롤투롤 스퍼터링 증착을 통한 납(Pb) 대체용 방사선 차폐필름 개발

김성헌,변정섭,지영빈 한국방사선학회 2023 한국방사선학회 논문지 Vol.17 No.3

Lead(Pb), which is currently mainly used for shielding purposes in the medical radiation, has excellent radiation shielding functions, but is continuously exposed to radiation directly or indirectly due to the harmfulness of lead itself to the human body and the inconvenience caused by its heavy weight. Research on shielding materials that are human-friendly, lightweight, and convenient to use that can block risks and replace lead is continuously being conducted. In this study, based on the commonly used polyethylene terephthalate (PET) film and the fabric material used in actual radiation protective clothing, a multi-layer thin film was realized through sputtering and vacuum deposition of bismuth, tungsten, and tin, which are metal materials that can shield radiation. Thus, a shielding film was produced and its applicability as a radiation shielding material was evaluated. The radiation shielding film was manufactured by establishing the optimized conditions for each shielding material while controlling the applied voltage, roll driving speed, and gas supply amount to manufacture the shielding film. The adhesion between the parent material and the shielding metal thin film was confirmed by Cross-cut 100/100, and the stability of the thin film was confirmed through a hot water test for 1 hour to measure the change of the thin film over time. The shielding performance of the finally realized shielding film was measured by the Korea association for radiation application (KARA), and the test conditions (inverse wide beam, tube voltage 50 kV, half layer 1.828 mmAl) were set to obtain an attenuation ratio of 16.4 (initial value 0.300 mGy/s, measured value 0.018 mGy/s) and damping ratio 4.31 (initial value 0.300 mGy/s, measured value 0.069 mGy/s) were obtained. by securing process efficiency for future commercialization, light and shielding films and fabrics were used to lay the foundation for the application of films to radiation protective clothing or construction materials with shielding functions. 현재 의료방사선 분야에서 차폐를 목적으로 주로 사용되고 있는 납(Pb)소재는 방사선 차폐 기능은 뛰어나지만 납 자체가 가지고 있는 인체 유해성과 무거운 무게에 의한 불편함 때문에 지속적으로 직, 간접적으로 방사선 피폭 위험을 차단함과 동시에 납 소재를 대체할 수 있는 인체 친화적인이며 가벼우면서 사용편의성을 가진 차폐소재의 연구는 지속적으로 진행되어지고 있다. 본 연구에서는 일반적으로 사용되는 PET (polyethylene terephthalate) 필름과 실제 방사선 방호복 사용되는 원단소재를 기재로 하여 방사선을 차폐할 수 있는 금속물질인 비스무트, 텅스텐, 주석을 스퍼터링 진공증착 방식을 통한 다층박막을 구현하여 차페 필름을 제작하여 방사선 차폐소재로의 적용가능성을 평가하였다. 차폐필름을 제작하기 위한 인가전압, 롤 구동속력, 가스공급량을 제어하면서 차폐물질별 최적화된 조건을 확립하여 방사선 차폐필름 제작하였다. 모재와 차폐금속박막간 밀착력 확인은 Cross-cut 100/100으로 확인하였고 시간에 따른 박막의 변화를 측정하기 위해 내열탕 테스트 1시간을 통하여 박막의 안정성을 확인하였다. 최종적으로 구현된 차폐필름의 차폐성능은 한국방사선진흥협회를 통한 실제 방사선 차폐성능을 측정한 결과 시험조건(역넓은 빔, 관전압 50 kV, 반가층 1.828 mmAl)을 설정하여 감쇠비 16.4 (초기값 0.300 mGy/s, 측정값 0.018 mGy/s)와 감쇠비 4.31 (초기값 0.300 mGy/s, 측정값 0.069 mGy/s)의 결과를 얻었다. 추후 제품화를 위한 공정효율성을 확보하여 가벼우면서 차폐성능을 보유한 필름 및 원단을 활용하여 방사선 방호복이나 차폐기능을 가진 건축자재로의 필름적용을 위한 초석을 마련하였다.

