KR102143754B1 - 이동식 방사선 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동식 방사선 측정 시스템에 관한 것이다. 그러한 방사선 측정 시스템은, 검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 도어가 장착되고 이동 가능한 차폐 케이스(3)와; 차폐 케이스(3)의 내부 양측벽면 또는 상부에 각각 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 방사선 계측기(5)와; 방사선 계측기(5)에서 계측된 방사선을 분석하는 방사선 분석기(7)와; 방사능 오염 판단시 인출도어가 폐쇄되는 인출방지용 연동잠금장치(20)와; 방사선 계측기(5)와, 방사선 분석기(7)와, 연동 잠금장치(20)와 연결되어 제어하는 제어부(C)를 포함한다.

Description

이동식 방사선 측정 시스템{Movable radioactivity inspection system}
본 발명은 이동식 방사선 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 검사 후 방사능에 오염된 것으로 판단되면 인출문이 잠겨서 검사 대상물을 인출할 수 없고, 또한 사용자가 휴대함으로써 장소에 제약을 받지 않고 방사선을 측정할 수 있는 기술에 관한 것이다.
후쿠시마 원자력 발전소 사고 이후로 국내로 수입되는 일본산 수산물 등에 내포된 방사선의 위험에 대하여 관심이 고조되고 있다.
따라서, 이러한 수산물을 섭취할 위험이 있는 국민들의 건강을 지키기 위하여 초,중,고등학교 급식소 및 국내 수입식품 방사선 측정기관의 측정현장에서 실시간으로 농수산물 등의 방사능 준위를 측정하여 방사능 오염여부를 판별하는 기술이 개발되고 있다.
식품의약품안전처에 따르면 후쿠시마 원자력 발전소 사고이후 2011년 3월 14일부터 2014년 1월9일까지 일본산 수입식품 방사능 측정현황을 살펴보면, 7만건 이상의 측정와 21만톤 이상의 물량을 샘플링(sampling)을 통한 표본조사 방식으로 측정하였고, 미량의 방사능이 검출된 식품은 수산물과 가공식품이 대부분을 차지하고 있다.
구체적으로는, 후쿠시마 원자력발전소 사고 이후 국내에 수입신고된 일본산 수산물 1만 2천여건중 131건에서 방사능이 미량 검출되었는데, 이중 일본 정부가 자체 조사한 것은 단 2건이고 나머지 129건은 국내 측정과정에서 검출되었다.
결과적으로 일본 정부의 조사를 신뢰할 수 없게 되었고, 국내에서도 측정시 표본조사가 아닌 전수조사를 통한 측정이 필요하다.
그러나, 종래의 방사선 계측 시스템은 고정방식으로서 사용자가 방사선 계측기가 설치된 차폐실의 내부에 입장하여 방사선을 측정하는 방식이므로 방사선 측정을 위하여 해당 차폐실로 직접 이동하여 측정을 받아야 하는 번거로움이 있다.
특허등록 제10-0925560호(명칭:3차원 이동가능한 검출기를 구비하는 방사선 측정장치)
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 방사선 측정장치를 이동식으로 개선함으로써 장소에 제약을 받지 않고 방사선 측정을 용이하게 실시할 수 있으며, 또한 검사 후 방사능에 오염된 것으로 판단되면 인출문이 잠겨서 검사 대상물을 인출할 수 없는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는,
검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 도어가 장착되고 이동 가능한 차폐 케이스(3)와;
차폐 케이스(3)의 내부 양측벽면 또는 상부에 각각 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 방사선 계측기(5)와;
방사선 계측기(5)에서 계측된 방사선을 분석하는 방사선 분석기(7)와;
방사능 오염 판단시 인출도어가 폐쇄되는 인출방지용 연동잠금장치(20)와; 그리고
방사선 계측기(5)와, 방사선 분석기(7)와, 연동잠금장치(20)와 연결되어 제어하는 제어부(C)를 포함하는 방사선 측정 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는,
검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 입측 및 출측에 도어(D3,D4)가 구비되는 메인 차폐 케이스(12)와;
메인 차폐 케이스(12)의 내부에 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 메인 방사선 계측기(14)와;
메인 방사선 계측기(14)에서 계측된 방사선을 분석하는 메인 방사선 분석기(16)와;
메인 차폐 케이스(12)의 외부 일측에 장착되며, 검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 도어가 장착되고 이동 가능한 차폐 케이스(3)와;
차폐 케이스(3)의 내부에 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 방사선 계측기(5)와;
