KR101192915B1

KR101192915B1 - 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101192915B1
Application number: KR20100052837A
Authority: KR
Inventors: 강우석
Original assignee: 강우석
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: KR20110133225A

Abstract

본 발명은, 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 방사선 차폐복 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방사선 차폐시트는, 분말로 된 납과; 상기 분말 납에 합성물을 포함하여 혼합한 후 가압하여 성형하여 제조한 유연하고 복원성을 갖는 시트 형상을 가지며, 상기 분말 납의 성분은 95wt% ~ 99wt% 범위를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 보다 유연하여 잘 구부러지면서 복원성을 가지며, 사용이 편리하고, 안전성이 향상된 방사선 차폐시트를 제공할 수 있다.

Description

유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법 {Radioactive Ray Shield Sheet with Flexibility and Restoration, Cloth made thereby and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 유연성과 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 감마 방사선을 차폐하고 유연성 및 복원성을 갖는 시트 형상의 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법에 관한 것이다.

우라늄, 플루토늄과 같은 원자량이 매우 큰 원소들은 핵이 너무 무겁기 때문에 상태가 불안정해서 스스로 붕괴를 일으킨다. 이러한 원소들이 붕괴하여 다른 원소로 바뀌게 될 때 몇 가지 입자나 전자기파를 방출하는데 이것이 바로 방사선이다. 방사선을 내놓는 원소를 방사성 원소라고 하며 이렇게 방사선을 내놓는 능력을 방사능이라고 한다. 이러한 원소가 붕괴할 때 나오는 방사선은 α(알파)선, β(베타)선, γ(감마)선 세 가지다. 하지만 일반적으로 사선이라고 할 때는 이 세 가지뿐만 아니라 X선, 중성자선 같은 다른 입자나 전자기파를 합쳐서 언급하는 경우가 많다. 방사선은 α(알파)선, β(베타)선, 중성자선과 같이 운동하는 입자인 입자선(粒子線)과 X선, γ(감마)선과 같은 전자기파, 이 두 가지로 크게 구분할 수 있다. 이하에서는 두 가지 중 대표적인 γ(감마)선과 중성자선에 대하여 살펴보기로 한다.

γ(감마)선은 파장이 매우 짧은 전자기파, 즉 빛이다. 파장이 10pm(10-9m)보다 작은 전자기파는 대부분 감마선이라고 한다. X선과 파장 영역이 겹치며 가지는 성질도 비슷하여, X선과 감마선은 보통 파장 길이로 구분하지 않고 어떤 원인에 의해 발생한 것인지를 놓고 구별한다. 감마선은 한 원소의 원자핵이 붕괴하여 다른 원소로 바뀔 때 생성되는 에너지가 방출되는 전자기파를 가리키며, 원자핵이 아닌 원자 내의 전자가 에너지를 방출하면서 나오는 전자기파를 X선이라고 한다. 원자 내부의 핵이 붕괴하여 알파선이나 베타선이 방출될 때, 아주 약간의 질량이 줄어드는데 이 질량은 아인슈타인의 식 E=mc2에 따라 커다란 에너지로 전환된다. 이 에너지는 원자핵을 불안정하게 만들며, 이렇게 해서 불안정해진 원자핵은 안정한 상태로 돌아가며 큰 에너지를 가진 전자기파를 내놓는다.

전자기파는 에너지가 클수록 파장이 짧아지기 때문에 원자핵의 붕괴시에는 감마선이 방출되는 것이다. 감마선은 그 자체로는 이온화 능력을 가지고 있지 않지만, 에너지가 매우 크기 때문에 물질의 원자나 분자를 건드려서 에너지를 주어 이온화를 일으킨다. 이것은 광전효과나 컴프턴 효과와 같은 현상으로 나타난다. 또한 소멸하면서 전자와 양전자를 생성하기도 한다(쌍생성). 반대로 전자와 양전자가 만나면 감마선이 나타난다(쌍소멸). 이온화 능력 자체는 알파선이나 베타선에 비해 약한 편이지만, 투과력이 매우 강력해서 일반적인 방사선 피폭은 감마선에 의한 것이다. 콘크리트나 철, 납처럼 밀도가 높은 물질을 통해서 차단할 수 있지만, 가장 잘 차단할 수 있는 납을 사용하더라도 10cm 정도의 두께가 필요하다.

