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반도체는 도체와 절연체 사이의 독특한 전기 전도 거동으로 정의된다. 이러한 물질 간의 차이는 전자에 대한 양자 상태 측면에서 이해될 수 있으며, 각 양자 상태는 전자 0개 또는 1개를 포함할 수 있다(파울리 배타 원리에 따라). 이러한 상태는 물질의 전자 띠 구조와 관련이 있다. 도전율은 비편재화된 (물질 전체에 걸쳐 확장되는) 상태에 전자가 존재하기 때문에 발생하지만, 전자를 수송하려면 상태가 부분적으로 채워져 있어야 하며, 전자를 일시적으로만 포함해야 한다. 상태가 항상 전자로 채워져 있으면 비활성이 되어 다른 전자가 해당 상태를 통해 통과하는 것을 차단한다. 이러한 양자 상태의 에너지는 중요하다. 상태가 부분적으로 채워지는 것은 그 에너지가 페르미 준위 근처에 있을 때뿐이기 때문이다(페르미-디랙 통계 참조).
물질의 높은 전도도는 많은 부분적으로 채워진 상태와 많은 상태 비편재화에서 비롯된다.
금속은 좋은 전기 전도체이며 페르미 준위 근처에 에너지를 가진 많은 부분적으로 채워진 상태를 가지고 있다.
대조적으로 절연체는 부분적으로 채워진 상태가 거의 없으며, 페르미 준위는 채울 에너지 상태가 거의 없는 띠틈 내에 위치한다. 중요하게도, 절연체는 온도를 높여 전도성을 갖게 할 수 있다. 가열은 일부 전자를 띠틈을 넘어 이동시켜 띠틈 아래 상태 띠(원자가띠)와 띠틈 위 상태 띠(전도띠) 모두에서 부분적으로 채워진 상태를 유도하는 에너지를 제공한다. (고유) 반도체는 절연체보다 작은 띠틈을 가지며 실온에서 상당수의 전자가 띠틈을 넘어 여기될 수 있다.
그러나 순수한 반도체는 절연체로도 도체로도 그다지 좋지 않으므로 그다지 유용하지 않다.
하지만 반도체(그리고 일부 준절연체로 알려진 절연체)의 중요한 특징은 불순물 도핑과 전기장으로 게이팅하여 전도성을 높이고 제어할 수 있다는 것이다. 도핑과 게이팅은 전도띠 또는 원자가띠를 페르미 준위에 훨씬 더 가깝게 이동시켜 부분적으로 채워진 상태의 수를 크게 늘린다.
일부 와이드 밴드갭 반도체 재료는 때때로 반절연체라고 불린다. 도핑되지 않은 상태에서는 전기 절연체에 가까운 전기 전도성을 가지지만, 도핑할 수 있다(반도체만큼 유용하게 만들 수 있다). 반절연체는 HEMT의 기판과 같은 마이크로 일렉트로닉스에서 틈새 응용 분야를 찾는다. 일반적인 반절연체의 예는 비소화 갈륨이다. 이산화 타이타늄과 같은 일부 재료는 일부 응용 분야에서는 절연 재료로 사용될 수 있지만, 다른 응용 분야에서는 와이드 갭 반도체로 취급된다.
전하 운반체 (전자와 양공).
전도띠 바닥의 상태가 부분적으로 채워지는 것은 해당 띠에 전자를 추가하는 것으로 이해할 수 있다. 전자들은 무한정 머물지 않지만 (자연적인 열적 재결합으로 인해) 얼마 동안은 움직일 수 있다. 전자의 실제 농도는 일반적으로 매우 희석되어 있으므로 (금속과 달리) 반도체 전도띠의 전자를 일종의 고전적 이상기체로 생각할 수 있으며, 전자들은 파울리 배타 원리의 적용을 받지 않고 자유롭게 날아다닌다. 대부분의 반도체에서 전도띠는 포물선형 분산 관계를 가지므로, 이러한 전자들은 진공에서와 거의 동일하게 힘(전기장, 자기장 등)에 반응하지만, 다른 유효 질량을 가진다. 전자들이 이상기체처럼 거동하기 때문에, 드루드 모형과 같은 매우 단순한 용어로 전도를 생각하고 전자 이동도와 같은 개념을 도입할 수도 있다.
원자가띠 상단에서 부분적으로 채워지는 현상에 대해서는 양공 개념을 도입하는 것이 유용하다. 원자가띠 내의 전자들은 항상 움직이지만, 완전히 채워진 원자가띠는 전류를 전도하지 못하는 비활성 상태이다. 원자가띠에서 전자가 제거되면, 전자가 일반적으로 따랐을 궤적에서 전하가 사라진다. 전류의 목적상, 완전히 채워진 원자가띠에서 전자가 빠진 이 조합은 전자가 움직이는 방식과 동일하게 움직이는 양전하 입자를 포함하는 완전히 빈 띠의 그림으로 변환될 수 있다. 원자가띠 상단의 전자의 음의 유효 질량과 결합하여, 진공에서 일반적인 양전하 입자가 하는 것과 동일하게 전기장 및 자기장에 반응하는 양전하 입자의 그림에 도달한다. 다시 말해, 양의 유효 질량을 가진다. 이 입자를 양공이라고 하며, 원자가띠의 양공 집합은 다시 단순한 고전적 용어(전도띠의 전자와 마찬가지로)로 이해될 수 있다.
캐리어 생성 및 재결합.
이온화 방사선이 반도체를 때리면, 전자를 에너지 준위 밖으로 여기시키고 그 결과 양공을 남길 수 있다. 이 과정을 전자-양공 쌍 생성이라고 한다. 외부 에너지원 없이도 열에너지로부터 전자-양공 쌍은 끊임없이 생성된다.
전자-양공 쌍은 또한 쉽게 재결합한다. 에너지 보존 법칙에 따르면, 전자가 띠틈보다 큰 양의 에너지를 잃는 이러한 재결합 이벤트는 열 에너지(포논 형태) 또는 복사(광자 형태) 방출을 동반해야 한다.
일부 상태에서는 전자-양공 쌍의 생성과 재결합이 균형을 이룬다. 주어진 온도에서 정상 상태의 전자-양공 쌍의 수는 양자통계역학에 의해 결정된다. 생성 및 재결합의 정밀한 양자역학적 메커니즘은 에너지 보존 법칙과 운동량 보존 법칙에 의해 지배된다.
전자와 양공이 만날 확률은 그 수의 곱에 비례하므로, 주어진 온도에서 정상 상태에서 그 곱은 거의 일정하며, 이는 상당한 전기장이 없거나(두 종류의 전하 운반자를 "씻어내거나", 더 많은 전하 운반자를 포함하는 이웃 영역에서 만나도록 이동시킬 수 있음) 외부에서 구동되는 쌍 생성이 없는 경우에 해당한다. 그 곱은 온도의 함수이며, 이는 쌍을 생성하기에 충분한 열 에너지를 얻을 확률이 온도에 따라 증가하며, 대략 로 표현되기 때문이다. 여기서 k는 볼츠만 상수, T는 절대 온도, EG는 띠틈이다.
만남의 확률은 캐리어 트랩에 의해 증가된다. 캐리어 트랩은 전자나 양공을 가둘 수 있는 불순물이나 전위이며, 쌍이 완성될 때까지 그것을 붙잡고 있다. 이러한 캐리어 트랩은 때때로 정상 상태에 도달하는 데 필요한 시간을 줄이기 위해 의도적으로 추가된다.
