KR101103850B1 - 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복 - Google Patents

무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 주석(Sn), 아이오딘(I2) 및 안티몬(Sb)을 분말 형태로 혼합하는 단계, (2) 합성 천연고무(Polyisoprene)를 압착가열하는 단계, (3) 상기 혼합한 분말을 상기 합성 천연고무에 섞는 단계, 및 (4) 상기 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무를 롤러로 평평하게 펴는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제작 방법에 따르면, 납을 포함하지 않고 주석, 아이오딘 및 안티몬을 사용하여 방사선 차폐체를 제작함으로써 일반적인 납 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제작 방법은, 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질마다의 흡수계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수계수가 높은 물질인 주석, 아이오딘 및 안티몬을 사용함으로써 납이나 텅스텐으로 이루어진 방사선 차폐체보다 차폐효과가 뛰어나다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제작 방법은, 합성 천연고무에 주석, 아이오딘 및 안티몬을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 높다.

Description

무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복{LEAD-FREE RUBBER RADIATION SHIELD BODY AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}
본 발명은 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복에 관한 것으로서, 특히 납을 사용하지 않음으로써 무게를 감소시키고 차폐율을 높인 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복에 관한 것이다.
방사선에 대한 피폭은 인체에 매우 유해하므로 최대한 제한적으로 이루어져야 한다. 그러나 최근 영상의학의 발전으로 인하여 방사선을 이용한 촬영 수가 증가함에 따라 피폭 위험이 증대되고 있다. 특히 삽관 혈관조영술과 CT 투시의 증가로 인하여 시술자의 피폭 위험이 증대되었고, X선 영상촬영의 경우 보조 간호하는 보호자의 피폭 위험과 X선 영상에 노출되는 환자의 생식선 선량 증가 및 2차적 암 발생 유도 촉진 위험이 증대되고 있다.
의료용 방사선에너지는 X선 촬영 시 얇은 환부를 촬영할 때의 40kVp에서 두꺼운 환부 촬영할 때의 90kVp까지 사용되며, CT 단층 영상에서는 120~140kVp, 핵의학 영상에서는 140~356keV의 X선 에너지를 사용하게 된다. 따라서 병원의 방사선사, 의사와 환자 등 방사선을 직접 또는 간접적으로 다루는 사람들의 피폭을 최대한으로 줄일 수 있도록 최적의 시설과 장비가 필요하며, 정당화된 의료 피폭일지라도 환자의 진료부위를 제외한 건강조직은 최대한 보호할 수 있도록 해야 한다.
이를 위하여, 종래에는 납 성분을 고무에 분산시킨 후 압출하여 성형한 시트상의 가운을 착용하여 방사선 피폭을 차폐하는 것이 일반적이었다. 그러나 이러한 가운은 방사선 차폐에는 효과적이나, 5~10㎏ 정도로 매우 무거워 착용감이 불량하고 제조단가가 높아 원자력 발전소의 일부 구역에 종사하는 사람을 제외하고는 착용이 보편화되지 못하였다. 특히 병원에서 사용되는 방사선은 저선량일 뿐만 아니라 직접적인 방사선 피폭 위험은 거의 없는 반면 방사선 회절에 의한 간접적인 피폭 위험이 높을 뿐이어서, 병원 종사자들은 작업성이 떨어지는 불편을 감수하고 무거운 납 가운을 착용해야 할 필요성을 거의 느끼지 못한다는 문제점이 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 납을 포함하지 않고 주석, 아이오딘 및 안티몬을 사용하여 방사선 차폐체를 제작함으로써 일반적인 납 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴하게 제작할 수 있는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질마다의 흡수계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수계수가 높은 물질인 주석, 아이오딘 및 안티몬을 사용함으로써 납이나 텅스텐으로 이루어진 방사선 차폐체보다 차폐효과가 뛰어난 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 합성 천연고무에 주석, 아이오딘 및 안티몬을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 높은 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법은,
(1) 주석(Sn), 아이오딘(I2) 및 안티몬(Sb)을 분말 형태로 혼합하는 단계;
(2) 합성천연고무(Polyisoprene)를 압착 가열하는 단계;
(3) 상기 혼합한 분말을 상기 합성천연고무에 섞는 단계; 및
(4) 상기 혼합한 분말이 섞인 합성천연고무를 롤러로 평평하게 펴는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무에 황산바륨(BaSO4)을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서,
상기 주석은 20 내지 50 중량%, 상기 아이오딘은 10 내지 40 중량%, 상기 안티몬은 20 내지 50 중량%일 수 있다.
더욱 바람직하게는,
상기 합성 천연고무는 1 내지 30 중량%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서,
상기 주석은 36 중량%, 상기 아이오딘은 28.3 중량%, 상기 안티몬은 35.7 중량%일 수 있다.
바람직하게는,
상기 주석은 34.1 중량%, 상기 아이오딘은 26.8 중량%, 상기 안티몬은 33.8 중량%, 상기 천연고무는 5.3 중량%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (4)에서,
상기 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무가 0.1~5㎜ 두께의 시트 형태를 갖도록 롤러로 평평하게 펼 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 무납 고무 방사선 차폐제 제작 방법으로 제작되는 무납 고무 방사선 차폐체를 제공할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 적어도 일부분이 무납 고무 방사선 차폐체로 형성된 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐복을 제공할 수 있다.
바람직하게는,
상기 무납 고무 방사선 차폐체가 복수 층으로 형성될 수 있다.
바람직하게는,
