KR200327033Y1

KR200327033Y1 - 다기능 휴대용 포켓 선량계

Info

Publication number: KR200327033Y1
Application number: KR20-2003-0019085U
Authority: KR
Inventors: 이찬범
Original assignee: 주식회사 삼영유니텍
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2003-09-19

Abstract

본 고안은 다기능 휴대용 포켓 선량계에 관한 것으로, 특히 감지된 방사선량에 따라 선량률과 누적선량률과 감지된 산소농도와 가스농도를 작업자에게 디스플레이하고, 작업자에게 사고가 발생하였을 때 주변의 다른 작업자 및 컴퓨터에 사고 발생을 송신하는 다기능 휴대용 포켓 선량계에 관한 것이다.

본 고안의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는;

전원공급부와 방사선 감지부와 동작감지부와 중앙처리장치와 표시부와 경고발생부와 RF무선 통신부로 구성된 선량계에 있어서,

상기 선량계는 내부에 작업공간의 산소농도를 측정하여 중앙처리장치로 전송하는 산소감지부가 구비되고, 작업공간의 가스농도를 측정하여 중앙처리장치로 전송하는 가스감지부를 포함하여 구성함으로써 이루어진다.

Description

다기능 휴대용 포켓 선량계{Multiple portable dosimeter}

본 고안은 다기능 휴대용 포켓 선량계에 관한 것으로, 특히 감지된 방사선량에 따라 선량률과 누적선량률과 감지된 산소농도와 가스농도를 작업자에게 디스플레이하고, 작업자에게 사고가 발생하였을 때 작업자의 동작을 감지하여 일정시간 동작이 감지되지 않는 경우 주변의 다른 작업자 및 컴퓨터에 사고 발생을 무선으로송신하는 다기능 휴대용 포켓 선량계에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력 발전소와 방사선을 사용하는 분야(비파괴 검사, 병원, 자동차공장, 타이어공장 등등)가 증가함에 따라 선량계를 착용하여 작업자의 일일 선량률과 년, 월 누적선량률를 측정하며 작업을 하고 있다.

여기서, 상기 선량률을 측정하는 이유는 방사선은 방사성 핵종(核種)의 붕괴에 따라서 방출되는 α선 ·β선 ·γ선을 가리키지만, 넓은 뜻에서 원자핵이 관여하는 각종 반응에 의해서 생기는 입자선이나 전자기파(電磁氣波)를 포함한다. 이 중에서 α선과 β선은 방사성 붕괴에 의한 원자핵의 붕괴와 직접 관계가 있는 입자선이며,α선의 본체는 헬륨의 원자핵, β선의 본체는 전자(電子)이다. 이에 대하여 γ선은 파장이 짧은 전자기파이며, 핵붕괴에는 직접 관여하지 않는다.

방사선에 공통인 성질로서는 이온화작용[電離作用] ·사진작용 ·형광작용이며, 방사선이 통과하면 통로에 있는 물질은 이온화되고, 사진필름은 감광되며, 형광체는 형광을 낸다. 다만, α선 ·β선 등 전하를 가진 입자선은 그 자체가 이온화작용을 가지지만, γ선 ·X선 ·중성자선 등 전하를 가지지 않은 방사선은 그 자체에는 이온화작용이 없고, 그것이 물질을 통과할 때 2차원적으로 발생하는 하전입자(荷電粒子 : 전자 ·양성자 ·α입자)의 이온화작용에 의해서 간접적으로 물질을 이온화한다.

그 작용의 세기는 일반적으로 방사선의 종류와 에너지에 따라서 다르지만, α선 → 빠른중성자선 → 느린중성자선→ β선 →γ선의 차례이다. 이러한 성질들은 방사선을 검출하고 그 양을 측정하는 방법을 제시하며, 방사선을 여러 방면에서이용하는 원리가 된다. 또한, 생체에 방사선을 조사(照射)하면 이온화작용에 의해서 생체 내의 세포조직이 얼마간 파괴되며, 어느 정도 이상으로 선량(線量)을 받을 때에는 급성 또는 만성적인 방사선장애가 생기기도 하고, 유전적인 변이가 유발된다. 따라서, 방사선을 사용할 때에는 취급에 신중을 기해야 하며, 이의 관리가 법률에 의해 규제되어 있다.