영상 정보 손실을 최소화하는 방사선 차폐체 연구

장수한,박상현,주명식 한국방사선학회 2023 한국방사선학회 논문지 Vol.17 No.3

Shielding for reducing exposure dose can make the diagnosis limited. The purpose of this study is to increase the efficiency of radiation protection and minimize the loss of image information by producing the shielding made of the water and the contrast medium which has different proportion and finding out the ideal proportion of them. Each shielding materials were made of water and water-soluble iodine contrast medium with the different proportion. The attenuation rate of absorbed dose was evaluated by the shielding materials in the plastic contents for measuring the efficiency of the radiation protection. As a result, the higher ratio of the contrast medium, the more efficient it is for radiation attenuation. The anatomical structure was observed most properly in case of the solution with 20 ml of the contrast medium and most difficultly in case of more than 60 ml of the contrast medium. In case of the signal intensity between skeleton and gas, the difference of average value had a significant as p < 0.001. Shielding with contrast medium attenuates less than the conventional shielding but in the examination for the sensitive part to radiation, it can be used to minimize the loss of the image information and reduce the exposure dose. 방사선 감수성이 높은 부위의 방사선 검사 시 피폭선량 감소를 위해 사용하는 차폐체가 조사야에 포함될 경우 방사선 영상에서 밝게 표현되며 영상 정보의 손실이 발생한다. 영상 정보의 손실은 진단과 치료에 제한점을 주며 재촬영이 필요할 경우, 불필요한 방사선에 노출될 수 있다. 본 논문에서는 수용성 요오드 조영제와 물을 혼합한 다양한 농도의 차폐체를 제작하여 영상 손실을 최소화하면서 기존 차폐체와 동등한 차폐 효과를 발생하는 방사성 방호 차폐체를 연구하고자 하였다. 차폐체는 물 100 ml, 수용성 요오드 조영제 100 ml, 수용성 요오드 조영제와 물을 20 : 80, 40 : 60, 60 : 40, 80 : 20 비율로 각각 100 ml를 제작했다. 차폐 효율을 측정하기 위해서 차폐체를 가로 9.5 cm, 세로 9.5cm의 플라스틱 용기에 약 1.5 cm 높이로 담고 흡수선량 감쇠율을 평가하였다. 조사 조건은 골반 촬영 조건을 기준으로 5회 반복 측정하였고 측정한 조사선량 값을 흡수선량 값으로 변환한 뒤 평균값을 산출 비교하였다. 영상 정보 손실 정도는 팬텀의 골반강 부위를 차폐하고 획득한 영상을 근골격 전문의 2명과 방사선사 8명이 주요 해부학적 구조물의 관찰 정도를 평가 후 선택하였다. 또한 차폐한 부위의 영상에서 표현되는 골격과 가스의 신호 강도 차이를 분석한 결과 방사선 감쇠 효율성은 수용성 요오드 조영제의 비율이 높을수록 높은 차폐 효율을 나타냈다. 영상 정보의 손실 평가에서 평가자들은 수용성 요오드 조영제 20 ml 혼합물에서 해부학적 구조물의 관찰이 용이하다 평가하였으며 60 ml 이상의 혼합물에서는 구조물의 관찰이 불가능 하였다. 골격과 가스의 신호강도 차이는 p < 0.001로 평균값의 차이가 유의미한 차이가 있었으며, 조영제의 농도가 높을수록 신호 강도의 차이는 적었다. 수용성 요오드 조영제 차폐체는 방사선 감쇠 효율이 기존의 차폐체 보다 떨어지지만, 차폐체가 관찰하는 목적부위 이거나 가까이 위치하여 차폐체를 적용하지 못하는 경우에 사용한다면, 영상 손실을 최소화하며 보다 더 적극적인 방사선 방호의 역할을 수행할 수 있다.

액상 실리콘과 금속화합물을 융합한 저선량 방사선 차폐 소재 개발을 위한 사전연구

장서구(Seo Goo Jang),한수철(Su Chul Han),강성진(Sung Jin Kang),임성욱(sung wook Lim),이성수(Sung Soo Lee) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2017 방사선기술과학 Vol.40 No.3

