KR101797031B1 - 비파괴 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선명한 영상 획득을 위한 비파괴 검사 방법을 제공한다. 본 발명의 비파괴 검사 방법은, (a) 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사하고, 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 단계; (b) 상기 물질의 원자번호와 두께, 검출된 상기 방사선량에 근거하여 물질 및 두께별로 선명한 영상 획득에 필요한 에너지 기준값을 산출하고, 산출된 상기 에너지 기준값을 종합하여 데이터베이스를 마련하는 단계; (c) 검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계; 및 (d) 수신된 상기 적하목록에 따라 상기 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 상기 검사 대상에 조사하는 단계를 포함한다.

Description

비파괴 검사 방법{NONDESTRUCTIVE INSPECTION METHOD}
본 발명은 선명한 방사선 영상의 질을 구현할 수 있는 비파괴 검사 방법에 관한 것이다.
비파괴 검사란 제품 내부의 성질을 제품 파괴 없이 외부에서 검사하는 것을 가리키고, 비파괴 검사 시스템이란 비파괴 검사를 구현하는 장비들의 집합을 가리킨다. 비파괴 검사와 비파괴 검사 시스템의 예는 다양하다. 그 중 하나는 방사선을 이용한 컨테이너 검색과 컨테이너 검색기다.
항만 또는 공항에는 화물이나 우편물 등의 검사를 위해 컨테이너 검색기가 설치된다. 컨테이너 검색기는 수출입 화물을 적재한 컨테이너에 방사선을 조사하고, 그로부터 획득된 영상을 판독하여 컨테이너 내부의 미허가 품목이나 위험물 적재 여부 등을 검사하는 장치를 가리킨다.
컨테이너 검색기를 이용한 컨테이너 검색은 상기 컨테이너 검색기에서 제공되는 영상을 판독하기 때문에, 검사 수준을 높이기 위해서는 영상의 질 향상이 필수 전제 조건이다. 하나의 컨테이너 검색기 내에는 다수의 물체가 적재되어 있기 때문에, 영상에서 각각의 물체들이 서로 구분되지 않는다면 검사 수준을 높일 수 없다.
종래의 컨테이너 검색기를 포함한 비파괴 검사 시스템은 납, 철 등과 같은 높은 원자 번호 및 고밀도의 피사체를 투과하여 영상을 획득하기 위해 수 MeV 이상의 높은 에너지의 방사선을 이용하였다. 그러나 상대적으로 원자 번호가 낮거나 저밀도의 물체가 납, 철 등과 함께 컨테이너 내에 적재되어 있는 경우, 불필요하게 높은 에너지의 방사선이 피사체를 모두 투과하게 되고, 이로 인해 오히려 영상의 질이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명의 일 목적은 피사체인 검사 대상에 따라 선명한 영상 획득을 위한 적합한 에너지의 방사선을 조사할 수 있는 비파괴 검사 방법을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 검사 대상에 따라 적합한 에너지의 방사선을 조사하여 선명한 영상을 획득할 수 있는 비파괴 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 (a) 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사하고, 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 단계; (b) 상기 물질의 원자번호와 두께, 검출된 상기 방사선량에 근거하여 물질 및 두께별로 선명한 영상 획득에 필요한 에너지 기준값을 산출하고, 산출된 상기 에너지 기준값을 종합하여 데이터베이스를 마련하는 단계; (c) 검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계; 및 (d) 수신된 상기 적하목록에 따라 상기 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 상기 검사 대상에 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, (a) 상기 검출하는 단계는, (a1) 방사선을 방출하는 타겟과 상기 타겟으로부터 기준 거리만큼 이격된 방사선량계 사이에 상기 물질을 배치한 후 방사선을 조사하고, 상기 방사선량계에서 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 단계; 및 (a2) 매 측정마다 상기 물질의 두께를 변화시키면서 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 반복하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (a2) 상기 반복하는 단계가 완료되면 방사선의 에너지를 변경하고, 다시 물질마다 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 반복한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 물질은 원자번호와 밀도 중 적어도 하나가 서로 다른 둘 이상의 물질을 