KR20150121354A - 방사선 측정 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

방사선 측정 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선 측정 장치에 관한 것으로서, 상기 방사선 측정 장치의 한 특징은 대기 중의 알파 방사선량에 대응하는 알파 방사선 검출 신호를 출력하는 알파 방사선 검출 유닛, 대기 중의 감마 방사선량에 대응하는 감마 방사선 검출 신호를 출력하는 감마 방사선 검출 유닛, 상기 알파 방사선 검출 유닛과 상기 감마 방사선 검출 유닛에 연결되어 있고, 상기 알파 방사선 검출 신호와 감마 방사선 검출 신호를 각각 판독하여, 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량을 판정하고, 판정된 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 기준량을 초과할 경우, 경고 신호를 출력하는 제어부, 그리고 상기 제어부와 연결되어 있고, 상기 경고 신호에 따라 동작하는 경고부를 포함한다. 이로 인해, 하나의 측정 장치를 이용하여 알파 방사선과 감마 방사선의 양을 측정하므로, 사용자의 경제적 부담이 줄어들고, 또한, 벽에 부착할 수 있는 소형화로 방사선 측정 장치가 제작되므로, 설치와 사용이 편리하다.

Description

방사선 측정 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING RADIATION}
본 발명은 방사선 측정 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 인체는 평상시에 자연에 존재하는 자연 방사선에 노출되어 조사를 받고 있으며, 자연 방사선으로 대기 및 흙이나 암석에 존재하는 방사성 동위원소에서 방사되는 알파(α) 방사선, 베타(β) 방사선, 감마(γ) 방사선 등과 우주에서 방사되어 태양 광선과 함께 인체에 조사되는 우주선(cosmic ray)등이 있다.
또한 인체는 자연 방사선 외에 기술 발전으로 인해 의료용 방사선, 텔레비전(television), 형광등, 컴퓨터 등 전자제품, 전자기계 또는 운송장치 등에서 발생되는 인공 방사선에 노출되어 있다.
이처럼, 인체가 조사받는 방사선은 인체에 많은 악영향을 미치게 되므로 국제원자력기구에서는 연간 300nSv/h의 권고치를 설정하고 있으며, 이에 따라 대한민국에서는 연간 100nSv/h 이상 노출되지 않도록 하는 방사선 안전 가이드 허용치를 설정하고 있다.
특히, 라듐(Ra)과 우라늄(U)의 자연 방사선 붕괴로 인해 생성되는 알파(α) 방사선인 라돈(Rn)의 경우, 폐암 등을 유발하므로, 라돈에 대한 특별 관리가 행해지고 있다.
예를 들어, 국가마다 다르지만 대략 60Bq/m3 내지 200Bq/m3이하로 대기 중의 라돈 농도를 유지할 것을 권고하고 있고, 대한민국은 실내 공기질 권고 기준으로서 라돈 농도를 4pCi/l(즉, 148Bq/m3)로 지정하고 있다.
일반적으로 라돈 기체는 건물 주변을 감싸고 있는 토양이나 자갈 등을 통해 지속적으로 지상으로 이동하여 건물의 공간이나 콘크리트의 기공 등을 통해 실내로 침투하게 되는데, 이처럼, 주변 토양으로부터 침투하는 라돈이 실내 라돈의 주요 원인으로 알려져 있고, 콘크리트, 석고보드, 자갈, 벽돌 등의 건축자재 또한 실내 라돈의 오염원이 된다.
또한, 이러한 라돈은 물에 잘 용해되므로 지하수의 이동을 통해 실내에 유입되기도 하고, 물을 통한 라돈의 실내 이동은 콘크리트의 기공을 통한 모세관 현상이나 수압으로 인해 침투된다. 이때, 실내의 온도가 높을수록 그리고 압력이 낮을수록 실내로 유입되는 라돈의 양은 증가하게 된다.
이처럼, 대기 중에 존재하는 라돈 기체 등과 같은 방사성 동위원소에서 방출되는 알파 방사선이 인체에 조사되면 알파 방사선이 호흡기를 통하여 폐에 집적되게 되어 폐암 등을 유발하는 것과 같이 인간에게 많은 악영향을 미친다.