본 연구는 진단용 X선 에너지 영역에서 고순도의 납 0.5mm 와 실리콘(Si)과 이산화티탄(TiO2)을 이용한 X선 융합차폐체의 선량을 측정하고 차폐율을 비교 측정하였다. 실험을 위하여 실리콘(Si)과 이산화티탄(TiO2) 을 혼합하여 1 ㎜ 두께의 패드형 차폐체를 제작하고, 차폐체의 두께를 1mm 씩 증가시키며 X선을 조사하여 0 mR이 될 때까지 선량을 측정하였다. KS A 4025의 권고에 따라 X선 조사조건은 각각 60 kVp 20 mAs, 100 kVp 20 mAs로 하였으며, 두 개의 관전압 조건에서 차폐체가 없을 경우의 조사선량을 기준으로 차폐체가 있을 경우의 선량과 비교하여 차폐율을 구하였다. 두께 0.5 ㎜ 납판 차폐체의 차폐율은 60 kVp에서 95.92%, 100 kVp에서 85.26%로 측정되었고, 실리콘(Si)과 이산화티탄(TiO 2 )패드 차폐체를 적용하였을 경우 60 kVp, 20 mAs 조건에서 두께가 11 ㎜ 이상일 때 10회 조사 평균선량은 1.77 mR, 차폐율은 납판 0.5 ㎜ 차폐체와 등가의 차폐율을 나타내었으며, 13 mm에서 측정 선량이 0 mR이 되었다. 100 kVp, 20 mAs 조건에서는 17 ㎜ 두께에서 납 0.5 mm 차폐체와 등가 이상의 차폐율이 관찰 되었고 23 mm 두께에서 100% 의 차폐율을 관찰할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 실리콘-이산화티탄 화합물은 실리콘의 물성이 그대로 존재하면서 금속화합물과 융합할 수 있다는 결과를 얻었으며, 이후 방사선 흡수가 더 뛰어난 금속화합물등과 혼합할 경우 납의 위해성을 포함하지 않으며, 재료와 가공성에서 경제적이며, 실리콘의 강점을 살려 탄성과 유연성이 뛰어난 저선량용 방사선 차폐재의 제작 가능성을 확인해 볼 수 있었다. This study measured and compared the protective clothing using Pb used for shielding in a diagnostic X-ray energy range, and the shielding rates of X-ray fusion shielding materials using Si and TiO2 . For the experiment, a pad type shielding with a thickness of 1 ㎜ was prepared by mixing Si-TiO2 , and the X-ray shielding rate was compared with 0.5 ㎜Pb plate of The shielding rate of shielding of 0.5 ㎜Pb plate 95.92%, 85.26 % based on the case of no shielding under each 60 kVp, 100 kVp tube voltage condition. When the shielding of Si-TiO 2 pad was applied, the shielding rate equal to or greater than 0.5 ㎜Pb plate was obtained at a thickness of 11 ㎜ or more, and the shielding rate of 100% or more was confirmed at a thickness of 13 ㎜ in 60 kVp condition. When the shielding of Si-TiO 2 pad was applied, the shielding rate equal to or greater than 0.5 ㎜Pb plate was obtained at a thickness of 17 ㎜ or more, and a shielding rate of 0.5 ㎜Pb plate was observed at a thickness of 23 ㎜ in 100 kVp condition. Through the results of this study, We could confirm the possibility of manufacturing radiation protective materials that does not contain lead hazard using various metalic compound and liquid Si. This study shows that possibility of liquid Si and other metalic compound can harmonize easily. Beside, It is flexible and strong to physical stress than Pb obtained radiation protective closthes. But additional studies are needed to increase the shielding rate and reduce the weight.