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (b) 상기 데이터베이스를 마련하는 단계에서 상기 에너지 기준값은, 상기 측정 대상 물질의 두께(d)를 변수로 설정하고, 상기 측정 대상 물질을 통과한 방사선의 방사선량(I)이 상기 타겟과 상기 방사선량계 사이에 측정 대상 물질이 없을 때 검출되는 방사선량(I0)의 절반(I=I0/2)에 해당할 때를 기준으로 산출된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (b) 상기 데이터베이스를 마련하는 단계에서 상기 에너지 기준값은, 상기 방사선량(I)으로부터 산출되는 선형 흡수 계수(μ)와 상기 선형 흡수 계수(μ)로부터 산출되는 반가층(HVL)에 근거하여 결정된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 데이터베이스는 물질별, 에너지별로 반가층(HVL)의 데이터를 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (c) 상기 검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계는 네트워크를 통해 이루어지며, 상기 적하목록에는 검사 대상의 물질과 두께 정보가 포함되어 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (d) 상기 검사 대상에 조사하는 단계에서 상기 검사 대상에 조사할 에너지는 수신된 상기 적하목록의 물질 및 그 물질의 두께를 상기 데이터베이스와 비교하여 결정된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (b) 상기 데이터베이스를 마련하는 단계에서는 물질을 원자번호에 따라 구분하는 단계를 포함하고,
(d) 상기 검사 대상에 조사하는 단계에서는 상대적으로 낮은 원자번호의 물질이 속한 검사 대상에 상대적으로 약한 에너지의 방사선을 조사하고, 상대적으로 높은 원자번호의 물질이 속한 검사 대상에 상대적으로 강한 에너지의 방사선을 조사하며, 상기 상대적으로 약한 에너지와 상기 상대적으로 강한 에너지는 상기 데이터베이스에 근거하여 결정된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, (d) 상기 조사하는 단계에서 조사되는 방사선은 듀얼 에너지로 이루어지며, 상기 듀얼 에너지의 크기는 상기 데이터베이스와 상기 적하목록을 비교하여 결정된다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 선명한 영상 획득을 위한 데이터베이스를 마련하고, 상기 데이터베이스에 근거하여 검사 대상에 적합에 에너지의 방사선을 조사하도록 이루어진다. 따라서 물질별, 두께별로 검사 대상에 적합한 에너지의 방사선을 조사할 수 있으며, 이에 따라 선명한 영상을 획득할 수 있다.
또한 본 발명은, 두 개 이상의 물질을 포함하는 검사 대상도 듀얼 에너지의 방사선을 조사하여 선명한 영상을 획득할 수 있으며, 이 과정에서 두 개 이상의 물질에 대한 데이터베이스를 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 비파괴 검사 방법을 보인 흐름도다.
도 2a 내지 도 7c는 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사하고, 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 방법을 보인 개념도다.
도 8은 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 검사 대상에 조사하는 방법을 보인 개념도다.
도 9a는 물질의 원자번호와 두께에 비해 과도하게 높은 에너지의 방사선을 조사하여 획득된 영상이다.
도 9b는 물질의 원자번호와 두께에 적합한 에너지의 방사선을 조사하여 획득된 영상이다.
이하, 본 발명에 관련된 비파괴 검사 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 비파괴 검사 방법을 보인 흐름도다.
본 발명은 검사 대상의 종류에 따라 적합한 에너지의 방사선을 조사하여 선명한 영상을 획득할 수 있는 비파괴 검사 방법을 제공하기 위한 것이다. 적합한 에너지 조사와 선명한 영상 획득을 위해 본 발명의 비파괴 검사 방법은 먼저 데이터베이스를 마련하고, 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 검사 대상에 조사하도록 이루어진다.
이하에서는 본 발명의 비파괴 검사 방법에 대하여 순차적으로 설명한다.
(S100) 먼저 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사한다. 그리고 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출한다. 방사선은 물질별로 그리고 그 물질의 두께별로 조사되어야 하며, 매번 조사되는 방사선의 에너지는 일정해야 한다. 다만, 물질별로 그리고 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출이 완료되면, 방사선의 에너지를 변경하고 다시 물질별로 그리고 그 물질의 두께별로 변경된 에너지로 일정하게 방사선을 조사한다.
