KR200380954Y1 - 방사선투과검사용 콜리메타 지지대 - Google Patents

방사선투과검사용 콜리메타 지지대 Download PDF

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KR200380954Y1
KR200380954Y1 KR20-2005-0001229U KR20050001229U KR200380954Y1 KR 200380954 Y1 KR200380954 Y1 KR 200380954Y1 KR 20050001229 U KR20050001229 U KR 20050001229U KR 200380954 Y1 KR200380954 Y1 KR 200380954Y1
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Abstract

본 고안은 방사성동위원소를 이용하는 콜리메타와 그 지지대에 관한 것으로, 종래의 콜리메타 지지대는 마그네트에 별도의 센타지지봉을 고정볼트에 의하여 임의 고정하는 방식으로서 검사수행 중 콜리테마를 지지하는 지지봉이 처지게 되는 문제가 있었으며, 종래의 콜리메타는 방사선 방출창의 노출각도가 90도 이상으로 형성되어 방사선의 차폐효과가 떨어지게 되는 문제가 있었다.
이에 본 고안은 방사선투과검사용 콜리메타를 지지하기 위한 지지대에 있어서, 콜리메타의 내부 선원으로부터의 방사선이 투과되도록 방사창이 형성된 지지판넬과, 콜리메타가 움직이지 않도록 지지판넬의 상부면 전후단에 형성된 콜리메타 지지치구와, 콜리메타의 양측면을 고정하기 위한 고정판, 고정판을 통과하여 콜리메타를 2차로 고정하기 위한 추가고정볼트와, 지지판넬 하부 양측면 중앙에 형성되며 하단에 전후방향으로 지지봉이 연장된 상하지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 콜리메타 지지대를 구성으로 하고, 상기 콜리메타는 하부의 방사선 방출창의 각도가 각각 전후 56도, 좌우 24도가 되도록 형성하며, 상기 지지판넬의 방사창은 상기 콜리메타의 방사선 방출창 크기와 대응되도록 구성한 것이다.
본 고안에 의하여 각종 건설공사나 토목공사 중 용접부에 대한 비파괴검사를 수행하고자 할 때, 신뢰도가 높은 검사결과를 얻을 수 있고, 검사자나 통행자에게 피폭을 주지 않기 때문에 교량작업시에는 차량을 통제하지 않고도 간단하고 빠르게 작업할 수 있으므로 국가경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

방사선투과검사용 콜리메타 지지대{Supporting stand of collimator for radiographic inspection}
본 고안은 방사성동위원소를 이용하는 콜리메타와 그 지지대에 관한 것으로, 현재 비파괴검사 업체에서 수행하고 있는 검사 중 대부분을 차지하고 있는 각종 건설교량의 BOX 교량 판재용접부 또는 화력·원자력발전소 등의 국가기관산업과 석유화학단지 건설공사 용접부 검사시, 외경이 3인치 이하인 작은 파이프 용접부 검사시 보다 안전하게 검사업무를 수행할 수 있는 콜리메타와 그 지지대에 관한 것이다.
종래에 알려진 방사성 동위원소를 이용하는 콜리메타 지지대는 도 1에 나타난 바와 같이, 각 말단에 센타 마그네트(1)가 형성된 삼발이(2)로 센타봉(3)의 하부를 지지하고, 센타봉(3)에 클램프(4)를 센타봉조임볼트로 고정한 뒤, 클램프(4)에 콜리메타 지지봉(5)을 고정볼트로 고정하고, 콜리메타 지지봉의 단부에 형성된 콜리메타 장입구(6)에 콜리메타(10)를 장입한 후 조임볼트를 이용하여 콜리메타(10)를 고정하는 간이 지지방식을 사용하였다.