조끼, 카디건 또는 앞치마 형태일 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복에 따르면, 납을 포함하지 않고 주석, 아이오딘 및 안티몬을 사용하여 방사선 차폐체를 제작함으로써 일반적인 납 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복은, 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질마다의 흡수계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수계수가 높은 물질인 주석, 아이오딘 및 안티몬을 사용함으로써 납이나 텅스텐으로 이루어진 방사선 차폐체보다 차폐효과가 뛰어나다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복은, 합성천연고무에 주석, 아이오딘 및 안티몬을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법의 각 물질의 방사선에너지별 투과율을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법의 각 물질의 중량비율을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 투과율을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐복을 나타내는 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법의 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법은, 주석(Sn), 아이오딘(I2) 및 안티몬(Sb)을 분말 형태로 혼합하는 단계(S100), 합성 천연고무(Polyisoprene)를 압착 가열하는 단계(S200), 혼합한 분말을 합성 천연고무에 섞는 단계(S300), 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무에 황산바륨(BaSO4)을 코팅하는 단계(S400), 및 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무를 롤러로 평평하게 펴는 단계(S500)를 포함하여 구성될 수 있다.
단계 S100에서는, 주석(Sn), 아이오딘(I2) 및 안티몬(Sb)을 분말 형태로 혼합한다. 종래에는 납, 텅스텐 등의 고원자 물질을 사용하여 방사선 차폐체를 만들었는데, 그 결과 값이 비싸고 무게가 무겁다는 문제점이 있었다. 본 발명은 납을 사용하지 않음으로써 무게를 줄이는 동시에, 낮은 에너지에서 흡수계수가 높은 물질인 주석, 아이오딘 및 안티몬을 혼합해 차폐율을 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법에서 이용되는 각 물질의 방사선에너지별 투과율을 나타내는 도면이다. 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법의 각 물질의 방사선에너지별 투과율을 나타낸다. 도 2와 표 1은 연당량(Lead equivalent thickness) 0.5mmPb의 각 물질에 대하여 방사선 에너지 50kVp, 70kVp, 90kVp의 일차선 방사선을 투과시켰을 때 물질별 투과되는 투과율(%)을 보여준다. 도 2와 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법의 각 물질은, 50kVp에서의 아이오딘을 제외하고 모두 납보다 좋은 차폐율을 보여주기 때문에, 각 물질들을 혼합하면 납 차폐체보다 높은 차폐율을 가진 방사선 차폐체를 제작할 수 있다.
재질 무게 50 kVp 투과율 70 kVp 투과율 100 kVp 투과율
납 100 % 100g 0.01 0.36 7.72
Sn 100% 100g 0 0.15 5.90
Sb 100% 100g 0 0.12 5.16
I2 100% 100g 0.39 0.29 4.13
단계 S200에서는, 합성 천연고무(Polyisoprene)를 압착 가열한다. 단계 S200은 시트 형태인 무납 고무 방사선 차폐체를 만들기 위한 사전 작업이다. 다만 합성 천연고무 외에도 단계 S100에서 혼합한 물질이 섞일 수 있는 역할을 한다면 합성수지나 합성섬유, 천연고무를 사용할 수도 있다. 합성수지는 열가소성인 비닐계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에틸렌계 수지와, 열경화성인 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.
단계 S300에서는, 혼합한 분말을 합성 천연고무에 섞는다. 물론 단계 S200에서 설명한 바와 같이 합성 천연고무로 한정되는 것은 아니다. 단계 S300에서, 주석은 20 내지 50 중량%, 아이오딘은 10 내지 40 중량%, 안티몬은 20 내지 50 중량%, 합성 천연고무는 1 내지 30 중량%일 수 있으며, 90% 질량 연당량으로 납 차폐체보다 무게가 10% 가볍게 제작할 수 있다. 이하 각 물질의 중량비율에 대해서 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법에서의 각 물질의 중량비율을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법에서의 각 물질의 중량비율은, 주석 36%, 아이오딘 28.3%, 안티몬 35.7%일 수 있다. 합성 천연고무를 포함하는 경우에는 주석 34.1%, 아이오딘 26.8%, 안티몬 33.8%, 천연고무 5.3%일 수 있다. 중량비율에 따른 효과에 대하여, 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 투과율을 나타내는 도면이다. 표 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 투과율을 나타낸다. 도 4와 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체는, 도 3에서 설명한 바와 같이 각 물질을 특정 중량비율로 혼합하여 제작하는 경우, 납 차폐체에 비하여 무게가 10% 가벼우면서도 의료용 X선의 1차선에 대한 차폐성능이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.
재질 무게 50 kVp
투과율 		70 kVp
투과율 		100 kVp
투과율
연당량 100 %의 납 100g 0.01 0.36 7.72
무납 고무 방사선 차폐체
Sn 34.1% + Sb 33.8% +I2 26.8%		 90.0g 0 0.17 6.3
단계 S400에서는, 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무에 황산바륨(BaSO4)을 코팅한다. 황산바륨은 직간접적인 방사선을 차폐하는 기능을 갖고 있으며, 그 하중이 가벼워서 황산바륨을 코팅한 무납 고무 방사선 차폐체로 차폐복을 만들더라도 착용자의 활동에는 제약을 가하지 않는다. 물론 코팅 작업을 통해 방사선을 차폐하는 기능이 있다면 황산바륨이 아닌 임의의 물질도 사용이 가능하다.
단계 S500에서는, 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무를 롤러로 평평하게 편다. 압착 가열한 합성 천연고무가 굳기 전에 롤러로 평평하게 펴는 작업을 하여 시트 형태의 무납 고무 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복을 포함한 각종 장비에 다양하게 활용할 수 있도록 한다. 이때 무납 고무 방사선 차폐체는 0.1~5㎜ 두께의 시트 형태를 갖도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐체는, 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무(210), 코팅된 황산바륨(230)을 포함하여 구성될 수 있으며, 합성 천연고무에는 주석, 아이오딘 및 안티몬을 섞을 수 있다. 0.1~5㎜ 두께의 시트 형태로 제작될 수 있으며, 무납 고무 방사선 차폐체를 이용하여 차폐복, 장갑, 모자, 칸막이, 보호막으로 활용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐복을 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무납 고무 방사선 차폐복은, 시트 형태인 무납 고무 방사선 차폐체를 이용하여 제작할 수 있으며, 조끼, 카디건 또는 신체의 정면부만 차폐하는 앞치마 형태로 제작될 수 있다. 또한 의료용 방사선을 통한 영상촬영 시 방사선에 노출되기 쉬운 특정 부위에만 무납 고무 방사선 차폐체를 사용하여 효율적인 차폐가 가능하도록 할 수 있다. 또는 방사선에 노출되기 쉬운 특정 부위나 방사선을 차단해야 하는 중요성이 큰 부위에는 무납 고무 방사선 차폐체를 복수 층 형성하여 차폐율을 높일 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법
200: 무납 고무 방사선 차폐체
210: 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무
230: 코팅된 황산바륨
300: 무납 고무 방사선 차폐복

