KR102441553B1 - 라돈 측정을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정기는 라돈 센서부에 의해서 출력하는 펄스 형태의 펄스 신호에 대해 제 1 단위 시간구간에서의 제 1 펄스 수를 측정하고 제 2 단위 시간구간에서 제 2 펄스 수를 측정하는 펄스 수 측정부; 및 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 라돈 농도를 산출하고, 상기 제 1 펄스 수, 상기 제 2 펄스 수, 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 및 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 프로세서를 포함하되, 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값은 신틸레이트의 크기, 신틸레이트의 개수, 팬의 크기, 상기 팬의 회전 속도, 상기 팬을 통과하는 풍속 및 풍량 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다.

Description

라돈 측정을 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING RADON}

본 발명은 라돈 측정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 라돈(Radon, Rn)은 알파 붕괴를 일으키는 방사성 기체(radioactive gas)의 일종이다. 미국 환경청(EPA)이 라돈의 흡입이 흡연 다음 가는 주요 폐암 원인이라고 경고하고 있으며, 세계보건기구(WHO)도 전체 폐암 환자 중 6∼15％가 라돈에 의한 것으로 규정하는 등, 인체에 매우 위험한 1급 발암물질이다.

라돈은 지구에서 가장 무거운 기체 성질을 띠고 있기 때문에 일단 실내로 유입되면 잘 빠져나가지 않고 누적되며, 사람의 호흡을 통해 라돈이 폐 속으로 들어가 붕괴되면서 알파 방사선을 방출하는데, 알파 방사선은 헬륨의 원자핵(He2+)으로 베타나 감마선보다 투과력은 약하지만 상대적으로 질량이 커서 폐 세포의 파괴를 일으킨다. 또한, 라돈은 무색, 무취, 무미한 기체이기 때문에 실내 농도가 높아도 전혀 자각할 수 없다는 것이 큰 문제다.

이와 같이 인체에 매우 유해한 라돈 기체는 건물 주변을 감싸고 있는 토양이나 자갈 등을 통해 지속적으로 지상으로 이동하며, 이는 건물의 공간이나 콘크리트의 기공 등을 통해 실내로 침투하게 되며, 이와 같이 주변 토양으로부터 침투하는 라돈이 실내 라돈의 주요 원인이 되는 것으로 알려져 있고, 콘크리트, 석고 보드, 자갈, 벽돌 등의 건축자재 또한 실내 라돈의 오염원이 된다.

또한, 라돈은 물에 잘 용해되므로 지하수의 이동을 통해 실내에 유입되기도 하고, 물을 통한 실내 이동은 콘크리트의 기공을 통한 모세관 현상이나 수압으로 인해 침투하게 되며, 실내의 온도가 높을수록, 압력이 낮을수록 라돈 기체는 실내로 더 많이 유입되도록 되어 있다.

따라서 각 나라에서는 실내 공기 중에 포함되어 있는 라돈 가스 농도에 대하여서는 특별히 별도로 관리하고 있으며, 통상적으로 대기 중 라돈 농도를 국가마다 다르지만 대략 60 내지 200 Bq/m3 이하로 유지할 것을 권고하고 있고, 대한민국은 현재 실내 공기질 권고 기준으로서 라돈 농도를 4 pCi/l(148 Bq/m3)로 지정하고 있는 실정이다.

인체의 건강에 막대한 영향을 미치는 라돈의 실내 농도를 정확하게 평가하기 위하여, 그동안 여러 종류의 라돈 측정기와 다양한 측정 방법들이 개발되어 사용되어 왔으나, 라돈을 잘 포집하기 어려운 점 등에 따라 실내 농도를 정확히 측정하기 어려워 실제 농도와 오차가 큰 문제가 있었다.

이에, 본 발명에서는 실내 라돈 농도를 정확히 검출하기 위한 방법 및 장치를 제안하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정기를 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 라돈 측정기는, 라돈 센서부에 의해서 출력하는 펄스 형태의 펄스 신호에 대해 제 1 단위 시간구간에서의 제 1 펄스 수를 측정하고 제 2 단위 시간구간에서 제 2 펄스 수를 측정하는 펄스 수 측정부; 및 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 라돈 농도를 산출하고, 상기 제 1 펄스 수, 상기 제 2 펄스 수, 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 및 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 프로세서를 포함하되, 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값은 신틸레이트의 크기, 신틸레이트의 개수, 팬의 크기, 상기 팬의 회전 속도, 상기 팬을 통과하는 풍속 및 풍량 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다.