도핑.
반도체의 전도성은 결정 격자에 불순물을 도입함으로써 쉽게 변경될 수 있다. 반도체에 제어된 불순물을 추가하는 과정을 도핑이라고 한다. 진성 반도체(순수한)에 추가되는 불순물의 양 또는 도펀트는 전도 수준을 변화시킨다. 도핑된 반도체는 불순물 반도체라고 불린다. 순수 반도체에 불순물을 첨가하면 도전율이 수천 또는 수백만 배로 변할 수 있다.
1 cm3 금속 또는 반도체 표본에는 1022개 정도의 원자가 있다. 금속에서는 모든 원자가 전도에 최소한 하나의 자유 전자를 제공하므로, 1 cm3의 금속에는 1022개 정도의 자유 전자가 포함되어 있다. 반면에 20°C의 순수 저마늄 1 cm3 샘플에는 약 개의 원자가 있지만, 자유 전자와 양공은 각각 개에 불과하다. 0.001%의 비소(불순물)를 첨가하면 동일한 부피에 1017개의 자유 전자가 추가되어 전기 전도도가 10,000배 증가한다.
적절한 도펀트로 선택되는 물질은 도펀트와 도핑될 물질의 원자적 특성에 따라 달라진다. 일반적으로 원하는 제어된 변화를 생성하는 도펀트는 전자 받개 또는 주개로 분류된다. 주개 불순물로 도핑된 반도체는 n형으로 불리며, 받개 불순물로 도핑된 반도체는 p형으로 알려져 있다. n형 및 p형 명칭은 어느 전하 운반체가 물질의 다수 운반자 역할을 하는지를 나타낸다. 반대되는 운반체는 소수 운반자라고 불리며, 다수 운반자에 비해 훨씬 낮은 농도로 열 여기로 인해 존재한다.
예를 들어, 순수한 반도체 규소는 각각의 규소 원자를 이웃 원자와 결합시키는 네 개의 원자가 전자를 가지고 있다. 규소에서 가장 일반적인 도펀트는 13족 및 15족 원소이다. 13족 원소는 모두 세 개의 원자가 전자를 포함하고 있어 규소 도핑에 사용될 때 받개로 기능한다. 받개 원자가 결정 내의 규소 원자를 대체할 때, 빈 상태(전자 "양공")가 생성되며, 이는 격자 주위를 이동하고 전하 운반자로 기능할 수 있다. 15족 원소는 다섯 개의 원자가 전자를 가지고 있어 주개로 작용할 수 있다. 이 원소들이 규소를 대체하면 추가적인 자유 전자가 생성된다. 따라서 붕소로 도핑된 규소 결정은 p형 반도체를 생성하는 반면, 인으로 도핑된 규소 결정은 n형 물질을 생성한다.
제조 과정에서, 도펀트는 원하는 원소의 기체 화합물과 접촉시켜 반도체 몸체로 확산시키거나, 이온 주입을 사용하여 도핑된 영역을 정확하게 배치할 수 있다.
비정질 반도체.
일부 물질은 급속히 냉각되어 유리처럼 비정질 상태가 되면 반도체 특성을 갖는다. 여기에는 B, Si, Ge, Se, Te가 포함되며, 이를 설명하는 여러 이론이 있다.
반도체의 초기 역사.
반도체에 대한 이해의 역사는 물질의 전기적 특성에 대한 실험에서 시작된다. 저항의 시간-온도 계수, 정류, 감광성 등의 특성은 19세기 초부터 관찰되었다.
토마스 요한 제이벡은 1821년에 반도체가 특별한 특성을 나타내어 제이벡 효과에 대한 실험에서 훨씬 더 강력한 결과를 보였다는 것을 처음으로 알아차렸다. 1833년, 마이클 패러데이는 황화은 샘플의 저항이 가열되면 감소한다고 보고했다. 이는 구리와 같은 금속성 물질의 거동과는 상반된다. 1839년, 알렉상드르 에드몽 베크렐은 빛을 쬐었을 때 고체와 액체 전해질 사이에 전압이 발생하는 광전 효과를 관찰했다고 보고했다. 1873년, 윌로비 스미스는 셀레늄 저항기가 빛이 비칠 때 저항이 감소하는 것을 관찰했다. 1874년, 카를 페르디난트 브라운은 금속 황화물에서 전도와 정류를 관찰했지만, 이 효과는 1835년 Annalen der Physik und Chemie에 글을 쓴 피터 문크 아프 로젠숄드(Peter Munck af Rosenschöld)에 의해 이전에 발견되었었다. 로젠숄드의 발견은 무시되었다. 사이먼 지는 브라운의 연구가 반도체 소자에 대한 가장 초기 체계적인 연구였다고 언급했다. 또한 1874년, 아서 슈스터는 전선 위의 산화구리층이 정류 특성을 가지고 있었는데, 전선을 세척하자 이 특성이 사라진다는 것을 발견했다. 윌리엄 그릴스 애덤스와 리처드 에반스 데이는 1876년에 셀레늄에서 광전 효과를 관찰했다.
이러한 현상에 대한 통합된 설명은 20세기 전반에 크게 발전한 고체물리학 이론을 필요로 했다. 1878년 에드윈 허버트 홀은 인가된 자기장에 의한 흐르는 전하 운반자의 편향, 즉 홀 효과를 입증했다. 1897년 J.J. 톰슨의 전자 발견은 고체 내 전자 기반 전도 이론을 촉발했다. 카를 바데커는 금속과는 반대 부호의 홀 효과를 관찰하여 요오드화 구리가 양전하 운반자를 가지고 있다는 이론을 세웠다. 요한 쾨니히스베르거는 1914년에 고체 물질을 금속, 절연체, "가변 도체"로 분류했지만, 그의 제자인 요제프 바이스는 이미 1910년 박사 학위 논문에서 Halbleiter(현대적 의미의 반도체)라는 용어를 도입했다. 펠릭스 블로흐는 1928년에 원자 격자를 통한 전자의 움직임에 대한 이론을 발표했다. 1930년 베른하르트 구덴은 반도체의 전도성이 미량의 불순물 농도 때문이라고 진술했다. 1931년에는 앨런 해리스 윌슨에 의해 전도띠 이론이 확립되었고, 띠틈 개념이 개발되었다. 발터 H. 쇼트키와 네빌 프랜시스 모트는 잠재 장벽과 금속-반도체 접합의 특성 모델을 개발했다. 1938년 보리스 다비도프는 산화구리 정류기 이론을 개발하여 PN 접합의 효과와 소수 운반자 및 표면 상태의 중요성을 식별했다.
(발전하는 양자역학에 기반한) 이론적 예측과 실험 결과 사이의 일치는 때때로 좋지 않았다. 이는 나중에 존 바딘이 반도체의 극단적인 "구조 민감성" 거동 때문이라고 설명했는데, 이는 미량의 불순물에도 불구하고 특성이 극적으로 변하기 때문이다. 1920년대의 상업적으로 순수한 물질은 다양한 비율의 미량 오염 물질을 포함하고 있어 다양한 실험 결과를 초래했다. 이는 현대 반도체 정제 공장에서 1조분의 1 수준의 순도를 가진 물질을 생산하는 데까지 이르는 개선된 물질 정제 기술의 발전을 촉진했다.
반도체를 이용한 장치들은 처음에는 경험적 지식에 기반하여 제작되었으며, 이후 반도체 이론이 더 유능하고 신뢰할 수 있는 장치 제작에 대한 지침을 제공했다.
