KR101512651B1 - 실시간 수질 방사능 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실시간 수질 방사능 측정장치에 관한 것이다. 그러한 수질 방사능 측정장치는 수중의 방사능을 측정하는 센서와; 이 센서로부터 계측된 데이터가 저장되고 오염여부가 판단되는 본체와; 상기 본체의 방사능 데이터를 원격지에 유무선 방식으로 송수신할 수 있는 송수신부를 포함한다. 이러한 수질 방사능 측정장치는 소형화하여 휴대가 가능하므로 방사능을 측정하고자 하는 장소로 용이하게 접근하여 방사능을 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 방사능을 정량적으로 측정할 수 있고, 측정된 데이터를 유선 혹은 무선방식으로 송신함으로써 원거리에서도 현장 상황을 실시간으로 감시할 수 있는 장점이 있다.

Description

실시간 수질 방사능 측정장치{Apparatus for detecting radiation}

본 발명은 실시간으로 수질 방사능 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대가 가능하고 수중에 담궈서 수질 방사능을 직접 측정하여 원격지에 전송할 수 있는 실시간 수질 방사능 측정장치에 관한 것이다.

1987년 구 소련연방 체르노빌 원전 사고 후 25년이 지나면서 사고 원전으로부터 발생되는 고 위험성 방사성 물질의 양은 각 핵종의 특성에 따라 절대적으로 줄어들고 있다.

그러나, 세슘 농도는 계속해서 증가하는 것으로 보고되고 있으며, 또한 생체의 내부로 유입되면 치명적인 위험성을 갖고 있는 세슘이 계속해서 사고원전 주변국의 환경에 의학적 및 생태학적 폐해를 주고 있다.

더욱이, 지난 2011년 3월 11일에 발생한 일본 대지진의 여파로 후쿠시마 제1원자력발전소에서 유출된 방사능 물질 중 일부 휘발성 물질이 기류를 타고 한반도로 날아왔다. 특히, 2011년 3월 28일 서울과 춘천에 내린 비에는 방사성 물질인 요오드(I-P1)와 세슘(Cs-P7)이 검출되었다.

따라서, 이러한 방사능 위험에 대처할 필요성이 높아지고 있는 추세이다.

그러나, 취/정수장, 하천, 호수와 같은 수원(水源)의 물에 대한 방사능을 측정하기 위하여는 방사능 측정기를 수원 등의 현장으로 이동하여 측정하여야 하는 바, 방사능 측정기는 부피 및 중량이 커서 이동이 불편한 문제점이 있다.

이와 같이 방사능 측정기의 부피 및 중량이 커서 이동성이 떨어지므로 측정하고자 하는 위치로 정확히 이동하기 어려워서 원하는 지점의 방사능을 측정하기 어려운 문제점이 있다.

또한 실시간 측정이 불가능하여 현장의 방사능 오염에 대하여 신속하게 대처할 수 없는 문제점이 있다.

특허출원 제10-2012-7011841호(명칭:오염공기 수집시스템, 오염공기 수집 장치 및 그 방법)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대가 가능하고 수중에 담궈서 방사능을 직접 측정하여 원격지로 데이터를 유무선 방식으로 전송함으로써 원격지에서도 현장의 방사능 농도를 실시간으로 파악할 수 있는 실시간 수질 방사능 측정장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는 수중의 방사능을 측정하는 센서와;

물밖에 배치되며, 이 센서와 연결됨으로써 계측된 데이터가 저장되고 오염여부가 판단되는 본체와; 그리고

상기 본체의 방사능 데이터를 원격지에 송수신할 수 있는 송수신부를 포함하는 수질 방사능 측정장치를 제공한다.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 수질 방사능 측정장치는 소형화하여 휴대가 가능하므로 방사능을 측정하고자 하는 장소로 용이하게 접근하여 방사능을 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 방사능을 정량적으로 측정할 수 있고, 측정된 데이터를 유선 혹은 무선방식으로 송신함으로써 원거리에서도 현장 상황을 실시간으로 감시할 수 있는 장점이 있다.

방사능 측정을 1시간 단위로 측정해서 실시간으로 원격지로 송신함으로써, 방사능 오염시 신속한 대응조치를 취할 수 있어서 방사능 오염으로부터 식수를 안전하게 감시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질 방사능 측정장치을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어부의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 수질 방사능 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 수질 방사능 측정장치(1)는 수원(水源;W)의 방사능을 측정하는 센서(3)와; 이 센서(3)로부터 계측된 데이터가 저장되고 오염여부가 판단되는 본체(5)와; 방사능 데이터를 원격지에 유선 혹은 무선방식에 의하여 송수신할 수 있는 송수신부(6)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 수질 방사능 측정장치(1)에 있어서, 상기 센서(3)는 방사능 물질을 감지하는 기능을 한다. 즉, 방사능 물질이나, 이러한 방사능 물질에서 발생되는 엑스선, 감마선, 알파선에서 나오는 신호를 감지하는 기능을 한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 센서(3)는 기체충전형, 전리함형, 비례계수관형, GM관형 등 다양하게 채용할 수 있으며, 바람직하게는 기체 충전형을 포함한다.