인체의 건강에 막대한 영향을 미치는 공기 중의 라돈 농도를 정확하게 측정하기 위하여, 여러 종류의 계측기와 다양한 측정 장치가 널리 개발되어 사용되고 있다.
대기중의 라돈 농도를 측정하는 장치로는, 섬광계수기(scintillation counter), 가이거(Geiger) 계수기, 비례(proportional)형 계수기, 고체접합계수기(solid state junction counter) 등 알파 입자를 측정하는 것이 대부분을 차지하고 있는 실정이다.
섬광계수기는 방사선에 의한 섬광을 광전 음극으로 수신한 후 광전자 배증관을 통해 증폭한 것을 전기신호로 바꾸어 계수회로에 보내어 관측하는 구조로 되어 있어, 섬광 물질이 광전 증배관의 광전 음극에서 처리되고 이는 신호를 증폭시켜 알파입자의 에너지와 양에 대한 정보를 제공하도록 되어 있다.
이때, 섬광물질은 계측기의 내부로 주변의 빛이 침투되지 않도록 불투명하게 코팅되어 있다. 하지만, 스크래치(scratch) 등으로 인해 코팅 물질이 벗겨질 경우, 주변의 빛이 계측기 내부로 유입되는 문제가 발생한다.
또한, 검출물질로써 특정한 기체를 사용하도록 설계된 가이거 계측기나 비례형 계수기와 같은 가스 검출기의 경우, 알파선이나 라돈을 검출하기 위한 기체의 밀봉 장치를 구비해야 한다.
또한 가스 검출기의 경우, 알파 입자가 들어오는 입구 부분의 손상 위험이 높아 수명이 오래 가지 못하는 문제가 있다.
또한, 감마 방사선 역시 피부암 등과 같이 암을 유발하며, 피부를 괴사시키는 등과 같이 인체에 많은 악영향을 미친다.
이와 같이, 알파 방사선이나 감마 방사선을 측정하는 장비는 고가의 장비로 일반인들이 구입하기가 힘들며 크기가 크고 무거워 이동과 휴대가 거의 불가능하였다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 측정 장치에서 알파방사선과 감마 방사선의 측정이 모두 가능하여 사용자의 만족도를 향상시키기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 측정 장치의 소형화를 실현하기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 방사선 측정 장치는 대기 중의 알파 방사선량에 대응하는 알파 방사선 검출 신호를 출력하는 알파 방사선 검출 유닛, 대기 중의 감마 방사선량에 대응하는 감마 방사선 검출 신호를 출력하는 감마 방사선 검출 유닛, 상기 알파 방사선 검출 유닛과 상기 감마 방사선 검출 유닛에 연결되어 있고, 상기 알파 방사선 검출 신호와 감마 방사선 검출 신호를 각각 판독하여, 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량을 판정하고, 판정된 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 기준량을 초과할 경우, 경고 신호를 출력하는 제어부, 그리고 상기 제어부와 연결되어 있고, 상기 경고 신호에 따라 동작하는 경고부를 포함한다.
상기 방사선 측정 장치는 15㎝ 내지 25㎝의 길이를 갖는 것이 좋다.
상기 특징에 따른 방사선 측정 장치는 상기 방사선 측정 장치의 동작에 필요한 전원을 공급하는 공급부, 그리고 상기 방사선 측정 장치의 외부면과 바로 접해있고 상기 공급부와 연결되어 있는 플러그부를 더 포함할 수 있다.
상기 경고부는 적어도 하나의 발광 다이오드나 부저를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 특징에 따른 방사선 측정 장치는 상기 제어부와 연결되어 있고, 외부 장치와의 통신을 행하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있고, 판정된 상기 알파 방사선 검출량과 상기 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 상기 기준량을 초과할 경우 상기 제어부는 경고 메시지를 통신 모듈로 전송할 수 있다.
상기 제어부는 알파 방사선 검출량과 제1 기준량을 비교하고, 감마 방사선 검출량과 제2 기준량을 비교할 수 있다.
