멘트)의 분출 현상과 함께 발생된다. 태양 자기장에 축적된 자기에너지가 빠르게 열 또는 운동에너지로 변환되면서, 자기력선과 플라스마가 분출되는 현상으로 알려져 있다.

태양 자기 활동으로 가속되어 높은 에너지를 갖게 된 입자들이다. 태양고에너지입자의 발생은 강한 플레어뿐만 아니라 매우 크고 빠르게 분출하는 코로나질량방출과도 밀접한 연관성이 있다고 알려져 있다. 강한 태양고에너지입자 현상으로 인해 우주 탐사활동을 수행하는 우주비행사들과 극항로를 이용하는 승무원 그리고 승객들이 태양고에너지입자로 인한 방사능에 노출되는 등의 피해가 생길 수 있다.

태양권은 태양에서 나오는 플라스마(plasma)인 태양풍(solar wind)과 태양 자기장이 지배하는 공간이다. 태양권 바깥 성간공간에서 들어오는 은하우주선(galactic cosmic ray, GCR)의 일부는 태양권 자기장에 의해 저지당한다. 따라서 태양권 내부의 은하우주선의 양은 외부에 비해 적고, 태양의 흑점주기에 따라 변한다. 태양권의 외곽은 태양권계면(heliopause)라고 하며 보이저 1호와 보이저 2호에 의해 태양에서 약 120AU 떨어져 있는 것으로 확인되었다.

태양의 활동성을 나타내는 지수인 태양흑점의 개수가 약 11년을 주기로 증가하고 감소하는 것을 태양주기 혹은 태양활동주기라고 부른다. 한 주기 동안 흑점의 수가 최대인 시기를 태양활동극대기(Solar maximum)이라고 하고, 최소인 시기를 태양활동극소기(Solar minimum)이라고 한다.

태양흑점은 백색광으로 본 태양 원반, 즉 광구에 나타나는 검은 점이다. 흑점에는 강한 자기장이 있어 기체를 붙들어 매고 있기 때문에, 유체의 운동을 방해하여 대류가 원활하지 못하고, 따라서 내부로부터 열을 충분히 공급받지 못하여 주변보다 온도가 낮아 검게 보인다. 흑점과 주변 지역은 자기활동이 활발해서 활동영역이라고 부르며 태양의 주된 활동들이 이 지역에서 발생한다.

단위면적을 통하여 단위 시간당 특정 물리량이 수송되는 비율을 의미한다. 우주에서는 방향을 특정하기 위하여 추가로 단위 입체각을 고려한다.

태양 플레어는 주로 흑점 부근 대기에 축적된 자기에너지가 자기재연결(magnetic reconnection)로 짧은 시간에 폭발적으로 방출되어 강렬하게 빛나는 현상이다. 플레어가 발생할 때 주변 플라스마는 수천 만도까지 가열되며 밝게 빛난다. 대략 10분 정도의 시간 동안, 플레어에서는 대량의 엑스선과 자외선이 방출된다. 사실상 플레어는 모든 파장대의 전자기파를 방출하기 때문에, 플레어 관측은, 전파, 가시광, 자외선, 극자외선, 엑스선 등 다양한 파장대에서 이루어진다.

행성간자기장은 태양풍에서 관측되는 자기장을 이르는 말이다. 행성간자기장은 태양에서 뿌리를 둔 자기장으로서 태양풍에 실려 행성간 공간을 휩쓸며 태양에서 멀어지기 때문에 전체적으로는 발레리나의 치마와 같은 모양이 된다. 행성간자기장은 태양 자기장과 마찬가지로 태양흑점주기에 따라 변하는데, 그 자기쌍극자(dipole) 방향이 22년 주기로 바뀐다. 행성간자기장의 방향이 지구자기장의 방향과 반대, 즉 남쪽으로 향하는 자기구름이 지자기권을 덮치면 강력한 지자기폭풍이 발생한다.

활동은하핵(Active Galactic Nuclei 또는 AGN)은 특별한 활동성이 보이는 은하의 중심 영역을 말하는데 그 밝기가 일반적인 은하보다 훨씬 밝다. 이러한 활동은하핵이 존재하는 은하를 활동은하(Active Galaxies)라고 부른다. 활동은하핵의 중심에는 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배 질량을 가진 초대질량블랙홀(supermassive black hole)이 존재한다. 이 블랙홀은 주변 물질을 중력으로 끌어들여 부착원반(accretion disk)를 형성하면서 온도가 올라가게 되어 매우 많은 에너지를 빛으로 방출한다. 이 과정에서 일부 물질들은 블랙홀의 자전축을 중심으로 원반에 수직한 방향으로 빠르게 분출되는데 이를 제트(jet)라고 한다. 이 제트의 물질들은 상대론적인 속도 즉, 빛의 속도에 가깝게 분출된다. 활동성은하핵은 이러한 제트의 복사특성에 따라 구분된다.