상기 라돈 측정기는 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 산출된 보정된 라돈 농도를 디스플레이하도록 구비된 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 라돈 측정기는, 상기 라돈 측정기의 내부에서 공기의 대류를 발생시키는 팬; 유입되는 공기중에서 라돈은 통과시키고 빛은 차단하는 차단막 필터; 및 상기 라돈에서 방출하는 알파선을 검출하여 빛을 방출하는 신틸레이터를 더 포함할 수 있다. 상기 라돈 측정기는 상기 신틸레이터에서 방출되는 빛을 검출하여 펄스 형태의 펄스 신호를 출력하는 라돈 센서부를 더 포함할 수 있다. 상기 라돈 측정기는 상부 케이스 및 하부 케이스를 포함하는 본체부를 더 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 다음 수학식 1에 기초하여 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는데, 수학식 1은 다음과 같다.

[수학식 1]

C = ((상기 제 2 펄스 수 × 100) ÷ 상기 제 1 펄스 수 - 100) ×상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값 + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.

상기 프로세서는 다음 수학식 2에 기초하여 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는데 수학식 2는 다음과 같다.

[수학식 2]

C = ((상기 제 2 펄스 수 - 상기 제 1 펄스 수) × 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값) + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 라돈 측정 방버은, 라돈 센서부에 의해서 출력하는 펄스 형태의 펄스 신호에 대해 제 1 단위 시간구간에서의 제 1 펄스 수를 측정하고 제 2 단위 시간구간에서 제 2 펄스 수를 측정하는 단계; 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 라돈 농도를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 펄스 수, 상기 제 2 펄스 수, 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 및 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값은 신틸레이트의 크기, 신틸레이트의 개수, 팬의 크기, 상기 팬의 회전 속도, 상기 팬을 통과하는 풍속 및 풍량 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다.

상기 라돈 측정 방법은 상기 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는 단계는 다음 수학식 1에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있고, 수학식 1은 다음과 같다.

[수학식 1]

C = ((상기 제 2 펄스 수 × 100) ÷ 상기 제 1 펄스 수 - 100) ×상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값 + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.

상기 라돈 측정 방법은 상기 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는 단계는 다음 수학식 2에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있고, 수학식 2는 다음과 같다.

[수학식 2]

C = ((상기 제 2 펄스 수 - 상기 제 1 펄스 수) × 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값) + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 라돈 측정기가 라돈을 측정하면 실제 라돈 농도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 정확한 라돈 농도에 대한 정보를 사용자에게 제공해 줌으로써 라돈으로부터 인체 피해를 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 라돈 측정기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 라돈 농도와 관련된 보정값과 관련된 그래프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정기(100)의 구조를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 라돈 측정기(100) 구조를 입체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 라돈 측정기(100)가 라돈 농도를 측정하는 방법을 설명한 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

라돈 측정기(검출기)의 종류에는 대표적으로 수동 적분형(Passive Integrating type) 라돈 측정기와 능동형인 연속 라돈 측정기가 있다. 따라서, 라돈이 연속 붕괴되면서 방출하는 알파(α)선을 측정하기 위한 방법은 크게 수동형과 능동형(연속형)의 두 가지로 나눌 수 있다. 능동형(연속형)의 측정 장비의 검출센서로는 이온 챔버, 실리콘 검출기, 섬광 셀의 세 종류로 구분되어 진다. 그 중 섬광 셀(ZnS(Ag))은 셀 내부에서 방출되는 α-particle과 섬광체가 반응하여 발생되는 섬광(450 ㎚, blue-ray)을 광전자 증배관으로 증폭하여 계수하는 방법이다.

수동 적분형(Passive Integrating type) 라돈 측정기로는 차콜 캐니스터(Charcoal Canisters)가 대표적인데 이것은 금속 깡통내부에 라돈을 흡착할 수 있는 활성탄을 채워 이를 의심지역에 두고 성능에 따라 수일에서 수개월간 방치했다가 전문기관에 의뢰해 흡착된 라돈의 양을 측정하여 그 결과를 받아보는 형식으로 측정하고 있다. 비교적 사용법이 간단하고 전원이 필요 없으며 가격이 수 만원으로 저렴하지만 실시간 측정은 불가능하다.