이때, 상기 제1 기준량은 4pCi/l이고, 상기 제2 기준량은 300nSv/h일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 방사선 측정 장치의 제어 방법은 알파 방사선 검출 신호를 판독하는 단계, 판독된 알파 방사선 검출 신호를 이용하여 알파 방사선 검출량을 측정하는 단계, 감마 방사선 검출 신호를 판독하는 단계, 판독된 감마 방사선 검출 신호를 이용하여 감마 방사선 검출량을 측정하는 단계, 알파 방사선 검출량과 제1 기준량을 비교하는 단계, 감마 방사선 검출량과 제2 기준량을 비교하는 단계, 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 기준량 중 적어도 하나를 초과하는지를 판단하는 단계, 그리고 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 기준량 중 적어도 하나를 초과할 경우, 경고부로 경고 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
상기 제1 기준량은 4pCi/l이고, 상기 제2 기준량은 300nSv/h일 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 하나의 측정 장치를 이용하여 알파 방사선과 감마 방사선의 양을 측정하므로, 사용자의 경제적 부담이 줄어든다.
또한, 벽에 부착할 수 있는 소형화로 방사선 측정 장치가 제작되므로, 설치와 사용이 편리하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 방사선 측정 장치의 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시한 방사선 측정 장치의 사시도이다.
도 3과 도 4는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 방사선 측정 장치의 동작 순서도로서, 도 3은 알파 방사선 측정 신호를 이용한 방사선 측정 장치의 동작 순서도이고, 도 4는 감마 방사선 측정 신호를 이용한 방사선 측정 장치의 동작 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 방사선 측정 장치 및 그 제어 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 방사선 측정 장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 방사선 측정 장치(100)는 대기중의 알파 방사선을 검출하여 전기적인 신호를 출력하는 알파 방사선 검출부(10), 대기 중의 감마 방사선을 검출하여 전기적인 신호를 출력하는 감마 방사선 검출부(20), 알파 방사선 검출부(10)와 감마 방사선 검출부(20)에 연결되어 있는 전압 인가부(30), 알파 방사선 검출부(10)에 연결되어 있는 신호 처리부(제1 신호 처리부)(40), 감마 방사선 검출부(20)에 연결되어 있는 신호 처리부(제2 신호 처리부)(50), 두 신호 처리부(40, 50)에 연결되어 있는 제어부(60), 제어부(60)에 연결되어 있는 통신 모듈(70), 그리고 제어부(60)에 연결되어 있는 경고부(80)를 구비한다.
알파 방사선 검출부(10)는 주로 대기중의 라돈을 검출하기 위한 것으로서, 검출된 알파 방사선의 검출량에 대응하는 크기의 전류를 출력한다.
이러한 알파 방사선 검출부(10)는 라돈 검출용 이온 전리함일 수 있다.
감마 방사선 검출부(20)는 대기 중에 포함된 감마 방사선을 검출하기 위한 것으로, 검출된 감마 방사선의 검출량에 대응하는 크기의 전류를 출력한다.
이러한 감마 방사선 검출부(20)는 아르곤(Ar) 기체를 충진하여 밀봉한 챔버를 구비하고 있다.
아르곤 기체는 감마 방사선에 의해 이온화되므로, 아르곤 기체의 이온화 정도는 감마 방사선의 양에 비례한다.
따라서, 감마 방사선 검출부(20)의 내부에 대기 공기를 통과시키면, 대기 공기의 통과로 인해 대기 중에 포함된 감마 방사선은 챔버를 통과하여 아르곤 기체를 이온화시킨다. 이로 인해, 대기 중에 함유된 감마 방사선의 양에 따라 챔버에 충진되어 있는 아르곤 기체의 이온화 정도가 변하게 된다.
결국, 감마 방사선 검출부(20)는 챔버 내에 충진되어 있는 아르곤 기체의 이온화 정도에 따라 해당하는 크기의 전류를 출력한다.
전압 인가부(30)는 알파 방사선이나 감마 방사선에 의해 이온화되어 분리된 양전하와 음전하의 재결합을 방지하기 위해 알파 방사선 검출부(10)와 감마 방사선 검출부(20)에 해당 크기의 전압을 인가한다.
이때, 각 검출부(10, 20)로 인가되는 전압의 크기는 대략 200V 내지 500V일 수 있다.
알파 방사선 검출부(10)와 감마 방사선 검출부(20)에 각각 연결되어 있는 신호 처리부(40, 50)는 신호 증폭부, 노이즈 제거부, 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환부 등을 구비하고 있다.