알렉산더 그레이엄 벨은 1880년에 셀레늄의 감광 특성을 이용하여 빛의 빔을 통해 소리를 전송했다. 낮은 효율의 작동하는 태양 전지는 찰스 프리츠에 의해 1883년에 금속판에 셀레늄과 얇은 금층을 코팅하여 제작되었는데, 이 장치는 1930년대에 사진용 노출계로 상업적으로 유용해졌다. 자가디시 찬드라 보스는 1904년에 황화 납으로 만든 점접촉 마이크로파 검출기 정류기를 사용했다. 천연 방연석이나 다른 물질을 사용한 고양이수염 검파기는 라디오 개발에 흔한 장치가 되었다. 그러나 이 장치는 작동이 다소 예측 불가능했으며 최상의 성능을 위해 수동 조정이 필요했다. 1906년, H.J. 라운드는 탄화 규소 결정에 전류가 흐를 때 빛 방출을 관찰했는데, 이는 발광 다이오드의 원리이다. 올레크 로세프는 1922년에 유사한 빛 방출을 관찰했지만, 당시에는 이 효과가 실용적인 용도가 없었다. 산화구리와 셀레늄을 사용한 전력 정류기는 1920년대에 개발되어 진공관 정류기의 대안으로 상업적으로 중요해졌다.
최초의 반도체 소자는 방연석을 사용했는데, 여기에는 1874년 독일의 물리학자 페르디난트 브라운의 결정 검파기와 1901년 인도의 물리학자 자가디시 찬드라 보스의 라디오 결정 검파기가 포함된다.
제2차 세계 대전 이전 몇 년 동안, 적외선 감지 및 통신 장치는 황화 납 및 셀레늄화 납 재료에 대한 연구를 촉진했다. 이러한 장치는 선박 및 항공기 탐지, 적외선 거리 측정기, 음성 통신 시스템에 사용되었다. 점 접촉 결정 검파기는 사용 가능한 진공관 장치가 약 4000 MHz 이상에서 검파기로 기능할 수 없었기 때문에 마이크로파 라디오 시스템에 필수적이었다. 고성능 레이더 시스템은 결정 검파기의 빠른 응답에 의존했다. 전쟁 중 일관된 품질의 검파기를 개발하기 위해 규소 재료에 대한 상당한 연구 및 개발이 이루어졌다.
초기 트랜지스터.
검파기와 전력 정류기는 신호를 증폭할 수 없었다. 많은 노력이 고체 증폭기를 개발하기 위해 이루어졌고, 20 dB 이상 증폭할 수 있는 점 접촉 트랜지스터라는 장치를 성공적으로 개발했다. 1922년, 올레크 로세프는 라디오용 2단자 부저항 증폭기를 개발했지만, 성공적인 완성 후 레닌그라드 포위전에서 사망했다. 1926년, 줄리어스 에드거 릴리엔펠트는 장효과 트랜지스터와 유사한 장치를 특허냈지만, 실용적이지 않았다. 루돌프 힐쉬와 은 1938년에 진공관의 제어 그리드와 유사한 구조를 사용하여 고체 증폭기를 시연했다. 이 장치는 전력 이득을 나타냈지만, 차단 주파수가 초당 1회로 너무 낮아 어떤 실제 응용에도 적합하지 않았지만, 사용 가능한 이론의 효과적인 적용이었다. 벨 연구소에서 윌리엄 쇼클리와 A. 홀든은 1938년에 고체 증폭기를 연구하기 시작했다. 규소의 첫 PN 접합은 1941년경 러셀 올에 의해 관찰되었는데, 한쪽 끝에 p형 불순물, 다른쪽 끝에 n형 불순물이 있는 시료가 빛에 민감하고 날카로운 경계를 가지고 있음이 발견되었다. p-n 경계에서 절단된 시료 조각은 빛에 노출되었을 때 전압을 발생시켰다.
최초의 작동하는 트랜지스터는 존 바딘, 월터 하우저 브래튼, 윌리엄 쇼클리가 1947년 벨 연구소에서 발명한 점 접촉 트랜지스터였다. 쇼클리는 이전에 저마늄과 규소로 만든 장효과 증폭기를 이론화했지만, 그러한 작동하는 장치를 만드는 데 실패했고, 결국 저마늄을 사용하여 점 접촉 트랜지스터를 발명했다. 프랑스에서는 전쟁 중 허버트 마타레가 저마늄 기판의 인접한 점 접촉 사이에서 증폭을 관찰했다. 전쟁 후, 마타레의 그룹은 벨 연구소가 "트랜지스터"를 발표한 직후에 그들의 "트랜지스트론" 증폭기를 발표했다.
1954년, 물리화학자 모리스 타넨바움은 벨 연구소에서 최초의 규소 접합형 트랜지스터를 제작했다. 그러나 초기 접합형 트랜지스터는 상대적으로 부피가 크고 대량 생산이 어려워 일부 전문 응용 분야로 제한되었다.
코드(code, cord 등)는 다음을 가리킨다.
방사선(放射線, , , , )은 입자 또는 파동이 매질 또는 공간을 전파하는 과정으로서 에너지의 흐름이다. 방사선은 자연적으로 존재하는 방사선과 인위적으로 생성한 인공방사선이 있으며, 인공방사선은 인위적으로 생성한 방사선으로서 의료분야의 X-선 촬영부터 산업현장, 종자개량, 해충방제 등 광범하게 활용되고 있다.
방사선의 종류.
전리방사선(ionizing radiation)은 분자에서 입자를 분리시켜 전리(이온화)시킬 수 있는 방사선이다. 알파선 , 베타선, 엑스선, 감마선 중성자선 등이 포함된다. 보통 방사선이라고 하면 이온화된 방사선(전리 방사선)을 말한다.
알파선.
알파 입자는 높은 원자번호의 몇몇 방사성 핵종(radionuclides)에 의해 방출되는 빠른 속도의 헬륨핵이다(예, 플루토늄, 라듐, 우라늄): 낮은 투과율(0.1mm 미만)로 종이 한 장도 통과하지 못한다. 방사선원이 체내에 다량 유입(상처난 피부, 호흡, 경구섭취 등)하면 인체는 손상될 수 있다. 라돈가스(Rn-222)는 알파선을 방출하는 방사선원이다.
방사선 원소의 알파붕괴와 함께 나오는 알파입자의 흐름으로써 양성자 2개와 중성자 2개가 결합한 헬륨원자핵으로써, 스핀이 0이며, 보즈-아인슈타인 통계를 따르는 안정한 입자이다. 이온화작용이 강하고 물질을 통과할 때 그 경로를 따라 많은 이온이 발생한다. 투과력은 매우 약하며 500만eV의 알파선은 1atm(기압)의 공기속을 3cm만 통과해도 정지해버리며 신문지만으로도 이 알파선을 막을 수 있다는 것은 알파선의 투과력의 미약함을 보여주는 좋은 예이다.
베타선.
베타 입자는 불안정한 원자의 핵으로부터 방출되는 고에너지 전자이다(예, 세슘-137, 아이오딘-131). 이들 입자는 피부를 투과할 수 있는 반면 알루미늄같은 금속은 투과하지 못한다. 에너지가 클 경우 피부 조직에 손상을 줄 수 있다.
감마선.
세 종류의 전리방사선 중 투과력이 가장 강하다. 파장이 짧고 에너지가 높다. 투과력이 아주 높아서 밀도가 높은 납이나 콘크리트를 재료로 1m이상의 방벽을 쌓아서 막아야 한다. X선하고 마찬가지로, X선으로 투과할 수 없는 영역(건물, 교량 등)을 탐구하는 데 쓰인다.