능동형 연속 라돈 측정기로는 섬광 셀(scintillation cell), 광 반도체(PIN photodiode) 및 펄스형 이온화 챔버(pulsed ionization chamber)를 이용하는 세 가지 방식이 있으며 연속 및 실시간으로 라돈 농도를 측정할 수 있기 때문에 공기 중 라돈 농도를 시간대별로 체크할 수 있다. 일반적으로 이들 장치는 크기가 크고 가격이 수백만 원에서 수천만 원으로 고가라서 주로 전문가용으로 사용되며 보급형으로 사용하기에는 가격적 부담이 크다는 것이 단점이 있다. 본 발명에서 제안하는 라돈 측정기는 능동형 라돈 측정기에 해당하며, 크기가 작고 가격도 저렴하게 보급형으로 공급할 수 있도록 제공된다. 이하, 본 발명에서 제안하는 라돈 측정기에 대해 기술하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 라돈 측정기의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 라돈 측정기(100)는 프로세서(110), 팬(120), 차단막 필터(130), 신틸레이터(140), 라돈 센서부(150), 펄스 수 측정부(160), 디스플레이부(170), 전원부(180) 및 통신부(190)을 포함할 수 있다.

팬(120)(혹은 송풍팬 등 다양하게 호칭가능)은 라돈 측정기(100)의 공기 유입부를 통해 유입된 라돈 측정기(100)의 내의 공기를 대류 혹은 환기시키고 공기를 흡입하여 라돈 측정기(100) 외부로 배출할 수 있다. 팬(120)의 대류 혹은 환기 기능으로 공기 중의 알파(α)선을 포집하기 위해 구비된다. 공기 중에는 알파선이 떠돌아다니는데 알파선의 포집 효율을 올려서 라돈 농도에 대한 측정 오차를 줄이기 위해 팬(fan)(120)이 구비될 수 있다. 팬(120)은 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.

라돈 측정기(100)의 내부에는 공기 유입부를 통해 라돈 측정기(100)의 외부로부터 유입된 공기와 팬(120)에 의해 공기 대류가 발생하여 대류되어 있는 공기가 혼합되어 있게 되고, 차단막 필터(130)로 유입될 수 있다. 차단막 필터(130)는 유입된 공기 중에서 라돈은 통과시키고 빛은 차단하도록 구비된다. 차단막 필터(130)은 일 예로서 알루미늄 마일러 필름(Aluminized Myler Film)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 알루미늄 마일러 필름(Aluminized Myler Film)은 섬광 측정을 위해 섬광을 외부 발산으로부터 차단하며 외부로부터의 빛은 내부 발산을 차단할 필요가 있으며, 또한 알파선이 외부에서 내부로 유입이 될 수 있는 두께로 구비되어야 한다.

섬광 셀을 이용한 라돈 측정기는 하전 입자가 어떤 물질에 부딪히면 발광하는 신텔레이션(scintillation, 섬광) 현상을 이용하는데 라돈에서 방출되는 알파선(혹은 알파 방사선)에 의한 발광이 잘 일어나는 무기섬광체(ZnS:Ag)를 도포하여 사용하며 이를 신틸레이터(140)라 한다. 신틸레이터(140)(이하, ZnS:Ag 신틸레이터를 예를 들어 설명함)는 방사선에 반응하는 형광물질인 ZnS:Ag 가 도포되어 있어 ZnS:Ag 신틸레이터라고 할 수 있다. 신틸레이터(140)에 라돈 센서부(150)(예, 광센서의 일종)가 결합되어 있는데, 라돈 센서부(150)는 라돈이 방출하는 알파입자가 신틸레이터(140)와 상호작용하여 발생시키는 빛을 검출한다. ZnS:Ag는 매우 높은 발광효율을 가지고 있으나 큰 결정으로 만들 수 없고 불투명해서 얇게 도포하여도 검출이 가능한 알파선 등의 측정에만 제한적으로 사용하지만 알파선 검출에 대해서는 최고의 효율을 가진 측정방식 중 하나이다. ZnS:Ag 신틸레이터(140)가 오직 알파선과 고속 중성자에만 선택적으로 반응하므로, 일반적으로 발생하는 감마선과 베타선에 측정값이 전혀 교란되지 않는다. 일상에서 중성자가 측정될 일은 극히 드물어 사실상 알파선만을 측정한다고 할 수 있다.