따라서, 신호 처리부(40, 50)는 각각 알파 방사선 검출부(10)와 감마 방사선 검출부(20)에 각각 출력되는 전류 상태의 전기적인 신호를 증폭하고 노이즈 성분을 제거한 후, 해당하는 펄스 신호 형태의 전압을 출력한다.
이때, 펄스는 알파 방사선과 감마 방사선이 측정될 때마다 발생되며, 펄스 크기(즉, 펄스 진폭)는 측정된 알파 방사선의 양과 감마 방사선의 양에 따라 변한다.
이로 인해, 알파 방사선 검출부(10)와 신호 처리부(40)는 알파 방사선 검출 유닛(1)을 구성하고, 감마 방사선 검출부(20)와 신호 처리부(50)는 알파 방사선 검출 유닛(2)을 구성하며, 알파 방사선 검출 유닛(1)과 감마 방사선 검출 유닛(2)은 각각 제어부(60)에 연결되어 있다.
제어부(60)는 시간을 계측하는 타이머(도시하지 않음), 계수기(도시하지 않음) 및 메모리(도시하지 않음) 등을 구비하고 있다.
이러한 제어부(60)는 신호 처리부(40, 50)에서 각각 인가되는 펄스 신호 형태의 알파 방사선 검출 신호와 감마 방사선 검출 신호를 각각 판독하여, 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량을 판정한다.
그런 다음, 판정된 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 기준량을 초과할 경우, 제어부(60)는 경고부(80)로 설정 시간 동안 경고 신호를 출력하고 통신 모듈(70)을 통해 경고 메시지를 전송한다.
통신 모듈(70)은 스마트 폰, 휴대용 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 사용자 단말과의 무선 통신 또는 유선 통신을 위한 것으로서, 제어부(60)로부터 전송된 경고 메시지를 전자 메일, 단문자 서비스(short message service, SMS) 등을 통해 해당 사용자 단말로 전송할 수 있다.
경고부(80)는 알파방사선용 적색 발광 다이오드(LED, light emitting diode, 81), 알파방사선용 녹색 발광 다이오드(82), 감마방사선용 적색 발광다이오드(83) 및 감마방사선용 녹색 발광 다이오드(84)과 같이 적어도 하나의 경고등을 구비하여, 제어부(60)에서 출력되는 경고 신호에 따라 적색 발광 다이오드(81)와 녹색 발광 다이오드(82) 중 적어도 하나가 동작한다.
하지만, 대안적인 예에서, 경고부(80)는 경고등 대신 경고음을 발생시키는 부저(buzzer) 등과 같은 다른 경고 장치를 구비하거나 경고등 이외에 다른 경고 장치를 추가로 구비할 수 있다.
전원부(110)는 방사선 측정 장치(100)의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 본 예에 따른 방사선 측정 장치(100)는 도 2에 도시한 것처럼, 외부에 플러그(11)를 구비한 플러그부(111)가 설치되어 있고, 이 플러그부(111)는 전원부(110)에 연결된다. 이때, 방사선 측정 장치(100)와 플러그부(111)는 배선 없이 바로 방사선 측정 장치(100)의 외부면에 부착되어 있지만 이에 한정되지 않고 방사선 측정 장치(100) 내부에 장착된 전원부(110)와 플러그부(111) 사이 배선이 연결되어 전원부(110)와 플러그부(111) 사이를 전기적 및 물리적으로 연결할 수 있다.
따라서, 플러그부(111) 플러그(11)가 가정이나 사무실의 벽 등에 부착되어 있는 콘센트에 바로 삽입되면, 플러그(11)를 통해 전원부(110)로 전원 공급이 이루어져, 전원부(110)는 방사선 측정 장치(100)의 동작에 필요한 적어도 하나의 크기를 갖는 전압을 생성하여 각 해당 구성요소(10-80)로 인가하여, 각 구성요소(10-80)의 동작이 행해지도록 한다.
이러한 구조를 갖는 방사선 측정 장치(100)는 도 2에 도시한 것처럼, 원기둥 형태로 이루어져 벽 등에 부착된 콘센트에 플러그(11)가 삽입되어 벽에 부착되는 형태로 설계되어 있고, 이러한 방사선 측정 장치(100)는 벽 부착에 용이한 크기와 무게를 갖고 있다.