위와 같은 방법으로 사용되고 있는 콜리메타 지지대는, 일정기간 사용 후에는 검사업무의 수행 중 마그네트의 자력이 약화되어 쓰러지거나 콜리메타의 무게로 인해 고정볼트 부위가 헐거워져서 지지봉이 처지게 되면 방사선 과다노출로 인한 촬영필름의 불량이 발생하는 한편, 재촬영으로 인하여 작업종사자들에 대한 추가적인 피폭이 발생하였고, 동시에 방사선원과 촬영대상물 사이에 정확한 거리를 유지하여야 하기 때문에 숙련된 기술자 외에는 조작할 수 없었으며, 볼트에 의한 지지방식이기 때문에 일정크기 이상의 콜리메타의 사용도 불가능한 문제가 있었다.
또한 종래의 콜리메타는 현재 검사중에 있는 모든 제품을 염두에 두고 제작되었기 때문에 방사선 방출창의 노출각도가 90도 이상으로 형성되어 방사선의 차폐효과도 떨어지게 되는 문제가 있었다.
따라서 종래의 콜리메타는 방사선 작업장소가 갖추어진 일반공장 내의 숍(Shop)이나 공터부지 등 넓은 장소에서만 사용 가능하지만 실제로 비파괴검사를 수행하게 되는 장소에는 일부 현장을 제외하고 검사장소나 충분한 공간이 마련되어 있지 않고, 콜리메타의 조작 및 설치가 곤란하기 때문에 한국원자력 안전기술원에는 콜리메타를 사용하는 것으로 신고하고 있더라도 실제의 콜리메타의 사용빈도는 매우 미약한 실정이었다. 이로 인하여 작업종사자들에게 많은 피폭이 발생하고 있으며 작업장 근처의 일반인들에게도 많은 위험을 유발하고 있었다.
또한 일반인이 작업현장근처에 머무르지 않는 휴일이나 야간을 이용하여 검사업무를 수행하여야 하고 피폭위험에 노출되는 위험을 감수하여야 하는 관계로 3D 업종으로 분류되어 검사 인력을 수급하는 데에도 어려움을 겪고 있으며, 실제로 피폭사고에 의한 산업안전재해가 발생하는 등의 문제가 야기되고 있다.
특히 출원일 현재 진행되고 있는 서울시 청계천 복원공사현장에서 건설 중인 강교 주변에는 24시간 내내 차량통행과 일반인들의 출입이 있기 때문에 종래의 콜리메타와 지지대로 검사업무를 수행하는 경우에는 차량운행과 일반인의 통행을 통제한 후 검사작업을 수행하여야 하는 바, 만일 이를 무시하고 검사를 수행하는 경우에는 일반인에게 허용되는 연간 법적 허용피폭선량을 초과하는 피폭이 발생됨으로 인하여 심각한 사회문제를 야기하게 되며, 차량 및 일반인의 통행을 제한하고 공사를 수행하는 경우에는 검사현장 주변 시내에 교통체증을 유발하고 시민들의 불만이 증가하게 되어 공사의 진행이 곤란해지는 등의 막대한 경제적인 손실이 발생하게 되는 문제를 안고 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하여 보다 안전하고 신속하게 비파괴검사 업무를 수행할 수 있는 콜리메타와 그 지지대를 제공하기 위해 안출된 것으로서, 안전한 차폐로 방사선 누출을 최소화함으로써 작업자 및 일반 보행자에 대한 피폭을 최소화함을 목적으로 하는 것이다.
또한 콜리메타와 지지대가 별도의 조작 없이 보다 좋은 필름의 상질을 얻을 수 있는 이상적 거리인 33cm가 자동적으로 맞추어지도록 제작되어 검사시간이 단축되고, 불량률이 감소되며, 숙련된 기술자가 아니더라도 사용이 가능하게 되어 검사의 신뢰성이 확보되고 검사에 소요되는 인력 및 비용이 절감되도록 하는 데에 그 목적이 있다.