방사선 계측기(5)에서 계측된 방사선을 분석하는 방사선 분석기(7)와;
방사능 오염 판단시 인출도어가 폐쇄되는 인출방지용 연동잠금장치(20)와; 그리고
방사선 계측기(5)와, 방사선 분석기(7)와, 연동잠금장치(20)와 연결되어 제어하는 제어부(C)를 포함하는 방사선 측정 시스템을 제공한다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 방사선 오염 측정 시스템은 방사선 측정장치를 이동식 구조로 함으로써 방사선 계측이 필요한 장소로 이동하여 현장에서 발생하는 의복, 장구류, 종이류, 비닐류 등과 같은 소규모 물질을 대상으로 방사능 오염여부를 검사할 수 있고, 분석 후 방사능 오염시 시설관리 관계자가 인지할 수 있도록 알람을 하고, 오염된 물질을 인출 할 수 없도록 인출물이 잠기는 기능이 가능하도록 제어 프로그램에 의한 연동 잠금이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이동식 방사선 측정 시스템을 고정식 방사선 측정 시스템의 일측에 배치하고 서로 연동시킴으로써 사용자 뿐만 아니라 소지품에 대한 방사선 오염여부도 같이 검사될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 방사선 측정시스템을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연동 잠금장치의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 연동 잠금장치의 구조를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 연동 잠금장치의 작동과정을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 5는 도 1에 도시된 이동식 방사선 측정 시스템이 고정형 방사선 측정 시스템의 일측에 장착된 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 방사선 측정 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 이동식 방사선 측정 시스템(1)은, 검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 도어가 장착되고 휴대 가능한 차폐 케이스(3)와; 차폐 케이스(3)의 내부에 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 방사선 계측기(5)와; 방사선 계측기(5)에서 계측된 방사선을 분석하는 방사선 분석기(7)와; 방사능 오염 판단시 인출도어가 폐쇄되는 인출방지용 연동잠금장치(20)와; 그리고 방사선 계측기(5)와, 방사선 분석기(7)와, 연동잠금장치(20)와 연결되어 제어하는 제어부(C)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 이동식 방사선 측정 시스템에 있어서,
차폐 케이스(3)는 내부를 방사선 차폐 상태로 구현함으로써 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정이 외부 영향을 최소화한 상태에서 안정적인 상태에서 이루어질 수 있도록 한다.
이러한 차폐 케이스(3)는 방사선 차폐재로 제조되어 사방을 차폐하며, 도어(D)가 개폐가능하게 배치된다.
상기 차폐 케이스(3)는 방사선을 차폐할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
예를 들면, 기존에 주로 사용하던 납 재질이거나, 혹은 텅스텐 등과 같이 밀도가 높은 물질로 형성될 수 있다.
이러한 차폐 케이스(3)가 사방으로 배치됨으로써 내부에는 측정을 위한 공간을 형성함으로써 측정중 외부 에너지의 영향, 예를 들면 외부의 전자기선에 의한 영향을 차단할 수 있다.
그리고, 도어(D)는 차폐 케이스(3)에 배치됨으로써 검사 대상물(S)이 차폐 케이스(3)의 내부로 공급되어 적치되거나 배출될 수 있도록 한다.
물론, 이 도어(D)도 방사선 차폐재로 되어 있어서 측정 중 외부의 전자기선에 의한 영향을 효과적으로 차단할 수 있다.
이러한 도어(D) 및 차폐 케이스(3)의 벽체(W)에는 연동 잠금 장치(20)가 장착됨으로써 방사능 오염으로 판단시에는 자동으로 폐쇄함으로써 열리지 않게 한다.
보다 상세하게 설명하면, 연동 잠금장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 벽체(W)에 배치되며 제어부(C)와 신호를 송수신하는 잠금모듈(22)과; 잠금모듈(22)에 의하여 구동하는 모터(24)와; 모터(24) 회전축에 장착되어 회전운동을 직진 왕복운동으로 전환하는 기어조립체(26)와; 기어조립체(26)에 연결되어 전후진함으로써 도어(D)의 걸림부(21)에 걸려서 잠기거나 해제되는 락레버(28)를 포함한다.
이러한 연동 잠금장치에 있어서, 잠금모듈(22)은 제어부(C)와 연동함으로써 제어부(C)의 신호를 처리하여 모터(24)를 구동시키게 된다.