예를 들어, 방사선 측정 장치(100)의 길이(L1)는 15㎝ 내지 25㎝일 수 있고, 최대 폭은 70㎜ 내지 80㎜있으며, 무게는 700g 내지 1.3kg일 수 있다.
따라서, 본 예에 따른 방사선 측정 장치(100)는 벽에 부착되는 벽부착형 형태를 갖고 있고, 원기둥 형태뿐만 아니라 사각 기둥 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.
다음, 도 3을 참고로 하여, 이러한 구조를 갖는 방사선 측정 장치(100)의 동작을 설명한다.
먼저, 알파 방사선 검출부(10)에서 출력되는 신호를 이용하여 대기 중의 알파 방사선량을 측정하여 측정된 알파 방사선량에 따라 경고 신호의 발생 여부를 결정하는 제어부(60)의 동작을 설명한다.
전원부(110)를 통한 전원 공급을 통해 제어부(60)의 동작이 시작되면(S10), 제어부(60)는 신호 처리부(40)에서 사용자에 의해 정해진 설정 시간인 제1 설정 시간 동안 출력되는 알파 방사선 검출 신호를 판독하여 알파 방사선량을 판정한다(S11-S13).
알파 방사선량을 측정하기 위해, 제어부(60)는 신호 처리부(40)에서 제1 설정 시간 동안 출력되는 펄스 신호를 기준 신호와 비교하여, 기준 신호보다 큰 펄스값(즉, 펄스 진폭)을 갖는 펄스의 수를 계수한다. 그런 다음, 제어부(60)는 이미 메모리에 저장되어 있는 룩업 테이블(look-up table) 등을 이용하여 계수된 펄스 수를 대응하는 알파 방사선량으로 판정한다.
이와 같이, 방사선 측정 장치(100)에 전원이 공급된 후 바로 제1 설정 시간 동안 알파 방사선량이 측정되면, 제어부(60)는 이 측정된 알파 방사선량(즉, 백그라운드 알파 방사선량)이 설정 범위 내에 존재하는지를 판정한다(S14).
측정된 백그라운드 알파 방사선량이 설정 범위를 벗어날 경우, 제어부(60)는 방사선 측정 장치(100)의 상태가 고장 등으로 인해 정상적인 동작을 행할 수 있는 비정상 상태로 판정한다(S15). 이로 이해, 제1 설정 시간은 방사선 측정 장치(100)의 정상 여부를 판정하기 위한 시간일 수 있다.
따라서, 방사선 측정 장치(100)에서 알파 방사선을 측정하는 부분, 즉 알파 방사선 검출부(10), 신호 처리부(40) 및 제어부(60) 중 적어도 하나의 상태가 비정상 상태로 판정되면, 제어부(60)는 경고부(80)로 고장 신호를 출력한다(S16). 이로 인해, 알파 방사선용 적색 발광 다이오드(81)와 녹색 발광 다이오드(82)가 동시에 점등되어, 외부로 방사선 측정 장치(100)의 상태가 비정상 상태임을 알린다. 필요에 따라, 제어부(60)는 설정 주기마다 알파 방사선용 적색 발광 다이오드(81)와 알파 방사선용 녹색 발광 다이오드(82)를 점멸시킬 수 있다.
이와 달리, 제어부(60)의 고장 신호에 따라 부저 등이 동작하여 경고음이 출력될 수 있다.
이처럼, 설정 범위는 알파 방사선을 측정하는 부분의 정상 여부를 판정하기 위한 것이므로, 설정 범위의 최소값과 최대값은 대기 중에서 측정될 수 없는 알파 방사선량일 수 있다.
하지만, 백그라운드 알파 방사선량이 설정 범위 내에 존재할 경우, 제어부(60)는 알파 방사선량을 측정하는 부분의 상태를 정상 상태로 판정하여 정상적으로 알파 방사선량을 측정할 수 있는 상태로 판정한다.
따라서, 제어부(60)는 다시 신호 처리부(40)에서 출력되는 알파 방사선 검출 신호를 제2 설정 시간 동안 판독하여, 알파 방사선량을 측정한다(S17-S19). 이때, 제2 설정 시간은 알파 방사선량을 측정하는 시간일 수 있다.