이 과정에 대하여 도 2a 내지 도 7c를 참조하여 설명한다.
도 2a 내지 도 7c는 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사하고, 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 방법을 보인 개념도다. 도 2a 내지 도 7c에서 S는 방사선원, L과 H는 물질, D는 방사선량계를 가리킨다.
방사선원은 전자총과 타겟 등을 포함하며, 전자총에서 방출되는 전자를 이용하여 타켓을 때리면 타겟에서 방사선을 방출하도록 이루어진다. 방사선량계는 방사선이 방출되는 타겟으로부터 기준 거리만큼 이격된 위치에 설치되며, 방사선량을 검출하도록 이루어진다.
기준 거리는 임의로 설정될 수도 있으며, 방사선원과 디텍터 어레이를 포함하는 비파괴 검사 시스템을 모의하여 설정될 수 있다. 예를 들어 실제로 비파괴 검사에 이용될 비파괴 검사 장치가 갖는 방사선원과 디텍터 어레이 사이의 거리에 대응하는 값으로 상기 기준 거리가 설정될 수 있다.
물질 L은 물질 H에 비해 상대적으로 낮은 원자 번호 및/또는 낮은 밀도를 갖는 물질이다. 반대로 물질 H는 물질 L에 비해 상대적으로 높은 원자 번호 및/또는 높은 밀도를 갖는 물질이다. 일반적으로 원자 번호가 증가할수록 원자의 밀도 또한 증가하기 때문에 원자 번호와 밀도를 서로 구분하지 않을 수도 있다.
도 2a를 참조하면, 물질 L에 대한 데이터베이스를 마련하기 위해 방사선원(타겟)과 방사선량계 사이에 두께 d1을 갖는 물질 L을 배치하고 E1의 에너지를 갖는 방사선을 물질 L에 조사한다. 그리고 방사선량계에서 물질 L을 통과한 방사선의 방사선량(I)을 검출한다. 이러한 과정은 도 2b와 도 2c에 도시된 바와 같이 물질 L의 두께를 변화시키면서 반복된다.
도 2b를 참조하면, 물질 L의 두께를 d2로 증가시키고 도 2b와 동일하게 E1의 에너지를 갖는 방사선을 물질 L에 조사한다. 그리고 도 2c를 참조하면, 물질 L의 두께를 d3로 증가시키고 도 2a 및 도 2b와 동일하게 E1의 에너지를 갖는 방사선을 물질 L에 조사한다. 도 2a 내지 도 2c를 서로 비교하면, 물질 L의 두께(d)만 순차적으로 증가하였을 뿐, 방사선원이나 방사선량계, 물질 L에 조사되는 방사선의 에너지(E1)는 모두 동일하다.
도 2a 내지 도 2c은 물질 L의 두께를 3단계로 변화시키면서 일정한 에너지의 방사선을 조사하는 것으로 도시되었다. 그러나 물질의 두께를 변화시키는 횟수는 마련하고자 하는 데이터베이스의 정밀도와 정확도에 따라 변화될 수 있다.
방사선량계에서는 매번 방사선량을 검출하고 이렇게 검출되는 방사선량(I)들을 각각 기록한다. 각각의 검출 결과들은 서로 식별되도록 구분하여 기록될 수 있다. 예를 들어, 물질, 물질의 두께, 조사되는 방사선의 에너지가 각각의 방사선량 데이터에 함께 기록될 수 있다. 도 2a를 참조하면 방사선 조사 결과 검출된 방사선량이 I_Ld1E1으로 기록되어 있으며, L은 물질, d1은 물질의 두께, E1은 물질에 조시된 방사선의 에너지를 의미한다. 도 2b 및 도 2c에 기재된 방사선량도 이와 같은 의미로 이해될 수 있다.
반복 실험을 통해 물질 L에 대해 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 완료하면, 방사선의 에너지를 변경하고, 다시 물질 L에 대해 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 반복한다. 도 3a 내지 도 3c에는 이러한 과정이 도시되어 있다.