중성자선.
원자의 중성자가 빛처럼 나아가는 방사선의 종류 중 하나이다. 핵반응시에 나오므로, 원자로를 가동할 때나 중성자폭탄이 폭발할 때도 나온다.
전리(이온화)시키지 않는 방사선이다. 분자구조에 영향을 미치지 않는다. 가시광선쪽 자외선, 가시광선, 적외선, 원적외선, 마이크로파(레이다), 극초단파(이동전화), 초단파(TV), 단파, 중파(라디오), 장파(전력선, 가전제품) 등이 비전리 방사선이다.
방사능의 단위.
'방사능'은 어떤 물질중의 어떤 방사성핵종이 단위시간내에 몇 번 붕괴를 일으키는가를 나타내는 것으로서, 주목하고 있는 물질중에 함유되어 있는 그 방사성핵종의 양과 반감기에 의하여 결정된다. 소위 발생원의 강도에 상당하는 것이다.
방사능량의 단위로서 종래엔 Ci(퀴리)가 사용되어 왔으나 국제도량형총회의 결의에 따라 Bq(베크렐)을 일본에서도 사용하게 되었다(1978년 5월). 종래의 Ci단위는 보조단위로서 사용할 수 있게 되어 있다. 기타 중성자원 등의 강도를 나타내는 단위에 입자방출률, 바꿔 말하면 단위시간에 방출되는 입자의 방출수(/s)로 나타내는 방법이 있다.
Bq(베크렐).
1초에 1번의 붕괴가 발생하는 것을 1베크렐(Becquerel:Bq)이라 한다. 해당 핵종의 방사능을 단위시간당 붕괴하는 원자수로 표시하는 것이다. 국제단위로는 방사능의 발견으로 알려진 베크렐(Antoine Henri Bequerel, 프랑스, 1852-1908)의 이름을 딴 베크렐(Bq)로 하고, 매초 1개의 붕괴수(disintegration per second : dps)를 1 Bq로 했다.
1 Bq = 2.703 E-11 Ci = 27.0 E-1 2Ci =27.0 pCi 해수 및 대기오염의 정도를 표시할 때 사용한다.
Ci(퀴리).
라듐을 발견한 물리학자 마리 퀴리의 이름을 따서 명명되었다. 현재 보조단위로서 사용되는 Ci는 역사적으로 1g의 Ra-226의 방사능량을 기준으로 해서 정해진 단위로서, 매초의 붕괴수가 3.7 E+10에 상당하는 방사능의 강도라고 정의된다.
1 Ci는 3.7E+10 Bq과 같다. 여기에는 mCi(3.7E+7 Bq), μCi(3.7E+4 Bq), pCi(3.7E-2 Bq)가 있다(통상, Ra-226의 방사능에는 그 딸핵종도 기여하고 있으므로 1 Ci는 3.7E+10 dps로 고쳐 정의하고 있다.)
1g의 백금(Pt)판속에는 천연방사성핵종인 Pt-190이 약 3.4 pCi(피코퀴리 0.125 Bq) 함유되어 있다. Pt-190은 α붕괴하는 핵종으로 1g의 백금은 매분 7∼8붕괴의 비율로 α붕괴하고 있는 계산으로 된다. 현재의 일본인 체내에는 0.1 μCi(3700 Bq)의 방사성칼륨(K-40)이 함유되어 있다.
1Ci = 3.7E+10 Bq = (3.710 Bq)
입자방출률.
방사선의 단위.
어떤 주목하고 있는 물질중의 어떤 장소를 통과하는 방사선의 수, 또는 방사선이 통과함으로써 그 물질이 흡수한 양(예를 들면 전리량, 발생이온쌍의 수, 흡수에너지 등)을 나타내는 것이다. 소위 방사선의 「장」의 강도, 혹은 방사선의 통과량에 상당한다. 따라서 방사선의 통과에 따르는 어떤 양에 주목하는가에 따라 많은 종류의 「방사선의 양」이 정의되어 있다.
입자플루언스.
조사선량.
방사선의 통과에 의하여 발생한 전하량을 기준으로 하는 개념. 표준상태(0℃, 760 mmHg)의 건조공기 1cc 중에 1 esu의 전하를 발생한 경우를 구단위계에서는 1R(뢴트겐)으로 했다. 이것을 신단위계에서 나타내면 2.58E-4 C(쿨롬)/kg에 상당하는데 이미지가 잘 떠오르지 않기 때문에 많이 사용되고 있지 않다. 한편 조사선량은 공기에 대한 흡수선량과 같은 것이며, Gy단위란 1 R=8.7 m(밀리)Gy의 관계가 있다. 보통의 자연γ선 선량률은 수μ(마이크로=1.0E-6)R/시이며 이것을 Gy로 표시하면 수 10 n(나노=1.0E-9)Gy/시로 된다.
흡수선량.
선량당량 및 실효선량당량(Dose equivalent).
신체의 일부 또는 장기(예를 들면 위)에 주목하여 그 부위가 받게 되는 흡수선량에 방사선의 종류와 에너지를 고려하여 결정한 선질계수 QF를 곱한 양을 선량당량이라 한다. 이것은 그 장기에 대한 방사선의 생물학적 영향을 나타내는 지표로서 방사선방호 분야에서 사용되고 있는 개념이다. 단위는 rem(렘: 구단위계)과 Sv(시버트:신단위계, 1 Sv=100 rem)를 사용하다.
실효선량당량 HE는 체내의 모든 장기 i에 대하여 방사선에 대한 감수성과 발암리스크를 고려한 가중계수 Wi를 정해 두고, HE=∑Di×Wi(Di는 장기선량)에 의하여 주어진 것으로, 신체 전체의 방사선영향을 나타내는 양으로 이용되고 있다. 최근에는 실효선량으로 불리고 있으나 정의는 거의 같은 것이다.
인체의 세포가 방사선에 의해 에너지를 받는 경우, 세포 DNA구조의 변형이 일어날 수 있다. 이때 방사선이 전달하는 에너지의 양이 아주 크면(500 mSv 이상) 많은 세포의 사멸로 인해 피부 홍반과 같은 즉각적인 건강이상이 발생한다. 전달한 에너지의 양이 아주 크지는 않지만, 방사선 전달 에너지의 양이 기준치(100 mSv) 이상이면, 세포가 돌연변이 상태로 생존해 암 또는 유전이상으로 발전할 확률이 커진다. 이 건강이상 확률은 피폭된 방사선량 값에 선형적으로 비례한다. 반면 피폭량이 적은 경우, 세포자체의 효율적인 복구시스템으로 인해 아무런 이상이 나타나지 않는다.
결정론적 영향.
세포의 수가 단기간에 대량으로 사멸하면 세포는 기능을 상실하게 된다. 일정 방사선량(500 mSv) 이상이 되면 예외없이 누구에게나 결정적인 이상을 일으킨다. 세포사멸이 일어나 건강이상이 나타나도록 하는 일정 수준 이상의 방사선량을 문턱(임계치)방사선량이라고 한다. 문턱방사선량이상에서는 선량의 크기에 비례해 세포가 사멸한다. 문턱방사선량은 가장 낮은 값이 500 mSv.
확률론적 영향.