다음, 제어부(60)는 제2 설정 시간 동안 측정된 알파 방사선량을 기준량과 비교한다(S110). 이때, 기준량은 알파 방사선의 노출 허용량(예, 4pCi/l)일 수 있다.
따라서, 측정된 알파 방사선량이 기준량을 초과하지 않을 경우, 제어부(60)는 측정된 알파 방사선량이 안전치에 해당하는 상태로 판정하여 안전 신호를 경고부(80)로 출력한 후, 제3 설정 시간이 경과했는지를 판정한다(S111, S114). 이 때, 제3 설정 시간은 알파 방사선량을 측정하는 시간 간격일 수 있다.
따라서, 경고부(80) 중 알파 방사선용 녹색 발광 다이오드(82)가 제어부(60)에서 출력되는 안전 신호에 의해 점등되어 현재 방사선 측정 장치(100)가 위치한 곳이 알파 방사선 농도는 안전 상태임을 외부로 표시한다.
하지만, 측정된 알파 방사선량이 기준량을 초과할 경우, 제어부(60)는 측정된 알파 방사선량이 안전치를 초과한 상태로 판정하여 경고 신호를 경고부(80)로 출력한다(S112).
따라서, 경고부(80) 중 알파 방사선용 적색 발광 다이오드(81)가 점등되거나 부저가 동작하여, 현재 방사선 측정 장치(100)가 위치한 곳이 알파 방사선 농도는 위험 상태임을 외부로 표시하여, 해당 위치를 신속히 벗어나거나 다른 필요한 조치를 신속히 취할 수 있도록 한다.
측정된 알파 방사선량이 기준량을 초과할 경우, 제어부(60)는 또한 통신 모듈(70)을 통해 경고 메시지를 지정된 사용자 단말(도시하지 않음)로 전송한다(S114).
따라서, 사용자 단말로 전송된 경고 메시지를 이용하여 사용자는 방사선 측정 장치(100)가 설치되어 있는 집, 사무실, 공장 등과 같이 현재 알파 방사선 농도가 위험한 상태임을 신속하고 정확하게 인지하여, 해당 지역에 있는 사람이 신속하게 안전 조치를 취할 수 있도록 한다.
이러한 알파 방사선량 검출 동작은 제3 설정 시간마다 주기적으로 행해져, 해당 지역의 알파 방사선 농도를 측정하게 된다.
본 예에서, 제1 설정 시간은 제2 내지 제3 설정 시간보다 작은 값일 수 있고, 제2 내지 제3 설정 시간은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
한 예로서, 제1 설정 시간은 약 40 시간 내지 50시간일 수 있고, 제2 및 제3 설정 시간은 수십 분일 수 있다. 이러한 제1 내지 제3 설정 시간은 사용자에 의해 변경 가능하다.
대안적인 예에서, 백그라운드 알파 방사선량을 감지하여 방사선 측정 장치(100)의 고장 여부를 판정하는 단계(S11-S16)는 생략될 수 있다.다음, 도 4를 참고로 하여, 감마 방사선 검출부(20)에서 출력되는 신호를 이용하여 대기 중의 감마 방사선량을 측정하여 측정된 감마 방사선량에 따라 경고 신호의 발생 여부를 결정하는 제어부(60)의 동작을 설명한다
도 4에 도시한 것처럼, 도 3과 비교할 때, 대기 중에 측정하는 방사선의 종류라 알파 방사선이 아니라 감마 방사선을 제외하면 거의 유사하게 동작이 이루어진다.
즉, 제어부(60)의 동작이 시작되면(S20), 제어부(60)는 신호 처리부(50)에서 제4 설정 시간 동안 출력되는 감마 방사선 검출 신호를 판독하여 감마 방사선량을 판정한다(S21-S23).
감마 방사선량을 측정하는 방식은 이미 설명한 알파 방사선량을 측정하는 것과 동일하여, 기준 신호보다 큰 펄스를 계수한 후 계수된 펄스 수에 따라 감마 방사선량으로 판정한다.