의료방사선 조영제를 이용한 차폐체 개발; 몬테카를로 시뮬레이 션을 통한 황산바륨과 요오드의 차폐능 비교분석

김선칠(Seon-Chil Kim) 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.5

본 연구는 의료방사선 차폐를 위해 의료 환경에 적합한 친환경 소재를 찾아 방사선 차폐 시트 제작의 가능성을 추정하고자 하는 것이다. 현재 차폐 소재로 주로 사용되는 납을 대신한 텅스텐 제품이 많이 있으나, 경제성으로 인해 경량의 차폐 시트의 대량생산에는 다소 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 경제성 있는 경량 친환경 소재를 필요로 한다. 이러한 소재로써 본 연구에서는 황산바륨과 요오드를 제안하였다. 두 물질은 방사선 촬영에서 이미 조영제로 사용되고 있어 방사선을 흡수하는 특성으로 차폐 재료로써 일정 영역에서 충분히 차폐효과가 있을 것으로 예측하고 있다. 따라서 본 연구에서는 방사선 차폐 재료로 검증하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 모의 추정하였다. 황산바륨과 요오드 등 조영제인 경우 고에너지 영역에서 방사선 흡수효과가 크게 나타나, 의료방사선 고관전압 촬영영역 120 kV의 두께별 에너지영역에서 두 차폐물질의 유효성을 평가하였다. 모의 추정 결과 두 물질 모두 차폐의 유효성을 추정 할 수 있었다. 요오드가 황산바륨보다 차폐효과 높았으며, 0.05 ㎜ 두께에서는 효과성이 크게 나타났다. 따라서 방사선차폐 시트의 제작 재료로 방사선 조영제인 요오드도 황산바륨과 같이 가능하다는 것을 몬데카를로 시뮬레이션을 통해 확인 할 수 있다. The purpose of this study is to estimating the possibility of manufacturing radiation shielding sheet by searching for environmentally friendly materials suitable for medical environment of medical radiation shielding. There are many tungsten products which are currently used as shielding materials in place of lead, but there are small problems in the mass production of lightweight shielding sheets due to economical efficiency. To solve these problems, a lightweight, environmentally friendly material with economical efficiency is required. In this study, Barium sulphate and Iodine were proposed. Both materials are already used as contrast medias in radiography, and it is predicted that the shielding effect will be sufficient in a certain region as a shielding material because of the characteristic of absorbing radiation. Therefore, in this study, we used a Monte Carlo simulation to simulate radiation shielding materials. When it is a contrast agent such as Barium sulfate and Iodine, the radiation absorption effect in the high energy region appears greatly, and the effectiveness of the two shielding substance in the energy region of the star with thickness of 120 kVp is also evaluated in the medical radiation imaging region. Simulated estimation results it was possible to estimate the effectiveness of shielding for all two substances. Iodine has higher shielding effect than barium sulfate, 0.05 mm thick appears great effect. Therefore, the Monte Carlo simulation confirms that iodine, which is a radiological contrast agent, is also usable as barium sulfate in the production of radiation shielding sheets.

고밀도 폴리에틸렌과 비스무트를 이용한 3D 프린팅용 방사선 복합필라멘트 개발 및 차폐능력 평가

박기석,김동현 한국방사선학회 2022 한국방사선학회 논문지 Vol.16 No.3

Research on the presence or absence of radiation shielding for FDM-type filaments has recently begun to be studied, but filaments with shielding capabilities are not sold in Korea, and not studies yet. Therefore, in this research, we will use HDPE (High Density Polyethylene) as a base material, select bismuth as a reinforcing material to manufacture a composite filament, evaluate the shielding ability, and provide basic data for the development of a radiation shielding composite material using 3D printing.A filament is produced by mixing Bismuth with an effective atomic number 83 with HDPE of PE series and adjusting the content of Bismuth to 20% wt, 30% wt, 40% wt . Compounded filaments were evaluated for their physical properties and shielding capabilities by ASTM evaluation methods. As the bismuth content increases, the density, weight, and tensile strength increase, and the shielding capacity is confirmed to be excellent. As a result of the radiation shielding capacity evaluation, it was confirmed that HDPE (80%) + Bi (20%) showed a shielding rate of 82% at 60 kV and a shielding rate of up to 94% or more at 40% bismuth content. In this study, we confirmed that it was possible to produce a radiation shield that is lighter than the metal particle-containing filaments. Furthermore, that have been shield radiation by using HDPE + Bi filaments, and radiation in the medical and radiation industries. The possibility of using it as a shielding complex was confirmed. 용융적층 방식의 필라멘트에 대한 방사선의 차폐유무의 관한 연구가 최근 연구되어지기 시작하였지만 차폐능력을 가진 필라멘트는 국내에 판매되지 않고 있으며 관련 연구도 미비하다. 이에 본 연구는 고밀도 폴리에틸렌을 기지재로 하고 강화재로 비스무트를 선정하여 복합 필라멘트를 제작한 후 차폐능력을 평가하고 3D 프린트를 이용한 방사선 차폐 복합물질 개발의 기초자료를 제공하고자 한다. 고밀도 폴리에틸렌에 실효 원자번호가 83인 비스무트를 혼합하였고 비스무트의 함유량을 20 wt%, 30 wt%, 40 wt%로 조절하여 필라멘트를 제작하였다. 제작된 필라멘트는 ASTM의 평가방법을 이용하여 물성 및 차폐능력을 평가하였다. 비스무트 함유량이 증가할수록 밀도, 무게, 인장강도는 증가하였고 차폐능력이 우수해짐을 확인 할 수 있었다. 방사선 차폐능력 평가 결과 HDPE(80%) + Bi(20%)의 경우 60 kV일 때 82%의 차폐율을 보였으며 비스무트 함유량이 40% 일 때는 최대 94.57%이상의 차폐율을 나타내는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 HDPE + Bi 필라멘트를 사용하면 기존에 연구되어진 금속 입자 함유 필라멘트들보다 가볍고 방사선을 차폐할 수 있는 방사선 차폐체 제작이 가능하다는 것을 확인하였고 의료 및 방사선 산업에 있어 방사선 차폐 복합물질로서의 사용가능성을 확인하였다.