세포가 사멸하지는 않지만, 돌연변이 형태로 생존해 증식하는 경우가 있다. 백혈병 등을 초래하는 암세포로 발전하거나 생식세포의 돌연변이로 자손의 유전 결함으로 발전할 수 있다. 피폭한 사람의 나이나 성별 등 여러 요인에 의해 돌연변이 세포가 변화할 수 있는 경로가 달라진다. 초기 돌연변이의 양태에 따라 세포유전과정이 확률적으로 암의 발생으로 이어진다. 100 mSv 이상의 방사선에 피폭되는 경우 암발생 확률은 방사선량이 많을 수록 비례하여 증가한다.
저선량 방사선의 영향.
저선량으로 분류되는 100 mSv 이하 영역에서는 방사선의 위해성이 관측되지 않는다는 연구 결과와, 암 발생률이 증가한다는 연구 결과 모두 존재한다.
위해성이 관측되지 않는다는 연구 결과.
일본 원자폭탄 피해 생존자를 대상으로 한 연구에서 저선량으로 노출된 사람들의 평균 수명이 일본인 평균수명보다 길다. 고형암(Solid cancer)으로 죽은 사람의 수가 일본인 평균보다 원폭생존자 및 낙진노출자 집단이 적다. 라돈의 경우 50~200 Bq/m^3 노출되는 경우, 그 이하 혹은 그 이상 노출되는 경우보다 폐암 발생확률이 낮다. 1950년대 네바다 등 미국 12개 주에 거주했던 사람들은 핵폭탄 실험으로 방사선에 평균 이상 노출됐는데, 이 지역 주민의 폐암 발생이 타 지역 주민에 비해 낮다. 원자력발전소 근무자들의 수명이 일반인보다 더 길다.
위해성이 관측된다는 연구 결과.
지난 1944년부터 미국·영국·프랑스 3개국의 원자력산업 종사자 30만명 중 사망자 10만명의 사망 원인을 70여년간 추적한 결과, 누적 흡수선량 20mGy 이하의 방사선으로도 고형암(세포로 이뤄진 단단한 덩어리 형태의 암) 사망위험이 Gy당 130% 증가한 것으로 밝혀졌다.
방사선에 피폭되는 형태에는 오염(contamination)과 조사(irradiation)가 있다.
방사능 오염(radioactive contamination).
외부 (external) 및 내부 (internal) 오염으로 나눌 수 있다.
외부 오염(external contamination)은 방사성 물질에 피부나 옷이 오염된 경우이다. 내부 오염(internal contamination)은 방사성 물질 섭취를 하거나, 흡입 또는 피부를 통해서 체내로 들어온 것을 말한다. 체내에 들어온 방사성 물질은 다양한 조직 (갑상선이나 골수 등)으로 이동하고, 방사성 물질이 제거 혹은 소멸될 때까지 계속해서 방사선을 방출한다. 내부 오염은 제거하는 것이 어렵다. 몇 방사선 핵종(radionuclide)은 내부오염 이 가능한데, 역사적으로 피폭자에게 심각한 위험을 준 방사선 핵종은 비교적 적었다: H-3, Co-60, Sr-90, Cs-137, I-131, Ra-226, U-235, U-238, Pu-238, Pu-239, Po-210, Am-241.
방사능 오염의 제거.
체내 흡수를 막기 위해 오염된 방사성 물질을 즉시 제거하여야 하는데 오염된 피부는 즉시 많은 양의 비누와 물로 문질러 씻어야 한다. 찔린 작은 상처는 모든 방사성 입자를 제거하기 위해 강하게 씻어야 한다. 오염된 머리카락은 면도하지 말고 짧게 자른다. 면도로 피부가 손상되어 방사성 오염물질이 피부에 침투될 수 있다.
조사(irradiation).
방사선에 노출될 때 방사성 물질이 아닌 것에 노출된 경우를 말한다. 방사선 노출은 방사선 원천(source)이 없어도 일어날 수 있다(방사성 물질, X-선 장비). 방사선 원천이 제거되면, 노출도 끝난다. 전신에 방사선이 조사되었을 경우, 조사량이 과다하게 높으면 전신성 증상과 급성 방사선 증후군이 나타날 수 있다. 몸의 일부에만 조사되면, 국소적인 증상이 나타날 수 있다. 조사된 사람은 방사선을 방출하지 않는다. 햇빛을 쬔 사람이 빛을 방출하지 않는 것과 같은 원리다.
방사선 피폭 후 증상.
급성 방사선 증후군 (Acute Radiation Syndrome, ARS).
온몸 혹은 많은 부분에 과량의 방사선에 피폭되면 30일 이내에 조직이나 장기가 심한 장해를 입게 된다. 피폭선량에 따라 다음의 급성 증후군이 나타날 수 있다. 뇌혈관 증후군 (Cerebrovascular syndrome), 위장관 증후군 (GI syndrome), 조혈기 증후군 (Hematopoietic syndrome) 이 이에 해당한다. 이들 증후군에는 3단계가 있다. 방사선 피폭에 의한 증상의 발현과 그 진행률은 방사선 양에 달려있다. 시간 경과에 따른 증상 발현은 방사선량과 일치하기 때문에 조사된 방사선 양을 예측하는데 도움이 된다.
뇌혈관 증후군(Cerebrovascular syndrome).
30 Gy 이상의 많은 양의 방사선에 전신이 피폭 될 때 나타나는 증상이다. 진행과정은 피폭된지 수 분에서 1시간 내로 전구증(prodrome)이 나타나고, 잠복기가 거의 없다. 피폭자는 몸이 떨리고, 발작, 운동장애, 수 시간에서 1, 2일 내로 대뇌부종에서 사망으로 이어진다.
위장관 증후군 (GI syndrome).
6-30 Gy 정도의 방사선 양이 전신에 피폭된 후 가장 많이 나타나는 증상이다. 전구 증상은 1시간 내로 나타나고 2일 내로 사라진다. 4-5일 정도 잠복기 동안, 위점막 세포들이 죽는다. 심한 메스꺼움(nausea), 구토(vomiting), 설사(diarrhea)로 심한 탈수와 전해질의 불균형을 일으키고, 세포 사망(cell death)으로 이어진다. 또한 소화관의 괴사(necrosis)가 일어날 수 있어서 균혈증과 패혈증이 일어나기 쉽다. 사망하는 경우가 많다. 10 Gy 보다 많은 양에 노출된 환자는 뇌혈관 증상이 일어날 수 있다. 생존자는 또한 조혈기 증후군이 나타난다.
조혈기 증후군 (Hematopoietic syndrome).
1-6 Gy 정도의 방사선 양이 전신에 노출 된 후 가장 많이 나타나는 증상이고 일반적인 범혈구 감소증(pancytopenia)이 나타난다. 피폭 후 1-6시간 후에 약한 전구증이 시작되고 24-48시간까지 지속된다. 골수줄기세포(bone marrow stem cells)가 상당하게 줄어들지만, 순환하는 성숙한 혈액세포는 크게 영향받지 않는다. 순환하는 림프구는 제외로, 노출된 후 수시간에서 하루 내로 림프구감소증(lymphopenia)이 나타난다. 순환하고 있는 세포가 노화(senescence)로 죽고나면 골수줄기세포가 줄어들어, 충분한 수가 대체될 수 없어서 범혈구감소증이 일어난다. 그래서 1 Gy의 양에 노출된 피폭자들은 골수 생산이 감소하는 4주반 정도의 잠복기 동안에는 자각증상이 없다. 백혈구 감소증(neutropenia)으로 감염의 위험이 증가하는데 2-4주에 가장 많이 발생하며 항체 생산이 감소한다. 혈소판감소(thrombocytopenia)로 점상출혈(petechiae)과 점막 출혈(mucosal bleeding)이 3-4주 내로 발현하고 한달동안 지속될 수 있다. 빈혈증은 천천히 발달되는데 적혈구가 백혈구와 혈소판보다 수명이 더 길기 때문이다. 생존자는 백혈병을 포함해서 방사선으로 인한 암 발생이 증가한다.