입자선으로는 대표적인 것이 중성자선, 양성자선, 우주선(宇宙線: cosmic ray) 등이 있다. 전자기파 중자외선(紫外線: UV: ultra violet)도 이온화 작용을 일으키지만 일반적으로 자외선은 방사선에 넣지 않는다. X선은 파장이 10-9m에서 10-5m 정도 되는 전자기파로 일반적으로 감마선에 비해서는 파장이 길고 그만큼 에너지가 약하다. 양성자선과 중성자선은 핵이 붕괴하면서 발생하지는 않으며 원자로나 입자가속기 같은 인위적인 수단에 의해 발생한다. 양성자선은 알파선과 비슷한 성질을 지니며, 중성자선은 전하를 가지지 않지만 운동 에너지가 크기 때문에 그러한 운동 에너지를 잃으면서 감마선을 내놓거나 양성자를 방출하여 이온화 작용을 일으킨다. 우주선은 원자핵이나 원자로 등, 지구가 기원이 아닌 우주에서 기원하는 모든 방사선을 지칭하는 것으로 뮤온, 중성미자, 전자, 중성자, 감마선 등을 모두 포함한다.

이러한 방사선은 실생활에서 방사선을 주로 취급하는 원자력 발전소, 연구소, 병원 등에서 발생할 수 있다. 이렇게 방사선이 발생하는 조건 하에서 작업하는 작업자들의 방사선 오염을 안전하게 차폐할 수 있는 차폐재를 소재로 한 방사선 차폐시트가 사용되고 있다. 그러나, 이러한 차폐시트는 구부러지거나 구부러진 후에 원상태로 복원이 되지 않아 사용자가 사용하기에 불편한 점이 있다. 또한, 통상 방사선을 차폐할 수 있는 재질인 납은 인곳(Ingot) 형태로 제조되어 여러 개의 인곳을 이어서 만들어 각 인곳을 상호 이어주는 이음새, 이음새를 형성하기 위한 구멍 등으로 인해 안정성을 저해할 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 보다 유연하고 복원력이 우수한 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 보다 안전성이 향상된 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 납 분말의 부서짐, 떨어짐 등이 발생하지 않아 납의 독성을 방지할 수 있는 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 적용범위를 향상시킬 수 있는 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 간편하게 착탈할 수 있는 유연성 및 복원성을 갖는 방사선 차폐시트, 이로 만든 의복 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 분말로 된 납과; 상기 분말 납에 합성물을 포함하여 혼합한 후 가압하여 성형하여 제조한 유연하고 복원성을 갖는 시트 형상을 가지며, 상기 분말 납의 성분은 95wt% ~ 99wt% 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 차폐시트에 의해 달성된다.

또한, 상기 합성물은 이소시아네이트 계의 에스테르 고분자화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 합성물은 상기 분말 납과 상기 고분자화합물을 상호 결합하여 고밀도, 고압으로 성형 가능한 첨가제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적은, 방사선 차폐시트로 만들어진 유연하고 복원성을 갖는 방사선 차폐복에 의해서도 달성된다.

또 다른 한편, 본 발명의 목적은, 분말로 된 납과 합성물을 혼합하는 단계와; 고압으로 성형하여 고밀도의 시트 형상으로 성형하는 단계;를 포함하며, 상기 분말 납의 성분은 95wt% ~ 99wt% 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐시트 또는 방사선 차폐복의 제조방법에 의해서도 달성된다.

본 발명에 따르면, 보다 유연하고 복원력이 우수하며, 의복 등으로 제조시 착용감이 양호할 수 있다.

또한, 이음매, 구멍 등이 필요하지 않아 보다 안전성이 향상될 수 있다.

또한, 납 분말의 부서짐, 떨어짐 등이 발생하지 않아 납의 독성을 방지할 수 있어 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 방사선의 조사량에 대응하여 차폐재의 함유 중량, 강도, 두께 등을 조절하여 제조할 수 있으며, 용도에 따라 의복, 커튼, 방호막 등에 다양하게 사용할 수 있어 적용범위를 향상시킬 수 있다.

또한, 전면으로 개방되어 있어 일반 작업복 상의와 같이 간편하게 착탈할 수 있어 사용이 편리하다.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 차폐시트의 소재를 만들기 위한 과정을 설명하기 위한 개략도,
도 1(e)는 본 발명에 따른 방사선 차폐시트의 소재를 절단한 단면도,
도 1(f)는 본 발명에 따른 방사선 차폐시트를 이용하여 만들어진 방사선 차폐복의 형상을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 방사선 차폐시트의 공정도를 나타낸 도면이다.

본원 발명에 대하여 이하에서 도 1(a) 내지 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

특히, 본 발명에 따른 방사선 차폐시트(100)는 전술한 방사선의 종류 중에서 직진성을 갖는 감마선 내지 엑스선을 차폐하는 기능을 주로 갖는다.