폴리 염화 비닐(PVC)의 저선량 융합 방사선에너지에 대한 차폐 효과 평가

김선칠,조성현 한국융합학회 2019 한국융합학회논문지 Vol.10 No.12

PVC was chosen as a plastic product that can cope with lead, a radiation shielding material that is widely used in medical institutions. In addition to radiation shielding clothing, we want to evaluate whether it can be used as a medical device component and industrial shielding material in low dose areas. Commercial PVC has a density of 3.68 g/㎠ and can be positively expected sufficient shielding effect in certain radiation areas such as material flexibility and economy efficiency, and can be transformed into various forms and used as a lightweight shielding wall. The shielding performance was tested by adjusting the thickness of 5 sheets of 3mm PVC in the range of medical radiation used for clinical examination in medical institutions. Shielding performance against effective energy was evaluated based on tube radiation voltage of medical radiation. The thicker the PVC, the lower the tube voltage and the lower the effective energy, the greater the shielding effect. The shielding effect was 70% at 12mm thickness and 80kVp tube voltage. Therefore, the shielding effect of PVC material has a high dependence of thickness. In the future, continuous research is needed to make thin and light eco-friendly products while improving shielding performance. 의료기관에서 많이 사용되는 방사선 차폐 재료인 납을 대처할 수 있는 플라스틱 제품으로 PVC를 선택하였다. 방사선 차폐 의복 이외에 저선량 영역에서 의료기기 부품, 산업용 차폐 재료로 사용이 가능한지 평가하고자 한다. 상업용 PVC는 밀도가 3.68 g/㎠ 으로 재료의 유연성과 경제성 등 일정 방사선 영역에서는 충분한 차폐 효과를 긍정적으로 기대할 수 있으며, 다양한 형태로 변형이 가능하고, 경량의 차폐벽으로 사용할 수 있다. 의료기관에서 임상 검사 시 사용되는 의료방사선 영역 대에서 3mm PVC 5장을 두께로 조절하여 차폐 성능을 실험하였다. 의료방사선의 관전압 기준으로 실효에너지에 대한 차폐 성능을 평가하였다. PVC는 두께가 두꺼울수록 관전압과 실효에너지가 낮을수록 차폐효과는 크게 나타났으며, 차폐효과는 12mm 두께에 관전압 80kVp에서 70%의 차폐효과가 있었다. 따라서 PVC 재료의 차폐효과는 두께의 의존율이 높게 나타났다. 앞으로는 차폐 성능을 높이면서 얇고 가벼운 친환경 제품을 만들기 위한 지속적인 연구가 필요하다.

전산화단층영상장비에서 패각을 이용한 방사선 융합차폐체의 표면 방사선량 감소율과 방사선 인공물 영상 평가

성열훈 한국융합학회 2017 한국융합학회논문지 Vol.8 No.2

본 실험에서는 전산화단층영상장비에서 패각을 이용하여 제작한 방사선 융합차폐체의 표면 방사선 감소 율과 방사선 인공물 영상을 평가하고자 하였다. 방사선 융합차폐체는 실리콘, 패각, 바륨분말을 이용하여 직경 50 mm, 두께 3.5 mm의 원형 차폐체 5종 (실리콘 차폐체, 바륨 차폐체, 실리콘과 패각 혼합 차폐체, 실리콘과 바륨 혼합 차폐체, 실리콘과 패각 그리고 바륨 혼합 차폐체)을 제작하였다. 방사선발생과 획득은 4 다중채널 전산화단층 영상장비를 이용하였다. 그 결과 실리콘과 패각 혼합 차폐체가 영상의 인공물 발생 없이 5.3%의 표면 방사선 감소 효과가 있었다. 향후 다양한 형태를 만들 수 있는 실리콘의 장점과 패각의 재활용으로 인한 친환경적인 소재로 방사 선 융합차폐체 제작에 도움을 줄 수 있으리라 기대한다. The purpose of this present study was to evaluate the surface radiation dose reduction and radiograph artifact images in computed tomography (CT) for the manufactured radiation shields by using sea-shells. The radiation convergence shields were made from silicons, sea-shells, barium powders, producted circle types of diameter 50 mm, thickness 3.5 mm for 5 kinds (only silicon shield, only barium shield, mixed sea-shells with silicon shield, mixed barium with silicon shield, mixed sea-shells with barium and silicon shield). Radiation generation and acquisition were used 4-channel multi-detector CT. The results of this study showed that mixed sea-shells with silicon shields could reduce the surface dose of 5.3% without radiograph artifact images. In the future, we will expect the radiation convergence shield as environmentally friendly materials by using the recycling of sea-shells with the advantages of silicon which can make various shapes.