이와 같이, 신틸레이터(140)은 라돈에서 방출하는 알파선을 검출하여 빛을 방출할 수 있다. 그리고, 신틸레이터(140)에 라돈 센서부(150)에 결합되어 있을 수 있고, 라돈 센서부(150)는 신틸레이터(140)에서 방출되는 빛을 검출하여 펄스 형태의 펄스 신호(예, 펄스 전압)을 출력할 수 있다. 이처럼 라돈 센서부(150)는 일 예로서 광센서로서 실리콘 광증배관(Silicon Photo Multiplier, SiPM)일 수 있다. 실리콘 광증배관(SiPM)은 들어오는 알파선을 증폭할 수 있다.

라돈 센서부(150)는 실리콘 광증배관(SiPM) 및 실리콘 광증배관(SiPM)에 연결된 증폭기(Amplifier)를 포함할 수 있다. 실리콘 광증배관(SiPM)에서의 증폭을 1차 증폭이라고 한다면 도 1에 도시하지 않았으나 실리콘 광증배관(SiPM)에서 출력되는 신호를 다시 증폭하기 위해 증폭기(Amplifier)(미도시)가 연결될 수 있고, 증폭기가 2차 증폭을 통하여 광 계수(카운트)가 가능한 펄스(Pulse) 신호로 변환할 수 있다. 이와 같이, 라돈 센서부(150)는 신틸레이터(140)에서 방출되는 빛을 검출하여 펄스 형태의 신호(혹은 펄스 형태의 전압)을 출력할 수 있다. 라돈 센서부(150)는 신틸레이터(140)과 결합되어 있어서 신틸레이션 검출기라고 호칭될 수 있다.

펄스 수 측정부(160)는 라돈 센서부(150)에 의해서 출력하는 펄스 파형의 펄스 신호에 대해 펄스(Pulse) 수를 측정할 수 있다. 이와 같이, 펄스 수 측정부(160)는 라돈 센서부(150)에서 출력되는 펄스 수를 측정 혹은 카운트(계수)하므로, 신틸레이션 계수관이라고도 호칭될 수 있다. 측정된 펄스 수가 알파선의 발광 수라고 할 수 있다. 이때 측정된 펄스 수는 라돈의 농도와 비례한다.

펄스 수 측정부(160)는 단위 시간구간에서 각각 펄스 수를 측정할 수 있다. 단위 시간구간은 샘플링 시간 등 다양하게 호칭될 수 있다. 여기서, 일 예로서 단위 시간구간은 1 분(minute)일 수 있는데, 이와 같이 제 1 단위 시간구간과 제 2 단위 시간구간은 서로 동일한 시간 길이를 가진다. 따라서, 펄스 수는 펄스의 분당 카운트 값으로써 CPM(Count Per Minute)으로 표시될 수 있다. 펄스 수 측정부(160)는 먼저 제 1 단위 시간구간에서의 펄스 수를 측정하고, 이어서 제 2 단위 시간구간에서 펄스 수를 측정할 수 있다. 여기서, 제 1 단위 시간구간과 제 2 단위 시간구간은 연속적일 수도 있다. 이하에서 단위 시간구간을 분(minute)으로 예를 들어 설명하도록 한다. 제 1 단위시간구간에 대해 측정된 펄스 수를 제 1 펄스 수라고 하고 CPM1 로 표현할 수 있다. 그리고, 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 펄스 수를 제 2 펄스 수라고 하고 CPM2로 표현할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 라돈 농도와 관련된 보정값과 관련된 그래프를 도시한 도면이다.

라돈 농도의 측정과 관련된 보정값은 신틸레이터(140)의 크기, 신틸레이터(140)의 개수, 팬(120)의 크기, 팬(120)의 회전 속도, 팬(120)을 통과하는 풍속 및 풍량, 대기 온도, 습도 등이 있다.

