KR102327222B1 - 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치 - Google Patents

가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치에 관한 것으로, 다수의 방향으로 설치되는 방사선 검출기들의 간격을 가변할 수 있도록 구현하여 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

Description

가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치{Drone-mounted multi-channel radiation detector with variable distance structure}
본 발명은 방사선 측정 기술에 관련한 것으로, 특히 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치에 관한 것이다.
원전 사고 발생시 대기 및 지표면에서 확산되는 방사성 플룸(Plume)에 의한 방사능 피폭 위험이 증가함에 따라, 방사선 발생 위치, 방사선량, 이동경로 등에 대한 데이터의 확보가 필요하다. 특히, 대기 중 방사성 플룸은 시간에 따라 이동하므로 지속적인 감시를 통하여 방향성을 가지는 방사선량 데이터 및 핵종에 대한 정보를 수집해야 한다.
대한민국 등록특허 제10-0946738호(2010.03.03)에서 신호인출전극면이 각각 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 다수개의 반도체 방사선 센서와, 상기 다수개의 반도체 방사선 센서에서 각각 출력되는 신호를 수집하여 분석하는 신호처리기가 구비되어, 방사선 선량과 방사성 동위원소의 종류는 물론, 방사성 동위원소가 위치한 방향까지도 효과적으로 감별할 수 있는 방사선 선량계를 제안하고 있다.
이 선행기술은 반도체 방사선 센서들을 4방위로 근접 배치하여 방사선이 입사되는 방향을 판별하나, 4방위로 근접 배치된 반도체 방사선 센서들에 대한 간격 조절이 불가능하기 때문에 방향성을 가지는 방사선 신호들의 간섭에 취약할 수밖에 없었다.
따라서, 본 발명자는 다수의 방향으로 설치되는 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향을 최소화하여 측정 정확도를 향상할 수 있는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치에 대한 연구를 하였다.
대한민국 등록특허 제10-0946738호(2010.03.03)
본 발명은 다수의 방향으로 설치되는 방사선 검출기들의 간격을 가변할 수 있도록 구현하여 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향을 최소화할 수 있는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가 적어도 4방위 방향으로 설치되어, 각 방위 방향의 방사선을 검출하는 다수의 방사선 검출기와; 다수의 방사선 검출기 각각에 의해 검출되는 방사선의 핵종을 각각 분석하는 다수의 핵종 분석기와; 각 방위 방향의 방사선 검출시의 방사선 신호 간섭을 방지하기 위해 다수의 방사선 검출기와 다수의 핵종 분석기의 간격을 각 방위 방향으로 가변시키는 다수의 가변부와; 다수의 핵종 분석기에 의해 각각 출력되는 핵종 분석 결과를 수신하여 통합 관리하고, 각 방위 방향의 방사선 검출을 위해 다수의 가변부를 구동 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 방사선 검출기가 하부 방향으로 더 설치되어, 하부 방향의 방사선을 더 검출하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가 현재 위치를 계산하는 GPS 모듈을 더 포함하고, 제어부가 다수의 핵종 분석기에 의해 각각 출력되는 핵종 분석 결과를 GPS 모듈에 의해 계산되는 현재 위치와 연관시켜 통합 관리하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가 각 방위 방향으로 간격이 가변되는 다수의 핵종 분석기 각각으로부터 출력되는 핵종 분석 결과 신호를 단절없이 제어부로 각각 전송하기 위한 다수의 유연성 커넥터 케이블을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가 제어부에 의해 통합 관리되는 핵종 분석 결과를 관제 장치로 무선 전송하는 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 다수의 방향으로 설치되는 방사선 검출기들의 간격을 가변할 수 있도록 구현하여 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향을 최소화할 수 있으므로, 방사선 측정 정확도를 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가 드론에 장착된 것을 예시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치의 방사선 검출기 가변 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
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 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가 드론에 장착된 것을 예시한 도면이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)는 드론(200) 하부에 장착되어 대기중에서 적어도 4방위 방향의 방사선을 검출할 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)는 다수의 방사선 검출기(110)와, 다수의 핵종 분석기(120)와, 다수의 가변부(130)와, 제어부(140)를 포함한다.
다수의 방사선 검출기(110)는 적어도 4방위 방향으로 설치되어, 각 방위 방향의 방사선을 검출한다. 예컨대, 방사선 검출기(110)로 CZT(CdZnTe; Cadmium Zinc Telluride) 검출기가 사용할 수 있다.
CZT 검출기는 화합물 반도체 검출기로, 다른 반도체 검출기에 비해 높은 원자번호를 가지고, 밀도가 높아 검출 효율이 뛰어나므로 검출기를 소형화하여 제작하기에 유리한 장점을 가진다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 4개의 방사선 검출기(110)가 동, 서, 남, 북 방향으로 각각 설치되거나, 8개의 방사선 검출기(110)가 동, 서, 남, 북, 북동, 북서, 남동, 남서 방향으로 각각 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다수의 핵종 분석기(120)는 다수의 방사선 검출기(110) 각각에 의해 검출되는 방사선의 핵종을 각각 분석한다. 예컨대, 핵종 분석기(120)로 MCA(Multi-Channel Analyzer) 분석기가 사용될 수 있다.
MCA 분석기는 다수의 방사선 검출기(110)에 의해 각각 출력되는 각 채널 방사선 신호들의 에너지 스펙트럼(Energy Spectrum)을 분석하여 핵종 즉, 방사선 종류를 분석한다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다.