경량 연자성 소재의 군 시설물 적용 시 방사선 차폐효과 분석

이상규(Sangkyu Lee),이상민(Sangmin Lee),최경준(Gyoungjun Choi),이병학(Byounghwak Lee) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.2

본 연구의 목적은 경량 연자성 소재의 방사선 차폐 효과를 분석하여 군사시설에 대한 적용 가능성을 확인하는 것이다. 연자성 물질은 EMP 차폐에 효과적인 것으로 알려져 있다. 이 물질이 방사선 차폐에도 효과적이라면 군 방호에 효과적으로 적용이 가능할 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 감마선 차폐 효과를 확인하기 위해 Cs-137 및 Co-60 선원을 사용하여 실험을 수행하였으며, 중성자 차폐 효과를 평가하기 위해 Monte Carlo N-Particle (MCNP) 모델링을 적용하였다. 그 결과 연자성 소재의 두께가 증가함에 따라 감마선과 중성자의 선형 감쇠 법칙에 의한 차폐성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. 따라서 연자성 소재를 군사용 구조물 등에 적용할 경우에 방사선 차폐에 효과적이라는 것을 확인하였다. The purpose of this research is to analyze the radiation shielding effect of soft magnetic material to confirm the applicability to the military facilities. The soft magnetic material is known to be effective in shielding EMP. If this material is also effective in radiation shielding, it is expected that it has a lot of applicability in military protection. In particular, this material contains boron, so it will be effective in shielding neutrons. In this research, experiments were conducted using Cs-137 and Co-60 sources to check the gamma ray shielding effect. In addition, the Monte Carlo N-Particle(MCNP) modeling was applied to evaluate the gamma ray and neutron shielding effect of a military command tent. As a result, as the soft magnetic thickness increased, the shielding performance improved according the linear attenuation law of gamma ray and neutron. Therefore, this research verified that the application of soft magnetic material for military purposes in radiation shielding would be effective.

비행기 이용승객의 갑상선 차폐를 위한 간편한 손수건 고안

정홍문 ( Hongmoon Jung ),정재은 ( Jaeeun Jung ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

최근에 해외여행의 증가로 인하여 비행기를 이용하는 사용자수가 급격하게 증가하고 있다. 비행기는 탑승 시에 높은 고도를 유지한다. 따라서 비행 교통수단을 이용하는 승객들은 높은 고도로 인한 우주자연방사선 선량에 노출되어 방사선 장해 확률이 증가되어진다. 지구 외부로부터 기인하는 우주방사선은 지구대기밖에 400km와 1200km 사이의 고도에 위치하는 자기장 벨트인 반 엘렌대에 의해 대부분은 차단되지만 그렇지 못한 일부 우주방사선은 벤 엘런대를 투과하여 지구의 대기와 지표에 영향을 준다. 전례연구에 따르면 지구의 지표에서 고도가 100m 증가함과 동시에 0.03 mSv정도의 자연방사선량이 증가한다는 결과가 보고되었다. 이번연구는 비행기를 탑승하는 동안 탑승자가 노출될 수 있는 고도에 따른 자연방사선의 영향을 최소로 차폐하는데 목적을 두었다. 그 중에서도 방사선에 감수성이 높은 장기인 갑상선을 고도에 따른 자연방사선량으로부터 보호하고자 연구하였다. 이번 연구는 이동이 간편하고 세탁이 편리한 손수건을 선택하였다. 그리고 제작된 손수건에 다양한 차폐막을 삽입 할 수 있는 방법으로 고안하였다. 재질이 면으로 된 손수건을 선택한 이유는 사용자가 착용시 피부의 거부감을 최소화하기 위함이다. 결론적으로 본 연구에서 고안된 차폐막손수건은 우주자연방사선량을 70%이상 차폐하는 결과를 얻었다. 따라서 사용자가 높은 고도의 비행기 탑승 시 차폐막 손수건을 착용한다면 우주자연방사선으로부터 갑상선을 보호하는데 많은 도움을 줄 것으로 사료된다. Recently, the number of passengers using airplanes is rapidly increasing due to the increase of overseas travelers. Therefore, the probability of exposure to natural radiation due to altitude is increasing due to the increase in flight time. Cosmic-ray penetrates the Earth's magnetic field belt Van Allen, which is located at an altitude of 400 km to 1200 km. Most cosmic rays are blocked at Van Allen belt. However, cosmic-ray could be not completely blocked, and a small amount of cosmic-ray affects the earth. In general, if the altitude was increased by 100m, the natural exposure dose increased by 0.03 mSv on the Earth. In this study, I tried to minimize the exposure to natural radiation in airplanes when boarding airplanes. Especially, I was aimed to minimize radiation exposure by protecting the highly sensitive thyroid gland among human organs. According to the results of the study, the designed shielding handkerchief was able to shield cosmic natural radiation dose by more than 70%. In conclusion, the application of the shielding handkerchief made in this study can be effectively shield natural radiation.