도 2를 참조하면, 라돈 측정기(100) 내부에서의 풍량, 풍속 또는 팬(120)을 통과하는 공기의 풍량, 풍속이 증가하면 CPM 값도 증가하는 경향이 있다. 또한, 신틸레이터(140)의 크기, 신틸레이터(140)의 개수, 팬(120)의 크기, 팬(120)의 회전속도가 증가하면 CPM도 증가하는 경향이 있음을 알 수 있다. 풍량, 풍속, 신틸레이터(140)의 크기, 신틸레이터(140)의 개수, 팬(120)의 크기, 팬(120)의 회전속도가 증가할수록 보정값은 비례하게 감소함을 알 수 있다. 또한, CPM 값이 증가할수록 보정값은 감소함을 알 수 있다. 프로세서(120)는 도 2에 도시된 보정값(Ca)에 대한 그래프에서의 같은 보정값들에 대한 사전에 저장하고 있으므로, 해당 신틸레이터(140)의 크기, 신틸레이터(140)의 개수, 해당 팬(120)의 크기, 해당 팬(120)의 회전속도, 해당 온도, 해당 습도에 대한 보정값을 알 수 있다.

프로세서(110)는 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 라돈 농도를 측정하여 라돈 농도(Mts)를 산출할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 제 1 단위 시간구간에서 측정된 펄스 수인 제 1 펄스 수, 제 2 단위 시간구간에서 측정된 펄스 수인 제 2 펄스 수, 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도, 그리고 도 2에 도시된 바와 같은 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값(Ca)에 기초하여(혹은 이용하여) 보정된 라돈 농도를 산출할 수 있다.

이때, 프로세서(110)는 다음 수학식 A 및 수학식 B 중 어느 하나에 따라 보정된 라돈 농도를 산출할 수 있다.

[수학식 1]

C = ((CPM2 × 100) ÷ CPM1 - 100) × Mts ÷ Ca + Mts

여기서, C는 라돈 농도(pCi/L)이고, CPM2는 제 2 펄스 수, CPM1 은 제 1 펄스 수, Mts는 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도, Ca는 프로세서(110)의 의해 산출된 혹은 선택된 보정값이다.

[수학식 2]

C = ((R × Mts) ÷ Ca) + Mts

여기서, C는 라돈 농도(pCi/L)이고, R은 CPM의 차이값으로서 제 2 펄스 수와 제 1 펄스 수와의 차이값에 해당할 수 있고, Mts는 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도, Ca는 프로세서(110)의 의해 산출된 혹은 선택된 보정값이다.

이와 같이, 프로세서(110)은 보정값을 반영하여 보정된 라돈 농도를 산출하고, 산출된 보정된 라돈 농도는 수치화되어 프로세서(110)의 제어에 따라 사용자가 알 수 있도록 디스플레이부(170)에 의해 디스플레이될 수 있다.

전원부(180)는 라돈 측정기(100)의 동작을 위해 필요한 전원을 공급한다. 통신부(190)는 프로세서(110)에서 계산한 보정된 라돈 농도값 등을 유선 혹은 무선통신을 통해 외부 단말 혹은 서버로 전송한다. 그리고, 도 1에는 도시되지 않았으나 라돈 측정기(100)에는 상부 케이스(195) 및 하부 케이스(197)이 구비되어 도 1에 설명한 구성요소들을 커버하고 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라돈 측정기(100)의 구조를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 라돈 측정기(100) 내부는 팬(120)에 의한 공기의 대류가 발생한다. 도 3의 좌측의 공기 유입부를 통해 유입되는 공기와 라돈 측정기(100) 내부의 공기가 차단막 필터(130)로 유입된다. 차단막 필터(130)는 유입된 공기 중에서 라돈은 통과시키고 빛은 차단하도록 구비된다. 차단막 필터(130)은 일 예로서 알루미늄 마일러 필름(Aluminized Myler Film)으로 이루어질 수 있는데 알파선 통과가능한 필름이다.

신틸레이터(140) 는 방사선에 반응하는 형광물질인 ZnS:Ag 가 도포되어 있어 ZnS:Ag 신틸레이터라고 할 수 있다. 신틸레이터(140)에 라돈 센서부(150)(예, 광센서의 일종)가 결합되어 있는데, 라돈 센서부(150)는 라돈이 방출하는 알파입자가 신틸레이터(140)와 상호작용하여 발생시키는 빛을 검출한다. 신틸레이터(140)은 라돈에서 방출하는 알파선을 검출하여 빛을 방출할 수 있다. 그리고, 신틸레이터(140)에 라돈 센서부(150)에 결합되어 있을 수 있고, 라돈 센서부(150)는 신틸레이터(140)에서 방출되는 빛을 검출하여 펄스 형태의 펄스 신호(예를 들어, 펄스 전압)을 출력할 수 있다.