즉, 방사능 오염으로 판단되면, 제어부(C)가 도어(D)의 잠금모듈(22)에 신호를 전송함으로써 도어(D)를 자동으로 잠그게 된다.
반대로, 방사능 오염이 아닌 정상상태라고 판단하면, 잠금모듈(22)은 모터(24)를 역방향으로 구동시킴으로써 도어를 개방하게 된다.
이때 기어조립체(26)는 모터(24)의 회전축에 장착되어 모터의 회전운동을 직선 왕복운동으로 전환하는 랙 및 피니언 기어를 의미한다.
그리고, 기어조립체(26)의 선단에는 락레버(28)가 돌출됨으로써 도어(D)의 걸림부(21)에 걸리거나 분리된다. 이때, 도어(D)는 회전축(P)을 중심으로 회전가능한 상태이다.
따라서, 모터(24)가 구동하는 경우, 기어조립체(26)에 의하여 락레버(28)가 전진함으로써 도어(D)의 걸림부(21)에 걸려서 닫히게 된다. 반대로 락레버(28)가 후진하는 경우 도어가 잠김상태에서 해제될 수 있다.
이러한 과정이 도 4에 도시되는 바, 먼저 사용자가 차폐 케이스(3)의 도어(D)를 열고 검사 대상물(S)을 상차한다. 그리고, 도어(D)를 닫고, 방사선 계측기(5)를 작동시킴으로써 검사 대상물(S)에 대한 방사능 오염을 측정한다.
측정된 결과값은 방사선 분석기(7)로 전송됨으로써 방사능 오염여부 및 핵종분석을 하게 된다.
방사능 오염이라고 판단되면, 제어부(C)는 도어(D)의 연동 잠금장치(20)에 신호를 전송함으로써 모터(24)를 구동시켜서 도어(D)를 폐쇄하게 된다.
반대로, 오염이 아닌 정상상태로 판단되면, 제어부(C)는 도어(D)에 신호를 전송하여 개방하게 된다.
상기 차폐 케이스(3)의 내부에는 방사선 계측기(5)가 배치됨으로써 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 순차적으로 또는 동시에 실시할 수 있다.
방사선 계측기(5)는 적어도 하나 이상 배치될 수 있으며, 예를 들면 차폐 케이스(3)의 내부 양측 벽면 혹은 천정에 각각 배치될 수 있다.
이러한 방사선 계측기(5)는 검사 대상물(S)로부터 방출되는 방사선을 측정하며, 바람직하게는 NaI(Tl)와 같은 섬광체형 센서를 이용한 계측기 시스템과 CdZnTe와 같은 반도체 화합물 양자점과 같은 반도체형 센서를 이용한 계측기 시스템을 의미한다.
기존 HPGe 계측기는 LN2가스를 공급하여야 하므로 24시간 연속적으로 작동하기 어렵고, 샘플을 전처리 하여야 하므로 시간지연이 발생된다.
따라서, 본 실시예에서는 섬광물질이나 반도체를 이용해서 방사선을 검출할 수 있는 계측기가 사용될 수 있고, 전처리 과정이 요구되지 않아서 연속작동이 가능하고, 측정효율이 높고, 검출효율이 높은 장점이 있다.
방사선 검출에 사용되는 NaI(Tl) 계측기는 섬광 검출기로서 무기섬광체로 분류되며, 탈륨( Thallium)으로 활성화시킨 요오드화 나트륨(Sodium Iodide)으로써 비교적 높은 밀도와 원자번호가 크므로 높은 효율의 감마선 검출이 가능하다.
이러한 NaI(Tl) 계측기(15)는 410nm에서 방출 스펙트럼이 피크를 이루며, 모든 섬광체내에서 최고의 광수율을 나타낸다.
또한 CdZnTe 반도체 화합물을 이용한 반도체형 측정기술 및 시스템은 반도체 화합물 양자점이 p-공핍증-n 접합구조를 갖는 나노입자의 반도체 결정체로 입사된 광자에 의해 여기된 괘도 전자가 방출하는 가시광선을 정량화시키는 기술 및 이를 기반으로한 시스템으로써 핵종 분석시간이 게르마늄형 분석 시스템에 비해 비교적 짧고 유지관리 비용이 1/20 수준으로 저렴하여 특히 탁월한 에너지 분해능의 특징을 갖고 있어 방사선 탐지 및 핵종 분석이 가능하다.
