KR102113571B1 - 방사선 차단 장치 - Google Patents

Abstract

방사선 차단 장치는 인위적으로 생성한 자기장을 이용하여 방사선을 차단하는 장치이다. 방사선의 위협으로부터 안전하게 유지되기를 바라는 공간 주위에 인위적으로 생성한 자기장은 이 주위로 다가오는 방사선의 경로를 변경시킨다.

Description

방사선 차단 장치 {APPARATUS FOR RADIATION SHIELD}

본 발명은 방사선 차단 장치에 관한 것이다.

후쿠시마 원전 사고 이후 원전의 안전성에 대한 문제는 이제 사회경제 차원의 실질적 위험이 되고 있다. 특히 알파선, 베타선, 감마선, 중성자선, 엑스선 등을 포함하는 방사선은 그 유해성으로 인해 사회와 경제에 미치는 영향이 크다. 따라서 방사성 물질과 방사선의 차폐에 대한 기술이 요구된다. 납이나 콘크리트 벽으로 막는 감마선을 제외하면, 일상에서도 대개의 방사선을 차단할 필요가 있다. 예를 들어, 피부를 투과하는 베타선의 경우 알루미늄 소재의 판이 필요하다. 그런 면을 고려하면, 사회 및 경제 차원의 비용을 절감하기 위해서는 재료에 의존한 차폐재가 아니라 새로운 차폐체가 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 목적은 방사선을 효과적으로 차단하는 방사선 차단 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치는 인위적으로 생성한 자기장을 이용하여 방사선을 차단하는 장치이다. 방사선의 위협으로부터 안전하게 유지되기를 바라는 공간 주위에 인위적으로 생성한 자기장은 이 주위로 다가오는 방사선의 경로를 변경시킨다.

본 발명에서 제안하는 방사선 차단 장치를 사용하면 물질을 이용하여 만든 물리적 차단막 또는 차단벽을 사용하지 않고 방사선을 차단할 수 있기 때문에, 통풍을 방해하는 단점, 시야 확보를 방해하는 단점, 차단막 또는 차단벽 구조 자체의 안전에 관심을 기울여야 하는 단점을 포함하여 다양한 단점을 해소할 수 있다. 따라서, 시야 확보가 용이하고, 방사선 차단 장치를 설치하여도 주변 환경에 큰 변화가 없어, 미관상 좋다. 구조물의 안전에 대한 염려가 사라진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 방사선 차단 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 개념도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 방사선 차단 시, 투명 또는 불투명 물질을 포함하는 어떠한 물질을 이용하여 물리적 차단막 또는 차단벽을 만들 경우는 단점이 발생한다. 예를 들면, 차단막 또는 차단벽은 통풍을 방해하고, 시야 확보를 방해하고, 차단막 또는 차단벽 구조 자체의 안전에 관심을 기울여야 한다. 따라서, 상기 단점을 포함하는 단점을 개선하면서 방사선을 효과적으로 차단하는 방사선 차단 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

자기장은 방사선의 일종인 알파선과 베타선의 경로를 휘게 한다. 이를 이용하여 방사선을 차단하기 위한 목적으로 자기장 생성 장치를 제안한다. 자기장 생성 장치의 실시예로는 주로 구리를 이용한 전기가 통하는 선 또는 도선을 여러번 감은 형태를 띄는 솔레노이드를 들 수 있다. 솔레노이드에 전류를 흐르게 하면, 솔레노이드를 여러번 감은 도선을 관통하는 방향을 생각할 때 솔레노이드의 양 끝단으로 N극과 S극이 만들어지고, 솔레노이드 주변으로 인공 자기장이 형성된다.

솔레노이드의 양 끝단은 알파선과 베타선 차단에 취약한 부분이다. 이 부분에는 자기장은 통과시키면서 방사선 차단 성질이 있는 물질, 예를 들면 납으로 만들어진 차단막 또는 차단벽을 만들어 부가할 수 있다.

솔레노이드 형 자기장 생성 장치는 전류의 세기에 따라서 생성되는 자기장의 세기가 변화한다. 따라서, 방사선의 세기 또는 양에 따라서 자기장의 세기를 조절할 수 있는 장치를 본 발명에서 제안하는 방사선 차단 장치에 부가할 수 있다. 방사선의 세기 또는 양을 측정하는 방법으로는 일예로 가이거 뮐러 계수관을 사용할 수 있다.