물질 L에 조사되는 방사선의 에너지는 E2로 변경되었으나, 나머지 실험 조건은 도 2a 내지 도 2c와 동일하다. 물질 L의 두께를 d1, d2, d3 순으로 변화시키면서 일정한 에너지(E2)의 방사선을 조사하여, 방사선량(I)을 검출한다. 방사선 검출은 물질 L에 조사되는 방사선의 에너지를 E3나 E4 및 그 이상으로 변화시켜 가면서 추가적으로 반복할 수 있으며, 이렇게 얻게될 데이터베이스는 반복 횟수에 따라 더욱 정밀해 질 수 있다.
도 2a 내지 도 2c의 과정들은 물질 L보다 높은 원자 번호 및/또는 높은 밀도를 갖는 물질 H에 대하여도 동일하게 반복된다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면 물질 H의 두께를 d1, d2, d3로 변화시키면서 일정한 에너지(E1)의 방사선량을 물질 H에 조사하고, 방사선량(I)을 검출한다.
이 과정이 완료되면 방사선 에너지를 E2로 변화시키고, 다시 물질 H에 대해 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 반복한다. 이 과정은 도 5a 내지 도 5c에 도시되어 있다.
방사선 조사와 방사선량 검출은 두 개 혹은 그 이상의 물질에 대하여도 동시에 이루어질 수 있다. 이 때 각각의 물질은 원자번호 및/또는 밀도가 서로 달라야 한다. 예를 들어 도 6a 내지 도 6c를 참조하면 물질 L과 물질 H가 방사선원과 방사선량계 사이에 함께 배치되어 있고, 방사선원에서 물질 L와 물질 H에 대해 방사선을 조사하여 방사선량계에서 방사선량(I)을 검출하는 구성이 도시되어 있다. 매 방사선 조사와 방사선량 검출마다 물질 L과 물질 H의 두께를 각각 d1, d2, d3로 변화시키되, 조사되는 방사선의 에너지는 E1으로 동일해야 한다.
다음으로, 방사선 에너지는 E2로 변화시키고 다시 방사선 조사와 방사선량(I) 검출을 반복한다. 이 과정들은 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있다. 앞서와 마찬가지로 매 방사선 조사와 방사선량 검출마다 물질 L과 물질 H의 두께를 각각 d1, d2, d3로 변화시키되, 조사되는 방사선의 에너지는 E2로 동일해야 한다.
이렇게 각각의 물질별, 두께별, 에너지별 그리고 두 개 이상의 물질별, 두께별, 에너지별로 방사선 조사와 방사선량 검출이 완료되면, 다수의 방사선량(I)들에 대한 데이터가 기록된다.
(S200) 다시 도 1을 참조하면, 반복적인 실험을 통해 방사선량 데이터를 얻은 후에 물질의 원자 번호와 두께, 그리고 검출된 방사선량 데이터에 근거하여 물질별 그리고 두께별로 선명한 영상 획득에 필요한 에너지 기준값을 산출하여 데이터베이스를 마련한다.
에너지 기준값을 산출하는 방법은 물질의 원자 번호, 밀도 및 두께에 따라 방사선 감쇠 정도가 다름을 이용한다. 이하에서는 그 예로 반가층을 이용한 방법에 대하여 설명한다.
물질의 반가층(Half Value Layer, HVL)이란 물질을 투과하는 방사선의 강도가 처음값의 반으로 줄어드는데 필요한 물질의 두께를 의미한다. 물질은 원자 번호 및 밀도에 따라 방사선을 감쇠하는 정도가 다르기 때문에, 반가층도 물질에 따라 다르다. 방사선이 물질을 거의 대부분 통과해 버리면 비파괴 검사 장치에서 생성되는 영상의 질이 저하되고, 방사선이 물질을 전혀 통과하지 못하면 비파괴 검사 장치에서 영상을 생성할 수 없다.
따라서 적합한 방사선이 물질을 적절하게 투과해야 하며, 그 기준으로 반가층의 개념이 이용될 수 있다. 방사선이 물질을 약 50%정도만 투과한다면 나머지 영역과의 대비를 통해 그로부터 선명한 영상을 획득할 수 있기 때문이다.
본래 반가층은 방사선 에너지를 측정하기 위해 사용되는 개념이다. 그러나 본 발명에서는 반가층의 개념을 선명한 영상 획득의 기준값으로 설정하였다.