본 고안은 방사선투과검사용 콜리메타(10)를 지지하기 위한 지지대(20)에 있어서, 콜리메타의 내부 선원으로부터의 방사선이 투과되도록 방사창(22)이 형성된 지지판넬(21)과, 콜리메타(10)가 움직이지 않도록 지지판넬(21)의 상부면 전후단에 형성된 콜리메타 지지치구(23)와, 콜리메타(10)의 양측면을 고정하기 위한 고정판(24), 고정판(24)을 통과하여 콜리메타(10)를 2차로 고정하기 위한 추가고정볼트(25)와, 지지판넬(21) 하부 양측면 중앙에 형성되며 하단에 전후방향으로 전후지지봉(27)이 연장된 상하지지대(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 콜리메타 지지대(20)를 구성으로 하는 것이다.
또한 상기의 콜리메타 지지대(20)에 있어서, 상기 콜리메타(10)는 하부의 방사선 방출창(12)의 각도가 각각 전후 56도, 좌우 24도가 되도록 형성되고, 상기 지지판넬(21)의 방사창(22)은 상기 콜리메타(10)의 방사선 방출창(12) 크기와 대응되도록 구성된 것을 특징으로 하는 콜리메타 지지대(20)에 관한 것이다.
본 고안의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안에 의한 콜리메타 지지대의 사시도로서, 콜리메타(10)를 올려놓아 고정하게 되는 지지판넬(21)에는 콜리메타(10)의 방사선 방출창(12)으로부터 방출되는 방사선을 통과시키기 위한 방사창(22)이 형성되어 있으며, 상기 방사창은 콜리메타(10)의 방사선 방출창의 형태와 같이 전후로 긴 타원형의 형태로 형성된다.
또한 지지판넬(21) 상부면의 전후 말단부에는 콜리메타(10)를 지지하여 움직이지 않도록 하기 위한 콜리메타 지지치구(23)가 낮은 높이로 형성되어 있으며, 지지판넬의 양 측면에는 콜리메타(10)의 크기에 꼭 맞도록 설계된 고정판(24)이 구성되어 있고, 지지치구(23)와 고정판(24)에 의하여 고정된 콜리메타(10)를 2차로 더 고정하기 위하여 형성된 추가고정볼트(25)를 고정판(24)에 통과시켜 조여 줌으로써, 콜리메타(10)가 지지판넬(21) 상에 보다 안정적으로 고정되게 된다.
지지판넬(21)의 하부 양 측면에는 방사선 작업종사자이면 누구나 쉽게 설치가 가능하도록 스텐레스 스틸 등으로 제작된 상하지지대(26)가 형성되고, 양 측의 상하지지대(26)는 상부보다 하부가 넓은 폭을 갖도록 벌어진 형태로 구성되며, 상하지지대(26)의 하단에 형성된 전후지지봉(27)은 전후 방향으로 연장된 형태로 구성되어 있어서 장소에 제한됨 없이 안정감 있는 설치 및 작업이 가능하게 된다.
도 3은 본 고안에 의한 콜리메타(10)와 지지대(12)가 결합된 형태를 도시한 것으로서, 도 3(a)는 정면의 단면도이고, 도 3(b)는 좌측면의 단면도이다.
도 3(a)와 도 3(b)에 나타난 바와 같이, 본 고안에 의한 콜리메타(10)의 방사선 방출창(12)은 좌우의 폭보다 전후의 폭이 더 넓은 긴 타원형의 형태로 이루어지며, 콜리메타(10)가 콜리메타 지지치구(23)와, 고정판(24) 및 추가고정볼트(25)에 의하여 지지판넬(21) 상에 고정되도록 구성되고, 콜리메타(10)의 상부에는 콜리메타(10)의 이동 및 설치가 용이하도록 손잡이(11)가 형성된다.
도 4는 본 고안의 콜리메타(10)에 연결되는 프론트가이딩 컨넥터(13)를 나타내는 것으로 프론트가이딩 컨넥터(13)는 방사성동위원소를 콜리메타(10)로 주입하기 위한 구성이다. 프론트가이딩(도면에 미도시)은 원격조작에 의하여 방사성동위원소를 이동시키는 연결통로를 일컫는 것으로서, 본 고안의 콜리메타(10)에 프론트가이딩 컨넥터(13)를 결합한 후, 프론트가이딩을 프론트가이딩 컨넥터(13)에 연결하여 콜리메타(10) 내부로 방사선원을 이동시킬 수 있게 된다.