참고로, 원자력 시설 등의 방호 및 방사선 방재 대책법에 따르면 원전사고로 발생 되는 방사성 핵종은 Cs-134, Cs-137, Ru-103, Ru-106, Sr-89, I-131, Sr-90, U-235, U-238, Am-241, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-242, H-3 등이다.
이중 인체에 영향을 줄 수 있는 방사성 물질은 세슘(Cs-137), 스트론튬(Sr-90), 요오드(I-131), 플루토늄(Pu-239) 등이다. 베타선 방사선 물질인 스트론튬은 매우 극소량 방출되고, 플루토늄은 알파 방출로 투과력이 약해 자체 차폐효과가 있어 측정에 다소 어려움이 있어 감마선을 방출하는 요오드와 세슘 측정만으로도 방사선 오염에 대한 측정이 가능하다.
방사선 계측기의 특성은 아래 표와 같이 비교되고, 여러 형태의 계측기가 본 발명을 위해 사용될 수 있다.
구분 기체형검출기 반도체형검출기 섬광형검출기
센서종류 Ion쳄버, 비례계수관, GM계수관, 등 HPGe, CdTe, Hgl2, GaAS, 등 NaI(Tl), CsI(Tl), ZnS(Ag) 등
검출원리 전리작용(기체) 전리작용(고체) 여기작용(고체, 액체)
주요용도 알파/베타/감마 측정 감마선, 엑스선 측정 감마선, 엑스선, 알파선 등 측정
검출하한값 >10,000 Bq/Kg <10 Bq/Kg <10 Bq/Kg
분해능 나쁨 에너지분해능이 탁월 비교적 우수
핵종분석 불가능 가능 가능
검출시간 수분이내 4~8 시간 10~30 분
특징 수동작동, 검출하한값이 낮아 제한적으로 사용 수동작동
측정시 냉각필수
실온에서 측정불가		 수동측정, 자동 전수측정 가능, 견고함
분해시간이 짧아서 고계수율 측정 가능
동작성/가격 간편/저렴 복잡/고가 간편/비교적 저렴
불감시간 계수관: 수-수백 μSEC 수-수십 μSEC 수십 nSEC
그리고, 상기 방사선 분석기(7)는 계측기(5)로부터 전송된 방사선 계측신호를 수신하여 방사선 세기를 분석한다. 그리고, 수신된 방사선 세기값에 의하여 측정대상물의 오염여부를 판단하고, 오염시 알람 등을 통하여 경고할 수 있다.
한편, 이러한 이동식 방사선 측정 시스템은 고정식 방사선 측정 시스템과 연동하여 사용할 수도 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정식 방사선 측정 시스템의 차폐부 외부 일측에 이동식 방사선 측정 시스템이 장착된다.
상기 고정식 방사선 측정 시스템(10)은 이동식 방사선 측정 시스템(1)과 유사한 구조를 갖는다. 즉, 고정식 방사선 측정 시스템(10)은 검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며 입측 및 출측도어(D3,D4)가 장착되는 메인 차폐 케이스(12)와; 메인 차폐 케이스(12)의 내부에 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 메인 방사선 계측기(14)와; 메인 방사선 계측기(14)에서 계측된 방사선을 분석하는 메인 방사선 분석기(16)를 포함하는 바, 이동식 방사선 측정 시스템에서 설명하였으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
사용자가 방사선 검사를 하기 위하여 메인 차폐 케이스(12)의 입측도어(D3)를 통하여 내부로 입장하기 전에 소지품 등을 이동식 방사선 측정 시스템(1)의 차폐 케이스(3)에 미리 수납한다.
이와 같이 소지품을 차폐 케이스(3)에 수납한 후, 사용자는 메인 차폐 케이스(12)에 입장하여 방사선 측정을 진행한다.
즉, 사용자가 메인 차폐 케이스(12)에 입장하면 메인 방사선 계측기(14)에 의하여 방사선을 측정하고, 측정된 방사선은 메인 방사선 분석기(16)로 전송됨으로써 오염여부를 판단하게 된다.
동시에 이동식 방사선 측정 시스템(1)의 차폐 케이스(3) 내부에서도 소지품에 대한 방사선 측정이 진행된다. 그리고, 방사선이 측정되면 측정값은 방사선 분석기(16)로 전송됨으로써 오염여부를 판단하게 된다.