방사선 차단 장치는 목적과 필요에 따라서 다양한 크기와 형태를 갖는다. 예를 들면, 원자력 발전소 사고 현장에 투입되는 로봇을 방사선으로 부터 보호하기 위해서는 로봇을 포함하는 주위의 공간을 방사선에 대하여 안전한 공간으로 만들 수 있는 인공 자기장 생성 성능을 갖춘 자기장 생성 장치를 갖고, 로봇에 탈착 가능한 방사선 차단 장치를 만들 수 있다. 다른 예로서, 원자력 발전소 사고 현장 전체를 주변 환경으로부터 격리시키기 위해서는, 고정형 또는 이동형 고출력 방사선 차단 장치를 만들 수도 있다. 또한 핵 폐기물 저장소를 주변 환경으로부터 격리시키기 위해서, 고정형 또는 이동형 고출력 방사선 차단 장치를 만들 수도 있다.

방사선 차단 장치는 자기장을 생성하는 장치가 있고; 상기 장치에 의해 생성된 자기장의 N극과 S극을 관통하는 축에 있어서, 상기 N극과 S극 중에서 적어도 하나의 극 주위 또는 상기 축의 연장선장에 자기장은 통과시키면서 방사선을 차단할 수 있는 물질로 만들어진 구조물이 있다.

자기장을 생성하는 장치는 방사선을 검출하는 장치와 연결되어 있어서, 검출되는 방사선의 크기 또는 양에 따라서 자동으로 자기장의 크기를 증가 또는 감소시킬 수 있는 것을 더 포함할 수 있다.

공간을 포함하는 관찰 대상을 관찰할 수 있는 카메라 렌즈 그리고 다양한 목적의 센서 렌즈를 포함하는 창에 있어서, 창의 시야를 방해하지 않는 지점에 위치하는 한 쌍의 코일을 고려할 때, 창을 관통하는 축과 코일을 관통하는 축이 수직 또는 적절한 각도가 되도록 코일을 배치하고, 각각의 코일에 전류가 같은 회전 방향으로 흐르게 하여, 코일 사이의 공간에 자기장을 생성하고, 이를 이용하여 창을 통과하는 방사선의 경로를 휘게 하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 기능이 있는 창이 포함될 수 있다.

상기 창을 이루는 유리 등의 투명 물질이 방사선에 의해 손상되거나 기타 오염물이 묻는 등의 여러 요인에 의해 투명도를 잃을 경우에 투명 물질을 회전시켜 오염 또는/그리고 손상되지 않은 부분이 창의 위치로 이동하는 것을 더 포함할 수 있다.

방사선 차단 장치와 그 주변에 존재하는 자기장에 반응하는 물질 사이의 인력 또는 척력을 감소시키기 위하여, 자기장에 반응하는 물질을 검지 하거나 방사선 차단 장치의 운동이 방해될 경우에 자기장의 강도를 변화시킬 수 있다.

도 1의 100은 방사선으로부터 보호받고자 하는 공간에 위치하는 구조물이다. 보호 구조물이라 명명한다. 보호 구조물은 자기장 생성 장치와 방사선 검출 장치를 포함할 수 있다. 이 구조물이 자기장 생성 장치를 포함하지 않는 경우에, 자기장 생성 장치는 이 구조물과 가까운 곳에 위치한다.

도 1의 200은 방사선을 차단할 수 있는 물질로 만들어진 구조물이다. 방사선 차단부로 명명한다.

도 1의 300은 방사선 차단부를 구조물에 연결하는 연결부이다.

도 1의 400은 자기장 생성 장치이다.

도 1은 보호 구조물(100)과 방사선 차단부(200), 그리고 보호 구조물(100)과 방사선 차단부(200)를 연결하는 연결부(300)와 자기장 생성 장치(400)를 도시한다.

보호 구조물, 방사선 차단부, 연결부, 그리고 자기장 생성 장치는 각각 추상화하여 표현하였다. 특히 연결부는 보호 구조물과 방사선 차단부를 물리적으로 고정하는 구조물을 추상화하였으며, 방사선 차단부는 일정 면적을 갖는 면상 구조를 추상화하였다.