콜리메타를 이용한 방사선 투과검사에 있어서 방사선원과 필름사이의 가장 바람직한 거리는 33cm이나, 종래의 콜리메타를 지지하는 방식은 센타 마그네트나 고정볼트를 이용하는 것이어서 일정무게 이상의 콜리메타를 사용할 수 없었고, 사용시 자력이 약화되거나 선원노출시의 충격으로 인하여 센타가 맞지 않게 되어 불량률이 큰 문제가 있었으나, 본 고안에 의한 콜리메타의 지지대(20)에서 스텐레스 스틸을 이용한 상하지지대(26) 하단의 내부폭을 17.6cm, 상단 내부폭을 9cm로 하고, 높이 29cm의 상단에 2mm 지지판넬(21)을 형성하도록 한 경우에는, 지지판넬(21)중앙에 콜리메타(10)에 맞는 방사창(22)을 뚫고, 지지판넬(21) 위에 콜리메타(10)를 고정함으로써 방사선원부터 필름까지의 거리가 자동적으로 33cm가 되도록 제작되므로, 항상 동일한 품질의 검사결과를 얻게 되어 검사의 신뢰성이 확보되고, 숙련된 기술자나 전문가가 아니더라도 누구든지 용이하게 설치 및 검사가 가능하게 되어 인력수급에도 도움이 된다.
또한 콜리메타(10)를 구성함에 있어서도, 종래의 콜리메타는 차폐체로 텅스텐 11mm 또는 납 20mm를 사용하고, 모든 검사대상제품을 대상으로 하여 제작됨으로 인하여 방사선 노출각도가 90도 이상으로 제작되었으나, 본 고안의 콜리메타(10)는 차폐체로 50mm의 납을 사용하고, 상부에 이동 및 설치가 용이하도록 상부에 손잡이를 형성하며, 방사선원의 노출을 최소화하기 위하여 폭(좌우)방향으로는 5인치의 폭에 방사선 노출각도 24도, 길이(전후)방향으로는 15인치에 각도 54도 이내의 범위에서만 방사선이 노출되도록 구성된 것이다.
방사선원 및 강도를 Ir-192 50Ci로 하고, 검사체 두께는 스틸(steel) 28mm, 선원과 필름(film)사이의 거리는 33cm, 주당 촬영회수 및 매수는 75회에 150매, 1회(2매)촬영시 노출시간은 134초(2.23분), 주당 총 촬영시간은 167.5분(134초×75회)으로 동일하게 하여 종래의 콜리메타와 본 고안의 콜리메타를 사용하는 경우 각각에 있어서, 방사선량이 0.25mR/hr이 되는 방사선 관리구역의 크기 및 작업종사자의 피폭선량을 비교하여 보았다.
우선 방사선 관리구역을 설정하기 위한 수학식은 다음과 같으므로,
D = (방사상수×선원강도)/(거리)2 ×차폐체 ×주당작업시간
종래의 콜리메타와 지지대 사용시의 방사선 관리구역은
0.25mR/hr = (0.48R/hr×1m×50Ci)/(d)2×e-0.693(20/6.0)×103×(2.79/40)hr/Week
∴ d = 25.8 m 인 반면,
본 고안의 콜리메타와 지지대 사용시의 방사선 관리구역은
0.25mR/hr = (0.48R/hr×1m×50Ci)/(d)2×e-0.693(50/6.0)×103×(2.79/40)hr/Week
∴ d = 4.6 m
이므로, 종래의 콜리메타는 적어도 반경 25.8m, 직경 51.6m의 방사선관리구역이 설정되도록 하여야 하나, 본 고안의 콜리메타는 반경 4.6m, 직경 9.2m의 작업 반경만이 요구되므로, 종래의 콜리메타를 사용한 경우에 비하여 현저하게 작은 공간을 필요로 하게 되어 작업장소에 크게 제한을 받지 않고 교량 등의 특수 장소는 물론 일반사업장에서도 사용할 수 있다.