원전 사고에 의한 영향.
지금까지 기록된 최악의 원전사고는 체르노빌 사고다. UNSCEAR보고서(2008)와 WHO보고서(2005)에 따르면 체르노빌 사고로 인해 방사선에 피폭돼 사망한 사람의 수는 2005년까지 총 43명 정도이다. 후쿠시마 사고 때는 방사선 피폭으로 인한 사망자는 일본정부에 따르면 후쿠시마 원전 근무자로 1명이다. 이 사건은 지금도 그 영향을 미치고 있다.
30년후 체르노빌 고방사능 오염지점인 프리피야티의 방사선량은 0.18 ~ 39.32 μSv/h다. 서울 평균은 0.11 μSv/h. 30년 후 체르노빌 일대는 한편으로는 "처참한 불모의 땅"으로 비춰지고, 다른 한편으로는 야생동물의 천국으로 묘사되고 있다. 체르노빌 사고로 인한 가장 커다란 공중보건의 문제는 방사선 오염이 아니라, 정신건강에 대한 충격이다.
SPQR은 라틴어 문장 Senatus Populusque Romanus의 약자로, '로마의 원로원과 시민'을 뜻한다. 이 말은 고대 로마 공화정의 정부를 이르는 말이었다. 이 말은 주화, 그리고 돌이나 금속으로 된 국가 비문에 끝부분, 공공 사업이나 기념물의 헌정문, 로마 군단의 군단기에 나온다. 이 문구는 마르쿠스 툴리우스 키케로의 연설문이나 티투스 리비우스의 역사서 등 로마의 정치, 법, 역사 문헌에서도 수없이 등장한다.
로마 문학에서 "Populus Rōmānus"는 로마 시민의 정부를 뜻하는 문구로 쓰였다. 로마인들은 이를 이용하여 타국 정부는 populī Prīscōrum Latīnōrum라고 명명하였다."Rōmānus"는 '로마 시민'같이 로마를 구별하는데 사용되는 형용사였다.이로인해 "Rōmae", "at Rome"는 본래 목적을 위하여 사용되지 못하였다.
로마 사람들의 법률과 역사속에서 "dignitās", "maiestās", "auctoritās", "lībertās populī Rōmānī"와 같은 구절들은 자주 나타나는데,이는 "존엄, 위엄, 권위, 로마 사람들의 자유"라는 의미이다.
그들은 "populus līber"를 '자유로운 대중'으로 썼고, "exercitus", "imperium", "iudicia", "honorēs", "consulēs", "voluntās"는 군대,규칙,심판,사무실,영사와 로마 사람들의 의지라는 의미로 사용하였다.
그들은 일찍부터 "Popolus"와 "Poplus"를 자유와 주권으로 쓰는 습관이 있었다.
게르만족(, )은 그리스 로마 문화권의 기록에서 처음 언급된 북유럽 유래의 민족 집단들의 한 분류이다. 이들에게서 발생·분화되었으며 게르만 민족성을 정의하는 데 사용되는 기준 중 하나인 게르만어와도 관련이 있다.
게르만족(Germani)과 독일인(Deutsche)이라는 용어 간에는 자주 혼동이 있는데, 게르만족은 그리스 로마 문화권에서 서술된 폭 넓은 인종적 분류이며, 독일인은 현대적 의미의 독일인 및 오늘날 독일 지역의 주민을 의미한다. 영어권에서는 이러한 혼동을 피하기 위해 German과 구분되게 전자에는 Germanic peoples나 Germani라는 용어를 사용한다.
율리우스 카이사르 (기원전 100–44년)를 시작으로 여러 로마 제국 시대의 저술가들은 게르만족의 본거지 게르마니아가 라인강 하류 (서쪽)와 비스와강 (동쪽) 사이에 대략적인 지점에 있었다고 쓰고 있다. 또한 이러한 기록은 게르만족을 그들보다 남서쪽에 위치한 켈트계 갈리아인이나 동쪽과 남서쪽에 위치한 스키타이계 사르마티아인 등, 로마인들에게 더 잘 알려진 넓은 민족 분류들과 분명히 구분하였다. 반면에 그리스의 기록에서는 라인강 동쪽의 게르만족들을 갈리아인이라고 분류하였다. 라인강 인근에 있던 몇몇 집단을 제외하면, 게르만 민족들이 스스로를, 또는 스스로의 땅을 '게르만'이라 칭했다는 증거는 없다. 그리스-로마 세계에서는 라인강, 도나우강 등 국경 지대에 있는 게르만족들과 수 세기간 교류하며 기록을 남겼지만, 대략 400년 무렵부터 도나우 중부 지역에 오랜 기간 성립해 있던 게르만족들은 더 북쪽과 동쪽에서 이주해온 새로운 민족에 밀려 사라졌다. 고대 후기의 게르만족에 대한 민족 서술은 주로 라인강에 있던 게르만족들에 한정되었고, 따라서 주로 프랑크족, 가끔은 알레만족에 관한 기록이다.
현대의 용법에서 '게르만족'이란 당대에 게르만족으로 나타내지는 않았더라도 현대에 명확히 게르만어파로 분류된 언어를 사용했던 민족들을 통틀어 포함하는 용어이다. 그 예시로는 로마 시대의 고트족과이나 노르드어를 구사한 스칸디나비아의 바이킹들이 있다.
최초로 알려진 고전 고대 시기의 게르만족들의 언어에 관해서는 파편적인 수준의 증거들만이 남아 있다. 현존하는 가장 오래된 게르만어 장편 문서들은 게르마니아 밖인 오늘날의 우크라이나 지역에서 고트어로 쓰인 것이다. 영어, 네덜란드어, 스칸디나비아어, 독일어 등 현대의 주요 언어들이 포함된 게르만 언어군은 오늘날 유럽에 널리 퍼져있고 세계적으로도 확산되었으나, 오늘날 폴란드와 우크라이나 지역에서 발견되던 게르만어파의 한 갈래인 동게르만어군은 일찍이 사멸하였다.
언어와 지리적인 측면을 제외하면, 고대와 중세의 사료들, 고고학, 언어학 등에서 묘사된 다양한 게르만계 민족들 간의 실제 친연성은 학자들 사이에서 여전히 논쟁의 대상이다:
21세기에 들어서 유전적 연구가 고대와 현대의 DNA를 이용하여 혈통에 대한 의문점을 더 체계적으로 검증하기 시작하였다. 그럼에도 현대 게르만어, 민족성, 유전적 영향 간의 연관성은 많은 학자들에게 명료하거나 의심의 여지가 없는 이야기로는 여겨지지 않는다. 대표적으로 가이 할살은 "거의 다루어지지 않는 (기껏해야 순전히 ‘관념적인’ 결점으로 치부되는) 그 위험성은 민족성을 생물학으로, 즉 '민족 국가'의 근간을 둔 19세기에 인종 개념과 유사한 무언가로 전락시킨다."라고 하였다.