이러한 센서(3)는 가스가 충전되는 튜브(4)와, 튜브(4)에 배치된 전극(2)을 포함한다.

상기 튜브(4)에 충전되는 기체는 He, Ne, Ar 등의 충전기체 또는 메탄, 이소부탄, 할로겐가스(염소, 브롬 등) 등이 충전된다.

따라서, 다양한 기체를 충전함으로써 여러 종류의 방사능을 측정할 수 있다.

그리고, 전극(2)은 튜브(4)의 일측에 배치되는 케소드(Cathode)와 에노드(Anode)로 이루어진다.

이러한 전극(2)은 방사능 물질의 엑스선, 감마선, 알파선이 튜브(4)의 내부에 충진된 혼합가스와 반응할 때 섬광을 발생시킨다.

그리고, 섬광의 발생시 펄스 신호가 발생하므로 이 펄스신호를 분석함으로써 방사능 오염 정도를 판단한다.

즉, 센서(3)로부터 계측된 신호값은 본체(5)의 구비된 신호 변환기(8)에 전달됨으로써 펄스신호와 같은 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환된다.

이러한 본체(5)는 센서(3)로부터 수신된 아날로그 데이터를 디지털로 변환하는 신호변환기(8)와; 방사능 데이터를 분석하여 오염여부를 판단하는 제어부(9)와; 상기 제어부(9)의 분석결과를 표시하는 표시창(10)을 포함한다.

신호변환기(8)는 센서(3)에서 감지된 아날로그 신호를 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 일반 휴대폰, PDA, 별도의 통신기능을 가지는 계측기 또는 제어 기기 등과 같은 정보처리기능을 가진 장치가 인식할 수 있는 디지털신호로 변환해주는 수단 또는 장치를 포함하는 포괄적인 개념을 의미한다.

상기와 같은 신호변환기(8)는 통상의 디지털신호처리(DSP, digital signal processing)기능을 가진 DSP칩과 같은 장치 또는 수단을 채용하면 바람직하다.

이와 같이 센서(3)에 의하여 검출된 방사능 데이터가 신호 변환기(8)에 의하여 디지털정보로 변환되면, 이 디지털정보는 본체(5)의 제어부(9)로 전송된다.

상기 제어부(9)는 센서(3)가 감지한 펄스 신호를 전달받아 수중의 방사능 오염 정도를 판단하고, 데이터를 저장유닛(17)에 저장한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 제어부(9)는 방사능 데이터가 입력되는 입력부(13)와;

입력된 방사능 농도 데이터를 정량적으로 분석하는 로거유닛(Logger unit;15)과;

상기 로거유닛(15)에 의하여 처리된 데이터를 저장하는 저장유닛(17)과;

방사능 농도가 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 경보유닛(19)과;

저장된 데이터의 시간에 따른 이력관리를 하는 시간 이력관리유닛(21)와;

상기 유닛들(15,17,19,21)과 신호를 송수신함으로써 제어하고, 데이터의 기준치 초과 여부를 판단하고, 데이터의 저장을 지시하는 컨트롤러(PLC;programmable Logic controller;11)와; 그리고

데이터를 유무선 방식에 의하여 외부로 전송하는 출력부(23)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 제어부(9)에 있어서, 상기 로거유닛(15)은 초기 상태에서는 자체 테스트 모드를 수행하여 정상작동 유무를 확인하고, 이상이 없는 경우 데이터를 처리할 수 있는 계측모드로 전환된다.

이 계측모드에서, 로거유닛(15)은 센서(3)로부터 계측된 방사선 데이터를 정량적으로 분석한다.

또한, 로거유닛(15)은 수원 주위의 환경 데이터를 측정하여 방사능 기저값(Background limit)을 설정한다.

그리고, 데이터 분석결과는 상기 컨트롤러(11)로 전송되고, 컨트롤러(11)는 데이터를 저장유닛(17)에 제공하여 저장하고, 컨트롤러(11) 자체의 판단 프로그램에 의하여 기준치 초과 여부를 판단한다.

보다 상세하게 설명하면, 저장유닛(17)은 로거유닛(15)에 의하여 제공된 데이터를 시간 혹은 일별로 저장한다. 이때, 데이터 저장 형식은 다양한 포멧(Format)이 가능하나, 바람직하게는 텍스트 파일(Text) 형식으로 저장된다.