또한 작업종사자에 대한 피폭선량과 관련하여 종래의 콜리메타와 지지대와 본 고안에 의한 콜리메타와 지지대를 사용한 경우를 비교하여 보면,
종래의 콜리메타와 지지대를 사용하는 경우의 작업종사자의 피폭선량은
0.48mR/hr×50Ci×e-0.693(20/6.0)×103×(1/10)2×2.79hr/Week
= 66.5 mR/week
인 반면, 본 고안에 의한 콜리메타와 지지대에 의한 작업종사자의 피폭선량을 살펴보면,
0.48mR/hr×50Ci×e-0.693(50/6.0)×103×(1/10)2×2.79hr/Week
= 2.1 mR/week
인 것으로, 종래의 콜리메타와 지지대는 66.5 mR/Week의 피폭을 발생하게 되므로 강교 설치장소 및 일반인의 통행이 지속되는 장소에서는 사용이 불가능하나, 본 고안에 의한 콜리메타와 지지대는 이보다 훨씬 적은 2.1 mR/Week의 피폭선량이 예상되므로 종래의 콜리메타와 지지대를 사용하는 경우와는 달리 교량 등의 특수 장소에서도 보행자와 차량의 통행을 통제하지 않고도 설치 및 측정이 가능하게 된다.
상술한 내용을 기초로 상기의 종래기술과 비교한 본 고안에 의한 콜리메타와 지지대의 특성을 표로 나타내어 비교해보면,
종래의콜리메타와 지지대 본 고안에 의한콜리메타와 지지대 비고
콜리메타크기 텅스텐 11mm 또는 납 20mm(노출각도가 90도 이상) 납 50mm(방사선 피폭의 최소화를 위하여 방사선방출창을 최소의 각도로 제작(전후56도, 좌우24도)) 텅스텐11mm와납20mm의 차폐효과는 동일.
콜리메타 지지방법 센타 마그네트나 일반 마그네트를 이용하여 만든 간이 지지방식 스텐레스 스틸 환봉을 이용한 29cm 높이의 환봉지지대가 형성된 2mm지지판넬에 방사창을 뚫어 방사선원에서 필름까지의 거리가 자동적으로 33cm가 되도록 제작(도면참조)
취급가능자 숙련된 기술자나 일정 경력 이상인 자만 사용가능(숙련된 기술자 외 사용불가) 숙련된 기술자와 관계없이 누구나 쉽게 설치 및 사용
방사선관리구역 반경 25.8m, 직경51.6m로 설정(별도의 작업장이 설치된 장소나 일반인들이 없는 장소에서만 사용가능) 반경 4.6m, 직경 9.2m로 설정(청계천 복원공사 등의 특수장소는 물론 일반사업장에서도 안정적으로 사용가능)
작업종사자의예상피폭선량(주당) 66.5 mR/Week(강교설치장소 및 일반인이 통행하는 곳에서는 사용불가) 2.1 mR/Week(일반인과 차량이 통행하는 장소에서도 사용가능)
※테스트 조건방사선관리구역사용선원 및 강도검사체 두께선원과 Film사이의 거리주당촬영회수 및 매수1회(2매)촬영시 노출시간주당 총 촬영시간 0.25mR/hr미만인 거리Ir-192 : 50CiSteel 28mm33cm75회에 150매134초(2.23분)167.5분(2.75hr/Week)(134초×75회) 0.25mR/hr미만인 거리Ir-192 : 50CiSteel 28mm33cm75회에 150매134초(2.23분)167.5분(2.75hr/Week)(134초×75회) 동일한 조건
결과 일반인들의 안전성 문제로 휴일이나 야간을 이용하여 검사업무를 수행함으로 각종 안전사고의 발생우려가 높고 3D업종에 속하게 되어 심각한 퇴직난으로 기술개발과 축적은 물론 인력 수급이 불가하여 회사의 경쟁력이 퇴보. 일반인들에 대한 피폭의 우려가 없고, 휴일이나 야간작업의 감소로 안전사고의 발생률이 감소하고 3D업종에서 탈피하게 되어 검사인력수급이 원활하게 되고 비용지출이 감소함으로 인하여 회사의 경쟁력이 향상됨.