혼합 단계(S310)는, 도 1(a) 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 주재료인 분말 형상의 납과 부재료를 믹서(110) 등으로 혼합하여 혼합 재료를 생성한다. 이 때, 혼합하는 수단은 믹서 등을 포함하는 다양한 종류의 혼합수단(110)을 사용할 수 있다. 다만, 납을 분말 상태로 사용하기 때문에 유해한 분진이 비산하지 않도록 밀폐된 구조의 혼합수단이 바람직하다. 여기서, 분말 납의 함량은 95wt% ~ 99wt% 범위가 바람직하다. 이는 배합 내지 부가되는 합성물의 함량을 고려해야 하기 때문이다. 분말 납의 함량이 이 비율보다 낮으면 방사선을 차폐할 수 있는 기능이 떨어진다. 그렇다고 본 발명은 80 wt% 이상에서 95 wt% 미만의 분말 납의 함량을 제외하는 것은 아니다. 이하에서 방사선 중 특히 감마선을 차폐할 수 있는 차폐율은 분말 납의 혼합 비율, 본 발명에 따른 판 형상의 소재(140)의 두께에 따라 달라진다. 즉, 동일한 두께의 소재(140)에서 분말 납의 비율이 80wt%인 것과 95wt%인 것의 차폐율이 상이하며, 동일한 분말 납의 비율을 가지는 경우 두께가 두꺼울수록 고밀도화 될수록 감마 방사선의 차폐율이 높아진다. 납은 직진성을 갖는 감마선을 차폐할 수 있는 소재이다. 본 발명에서는 이러한 납을 분말 형태로 적용한 것이 하나의 특징이다. 그리고, 사용되는 분말 납은 방사선의 차폐율이 우수한 고순도의 분말 납이 바람직하다.

분말의 납에 첨가되는 재료는 이소시아네이트(isocyanate) 계의 에스테르 고분자화합물을 포함한다. 그리고, 이들을 상호 단단하게 결합할 수 있는 첨가제를 추가한다. 이에, 본 발명에 따른 방사선 차폐시트(100)에서는 분말의 납 입자의 결속력이 아주 강해질 뿐만 아니라 고밀도화가 달성될 수 있다. 여러 가지 화합물 중에서 이소시아네이트 계의 에스테르 고분자화합물이 분말의 납의 결속력과 고밀도화를 달성할 수 있음을 많은 실험을 통해 얻을 수 있었다. 즉, 대부분의 경우와 마찬가지로 첨가되는 화합물의 종류에 따라 최종적으로 제조되는 방사선 차폐시트(100)의 물리적 성질 등이 상이해 질 수 있다.

성형 단계(S320)는, 도 1(b), 도 1(c) 및 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들면 하형(125)과 하형(123)의 금형을 갖는 프레스 작업으로 이루어진다. 일예를 들면, 프레스(120)의 하부에 마련된 하형(125)에 혼합한 원재료(130)를 넣고, 프레스(120)의 상부에 마련된 하형(123)이 하강하여 하형(125)의 혼합된 원재료(130)를 가압한다. 이 경우, 원재료(130) 내지 소재(140)의 온도는 예를 들면, 45±5℃ 사이를 유지한다. 이 온도 보다 낮거나 높으면 가압 시 성형이 다소 어렵다. 이러한 온도를 유지시키기 위해 하형(123) 또는 하형(125)에는 히터(미도시) 등이 포함될 수 있다.

그리고, 숙성(경화)단계(S330)는, 도 1(c) 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일정한 온도에서 소정 시간 동안 가압한 상태를 유지하여 혼합된 소재(140)를 숙성시킨다. 즉, 원하는 두께에 따라 상이할 수도 있지만, 제품 두께 2mm인 경우를 일예로 들면, 실온인 20±5℃ 범위를 약 10±1 시간 동안 유지하여 제품의 안정성을 유지하기 위해 숙성 과정을 거친다. 이 시간보다 오랫동안 숙성을 하더라도 숙성에 대한 효과가 향상되지 않으며, 이 시간보다 짧게 숙성을 하면 분말 납과 합성물과의 상호 결합이 단단하지 않고, 고밀도화가 이루어지지 않아 제품의 납이 부서지거나 제품으로부터 떨어져 나오는 현상을 일으킬 우려가 높다. 또한, 이 단계의 시간이 경과하면 소재(140)의 경화도 이루어진다. 즉, 분말 납, 고분자 화합물, 첨가제 등이 상호 화학반응을 일으켜 안정화 되는데 필요한 공정이다. 이러한 단계를 거친 소재(140)는 고밀도화된 판 형상의 소재(140)로 된다.