북유럽 청동기 시대의 고고학적, 언어학적 증거에 따르면 스칸디나비아 남부 지역에서 오늘날의 슐레스비히홀슈타인주까지의 영역에 거주하던 여러 게르만 민족들 사이에 공통적인 물질문화가 존재했음을 알 수 있다. 함부르크 남쪽 베센슈테트(Wessenstedt) 근처의 철기시대 유물들도 이러한 문화의 흔적을 보여준다. 스칸디나비아에서 기원전 850년에서 760년 사이에 있었던 기후변화와 기원전 650년에 있었던 급격한 기후변화는 이들이 독일 북동부 발트해 연안과 비스와강 유역으로 이주하는 계기가 되었다. 또한 인구가 증가함에 따라 경지가 고갈되어 이들은 남서쪽 방향의 해안가 범람원으로 이동하여 정착했다.
초기 로마 제국.
아우구스투스는 게르마니아 지역에 대한 원정을 계획했으나 그의 전쟁과정은 갈리아 전쟁 때보다 더 길었다. 그만큼 세금이 많이 지출되어 전쟁의 종료를 기념할 성대한 개선식을 수십 년이 흘러도 못하였다. 따라서 내부에서는 갈리아 전쟁 때와 비교되어 많은 비판이 제기되었다. 한편, 외부에서는 9년에 게르만족 출신으로서 로마군에 복무하며 로마에 대한 전반적인 지식, 특히 군사적인 지식을 쌓아두었던 아르미니우스가 무능하고 군사적 재능마저도 없던 바루스의 점령군을 토이토부르크 숲으로 유인해 대패시켰다. 이후에도 게르만 탈환은 계속되었지만 아우구스투스는 자신의 치세말년, 골치아픈 게르만으로 인해 라인강, 도나우강과 주요 방어 거점을 중심으로 국경정책을 짓고 긴 리메스와 방어군을 배치하면서 방어적인 태도로 변모했다. 그 이후에도 이런 정책에서 벗어나 전쟁이 계속되었으나 게르마니쿠스와 같은 명장들이 죽는 악재가 겹쳤다. 결국 게르만족의 대이동으로 오히려 로마는 정복당한다.
로마 제국과의 갈등.
고트인(; )은 스칸디나비아반도에서 기원한 동게르만족의 일파로, 서로마 제국의 붕괴와 뒤따른 중세 시대의 도래를 촉발시키는 데 큰 역할을 한 민족이다. 최초의 거주지가 동부 스웨덴 지역이었던 이들은 1세기경에 남하하여 발트 해안과 비스와강 유역으로 옮겨 왔고, 스칸디나비아에 남은 일파는 기트족으로 불렸다.
서기 3세기부터 그리스-로마 작가들에 의해 다뉴브강 북쪽에 사는 것으로 처음 기록되었으며, 고고학자들은 이 일대에서 당대에 번성한 체르냐호프 문화를 발견하였다. 4세기 후반 고트족은 동쪽에서 유입된 알란족과 훈족의 이동으로 압력을 겪었고, 이후 고트족은 슬라브족과 바스타르네인들의 뒤를 따라서 다뉴브강 하류의 로마 제국의 변경(邊境)에까지 다다라 끝내 로마 제국 영토의 일부를 점령하였다. 이는 폭력적인 충돌로 이어졌고 고트족의 군대는 378년 아드리아노폴리스 전투에서 로마군에게 파괴적인 패배를 안겼다. 이후 로마는 어느 정도 통제권을 되찾았으나 이미 고트족을 비롯한 다양한 동방 민족들이 제국 안팎에 정착한 뒤였다. 테오도시우스는 로마제국 내에 땅을 고트인에게 주고 제국 내에 이들의 지배를 보장했다. 그 조건은 로마의 명령에 응하여 출병한다는 것이었다. 그러나 고트인들은 약해진 로마에 복종할 생각이 별로 없었다.
훈족의 맹공으로 고트족은 크게 두 집단으로 나뉘었는데 하나는 로마 영토 내에 주로 살던 서고트족이고 하나는 훈족의 신민이 된 동고트족이다. 알라리크 1세가 이끈 서고트족은 410년 로마를 함락시킨 이후 418년 이베리아 반도의 톨레도에 서고트 왕국을 세웠다. 한편 동고트족은 5세기에 훈족으로부터 독립하여 테오도리쿠스의 지도 하에 이탈리아 라벤나에 동고트 왕국을 세웠다. 동고트 왕국은 6세기 동로마 제국에 의해 파괴되었고, 서고트 왕국은 8세기 초 우마이야 칼리프국에 정복되었다. 두 집단에 속하지 않는 고트족 잔당 중에는 크림반도에 정착한 크림 고트족이 있었는데 이후 약 1천 년 간 명맥을 유지했으나 끝내 사라졌다.
나라현()은 일본 긴키 지방의 내륙에 있는 현이며, 현청 소재지는 나라시()이다.
기이반도 내륙의 과거 율령국인 야마토국의 영역을 차지하여 북서쪽 분지 부분을 제외하고 험한 산들이 솟아 있으며, 인구의 편차가 크다. 도시 면적은 전국에서 8번째로 가장 좁다.
현재의 나라현은 1887년에 오사카부로부터 독립해 탄생했다. 역사적으로 나라현은 야마토국으로 알려져 있었다.
나라 시대까지.
비록 기록은 남아있지 않지만 나라 분지의 동쪽 미와산 기슭에 어떤 정치적 집단이 성립되었고 3세기부터 4세기까지 일본의 대부분 지역을 통합하려고 하였다. 일본의 역사가 시작될 무렵에 야마토는 일본의 확실한 정치적 중심지였다.
일본의 고대 수도는 아스카, 후지와라쿄(694년~710년), 헤이조쿄(710년~784년)라는 이름으로 나라 지역에 세워졌다. 후지와라쿄와 헤이조쿄는 당시 중국의 수도였던 장안을 모방해 격자형 구조로 만들어졌다. 황실은 또한 수나라, 당나라의 선진 문물을 수용하기 위해 학생들을 보냈다. 7세기까지 나라는 한반도의 통일 과정에서 발생한 백제의 많은 피난민들을 수용하였다. 불교는 황실의 보호 속에 오늘날의 나라시에서 번창하였다.
헤이안 시대의 나라.
784년에 간무 천황은 수도를 야마시로국의 나가오카쿄로 이전하기로 결정하였고 794년에는 또다시 헤이안쿄로 이전해 헤이안 시대가 시작되었다. 나라의 사원들은 정치적인 수도를 옮긴 후에도 강력한 힘을 유지하였고 이 때문에 나라는 헤이조쿄의 남쪽의 수도라는 뜻으로 난토(南都)로 불렸다. 헤이안 시대 말기에 다이라노 기요모리의 아들 다이라노 시게히라는 아버지의 명령으로 반대편 세력인 모치히토 왕의 지원을 받는 고후쿠지와 도다이지를 제압하라는 명령을 받았다. 1180년에 다이라 씨와 나라의 사원들 간의 충돌로 결국 고후쿠지와 도다이지는 불탔고 많은 건축물들이 손실되었다.
중세 시대의 나라.
미나모토 씨의 발흥과 가마쿠라 막부의 설립으로 나라는 미나모토노 요리토모의 복구 지원을 받았다. 고후쿠지는 후지와라씨에 의해 설립된 이래 이전의 힘을 회복했을 뿐만 아니라 사실상 야마토국의 지역 우두머리가 되었다. 고후쿠지와 도다이지의 회복으로 주변의 마을들이 성장하게 되었다.