도면에 표시된 N극과 S극은 자기장 생성 장치의 N극과 S극을 직선으로 연결하는 연장선 위에 표시하였다.

도 1에서 제시하는 방사선 차단 장치는 자기장 생성 장치의 N극과 S극을 연결하는 연장선 위에 방사선 차단부가 위치하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 도 1의 방사선 차단 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 흐름도는 방사선 검출 장치가 포함된 방사선 차단 장치의 작동 흐름도이다. 자기장 생성 장치는 자기장을 생성하는 부품으로서 영구 자석을 사용할 수도 있고, 전자석을 사용할 수도 있다. 또는 두 가지 방식을 복합적으로 사용할 수도 있다. 전자석의 경우에는 전원 공급의 조절을 통하여 자기장의 세기를 임의로 조절 가능하며, 특히 배터리를 이용하는 등의 제한된 전원 공급 환경에서는 전기 에너지를 절약할 필요가 있다. 방사선 검출 장치를 이용하여 상기 흐름도의 공정을 따르면 적절한 자기장 세기를 유지할 수 있고 전기 에너지 절약에 도움이 될 수 있다. 도 2를 상세히 참조하면, 상기 방사선 차단 장치가 켜지면, 상기 방사선 검출 장치는 상기 방사선을 검출할 수 있다. 상기 검출된 방사선이 기준치를 초과하는 경우, 상기 자기장 생성 장치는 상기 자기장의 세기를 증가시킬 수 있다. 상기 검출된 방사선이 상기 기준치를 초과하지 않는 경우, 상기 자기장 생성 장치는 상기 자기장의 세기를 감소시킬 수 있다. 상기 방사선 차단 장치의 종료 신호가 검출되면, 상기 방사선 차단 장치의 동작을 종료할 수 있다. 상기 차단 장치의 종료 신호가 검출되지 않으면, 상기 검출된 방사선이 기준치를 초과하는지 재차 판단할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 도 3의 100은 방사선 유해 환경으로부터 고립된 공간을 추상화하였다. 공간의 내부와 외부를 나누는 면은 방사선의 투과를 막을 수 있는 물질로 이루어져 있다. 내부에 방사선이 존재하면 외부가 상대적으로 안전한 공간이고, 외부에 방사선이 존재하면 내부가 상대적으로 안전한 공간이다.

도 3의 200은 내부와 외부를 연결하는 창이다. 방사선을 완전히 차단할 수 없는 유리를 포함하는 투명한 재질로 이루어져 있어서 경계 너머의 공간을 관찰할 수 있다.

도 3의 300은 코일을 추상화하였다. 시계 또는 반시계 방향으로 전류를 흘린다.

도 3의 400은 코일을 추상화하였다. 짝이 되는 코일(300)과 같은 회전 방향으로 전류를 흘린다.

도 3의 500은 두개의 코일을 관통하는 축이다. 전류를 흘리는 회전 방향에 따라서 자기장의 방향(일반적으로 N극의 방향)은 아래 또는 위를 가리킨다.

도 3은 한 쌍의 코일(300과 400)을 이용하는 자기장 생성 장치를 사용하여 방사선 통과가 어려운 창(200)을 구현하는 방법을 도시한다. 코일에 전류를 흘리면 전류가 흐르는 방향에 따라서 축(500)을 따라 위 또는 아래 방향으로 자기장의 방향이 정해지고, 두 코일(300과 400) 사이의 공간에 자기장이 축(500) 방향을 따라서 생성된다. 생성된 자기장은 창을 통과하려는 방사선의 경로를 휘게 만들어 방사선이 창을 통과하는 것을 방해한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 도 4의 100은 방사선 차단 물질로 둘러싸인 공간을 이루는 경계면이다.

도 4의 101은 상기 공간(100)의 내부와 외부를 관통하는 창이다.

도 4의 200은 상기 공간의 내부와 외부의 공기를 차단하는 유리 등의 투명 물질이다.

도 4의 201은 상기 투명 물질(200)이 반시계방향으로 회전한 모습이다.