다수의 가변부(130)는 각 방위 방향의 방사선 검출시의 방사선 신호 간섭을 방지하기 위해 다수의 방사선 검출기(110)와, 다수의 핵종 분석기(120)를 각 방위 방향으로 가변시킨다.
도 3 은 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치의 방사선 검출기 가변 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 8개의 방사선 검출기(110)가 동, 서, 남, 북, 북동, 북서, 남동, 남서 방향으로 각각 설치되어 동, 서, 남, 북, 북동, 북서, 남동, 남서 방향 각각으로 가변됨을 볼 수 있다.
예컨대, 각 가변부(130)가 정 또는 역 방향으로 회전하는 정역 모터(도면 도시 생략)와, 정역 모터의 정 또는 역 방향 회전에 따라 방위 방향으로 인장되거나 또는 그 반대로 축소되는 가이드 부재(도면 도시 생략)와, 가이드 부재 종단에 방사선 검출기(110) 및 핵종 분석기(120)를 고정하는 고정 부재(도면 도시 생략)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다.
방사선 검출시 정역 모터 구동에 의해 고정 부재가 인장되면, 고정 부재 종단에 고정되는 방사선 검출기 및 핵종 분석기와 이웃하는 방사선 검출기 및 핵종 분석기들 간의 간격이 넓어져 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향이 최소화된다.
방사선 검출이 끝나면 정역 모터 구동에 의해 고정 부재가 축소되어 작아지고, 고정 부재 종단에 고정되는 방사선 검출기 및 핵종 분석기가 이웃하는 방사선 검출기 및 핵종 분석기들과 근접하게 된다.
제어부(140)는 다수의 핵종 분석기(120)에 의해 각각 출력되는 핵종 분석 결과를 수신하여 통합 관리하고, 각 방위 방향의 방사선 검출을 위해 다수의 가변부(130)를 구동 제어한다.
예컨대, 제어부(140)는 사용자 무선 조작 등에 의해 방사선 검출 신호가 발생되면, 다수의 가변부(130) 각각으로 방사선 검출기(110)와, 핵종 분석기(120)를 각 방위 방향으로 인장 가변시키는 구동 제어 신호를 전송한다.
그러면, 가변부(130)들 각각이 방사선 검출기(110)들과, 핵종 분석기(120)들을 각 방위 방향으로 인장시키고, 방사선 검출기(110)들이 각 방위 방향의 방사선을 검출하고, 핵종 분석기(120)들이 방사선 검출기(110)들에 의해 검출되는 방사선의 핵종을 각각 분석한다.
한편, 제어부(140)는 방사선 검출 신호가 발생되면, 다수의 가변부(130) 각각으로 방사선 검출기(110)와, 핵종 분석기(120)를 축소 가변시키는 구동 제어 신호를 전송한다. 그러면, 가변부(130)들 각각이 방사선 검출기(110)들과, 핵종 분석기(120)들을 각 방위 방향으로 축소시킨다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 다수의 방향으로 설치되는 방사선 검출기들의 간격을 가변할 수 있도록 구현하여 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향을 최소화할 수 있으므로, 방사선 측정 정확도를 향상할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 방사선 검출기(110)가 하부 방향으로 더 설치되어, 하부 방향의 방사선을 더 검출하도록 구현될 수 있다. 이 때, 하부 방향으로 설치되는 방사선 검출기(110)에 의해 검출되는 방사선의 핵종을 분석하는 핵종 분석기(120)가 하부 방향으로 더 설치될 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 4 를 참조해 보면, 방사선 검출기(110)가 하부 방향으로 설치되어 하부 방향의 방사선을 검출하고 있음을 볼 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)가 GPS 모듈(150)을 더 포함할 수 있다. GPS 모듈(150)은 현재 위치를 계산한다. GPS 모듈(150)은 다수의 GPS 위성(도면 도시 생략)으로부터 GPS 위성 신호를 수신하여 자신의 현재 위치를 계산하며, 이는 이 출원 전에 공지된 통상의 사항이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이 때, 제어부(140)가 다수의 핵종 분석기(120)에 의해 각각 출력되는 핵종 분석 결과를 GPS 모듈(150)에 의해 계산되는 현재 위치와 연관시켜 통합 관리하도록 구현될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해, 본 발명에 따른 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)에 의해 검출되는 핵종 분석 결과를 획득한 위치와 연관시켜 저장할 수 있으므로, 방사선 검출 위치를 특정할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)가 다수의 유연성 커넥터 케이블(160)을 더 포함할 수 있다. 다수의 유연성 커넥터 케이블(160)은 각 방위 방향으로 가변되는 다수의 핵종 분석기(120) 각각으로부터 출력되는 핵종 분석 결과 신호를 단절없이 제어부(140)로 각각 전송하기 위한 구성이다.
다수의 핵종 분석기(120)는 각 방위 방향으로 가변되기 때문에 고정된 커넥터 케이블을 사용할 경우 파손되므로, 이러한 문제를 다수의 유연성 커넥터 케이블(160) 사용하여 다수의 핵종 분석기(120)는 각 방위 방향으로 가변되어도 다수의 유연성 커넥터 케이블(160)이 파손되지 않으므로, 제어부(140)가 안정적으로 핵종 분석 결과를 획득할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)가 무선 통신부(170)를 더 포함할 수 있다. 무선 통신부(170)는 제어부(140)에 의해 통합 관리되는 핵종 분석 결과를 관제 장치(도면 도시 생략)로 무선 전송한다. 예컨대, 무선 통신부(170)가 수십 Km 정도의 전송 거리를 가지는 LoRa(Long Range) 기반으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이 구현함에 의해, 중앙의 관제 장치가 다수의 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치(100)의 무선 통신부(170)를 통해 전송되는 핵종 분석 결과들을 수집하여 다수의 위치에서 검출되는 핵종 분석 결과들을 통합 관리할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다수의 방향으로 설치되는 방사선 검출기들의 간격을 가변할 수 있도록 구현하여 방사선 검출기들로 입사되는 방사선 신호들의 간섭에 의한 영향을 최소화할 수 있으므로, 방사선 측정 정확도를 향상할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 방사선 측정 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치
110 : 방사선 검출기
120 : 핵종 분석기
130 : 가변부
140 : 제어부
150 : GPS 모듈
160 : 유연성 커넥터 케이블
170 : 무선 통신부
200 : 드론