1336년에 난보쿠초 시대가 시작되면서 나라는 더욱 불안정해졌다. 고다이고 천황은 근거지를 요시노로 정하고 고후쿠지를 비롯한 남쪽의 지원 세력과 함께 북조에 저항하였다. 마찬가지로 지역의 씨족들도 두 파로 갈라졌다. 고후쿠지는 1392년에 남조가 항복하면서 잠시 지역에 대한 세력권을 회복하였으나 절 내부의 권력 다툼은 지역 사무라이 일족의 발흥과 상호간의 전투를 가져왔고 점차 각자의 영토를 획득하면서 고후쿠지의 전체적인 영향력은 감소하였다.
근세 이후의 나라.
야마토국 지역 전체는 센고쿠 시대 이후 혼란에 빠져들었다. 도다이지는 이후 오다 노부나가에 의해 야마토국의 통치자로 임명되어 예전 주군이었던 미요시씨에 대항해 싸우던 마쓰나가 히사히데 때인 1567년에 다시 불탔다. 이후 잠시 도요토미 히데요시에 의해 쓰쓰이 준케이와 도요토미 히데나가가 임명되었고 에도 막부는 나라시를 직할령으로 삼았으며 야마토국의 대부분은 몇몇 영주들에 의해 통치되었다. 18세기에 산업과 상업의 발전으로 야마토 지역은 에도 시대의 상업 수도였던 오사카의 경제권에 편입되었다.
오사카에 대한 경제적 의존성은 오늘날까지 이어져 많은 주민들이 일과 학업을 위해 오사카로 통근 및 통학한다.
나라현은 긴키 지방의 일부로 혼슈 서쪽의 기이반도 중앙의 내륙에 위치해 있다. 서쪽으로 와카야마현, 오사카부, 북쪽으로 교토부, 동쪽으로 미에현과 접한다. 나라현은 동서로 78.5km, 남북으로 103.6km에 걸쳐 있다.
현은 대부분이 산과 숲으로 있고 거주 가능 지역은 851km2에 불과해 47개 도도부현 중 가장 작다. 총 면적 중 거주 가능 지역의 비율은 23%로 도도부현 중 43위이다.
지질학적으로 나라현은 요시노강을 따라 현역을 동서로 가로지르는 중앙구조선에 의해 이등분된다. 구조선 북쪽에 있는 현 북서쪽의 이코마 산지는 오사카부와의 경계를 형성하고 동쪽에는 나라 분지가 펼쳐져 있어 나라현 인구의 대부분이 집중되어 있다. 더 동쪽의 가사기 산지는 야마토 고원과 분지를 분리한다. 구조선 남쪽에는 기이 산지가 있고 현 면적의 60%를 차지한다. 오미네 산맥은 기이 산지의 중심을 남북으로 통과하고 양쪽으로 가파른 계곡을 형성한다. 1915m로 나라현과 긴키 지방에서 가장 높은 산인 핫코산이 이 산맥에 있다. 나라현과 와카야마현을 분리하는 오바코 산맥은 1300m의 높이이다. 동쪽으로 다이코 산맥을 통해 미에현과 접하고 1695m의 오다이가하라산을 포함한다. 이 광대한 산지는 유네스코 세계유산으로 지정되어 기이 산지의 영지와 참배길로 등록되었다.
나라현의 기후는 전반적으로 온화하고 북서쪽의 분지 지역과 현 나머지 산지 간의 중요한 차이가 있다.
분지 지역의 기후는 내륙 기후의 특성을 가지고 있어 일교차와 연교차가 크다. 겨울의 평균기온은 3~5 °C이고 여름의 평균기온은 25~28 °C이며 최고 35 °C까지 오른다. 나라 지역 기상청에 의하면 1990년부터 2007년까지 10일 이상의 강설 기록이 있다.
현의 나머지는 산지 기후로 특히 남쪽은 겨울에 최저 −5 °C까지 떨어진다. 여름에는 폭우가 온다. 연강수량은 3000~5000m로 일본에서 비가 많이 오는 곳 중 하나이다.
봄과 가을은 온화하고 아름답다. 요시노의 산지는 과거에도 현재에도 아름다운 벚꽃이 만개한 풍경으로 유명하다. 가을에 남쪽 산지의 참나무 색의 변화 또한 아름답다.
2005년 일본 인구 조사에 따르면 나라현의 인구는 1,421,310명으로 2000년에 비해 1.5% 감소하였다.
인구 감소는 2006년에도 계속되어 2005년에 비해 4,987명이 줄어들었다. 이것은 자연 감소 288명(출생 11,404명, 사망 11,692명)과 4,627명의 다른 현으로의 전출, 등록된 외국인 수의 72명 감소를 포함한다. 다른 현으로의 전출 경향은 1988년 이래 계속되고 있다. 2005년에 가장 많은 전출지는 교토부와 도쿄도, 효고현이었고 가장 큰 전입지는 니가타현이었다. 15세 이하 인구는 13.7%, 15~64세는 65.9%, 65세 이상은 20.4%였다. 여성 인구는 약 52.5%를 차지하였다.
2004년에 현의 평균 인구 밀도는 km2당 387명이었다. 북서쪽의 야마토 내륙 평야는 나라 분지를 포함해 현 인구의 90%, 현 면적의 23%를 차지하고 인구 밀도는 km2당 1,531명이었다. 반면에 고조시와 요시노군은 합쳐서 현 면적의 64%를 차지하지만 현 인구의 6%만이 거주하며 인구 밀도는 km2당 39명이었다.
2000년에 나라현은 현외로의 통근 비율이 30.9%로 일본에서 가장 높았다. 이와 비슷한 경향을 사이타마현, 지바현, 가나가와현에서도 볼 수 있고 모두 현외 통근자 비율이 20%가 넘는다.
2004년 나라현의 총 GDP는 3조 8천억 엔으로 예년에 비해 0.1% 성장하였다. 1인당 수입은 260만 엔으로 예년에 비해 1.3% 감소하였다. 제조업은 나라현 GDP의 가장 큰 부분으로 20.2%를 차지하고 서비스업(19.1%), 부동산(16.3%)이 뒤를 잇는다. 농업, 임업, 어업은 합쳐서 단지 1% 밖에 되지 않는다.
관광업은 자연의 아름다움과 역사적인 중요성 때문에 나라현 정부에 의해 중요한 산업 중 하나로 간주된다. 나라현은 감, 딸기, 차 산지로 유명하고 그밖에 쌀, 야채, 시금치, 토마토, 가지 등을 생산한다. 나라는 전통 일본 예술 공연에 사용되는 악기 생산의 중심지일 뿐만 아니라 서예에 사용되는 나라의 붓과 먹은 최고의 품질로 여겨진다. 다카야마 지역의 목공품과 죽세공품은 특히 유명하며 일본 다도에 사용된다.
야마토코리야마시의 금붕어는 18세기 이래 전통적인 양식 어종이었다. 풍부한 역사 덕분에 나라는 아스카촌을 포함한 많은 고고학 유적지가 있다.
나라현에는 많은 신사와 불교 사원, 고분이 존재하며 관광의 중심지이다. 또한 나라시에 있는 도다이지, 가스가타이샤와 같은 많은 세계 유산이 있다.
와카야마현(, )은 일본 긴키 지방 남부에 있는 현이며, 현청 소재지는 와카야마시이다. 2010년 8월에 인구 100만 명 선이 붕괴된 이후 현재까지 긴키 지방에서 유일하게 인구 100만 명 미만인 현이다.