와 같다.
이와 같이 본 고안에 의한 콜리메타와 지지대를 사용하여 강교의 판계용접부나 3인치 이하의 작은 파이프 검사를 수행할 경우에는 항상 동일한 거리를 유지하여 촬영할 수 있게 됨으로써 필름의 불량률이 감소하여 검사의 신뢰성이 확보되며, 설치 및 조작이 용이하여 오랜 경력을 가진 기술자가 아니더라도 사용이 가능하고, 선원을 중심으로 반경 5m, 직경 10m의 작업장만 있으면 어디든지 작업자와 일반인들의 통행 및 활동을 제한하지 않고도 안전하게 검사업무를 수행할 수 있다.
특히 출원일 현재 공사가 진행 중인 청계천 복원공사 현장과 같이, 24시간 내내 작업장 주변에 차량이 통행하거나 일반인이 머무는 장소에서 이루어지는 강교공사 등에 있어서는 그 효과가 더 크다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 각종 건축공사나 토목공사 중 용접부에 대한 정밀도를 측정하고자 할 때, 적정거리를 유지하도록 고정된 지지대를 사용함으로써 보다 안전하고 신속하게 검사업무를 수행할 수 있고, 좁은 각도의 방사선 방출창이 형성된 콜리메타를 사용함으로써 요구되는 방사선관리구역의 넓이를 감소시킬 수 있으며, 안전한 차폐로 작업종사자나 주변의 일반인에 대한 피폭을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 특히 교량작업시에는 차량을 통제하지 않고도 간단하고 빠르게 작업할 수 있고, 안정된 콜리메타 지지대를 사용함으로써 필름의 불량 발생률이 감소되어 검사의 신뢰도를 향상시킬 수 있음과 더불어, 피폭으로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있게 됨으로써 안정적인 인력수급이 가능하게 되어 국가 경쟁력이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 종래 콜리메타의 설치상태의 사시도이다.
도 2는 본 고안에 의한 콜리메타 지지대의 사시도이다.
도 3는 본 고안에 의한 콜리메타와 콜리메타 지지대를 결합한 상태의 (a)정면도 및 (b)측면도이다.
도 4는 본 고안에 의한 콜리메타에 연결되는 프론트가이딩 컨넥터의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 콜리메타 11 : 손잡이
12 : 방사선 방출창 13 : 프론트가이딩 컨넥터
20 : 지지대 21 : 지지판넬
22 : 방사창 23 : 콜리메타 지지치구
24 : 콜리메타 고정판 25 : 추가고정볼트
26 : 상하지지대 27 : 전후지지봉

Claims (2)

  1. 방사선 투과검사용 콜리메타(10)를 지지하기 위한 지지대(20)에 있어서,
    콜리메타의 내부 선원으로부터의 방사선이 투과되도록 방사창(22)이 형성된 지지판넬(21)과,
    콜리메타(10)가 움직이지 않도록 지지판넬(21)의 상부면 전후단에 형성된 콜리메타 지지치구(23)와,
    콜리메타(10)의 양측면을 고정하기 위한 고정판(24)과,
    고정판(24)을 통과하여 콜리메타(10)를 2차로 고정하기 위한 추가고정볼트(25)와,
    지지판넬(21) 하부 양측면 중앙에 형성되며 하단에 전후방향으로 지지봉(27)이 연장된 상하지지대(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 콜리메타 지지대(20).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콜리메타(10)는 하부의 방사선 방출창(12)의 각도가 각각 전후 56도, 좌우 24도가 되도록 형성되고, 상기 지지판넬(21)의 방사창(22)은 상기 콜리메타(10)의 방사선 방출창(12) 크기와 대응되도록 구성된 것을 특징으로 하는 콜리메타 지지대(20).
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