이처럼, 제4 설정 시간 동안 측정된 감마 방사선량 역시 감마 방사선량 측정동작을 실시하는 감마 방사선 검출부(20), 신호 처리부(50) 및 제어부(60) 중 적어도 하나가 비정상 상태인지를 판정하기 위해 이용되는 백그라운드 감마 방사선량이다.
백그라운드 알파 방사선량이 설정 범위 내에 존재하는지를 판정한다(S24).
측정된 백그라운드 알파 방사선량이 설정 범위를 벗어날 경우, 제어부(60)는 알파 방사선을 측정하는 부분의 상태를 비정상 상태로 판정하여(S25), 경고부(80)의 발광 다이오드(83, 84)를 동시에 구동하는 고장 신호를 출력한다(S26).
이로 인해, 감마 방사선용 적색 발광 다이오드(83)와 감마 방사선용 녹색 발광 다이오드(84)가 동시에 점등되거나 부저가 동작하여, 외부로 방사선 측정 장치(100)의 상태가 비정상 상태임을 알린다.
이처럼, 설정 범위는 감마 방사선을 측정하는 부분의 정상 여부를 판정하기 위한 것이므로, 설정 범위의 최소값과 최대값은 대기 중에서 측정될 수 없는 감마 방사선량일 수 있다.
하지만, 백그라운드 감마 방사선량이 설정 범위 내에 존재할 경우, 제어부(60)는 감마 방사선량을 측정하는 부분의 상태를 정상 상태로 판정하여, 신호 처리부(50)에서 출력되는 알파 방사선 검출 신호를 제5 설정 시간 동안 판독하여, 알파 방사선량을 측정한다(S27-S29).
다음, 측정된 감마 방사선량을 기준량과 비교한다(S210). 이때, 기준량은 감마 방사선의 노출 허용량(예, 300nSv/h)일 수 있다.
따라서, 측정된 감마 방사선량이 기준량을 초과하지 않을 경우, 제어부(60)는 측정된 감마 방사선량이 안전치에 해당하는 상태로 판정하여 안전 신호를 경고부(80)로 출력한 후, 제6 설정 시간이 경과했는지를 판정한다(S211, S214).
따라서, 경고부(80) 중 감마 방사선용 녹색 발광 다이오드(84)가 점등되어 현재 방사선 측정 장치(100)가 위치한 곳이 감마 방사선 농도는 안전 상태임을 외부로 표시한다.
하지만, 측정된 감마 방사선량이 기준량을 초과할 경우, 제어부(60)는 측정된 감마 방사선량이 안전치를 초과한 상태로 판정하여 경고 신호를 경고부(80)로 출력한다(S212).
따라서, 경고부(80) 중 감마 방사선용 적색 발광 다이오드(83)가 점등되거나 부저가 동작하여, 현재 방사선 측정 장치(100)가 위치한 곳이 감마 방사선 농도는 위험 상태임을 외부로 표시하여, 해당 위치를 신속히 벗어나거나 다른 필요한 조치를 신속히 취할 수 있도록 한다.
측정된 알파 방사선량이 기준량을 초과할 경우, 제어부(60)는 또한 통신 모듈(70)을 통해 경고 메시지를 지정된 사용자 단말로 전송하여, 해당 지역에 있는 사람이 신속하게 안전 조치를 취할 수 있도록 한다(S213).
이러한 감마 방사선량 검출 동작을 제6 설정 시간마다 주기적으로 행해져, 해당 지역의 알파 방사선 농도를 측정하게 된다.
본 예에서, 제4 내지 제6 설정 시간은 서로 동일하거나 적어도 두 개는 상이할 하거나, 제4 내지 제6 설정 시간은 제1 내지 제3 설정 시간과 각각 동일할 수 있다.
제1 내지 제3 설정 시간 각각과 같이, 제4 설정 시간은 방사선 측정 장치(100)의 정상 여부를 판정하기 위한 시간이고, 제5 설정 시간은 감마 방사선량을 측정하는 시간이며, 제6 설정 시간은 감마 방사선량을 측정하는 시간 간격일 수 있다.본 예에서, 제4 설정 시간은 제5 및 제6 설정 시간보다 작은 값일 수 있고, 제5 및 제6 설정 시간은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
한 예로서, 제4 설정 시간은 수십 초일 수 있다. 제4 및 내지 제6 설정 시간 역시 사용자에 의해 변경 가능하다.