그리고, 메인 차폐 케이스(12)의 내부에서 사용자에 대한 방사선 측정이 완료되면, 사용자는 메인 차폐 케이스(12)의 출측도어(D4)를 열고 외부로 나오게 된다.
그리고, 이동식 방사선 측정 시스템(1)의 차폐 케이스(3)에 구비된 도어(D)를 개방하고 내부의 소지품을 인출하게 된다.
이때, 방사능 오염으로 판단되면, 제어부(C)가 도어(D)의 잠금모듈(22)에 신호를 전송함으로써 도어(D)를 자동으로 잠그게 된다. 이때, 잠금모듈(22)은 도어를 개폐하는 모터(24)와 연동한 구조로서, 제어부(C)의 신호가 전송되면 모터(24)를 구동시켜서 도어를 개방하거나 폐쇄하게 된다.
물론, 방사능 측정결과 정상이라고 판단되면, 제어부(C)가 도어(D)의 잠금모듈(22)에 신호를 전송함으로써 잠긴 도어(D)를 자동으로 해제하게 된다. 이때, 잠금모듈(22)은 모터(24)를 역방향으로 구동시킴으로써 도어를 개방하게 된다.
그리고, 메인 차폐케이스(12)의 출측 도어(D4)와 이동식 방사선 측정 시스템의 도어(D)는 컨트롤러(Controler)에 의하여 서로 연동된다. 즉, 컨트롤러는 양 도어(D4,D)에 장착된 열림감지센서와 연결됨으로써 양 도어의 개폐상태를 실시간으로 파악할 수 있다.
따라서, 출측 도어(D4)가 개방되는 경우에만 도어(D)가 개방될 수 있다. 만약 출측 도어(D4)가 개방되지 않는 경우에는 이동식 차폐 케이스의 도어(D)도 개방되지 않는다. 이는 소지품의 소유자가 메인 차폐케이스(12)에서 방사능 오염여부를 검사중인 경우 이동식 방사건 측정 시스템에서 제도어(D)가 임의로 개방되는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같이, 사용자는 메인 방사선 측정 시스템(10) 및 이동식 방사선 측정 시스템(1)을 통하여 소지품에 대한 방사선 오염 여부도 같이 검사될 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 입측 및 출측에 도어(D3,D4)가 구비되는 메인 차폐 케이스(12)와;
    메인 차폐 케이스(12)의 내부에 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 메인 방사선 계측기(14)와;
    메인 방사선 계측기(14)에서 계측된 방사선을 분석하는 메인 방사선 분석기(16)와;
    메인 차폐 케이스(12)의 외부 일측에 장착되며, 검사 대상물(S)에 대한 방사선 계측시 외부의 전자기선에 의한 영향을 방지하며, 도어가 장착되고 이동 가능한 차폐 케이스(3)와;
    차폐 케이스(3)의 내부에 배치되어 검사 대상물(S)에 대한 방사선 측정을 실시하는 방사선 계측기(5)와;
    방사선 계측기(5)에서 계측된 방사선을 분석하는 방사선 분석기(7)와;
    방사능 오염 판단시 인출도어가 폐쇄되는 인출방지용 연동잠금장치(20)와; 그리고
    방사선 계측기(5)와, 방사선 분석기(7)와, 연동잠금장치(20)와 연결되어 제어하는 제어부(C)를 포함하며,
    연동 잠금장치(20)는 차폐 케이스(3)의 벽체(W)에 배치되어 제어부(C)와 신호를 송수신하는 잠금모듈(22)과; 잠금모듈(22)에 의하여 구동하는 모터(24)와; 모터(24) 회전축에 장착되어 회전운동을 직진 왕복운동으로 전환하는 기어조립체(26)와; 기어조립체(26)에 연결되어 도어의 걸림부(21)에 결합되거나 해제되는 락레버(28)를 포함하며,
    제어부(C)는 방사능 오염으로 판단되면 도어(D)의 잠금모듈(22)에 신호를 전송함으로써 모터(24)를 구동시켜서 도어(D)를 잠그며,
    컨트롤러는 메인 차폐 케이스(12)의 출측도어(D4)와 이동식 방사선 측정 시스템의 도어(D)에 장착된 열림감지센서와 연결됨으로써 양 도어(D4,D)의 개폐상태를 실시간으로 파악하며, 출측도어(D4)가 개방되는 경우에만 이동식 방사선 측정 시스템의 도어(D)를 개방하는 방사선 측정 시스템.
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