SCIENCE 3D | X선이 물질에 막히는 정도 (감쇠)

무슨 일이 일어났나

X선은 물질을 지나며 조금씩 흡수되거나 흩어져 약해지는데, 좁은 X선 다발의 세기는 지수 감쇠 법칙 I/I₀ = exp[−(μ/ρ)x] 를 따릅니다(NIST).

NIST 표의 질량 감쇠 계수 μ/ρ 에 밀도 ρ 를 곱하면 1 m 마다의 감쇠 계수 μ 가 됩니다 — 30 keV 에서 치밀뼈는 1.331 cm²/g × 1.92 g/cm³ 이라 μ = 255.6 /m 입니다.

그래서 시뮬레이터에서 뼈 1 cm 를 지나면 X선이 7.76 % 남고, 2 cm 면 0.603 % 남습니다.

에너지가 높으면 덜 막힙니다: 100 keV 에서 뼈의 μ/ρ 는 0.1855 cm²/g 로 30 keV 의 7 분의 1 쯤이고, 뼈 1 cm 를 지난 X선이 70.0 % 남습니다(시뮬레이터).

물과 뼈의 차이도 에너지마다 달라, μ/ρ 가 30 keV 에서는 뼈가 물의 약 3.5 배, 100 keV 에서는 약 1.1 배입니다(NIST).

X선은 두께에 비례해 곧게 줄어, 두께를 두 배로 하면 모두 막힌다.
좁은 X선 다발은 지수 감쇠 법칙 I/I₀ = exp[−(μ/ρ)x] 에 따라 두께마다 같은 비율로 약해집니다. 출처
X선은 뼈든 살이든 똑같이 막힌다.
뼈는 빽빽해서 피부보다 X선을 더 많이 흡수합니다. 출처

뢴트겐은 1895 년 X선을 처음 기록하면서, X선 줄기를 팔과 손에 쏘면 그 속 뼈가 자세히 찍힌다는 것을 알아냈습니다. 오늘날 NIST 는 물질마다 X선이 막히는 정도(질량 감쇠 계수)를 에너지별 표로 펴내고 있습니다.

X선을 처음 관찰 · 기록한 해 — 빌헬름 콘라트 뢴트겐 (Wilhelm Conrad Röntgen): 1895 출처
좁은 X선 다발은 지나는 물질의 질량 두께에 따라 지수로 약해진다 — I/I₀ = exp[−(μ/ρ)x]: I/I0 = exp[-(mu/rho) x] 출처
질량 두께 x = 단위 넓이당 질량 (두께 t × 밀도 ρ): x = rho t kg/m² 출처
물의 X선 질량 감쇠 계수 μ/ρ (30 keV) — 0.3756 cm²/g: 0.03756 m²/kg 출처
뼈(치밀뼈, ICRU-44)의 μ/ρ (30 keV) — 1.331 cm²/g: 0.1331 m²/kg 출처
물의 μ/ρ (100 keV) — 0.1707 cm²/g: 0.01707 m²/kg 출처
뼈(치밀뼈)의 μ/ρ (100 keV) — 0.1855 cm²/g: 0.01855 m²/kg 출처
뼈는 빽빽해서 피부보다 X선을 더 많이 흡수한다: bones absorb more than skin 출처
치밀뼈 밀도 (NIST 표 2): 1920 kg/m³ 출처
물 밀도 (NIST 표 2): 1000 kg/m³ 출처
건조 공기 μ/ρ · 30 keV: 0.03538 m²/kg 출처
건조 공기 밀도 (NIST 표 2): 1.205 kg/m³ 출처

https://science.nasa.gov/ems/11_xrays/(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/chap2.html(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ComTab/water.html(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ComTab/bone.html(확인 2026-11-12)
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1901/summary/(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ComTab/air.html(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/tab2.html(확인 2026-11-12)