앞서 방사선량 검출을 통해 다수의 방사선량(I)들에 대한 데이터가 기록되었다. 이 방사선량(I)들에 대한 데이터와 아래의 수학식 1과 2를 이용하여 물질별로 반가층을 구한다.
Figure 112016102584562-pat00001
여기서 I는 앞서 방사선량 검출을 통해 기록된 다수의 방사선량(I)에 대한 데이터다. I0는 방사선량(I)을 검출하는 동일한 실험 환경에서 물질을 배치하지 않고 방사선원에서 방사선을 조사한 경우 방사선량계에서 검출되는 방사선량을 의미한다. 그리고 d는 물질의 두께를 의미한다.
반가층의 개념에 비추어 I0는 I의 두 배에 해당한다(I0=I×2). μ를 제외하고는 d만 변수에 해당한다. 수학식 1에서 d는 방사선량 검출 실험 별로 정해진 상수값이다. 각가의 실험마다 설정된 d(d1, d2, d3)를 수학식 1에 대입하면 μ 값을 구할 수 있다. μ는 물질의 선형 흡수 계수(linear absorption coefficient)에 해당하며, 물질별, 두께별, 에너지별로 다른 값이다.
Figure 112016102584562-pat00002
수학식 1에 의해 구해진 μ값을 수학식 2에 대입하면 물질의 반가층을 구할 수 있다. 반가층은 물질을 투과하는 방사선의 강도가 처음값의 반으로 줄어드는데 필요한 물질의 두께를 의미하므로, 반가층의 단위는 cm 또는 inch 같은 1차원 길이 단위를 갖는다.
또한 물질별, 두께별, 에너지별로 μ값이 다르므로, 수학식 2를 통해 얻게 되는 반가층도 물질별, 두께별, 에너지별로 다른 값을 갖는다.
반가층은 물질별, 두께별로 선명한 영상 획득에 필요한 에너지 기준값에 해당한다. 이 기준값을 종합하면 선명한 영상 획득을 위해 물질에 조사해야할 방사선의 에너지를 결정하는 데이터베이스를 마련할 수 있다.
표 1은 이렇게 마련된 데이터베이스의 일 예로 강(steel)에 대한 데이터를 보이고 있다.
1MeV 2MeV 4MeV 6MeV 9MeV 15MeV
HVL(cm) 1.60 2.00 2.50 2.80 3.00 3.30
HVL(inch) 0.63 0.79 1.00 1.10 1.12 11.30
표 1에서는 에너지별로 반가층의 데이터가 포함되어 있다. 반가층은 곧 두께에 대한 데이터이므로, 강에 대한 데이터에는 물질, 두께 및 에너지에 대한 정보가 포함되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고 데이터베이스는 물질별, 에너지별로 반가층의 데이터를 포함한다.
(S300) 이와 같은 데이터베이스가 마련되면, 이어서 검사 대상의 적하목록을 수신한다. 데이터베이스를 마련하는 단계까지가 선명한 영상 획득을 위한 준비 단계라고 한다면, 적하목록을 수신하는 단계부터는 실제로 데이터베이스를 이용하여 선명한 영상을 획득하는 단계에 해당한다.
검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계에서 수신되는 적하목록에는 검사 대상의 물질과 두께 정보가 포함되어 있다. 예를 들어, 적하목록에는 강(steel)이라는 물질과 강의 두께 정보가 포함되어 있을 수 있다.
검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계는 네트워크를 통해 이루어질 수 있다. 국가 간 수출입을 위해서는 수출입 대상 품목을 행정기관(예를 들어, 관세청)에 신고하게 되어 있으므로, 적하목록을 행정기관의 서버로부터 수신할 수 있다.
(S400) 마지막으로, 수신된 적하목록에 따라 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 검사 대상에 조사한다. 검사 대상에 조사할 에너지는 수신된 적하목록의 물질과 그 물질의 두께를 데이터베이스와 비교하여 결정된다.