따라서, 상기와 같은 방사선을 사용하는 분야의 건물에서 화재와 같은 재난이 발생하였을 때에는 소방관들은 휴대용 선량계와 동작 감지기를 함께 휴대하여 화재 진화(鎭火)시 노출된 선량률를 계산하여 일정량을 초과하면 방사선을 사용하는 분야의 건물에서 발생하는 화재 진화를 하지 못하게 하고, 또한 동작 감지기를 휴대하여 소방관에게 사고 발생시 위치를 파악하여 인명 피해를 최소화하고 있다.

상기와 같은 선량계는 본원출원인에 의해 발명하여 선출원된 특허출원 제 10-2002-0051098호의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로 부터 전원을 공급받아 선량률을 감지하는 방사선 감지부와, 상기 전원공급부로 부터 전원을 작업자의 동작을 감지하는 동작감지부와, 상기 방산선 감지부에서 감지된 선량률을 데이터베이스화 하고, 동작감지부에서 감지된 작업자의 동작 유무를 확인하는 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치에서 데이터베이스화된 선량률을 외부로 디스플레이하는 표시부와, 상기 중앙처리장치에서 선량률이 기준치 초과시와 작업자의 동작감지 되지 않을 경우 위급 상황을 전달하는 경고발생부와, 상기 표시부에 디스플레이된 선량률를 컴퓨터로 전송하고, 위급 상황시 인근 선량계로 위급상황을 전송하는 무선 통신부로 구성된다.

즉, 상기 방사선 감지부에서 감지한 선량률과 상기 동작감지부에서 감지한 작업자 동작 상태를 중앙처리장치에서 수신받아, 선량률은 외부로 디스플레이하고, 선량률이 기준치 초과시와 작업자의 동작이 감지 되지 않으면 경고발생부가 작동하게 된다.

또한, 상기 통신부는 디스플레이된 선량률을 컴퓨터로 전송하고, 위급 상황시 인근 선량계로 위급상황을 전송함으로, 원자력 발전소와 방사선을 사용하는 분야(비파괴 검사, 병원, 자동차공장, 타이어공장 등등)의 작업자 및 건물의 화재시 소방관들에게 선량계를 휴대하게 하여 작업자 및 소방관들의 안전을 유지할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기된 선량계는 단순히 선량률과 작업자의 동작유무만을 판단하게 되어, 작업공간내의 산소농도를 파악하지 못하여 산소부족으로 인하여 작업자의 인체유해요인으로 작용되며, 또한 유독가스를 감지하지 못하여 작업자의 인체유해요인은 물론 대형참사로 연결되는 경우가 발생되는 문제점이 내재되어 있다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 산소감지부에서 산소의 농도를 감지하여 작업자가 산소부족으로 인한 작업자의 인체유해요인을 최소화하고, 가스감지부에서 가스농도를 감지하여 작업자의 인해유해요인은 물론 화재등의 대형참사로 연결되는 사고발생률을 최소화 할 수 있는 다기능 휴대용 포켓 선량계를 제공하는데 주된 목적이 있다.

본 고안의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는;

도 1 본 고안의 실시예에 따른 선량계의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 선량계 11 : 전원공급부

21 : 방사선 감지부 31 : 동작감지부

41 : 산소감지부 51 : 가스감지부

61 : 중앙처리장치 71 : 표시부

81 : 경고 발생부 91 : 통신부

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 선량계의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 고안에 의한 휴대용 포켓 선량계(1)는 전원공급부(11)와 방사선 감지부(21)와 동작감지부(31)와 산소감지부(41)와 가스감지부(51)와 중앙처리장치(61)와 표시부(71)와 경고발생부(81)와 RF무선 통신부(91)로 구성된다.

상기 전원공급부(11)는 저전압 구동부(111)와 고전압 증폭부(112)와 안정화 회로부(113)로 구성되고, 상기 저전압 구동부(111)는 선량계(1) 내부에 설치된 건전지 수납부에 수납된 건전지에 의해 인가되는 저전압을 고전압 증폭부(112)로 전송하고, 상기 고전압 증폭부(112)는 전송된 저전압을 증폭시켜 승압하며, 상기 안정화 회로부(113)는 상기 고전압 증폭부에서 승압된 전압을 항상 일정한 전력으로출력시키게 되는 것이다.