도 1 및 도 3에서는 신틸레이터(140)가 하나인 것으로 도시되었으나 이는 일 예이고, 신틸레이터(140)가 복수 개 구비되어 병렬적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 2개의 신틸레이터(140)가 구비된 경우, 2개의 신틸레이터(140) 각각에 라돈 센서부(150) 및 펄스 수 측정부(160)가 연결되도록 하기 위해 2개의 라돈 센서부(150) 및 2개의 펄스 수 측정부(160)가 구비될 수 있다. 2개의 라돈 센서부(150) 각각에서 출력되는 펄스 신호에 기초하여 2개의 펄스 수 측정부(160) 각각은 제 1 단위 시간구간 및 제 2 단위시간 구간에서 펄스 수를 산출할 수 있다.

신털레이터(140)가 2개 구비되어 있는 경우에 프로세서(110)는 수학식 1 또는 수학식 2에 기초하여 2개의 펄스 수 측정부(160)에서 산출한 펄스 수 값들을 이용하여 라돈 농도를 산출하되, 보정값에서 신틸레이터(140) 개수가 2개임을 고려하여 보정된 라돈 농도를 산출한다. 이 경우, 수학식 1 또는 수학식 2에서의 제 1 펄스 수는 2개의 펄스 측정부(160) 각각에서 제 1 단위 시간구간에서 측정된 각 펄스 수의 합 등일 수 있고, 제 2 펄스 수는 2개의 펄스 측정부(160) 각각에서 제 2 단위 시간구간에서 측정된 각 펄스 수의 합 등일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 라돈 측정기(100) 구조를 입체적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 팬(120)(혹은 팬)은 공기를 흡입하여 차단막 필터(130)로 배출할 수 있다. 이때, 팬(120)은 공기 중에 떠돌아다니는 알파선의 포집 효율을 올려서 라돈 농도에 대한 측정 오차를 줄이기 위해 구비되는 것이므로 차단막 필터(130)의 뒷단 혹은 앞단에 배치될 수 있는데 도 4에서와 같이 뒷단에 배치되는 것이 더 바람직할 수 있다. 또한, 팬(120)은 적어도 하나 이상이 구비될 수 있어서, 차단막 필터(130)의 앞단, 뒷단 이외에도 하부 케이스(197) 안쪽에 접촉되도록 구비될 수 있다. 여기서, 차단막 필터(130)의 앞단은 차단막 필터(130)로 공기가 유입되는 단을 말하는 것으로, 도 3에서의 차단막 필터(130)의 좌측에 해당하고, 뒷단은 도 3에서 차단막 필터(130)의 우측에 해당한다.

도 5는 본 발명에 따른 라돈 측정기(100)가 라돈 농도를 측정하는 방법을 설명한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 펄스 수 측정부(160)는 라돈 센서부(150)에 의해서 출력하는 펄스 형태의 펄스 신호에 대해 제 1 단위 시간구간에서의 제 1 펄스 수를 측정하고 제 2 단위 시간구간에서 제 2 펄스 수를 측정한다(S510). 프로세서(110)는 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 라돈 농도를 산출한다(S520). 그리고, 프로세서(110)는 상기 제 1 펄스 수, 상기 제 2 펄스 수, 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 및 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출한다(S530). 이때, 보정값은 프로세서(110)에 의해 선택 혹은 결정되며 구체적 사항은 도 1과 관련된 설명 등에서 상술한 바 있다. 디스플레이부(170)는 산출한 보정된 라돈 농도를 사용자가 알 수 있도록 디스플레이 한다(S540). 통신부(190)는 산출한 보정된 라돈 농도에 대한 정보를 외부 단말 혹은 서버로 전송해 줄 수 있다(S550).