예를 들어 수신된 적하목록에 강(steel)이라는 물질과 강의 두께 정보가 포함되어 있으면, 데이터베이스 중에서 강에 관한 데이터로부터 결정된 에너지의 방사선을 검사 대상에 조사한다. 표 1을 참조하면, 강(steel)은 9MeV의 방사선에 대해 3cm의 반가층을 가지므로, 적하목록에 포함된 강의 두께가 6cm라고 한다면 9MeV의 방사선을 강에 조사해야 선명한 영상을 획득할 수 있다.
데이터베이스는 연속적인 값을 갖고 있지 못하므로, 만일 적하목록에 포함된 강의 두께가 데이터베이스에 없는 값이라면, 가장 인접한 두께로부터 방사선 에너지가 결정될 수 있다. 예를 들어 적하목록에 포함된 강의 두께가 5.96cm라고 한다면 6MeV보다는 9MeV의 방사선을 조사하는 것이 바람직하다.
원자번호가 상대적으로 낮은 물질은 상대적으로 낮은 밀도를 가지므로, 상대적으로 약한 에너지의 방사선을 조사하는 것이 선명한 영상 회득에 유리하다. 방사선의 에너지가 지나치게 강하면 방사선이 검사 대상 물질을 대부분 투과하여 선명한 영상을 획득할 수 없기 때문이다.
반대로 원자번호가 상대적으로 높은 물질은 상대적으로 높은 밀도를 가지므로, 상대적으로 강한 에너지의 방사선을 조사하는 것이 선명한 영상 획득에 유리하다. 방사선의 에너지가 지나치게 약하면 방사선이 검사 대상 물질을 투과하지 못해 영상을 획득할 수 없기 때문이다.
예를 들어 유기물에 3MeV의 방사선 에너지를 조사하는 것이 바람직하고, 무기물(금속)에 6MeV의 방사선 에너지를 조사하는 것이 바람직하며, 중금속에 9MeV의 방사선 에너지를 조사하는 것이 바람직하다.
이와 같이 검사 대상에 조사하는 방사선의 에너지는 검사 대상의 원자 번호와 밀도에 따라 결정될 수 있으며, 이미 데이터베이스에는 물질별 데이터가 포함되어 있으므로 상대적으로 약한 에너지의 방사선을 조사할지 아니면 상대적으로 강한 에너지의 방사선을 조사할지는 데이터베이스에 근거하여 결정될 수 있다.
검사 대상에 조사하는 방사선은 듀얼 에너지로 이루어질 수 있다. 이에 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 검사 대상에 조사하는 방법을 보인 개념도다.
듀얼 에너지는 전자 특성과 고주파 특성을 조합하여 구현할 수 있다. 방사선원에 포함된 전자총 전원과 고주파 전원을 제어하여 기설정된 시간 간격으로 다양한 에너지의 방사선을 발생시킬 수 있다.
도 8에 도시된 그래프의 가로축은 시간을 의미한다. 가장 왼쪽의 전류 240mA(전자총 전압 11KeV)와 고주파 4.0MW를 조합하면 9MeV의 에너지를 갖는 방사선을 발생시킬 수 있다. 그 오른쪽의 전류 600mA(전자총 전압 23KeV)와 고주파 2.5MW를 조합하면 6MeV의 에너지를 갖는 방사선을 발생시킬 수 있다. 1회당 방사선 발생 시간은 약 5μs로 제어되고, 방사선 발생의 시간 간격은 1~10ms로 제어될 수 있다.
듀얼 에너지의 상대적인 크기는 데이터베이스와 적하목록을 비교하여 결정된다. 유기물과 무기물을 구분하기 위해 6MeV와 9MeV의 듀얼 에너지 방사선을 교번적으로 조사할 수 있으며, 무기물과 중금속을 구분하기 위해 9MeV와 15MeV의 듀얼 에너지 방사선을 교번적으로 조사할 수 있다. 이에 따라 본 발명을 이용하여 보다 우수한 검색능을 가지는 비파괴 검사를 구현할 수 있다.
도 9a는 물질의 원자번호와 두께에 비해 과도하게 높은 에너지의 방사선을 조사하여 획득된 영상이다. 도 9b는 물질의 원자번호와 두께에 적합한 에너지의 방사선을 조사하여 획득된 영상이다.