상기 방사선 감지부(21)는 방사선 센서부(211)와 방사선 반응부(212) 및 방사선 출력부(213)로 구성되고, 상기 방사선 센서부(211)는 외부로 부터 γ선을 감지하여 감지된 선량률을 방사선 반응부(212)로 전송하며, 상기 방사선 반응부(212)는 방사선 센서부(211)에서 감지된 선량률에 반응하여 반응된 값을 방사선 출력부(213)로 전송하고, 상기 방사선 출력부(213)는 방사선 반응부(212)에서 전송받은 선량률을 중앙처리장치(61)로 전송하게 되는 것이다.

또한, 상기 동작감지부(31)는 동작센서부(311)와 제어부(312)와 출력부(313)로 구성된다.

이때, 상기 동작센서부(311)는 작업자의 동작유무를 감지하는 것으로, 부저음을 발생시키는 압전변환기(PIEZO : 안정된 주파수를 필요로 하는 방송국의 송신기에는 수정편(水晶片)을 사용한 수정발진기를 사용하고, 기계적인 진동을 전기적인 출력으로 변환하는 마이크로폰이나 전축의 픽업에는 로셸염을 이용한 것이 있다.)를 응용하여, 압전변환기의 음 발생 부분에 캡을 만들어 그 속에 둥근 모양의 구슬을 넣어 사람이 움직일 때 구슬이 따라 흔들리게 하여 움직임을 감지하도록 구성하는 것이 가장 바람직하다. 이는 동작을 감지하는 일반적인 센서로 대체 사용이 가능하도록 구성된다.

또한, 외부의 움직임에 매우 민감하게 반응하게 구슬이 움직이면서 압전변화기에 미세한 충격을 가해 발생하는 약한 신호를 약 100배 정도 증폭하여 압전변화기로 변환하고, 그 신호는 MCU의 8 Bit Counter 입력부에 연결되어 있으며 MCU는약 2초에 한번씩 데이터를 읽어 입력된 Counter의 수를 분석, 움직임 상태를 파악하여 제어부로 전송하게 되는 것이다.

여기서, 상기 제어부(312)는 동작센서부(311)로 수신된 움직임 상태가 약 10 ~ 50초간 움직임이 없으면, 위급 상황으로 판단하여 출력부(313)로 전송하고, 상기 출력부(313)는 위급 상황을 중앙처리장치(61)로 전송하게 되는 것이다.

상기 산소감지부(41)는 산소센서(411)와 출력부(412)로 구성되고, 이때, 상기 산소센서(411)는 작업공간에 산소농도를 측정하여 전송하며, 상기 출력부(412)는 산소센서(411)에서 측정한 산소의 농도를 중앙처리장치(61)에 전송하게 되는 것이다.

이때, 상기 산소감지부(41)에서는 작업공간의 산소 농도원리는 갈비니 셀 전지식 산소센서(411)가 산소농도를 측정하여 0.5mV ~ 50mV의 출력을 내며, 산소농도는 0 ~ 100%까지 측정하고, 일반 대기상의 산소농도는 21%이며, 이때의 산소센서(411) 출력은 11 ~ 15mV이다. 산소농도 측정값이 18%이하로 산소농도가 떨어지면 공급되는 산소량이 적어 정상적인 활동이 어려워지므로 산소 결핍 경고를 발생하도록 중앙처리장치(61)에 입력하는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 산소 농도에 따른 산소 센서(411)의 출력값의 그래프는 표 1과 같다.

산소의 농도는 온도에 따라 변화가 있으므로 산소감지부(41) 내부에 서미스터(Thermistor)를 내장하여 온도에 따른 산소농도를 보상할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

온도에 따른 산소농도의 변화를 나타내는 그래프는 표 2와 같다.

상기 가스감지부(51)는 가스센서(511)와 출력부(512)로 구성되고, 이때, 상기 가스센서(511)는 작업공간에 가스농도를 측정하여 전송하며, 상기 출력부(512)는 가스센서(511)에서 측정한 가스의 농도를 중앙처리장치(61)에 전송하게 되는 것이다.