Claims (5)

  1. 제어부와;
    상기 제어부를 중심으로 적어도 4방위 방향으로 설치되어, 각 방위 방향의 방사선을 검출하는 다수의 방사선 검출기;를 포함하는 드론 장착형 다채널 방사선 검출 장치에 있어서, 상기 장치가 :
    다수의 방사선 검출기 각각에 의해 검출되는 방사선의 핵종을 각각 분석하는 다수의 핵종 분석기와;
    각 방위 방향의 방사선 검출시의 방사선 신호 간섭을 방지하기 위해 다수의 방사선 검출기 및 다수의 핵종 분석기와 상기 제어부 간의 간격을 각 방위 방향으로 가변시키는 다수의 가변부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 다수의 핵종 분석기에 의해 각각 출력되는 핵종 분석 결과를 수신하여 통합 관리하고, 각 방위 방향의 방사선 검출을 위해 다수의 가변부를 구동 제어하는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    방사선 검출기가:
    하부 방향으로 더 설치되어, 하부 방향의 방사선을 더 검출하는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가:
    현재 위치를 계산하는 GPS 모듈을 더 포함하고,
    제어부가 다수의 핵종 분석기에 의해 각각 출력되는 핵종 분석 결과를 GPS 모듈에 의해 계산되는 현재 위치와 연관시켜 통합 관리하는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가:
    각 방위 방향으로 가변되는 다수의 핵종 분석기 각각으로부터 출력되는 핵종 분석 결과 신호를 단절없이 제어부로 각각 전송하기 위한 다수의 유연성 커넥터 케이블을;
    더 포함하는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치가:
    제어부에 의해 통합 관리되는 핵종 분석 결과를 관제 장치로 무선 전송하는 무선 통신부를;
    더 포함하는 가변 간격 구조의 드론 장착형 다채널 방사선 검출장치.
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