Claims (11)

  1. 방사선 차폐체 제작 방법에 있어서,
    (1) 주석(Sn), 아이오딘(I2) 및 안티몬(Sb)을 분말 형태로 혼합하는 단계;
    (2) 합성 천연고무(Polyisoprene)를 압착 가열하는 단계;
    (3) 상기 혼합한 분말을 상기 합성 천연고무에 섞는 단계; 및
    (4) 상기 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무를 롤러로 평평하게 펴는 단계를 포함하되,
    상기 주석은 20 내지 50 중량%, 상기 아이오딘은 10 내지 40 중량%, 상기 안티몬은 20 내지 50 중량%이고,
    상기 합성 천연고무는 1 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무에 황산바륨(BaSO4)을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서,
    상기 주석은 36 중량%, 상기 아이오딘은 28.3 중량%, 상기 안티몬은 35.7 중량%인 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주석은 34.1 중량%, 상기 아이오딘은 26.8 중량%, 상기 안티몬은 33.8 중량%, 상기 천연고무는 5.3 중량%인 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단계 (4)에서,
    상기 혼합한 분말이 섞인 합성 천연고무가 0.1~5㎜ 두께의 시트 형태를 갖도록 롤러로 평평하게 펴는 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법.
  8. 제1항, 제2항, 제5항 중 어느 한 항에서의 무납 고무 방사선 차폐제 제작 방법으로 제작되는 무납 고무 방사선 차폐체.
  9. 적어도 일부분이 제8항에서의 무납 고무 방사선 차폐체로 형성된 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐복.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무납 고무 방사선 차폐체가 복수 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐복.
  11. 제9항에 있어서,
    조끼, 카디건 또는 앞치마 형태인 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐복.
KR1020100033201A 2010-04-12 2010-04-12 무납 고무 방사선 차폐체 제작 방법, 및 이를 이용한 차폐체 및 차폐복 KR101103850B1 (ko)

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