그리고, 이러한 데이터의 저장은 로거유닛(15)의 데이터 측정주기와 동일한 주기로 저장되는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤러(일명 서버;11)는 로거유닛(15)으로부터 제공된 데이터를 연산하여 방사능 농도가 허용 기준치를 초과했는지 여부를 결정한다.

보다 상세하게 설명하면, 컨트롤러(11)는 로거유닛(15)으로부터 제공된 데이터를 미리 설치된 오염도 판단 프로그램에 의하여 연산함으로써 기준치 초과 여부를 판단한다. 이때, 방사능 기준치는 미리 입력된다.

따라서, 컨트롤러(11)는 기 설정된 기준치와, 로거유닛(15)으로부터 수신된 실제 방사능 농도 데이터를 서로 비교한다.

비교 결과, 실제 방사능 농도 데이터가 기준치를 초과하였다고 판단되면, 컨트롤러(11)는 상기 경보유닛(19)에 신호를 전송한다.

경보유닛(19)은 기준치가 초과되었다는 신호가 수신되면, 경보를 발생한다. 이때, 경보는 다양한 형태로 발생될 수 있는 바, 스피커를 통한 경보음, 경광등을 통한 발광, 모니터상에서의 경고메시지 출력 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.

관리자는 이러한 경보에 의하여 시료의 방사능 농도가 기준치를 초과하였음을 인식할 수 있다.

그리고, 상기 시간 이력관리유닛(21)은 저장유닛(17)와 연동함으로써 계측된 방사능량의 시간에 따른 변화를 관리한다. 즉, 센서(3)에 의하여 계측된 초기 방사능 데이터를 시간별로 관리함으로써 방사능의 변화정도를 파악할 있도록 한다.

한편, 이러한 방사능 측정장치(1)는 도시되지는 않았지만 건전지, 배터리 또는 태양전지 등의 전원에 연결될 수 있다. 따라서, 방사능 측정장치(1)를 휴대하는 경우에도 원활하게 전원을 공급할 수 있다.

그리고, 상기 송수신부(6)는 제어부(9)에 의하여 분석된 데이터를 원격지의 서버(S)에 유선 혹은 무선방식으로 전송한다.

이러한 송수신부(6)에 있어서, 무선 송신수단으로는 Bluetooth, Zigbee 모듈 등과 같은 근거리 정보통신수단이나, 4G, LTE, UWB, WiFi, WCDMA, USN, IrDA 모듈 등도 포함할 수 있다.

이와 같이 방사는 측정장치(1)의 데이터는 송수신부(6)에 의하여 원격지의 서버(S)에 유무선 방식으로 전송됨으로써 원격지에서도 현장의 상황을 실시간으로 파악할 수 있다.

이때, 데이터가 전송되는 대상은 원격지의 서버(S)에만 한정되는 것은 아니고, 그외의 이동 통신 수단에도 도달될 수 있다. 예를 들면, 핸드폰, 스마트폰, PDA 등 유비쿼터스 환경을 제공하는 이동 통신기기를 모두 포함할 수 있다.

1: 방사능 측정장치
3: 센서
5: 본체
7: 수원
9: 서버
11: 컨트롤러
15: 로거유닛
17: 저장유닛
19: 경보유닛
21: 시간 이력관리 유닛

Claims (4)

1. 수중에 담궈서 수중의 방사능을 측정하는 센서와;
   물밖에 배치되며, 이 센서와 연결됨으로써 계측된 데이터가 저장되고 오염여부가 판단되는 본체와;
   상기 본체의 방사능 데이터를 원격지에 유무선 방식에 의하여 송수신할 수 있는 송수신부를 포함하며,
   상기 센서는 가스가 충전되는 튜브와; 튜브에 배치된 전극을 포함하는 기체 충전형이고,
   상기 본체는 센서로부터 수신된 아날로그 데이터를 디지털로 변환하는 신호변환기와, 방사능 데이터를 분석하여 오염여부를 판단하는 제어부와, 상기 제어부의 분석결과를 표시하는 표시창을 포함하며,
   상기 제어부는 센서로부터 방사능 데이터가 입력되는 입력부와;
   입력된 방사능 농도 데이터를 정량적으로 분석하며, 수원 주위의 환경 데이터를 측정하여 방사능 기저값을 설정하는 로거유닛(Logger unit)과;
   상기 로거유닛에 의하여 처리된 데이터를 저장하는 저장유닛과;
   방사능 농도가 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 경보유닛과;
   저장된 데이터의 시간에 따른 이력관리를 하는 시간 이력관리유닛과;
   상기 유닛들과 신호를 송수신함으로써 제어하고, 데이터의 기준치 초과 여부를 판단하고, 데이터의 저장을 지시하는 컨트롤러(PLC;programmable Logic controller)와; 그리고
   데이터를 유무선 방식에 의하여 외부로 전송하는 출력부를 포함하는 실시간 수질 방사능 측정장치.
   
   
   
   
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