이때, 상기 가스센서(511)는 각종 유해가스에 대한 농도를 측정이 가능하고, 여기서 상기 유해가스는 CO, H₂S, NH₃, NO, Cl₂등이 있으며, 가스센서(511)에는 측정하고자 하는 유해가스에 따라 측정센서를 변경 설치가 가능하도록 구성하는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 상기 유해가스 측정원리는 가스센서(511) 내부의 히터에 기준전원을 공급하며, 상기 히터와 가스의 연소반응에 의해 발생하는 저항값의 변화를 측정하는 원리이다.

반응의 기준 가스를 측정한 저항값에 대해 현재 존재하는 가스의 반응에 대한 저항값의 비를 유해가스의 농도로 환산하는 것이다.

상기 중앙처리장치(61)는 방사선 감지부(21)에서 감지된 선량률을 방사선 출력부(211)로부터 전송받아 선량률을 산출하고, 내장되어 있는 메모리)의 누적선량률에 합산하여 결과값을 산출하고 데이터베이스화 하며, 상기 중앙처리장치(61)에는 작업자의 ID가 내장되어 있으며, 상기 중앙처리장치(61)에 데이터베이스화된 누적선량률과 감지중인 선량률을 표시부(71)로 전송한다.

또한, 상기 중앙처리장치(61)는 산소감지부(41)에서 감지된 산소농도를 출력부(611)로부터 전송받아 산소농도를 산출하고, 감지중인 산소농도를 표시부(71)로 전송하며, 내장된 메모리에 기준 산소농도(18%)와 비교하게 된다.

또한, 상기 중앙처리장치(61)는 가스감지부(51)에서 감지된 가스농도를 출력부(511)로부터 전송받아 가스농도를 산출하고, 감지중인 가스농도를 표시부(71)로 전송하며, 내장된 메모리에 유해 가스농도와 비교하게 된다.

상기 표시부(71)는 중앙처리장치(61)로 부터 전송받은 누적선량률과 감지중인 선량률과 산소농도와 가스농도를 디스플레이 한다.

이때, 중앙처리장치(61)는 작업자의 누적선량률과 감지중인 선량률이 기준치를 초과, 감지한 산소농도가 유해 산소농도 이하, 감지한 가스농도가 유해 가스농도 초과 및 동작감지부(31)에서 일정시간 움직임을 감지하지 못하였을 때에는 경고 발생부(81)로 위급상황을 전송하고, 상기 경고 발생부(81)는 내부에 구비된 음향발생부(811)와 발광부(812)를 이용하여 경고음과 빛을 발광시키는데, 상기 경고음은약 120 ~ 150데시벨의 경고음을 울리는 것이 바람직하고, 발광부(812)는 원형으로 움직이며 표시하여 어두운 곳에서도 위치를 쉽게 파악할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 중앙처리장치(61)는 동작감지부(31)에서 위급상황이 전송되면, 위급상황을 통신부(91)로 전송한다.

상기 통신부(91)에 내장되어 있는 출력부에서 다른 작업자에게 위급상황을 RF 통신회로를 이용하여 무선으로 전송하게 된다. 여기서 다른 작업자게게 전송할 때에는 인근 지역(사고 발생지역에서 약 5 ~ 15M 근방)작업자에게만 전송하여 빠른 시간이내에 사고 작업자를 찾을 수 있게하는 것이 바람직하다.

상기 통신부(91)에서 무선으로 위급상황을 전송하면, 다른 작업자의 통신부(91)에 내장된 입력부가 수신받아 경고 발생부(81)로 전송하여 인근지역의 작업자가 위급상황임을 알리게 된다.

또한, 상기 통신부는 중앙처리장치(61)의 메모리에 데이터베이스화된 선량률과 누적선량률를 컴퓨터로 전송할때, 상술한 바와 같이 RF통신회로에 의해 주변으로 선량계()가 이동하면 바로 무선으로 선량계의 ID와 선량률 및 누적선량률을 컴퓨터로 전송하게 된다.