이렇게 형성된 소재(140)는 기존의 방사선 차폐용 소재보다도 훨씬 유연하면서도 복원성을 갖는다.

상기의 여러 가지 실시예는 하나의 실시예로 분말 납의 함량, 제품의 두께 등이 상이한 경우 상이한 시간과 온도가 적용될 수도 있다.

마무리 단계(S340)는, 도 1(d) 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 하형(123) 및 하형(125)으로부터 분리시킨 소재(140)를 마무리 작업하는 과정, 외피 또는 내피를 부착하는 단계, 의복의 형상에 맞게 재봉하는 단계, 의복 형태로 만드는 단계 등을 포함한다.

먼저, 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 하형(123)으로부터 상형(125)을 분리하고 하형(123)으로부터 소재(140)를 분리시킨다. 그리고, 도시하지 않았지만, 하형(123)과 하형(125)에서 분리된 판 형상의 소재(140)의 가장자리 등을 깨끗하게 마무리하는 마무리 작업을 실시한다.

다음, 도 1(e)에 도시된 바와 같이, 소재(140)의 안쪽 또는 바깥쪽을 필요에 따라 내피(160) 또는 외피(150)를 소재(140)에 결합재를 이용하여 상호 부착시킨다. 이 과정에서 소재(140)와 내피(160) 또는 외피(150)를 결합하는 결합재로 소재(140)의 성분을 이루는 이소시아네이트 계의 고분자화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 소재(140)를 이루는 성분이 결합재로도 사용되어 접착력을 훨씬 향상시킬 수 있다.

다음, 도 1(f)에 도시된 바와 같이, 사용자가 입기 쉬운 조끼 형태의 형상으로 재단하고, 필요한 형상의 방사선 차폐복(100)을 만든다. 한편, 판 형상의 소재(140)를 이용하므로 이음매, 구멍 등이 없도록 개방된 앞쪽은 결합수단(170)으로 벨크로 테이프를 이용하여 고정하는 것이 바람직하다. 이에, 종래의 이음매나 구멍 등을 통하여 차폐가 되지 않는 부분을 없앨 수 있어 보다 효율적으로 방사선을 차폐할 수 있다.

즉, 일실시예로 통상의 조끼처럼 앞쪽이 개방된 형태의 본 발명에 따른 방사선 차폐시트(140)로 만든 방사선 차페복(100)을 착용한 후 벨크로 테이프(170)를 이용하여 사용이 매우 편리하고 이음매나 구멍 등이 필요하지 않은 단일의 판 형태로 구비되어 안전성을 향상시킬 수 있다.

전술한 일실시예는 의복에 대하여만 서술하였으나, 본 발명에 따른 방사선 차폐복(100)은 의복뿐만 아니라 방사선이 발생되는 방사선실의 차폐 커턴, 방호벽 등에 사용되어도 아주 효과적이다. 즉, 벽과 같은 구조물에 사용되어도 아주 효과적으로 방사선을 차폐할 수 있다.

여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100 : 방사선 차폐복 110 : 믹서
120 : 프레스 123 : 상형
125 : 하형 130 : 혼합재료, 원재료
140 : 소재, 방사선 차폐시트 150 : 외피
160 : 내피 170 : 결합수단

Claims

분말로 된 납과;
상기 분말 납에 합성물을 포함하여 혼합한 후 가압하여 성형하여 제조한 유연하고 복원성을 갖는 시트 형상을 가지며,
상기 분말 납의 성분은 95wt% ~ 99wt% 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 차폐시트.
제1항에 있어서,
상기 합성물은 이소시아네이트 계의 에스테르 고분자화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐시트.
제2항에 있어서,
상기 합성물은 상기 분말 납과 상기 고분자화합물을 상호 결합하여 고밀도, 고압으로 성형 가능한 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐시트.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항의 상기 방사선 차폐시트를 포함하는 유연하고 복원성을 갖는 방사선 차폐복.
분말로 된 납과 합성물을 혼합하는 단계와;
고압으로 성형하여 고밀도의 시트 형상으로 성형하는 단계;를 포함하며,
상기 분말 납의 성분은 95wt% ~ 99wt% 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐시트 또는 방사선 차폐복의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 합성물은 이소시아네이트 계의 에스테르 고분자화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐시트 및 방사선 차폐복의 제조방법.