도 4는 방사선 차단 물질로 둘러싸인 공간을 이루는 경계면에 있는 창이 방사선에 의해 손상되어 투명도를 잃었을 경우 또는 기타 오염에 의해 창의 관찰 기능이 떨어졌을 경우에, 투명 물질을 회전시켜 손상되지 않은 부분을 창으로 옮기는 모습이다. 이해를 돕기 위하여 방사선 차단 물질로 둘러싸인 공간을 이루는 경계면의 상단을 제거하여 내부를 볼 수 있게 하였다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차단 장치를 나타내는 개념도이다.

도 5를 참조하면, 방사선 차단 장치는 자기장 생성장치, 차단부, 상기 자기장 생성장치와 상기 차단부를 연결하는 연결부 및 자기장 생성 장치를 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 방사선 차단 장치는 외부 장애물 검지부를 더 포함할 수 있다. 상기 외부 장애물 검지부는 상기 연결부에 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 스마트폰에 결합되어, 스마트폰으로부터 발생되는 방사선을 차단하는 스마트폰 부착형 방사선 차단 장치로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 배낭 및 가방에 결합되어 배낭 및 가방을 이용하는 사용자를 방사선으로부터 보호하는 배낭 및 가방형 방사선 차단 장치로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 헬멧에 결합되어 헬멧을 이용하는 사용자를 방사선으로부터 보호하는 방사선 차단 장치로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 차량, 중장비차 등의 기계 장치용 방사선 차단 장치로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 건물용 방사선 차단 장치로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 항공기용 방사선 차단 장치로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 1 내지 도 5의 방사선 차단 장치는 선박용 방사선 차당 장치이다.

본 발명은 방사선 차단 장치에 관한 것으로, 방사선 차단의 필요가 있는 산업 전반에 널리 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (13)

1. 자기장을 생성하는 자기장 생성부;
   상기 자기장의 N극 및 상기 자기장의 S극을 관통하는 축 상에 배치되며, 상기 자기장을 통과시키고 방사선을 차단하는 방사선 차단부; 및
   상기 자기장 생성부 및 상기 방사선 차단부를 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 방사선을 검출하는 방사선 검출부를 더 포함하고,
   상기 자기장 생성부는 상기 검출된 방사선의 양에 따라 상기 자기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기장 생성부는 몸체부 및 상기 몸체부를 복수 회 감은 도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 방사선 차단부는 납을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 방사선 차단 장치가 켜지면, 상기 방사선 검출부는 상기 방사선을 검출하고,
   상기 검출된 방사선이 기준치를 초과하는 경우, 상기 자기장 생성부는 상기 자기장의 세기를 증가시키며,
   상기 검출된 방사선이 상기 기준치를 초과하지 않는 경우, 상기 자기장 생성부는 상기 자기장의 세기를 감소시키며,
   상기 방사선 차단 장치의 종료 신호가 검출되면 상기 방사선 차단 장치의 동작을 종료하고,
   상기 방사선 차단 장치의 종료 신호가 검출되지 않으면, 상기 검출된 방사선이 기준치를 초과하는지 재차 판단하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
6. 제1항에 있어서, 외부 장애물을 검지하는 외부 장애물 검지부를 더 포함하고,
   상기 외부 장애물이 검지되면 상기 자기장 생성부는 상기 자기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 외부 장애물 검지부는 상기 연결부에 배치되는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 방사선 차단 장치는 스마트폰에 결합되어 상기 스마트폰으로부터 발생되는 방사선을 차단하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 방사선 차단 장치는 배낭에 결합되어 상기 배낭을 이용하는 사용자를 상기 방사선으로부터 보호하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 방사선 차단 장치는 헬멧에 결합되어 상기 헬멧을 이용하는 사용자를 상기 방사선으로부터 보호하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
11. 방사선 차단 벽에 의해 정의되는 공간;
    상기 방사선 차단 벽의 일 부분에 배치되며 방사선이 완전히 차단되지 않는 투명한 물질을 포함하는 창;
    상기 창을 관통하는 축과 상이한 방향의 축을 갖는 자기장을 생성하는 자기장 생성부를 포함하는 방사선 차단 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 자기장 생성부는 상기 창으로부터 제1 방향에 배치되는 제1 코일; 및
    상기 창으로부터 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향에 배치되는 제2 코일을 포함하고,
    상기 제1 코일을 흐르는 전류 회전 방향은 및 상기 제2 코일을 흐르는 전류 회전 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 창은 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 장치.

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