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 다기능 휴대용 포켓 선량계를 이용하여 사용함에 있어서는;

작업자가 방사선이 노출된 지역에서 작업을 하면, 방사선 감지부(21)가 선량률을 감지하고, 상기 감지된 선량률 중앙처리장치(61)로 전송하며,중앙처리장치(61)는 이를 데이터베이스화 하여 표시부(71)로 전송하여 디스플레이된다.

이때, 상기 디스플레이되는 선량률은 초기에는 누적선량상태를 디스플레이 하고, 작업자가 모드 버튼을 한번 클릭하면 시간당 선량률을 표시하게 되는 것이다.

또한, 작업자가 작업중인 작업공간에 산소농도를 산소 감지부(41)가 감지하고, 감지된 산소농도를 중앙처리장치(61)로 전송하며, 중앙처리장치(61)는 수신된 산소농도와 메모리에 저장된 기준 산소농도와 비교하여 표시부(71)로 전송하여 디스플레이 되는 것이다.

또한, 작업자가 작업중인 작업공간에 가스농도를 가스 감지부(51)가 감지하고, 감지된 가스농도를 중앙처리장치(61)로 전송하며, 중앙처리장치(61)는 수신된 가스농도와 메모리에 저장된 기준 가스농도와 비교하여 표시부(71)로 전송하여 디스플레이 되는 것이다.

상기 작업을 하고 있는 작업자가 정신을 잊으면, 동작감지부(31)에서 동작을 감지하여 위급상황을 인식하고 이를 중앙처리장치(61)로 전송하면, 상기 중앙처리장치(61)는 위급상황을 경고발생부(81)와 통신부(91)로 전송하고, 상기 경고발생부(81)는 경고음 발생 및 빛을 발광하여 작업자의 위치를 쉽게 파악할 수 있도록 하고, 상기 통신부(91)는 인근지역(10M 내외)의 작업자에게 위급상황을 전송하여 위급상황을 발생한 작업자를 빠른 시간이내에 조치할 수 있도록 한다.

또한, 작업자가 스스로 위급상황을 전송하고자 할 때에는 모드 버튼과 선택버튼을 동시에 클릭하면 위급상황을 전송하게 되고, 알람, 울림, 시간 및 ID설정은 선택 버튼을 이용하여 변경한다.

그리고, 작업자가 작업을 마치고 누적선량률을 컴퓨터에 입력하고자 할 때에는 컴퓨터 주위로 가면 RF 통신회로에 의해 컴퓨터로 누적선량률과 감지한 선량률을 전송하게 된다.

이상과 같이, 산소감지부에서 산소의 농도를 감지하여 작업자가 산소부족으로 인한 작업자의 인체유해요인을 최소화하고, 가스감지부에서 가스농도를 감지하여 작업자의 인해유해요인은 물론 화재등의 대형참사로 연결되는 사고발생률을 최소화 할 수 있는 다기능 휴대용 포켓 선량계를 제공함으로써 작업자가 안전하게 작업할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

전원공급부(11)와 방사선 감지부(21)와 동작감지부(31)와 중앙처리장치(61)와 표시부(71)와 경고발생부(81)와 RF무선 통신부(91)로 구성된 선량계(1)에 있어서,

상기 선량계(1)는 내부에 작업공간의 산소농도를 측정하여 중앙처리장치(61)로 전송하는 산소감지부(41)가 구비되고, 작업공간의 가스농도를 측정하여 중앙처리장치(61)로 전송하는 가스감지부(51)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 휴대용 포켓 선량계.
제 1항에 있어서,

상기 산소감지부(41)는 작업공간에 산소농도를 측정하는 산소센서(411)가 구비되고, 상기 산소센서(411)에서 감지된 산소농도를 중앙처리장치(61)로 전송하는 출력부(412)로 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 휴대용 포켓 선량계.
제 2항에 있어서,

상기 산소센서(41)는 내부에 온도에 따른 산소농도를 보상할 수 있는 서미스터를 내장한 것을 특징으로 하는 다기능 휴대용 포켓 선량계.
제 1항에 있어서,

상기 가스감지부(51)는 작업공간에 가스농도를 측정하는 가스센서(511)가 구비되고, 상기 가스센서(511)에서 감지된 가스농도를 중앙처리장치(61)로 전송하는 출력부(512)로 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 휴대용 포켓 선량계.