과도하게 높은 에너지의 방사선을 조사하는 것보다 데이터베이스에 근거하여 물질의 원자번호와 두께에 적합한 에너지의 방사선을 조사하는 것이 더욱 선명한 영상을 획득할 수 있다는 것을 도 9a와 도 9b로부터 비교할 수 있다.
이상에서 설명된 비파괴 검사 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
S: 방사선원
D: 방사선량계

Claims (11)

  1. (a) 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사하고, 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 단계;
    (b) 상기 물질의 원자번호와 두께, 검출된 상기 방사선량에 근거하여 물질 및 두께별로 선명한 영상 획득에 필요한 에너지 기준값을 산출하고, 산출된 상기 에너지 기준값을 종합하여 데이터베이스를 마련하는 단계;
    (c) 검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계; 및
    (d) 수신된 상기 적하목록에 따라 상기 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 상기 검사 대상에 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 적하목록에는 검사 대상의 물질과 두께 정보가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (a) 상기 검출하는 단계는,
    (a1) 방사선을 방출하는 타겟과 상기 타겟으로부터 기준 거리만큼 이격된 방사선량계 사이에 상기 물질을 배치한 후 방사선을 조사하고, 상기 방사선량계에서 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 단계; 및
    (a2) 매 측정마다 상기 물질의 두께를 변화시키면서 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    (a2) 상기 반복하는 단계가 완료되면 방사선의 에너지를 변경하고, 다시 물질마다 두께별로 방사선 조사와 방사선량 검출을 반복하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 물질은 원자번호와 밀도 중 적어도 하나가 서로 다른 둘 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  5. 제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    (b) 상기 데이터베이스를 마련하는 단계에서 상기 에너지 기준값은,
    상기 물질의 두께(d)를 변수로 설정하고, 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량(I)이 상기 타겟과 상기 방사선량계 사이에 상기 물질이 없을 때 검출되는 방사선량(I0)의 절반(I=I0/2)에 해당할 때를 기준으로 산출되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    (b) 상기 데이터베이스를 마련하는 단계에서 상기 에너지 기준값은,
    상기 방사선량(I)으로부터 산출되는 선형 흡수 계수(μ)와 상기 선형 흡수 계수(μ)로부터 산출되는 반가층(HVL)에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스는 물질별, 에너지별로 반가층(HVL)의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    (c) 상기 검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계는 네트워크를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  9. (a) 물질마다 두께별로 일정한 에너지의 방사선을 조사하고, 상기 물질을 통과한 방사선의 방사선량을 검출하는 단계;
    (b) 상기 물질의 원자번호와 두께, 검출된 상기 방사선량에 근거하여 물질 및 두께별로 선명한 영상 획득에 필요한 에너지 기준값을 산출하고, 산출된 상기 에너지 기준값을 종합하여 데이터베이스를 마련하는 단계;
    (c) 검사 대상의 적하목록을 수신하는 단계; 및
    (d) 수신된 상기 적하목록에 따라 상기 데이터베이스에 근거하여 결정된 에너지의 방사선을 상기 검사 대상에 조사하는 단계를 포함하고,
    (d) 상기 검사 대상에 조사하는 단계에서 상기 검사 대상에 조사할 에너지는 수신된 상기 적하목록의 물질 및 그 물질의 두께를 상기 데이터베이스와 비교하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서
    (b) 상기 데이터베이스를 마련하는 단계에서는 물질을 원자번호에 따라 구분하는 단계를 포함하고,
    (d) 상기 검사 대상에 조사하는 단계에서는 상대적으로 낮은 원자번호의 물질이 속한 검사 대상에 상대적으로 약한 에너지의 방사선을 조사하고, 상대적으로 높은 원자번호의 물질이 속한 검사 대상에 상대적으로 강한 에너지의 방사선을 조사하며,
    상기 상대적으로 약한 에너지와 상기 상대적으로 강한 에너지는 상기 데이터베이스에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
  11. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    (d) 상기 조사하는 단계에서 조사되는 방사선은 듀얼 에너지로 이루어지며,
    상기 듀얼 에너지의 크기는 상기 데이터베이스와 상기 적하목록을 비교하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.
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