이상에서 설명한 본 발명에 따른 라돈 측정기(100)가 라돈을 측정하면 실제 라돈 농도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 정확한 라돈 농도에 대한 정보를 사용자에게 제공해 줌으로써 라돈으로부터 인체 피해를 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에서 프로세서(110)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer), CPU 칩 등으로도 호칭될 수 있으며 메모리가 CPU 칩에 내장되어 있을 수도 있다. 한편, 프로세서(110)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서에 구비될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

라돈 측정기(100)
프로세서(110)
팬(120)
차단막 필터(130)
신틸레이터(140)
라돈 센서부(150)
펄스 수 측정부(160)
디스플레이부(170)
전원부(180)
통신부(190)
상부케이스(195)
하부 케이스(197)

Claims (10)

1. 라돈 센서부에 의해서 출력하는 펄스 형태의 펄스 신호에 대해 제 1 단위 시간구간에서의 제 1 펄스 수를 측정하고 제 2 단위 시간구간에서 제 2 펄스 수를 측정하는 펄스 수 측정부; 및
   상기 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 라돈 농도를 산출하고,
   상기 제 1 펄스 수, 상기 제 2 펄스 수, 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 및 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 프로세서를 포함하되,
   상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값은 신틸레이트의 크기, 신틸레이트의 개수, 팬의 크기, 상기 팬의 회전 속도, 상기 팬을 통과하는 풍속 및 풍량 중 적어도 하나를 고려하여 결정되며,
   상기 제 1 단위 시간구간과 상기 제 2 단위 시간구간은 서로 동일한 시간길이를 가지며 연속적으로 이어지는 시간구간인, 라돈 측정기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 프로세서의 제어에 따라 상기 산출된 보정된 라돈 농도를 디스플레이하도록 구비된 디스플레이부를 더 포함하는, 라돈 측정기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 라돈 측정기의 내부에서 공기의 대류를 발생시키는 팬;
   유입되는 공기중에서 라돈은 통과시키고 빛은 차단하는 차단막 필터; 및
   상기 라돈에서 방출하는 알파선을 검출하여 빛을 방출하는 신틸레이터를 더 포함하는, 라돈 측정기
4. 제 3항에 있어서,
   상기 신틸레이터에서 방출되는 빛을 검출하여 펄스 형태의 펄스 신호를 출력하는 라돈 센서부를 더 포함하는, 라돈 측정기.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
   상부 케이스 및 하부 케이스를 포함하는 본체부를 더 포함하는, 라돈 측정기.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 프로세서는 다음 수학식 1에 기초하여 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는 라돈 측정기:
   [수학식 1]
   C = ((상기 제 2 펄스 수 × 100) ÷ 상기 제 1 펄스 수 - 100) ×상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값 + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 프로세서는 다음 수학식 2에 기초하여 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는 라돈 측정기:
   [수학식 2]
   C = ((상기 제 2 펄스 수 - 상기 제 1 펄스 수) × 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값) + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.
8. 라돈 센서부에 의해서 출력하는 펄스 형태의 펄스 신호에 대해 제 1 단위 시간구간에서의 제 1 펄스 수를 측정하고 제 2 단위 시간구간에서 제 2 펄스 수를 측정하는 단계;
   상기 제 2 단위 시간구간에 대해 측정된 라돈 농도를 산출하는 단계; 및
   상기 제 1 펄스 수, 상기 제 2 펄스 수, 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 및 상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 단계를 포함하되,
   상기 라돈 농도의 측정과 관련된 보정값은 신틸레이트의 크기, 신틸레이트의 개수, 팬의 크기, 상기 팬의 회전 속도, 상기 팬을 통과하는 풍속 및 풍량 중 적어도 하나를 고려하여 결정되며,
   상기 제 1 단위 시간구간과 상기 제 2 단위 시간구간은 서로 동일한 시간길이를 가지며 연속적으로 이어지는 시간구간인, 라돈 측정 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는 단계는 다음 수학식 1에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 단계를 포함하는 라돈 측정 방법:
   [수학식 1]
   C = ((상기 제 2 펄스 수 × 100) ÷ 상기 제 1 펄스 수 - 100) ×상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값 + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.
10. 제 8항에 있어서,
    상기 보정된 라돈 농도(C)를 산출하는 단계는 다음 수학식 2에 기초하여 보정된 라돈 농도를 산출하는 단계를 포함하는 라돈 측정 방법:
    [수학식 2]
    C = ((상기 제 2 펄스 수 - 상기 제 1 펄스 수) × 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도 ÷ 상기 보정값) + 상기 제 2 단위 시간구간에 대해 산출된 라돈 농도.

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