스크린 프린팅 공법을 통한 방사선 무연 차폐 시트에 관한 연구

강상식 ( Sang-sik Kang ),정아림 ( Ah-rim Jeong ),이수민 ( Su-min Lee ),양승우 ( Seung-woo Yang ),김교태 ( Kyo-tae Kim ),허예지 ( Ye-ji Heo ),박지군 ( Ji-koon Park ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.6

많은 선행 연구에서는 무연 차폐재를 제작하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 방사선 차폐 능력과 경량화에 대한 가능성을 제시하고 있다. 하지만, 이는 바인더 및 미세 기공에 대한 구현이 어렵기에 제품화 공정에 필요한 정보를 충분히 제공하지 못하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 제품화 공정에 요구되는 겔 페이스트에 대한 정보를 사전에 제공하기 위하여 스크린 프린팅 공법을 활용하여 충전율에 따른 방사선 차폐 능력에 대한 결과를 제시하였다. 본 연구에서는 방사선 차폐 능력을 평가하기 위해 IEC 61331-1:2014와 KS A 4025에 부합하도록 실험 환경을 설계하였으며, 방사선 조사 조건은 KS A 4021 규격을 준용하여 총 여과 2.0 mmAl로 여과된 100 kVp를 이용하였다. 본 연구 결과, TVL를 기준으로 Pb 1270 μm, BaSO₄ 3035 μm, Bi₂O₃ 1849 μm, WO₃ 2631 μm에서 근사한 값으로 분석되었다. 또한, 충전율은 BaSO₄ 38.6%, Bi₂O₃ 27.1%, WO₃ 30.15%로 분석되었다. 하지만, 차후 저온고압 성형을 적용한다면 충전율을 높이면서도 기공률을 낮춤으로서 방사선 차폐 능력의 개선이 충분히 가능할 것으로 기대된다. In many previous studies, monte carlo simulation is used to produce lead-free shielding sheet, and the possibility of radiation shielding capability and weight reduction is presented. But it is difficult to simulation for binder and micro-pores because of In fact it does not provide sufficient information necessary for the commercialization process. Therefore, in this paper, the results of radiation shielding capability corresponding to filling factor was presented by using the screen printing method to provide information on gel-paste required for the commercialization process. In this study, the geometric setup for evaluate of radiation shielding ability was designed to comply with IEC 61331-1:2014 and KS A 4025. In addition, radiation irradiation conditions were 100 kVp filtered with 2.0 mmAl total filtration was applied according to KS A 4021 standard. In this study, Pb 1270 ㎛, BaSO4 3035 ㎛, Bi₂O₃ 1849 ㎛ and WO₃ 2631 ㎛ were analyzed based on ten value layer. Additionally, the filling factor was analyzed as BaSO₄ 38.6%, Bi₂O₃ 27.1%, WO₃ 30.15%. However, in the case of applying low-temperature high-pressure molding in the future, it is expected that the radiation shielding capability can be sufficiently improved by reducing the porosity while increasing the filling factor.