도 3의 경우와 동일하게, 대안적인 예에서, 백그라운드 감마 방사선량을 감지하여 방사선 측정 장치(100)의 고장 여부를 판정하는 단계(S21-S26)는 생략될 수 있다.
본 예의 경우 알파 방사선량과 감마 방사선량을 측정하기 위하여 신호 처리부(40, 50)에서 각각 출력되는 펄스 신호의 펄스 수를 이용하였지만, 이에 한정되지 않고 제어부(60)는 알파 방사선량과 감마 방사선량에 따라 변하는 전류의 크기나 전압의 크기에 이용하여 감지된 알파 방사선량과 감미 방사선량을 판정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 알파 방사선 검출부 20: 감마 방사선 검추부
30: 전압 인가부 40, 50: 신호 처리부
60: 제어부 70: 통신 모듈
80: 경고부 81, 83: 적색 발광 다이오드
82, 84: 녹색 발광 다이오드 110: 전원부
111: 플러그부 11: 플러그

Claims (9)

  1. 대기 중의 알파 방사선량에 대응하는 알파 방사선 검출 신호를 출력하는 알파 방사선 검출 유닛,
    대기 중의 감마 방사선량에 대응하는 감마 방사선 검출 신호를 출력하는 감마 방사선 검출 유닛,
    상기 알파 방사선 검출 유닛과 상기 감마 방사선 검출 유닛에 연결되어 있고, 상기 알파 방사선 검출 신호와 감마 방사선 검출 신호를 각각 판독하여, 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량을 판정하고, 판정된 알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 기준량을 초과할 경우, 경고 신호를 출력하는 제어부, 그리고
    상기 제어부와 연결되어 있고, 상기 경고 신호에 따라 동작하는 경고부
    를 포함하는 방사선 측정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 방사선 측정 장치는 15㎝ 내지 25㎝의 길이를 갖는 방사선 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 방사선 측정 장치의 동작에 필요한 전원을 공급하는 공급부, 그리고
    상기 방사선 측정 장치의 외부면과 바로 접해있고 상기 공급부와 연결되어 있는 플러그부를 더 포함하는 방사선 측정 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 경고부는 적어도 하나의 발광 다이오드나 부저를 포함하는 방사선 측정 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제어부와 연결되어 있고, 외부 장치와의 통신을 행하는 통신 모듈을 더 포함하고, 판정된 상기 알파 방사선 검출량과 상기 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 상기 기준량을 초과할 경우 상기 제어부는 경고 메시지를 통신 모듈로 전송하는 방사선 측정 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제어부는 알파 방사선 검출량과 제1 기준량을 비교하고, 감마 방사선 검출량과 제2 기준량을 비교하는 방사선 측정 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 기준량은 4pCi/l이고, 상기 제2 기준량은 300nSv/h인 방사선 측정 장치.
  8. 알파 방사선 검출 신호를 판독하는 단계,
    판독된 알파 방사선 검출 신호를 이용하여 알파 방사선 검출량을 측정하는 단계,
    감마 방사선 검출 신호를 판독하는 단계,
    판독된 감마 방사선 검출 신호를 이용하여 감마 방사선 검출량을 측정하는 단계,
    알파 방사선 검출량과 제1 기준량을 비교하는 단계,
    감마 방사선 검출량과 제2 기준량을 비교하는 단계,
    알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 기준량 중 적어도 하나를 초과하는지를 판단하는 단계, 그리고
    알파 방사선 검출량과 감마 방사선 검출량 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 기준량 중 적어도 하나를 초과할 경우, 경고부로 경고 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 방사선 측정 장치의 제어 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 기준량은 4pCi/l이고, 상기 제2 기준량은 300nSv/h인 방사선 측정 장치의 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200118300A (ko) * 2019-04-04 2020-10-15 서울시립대학교 산학협력단 다중 선형회귀에 의한 농도 보정기능을 갖는 라돈측정기 및 그 보정방법

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KR20200118300A (ko) * 2019-04-04 2020-10-15 서울시립대학교 산학협력단 다중 선형회귀에 의한 농도 보정기능을 갖는 라돈측정기 및 그 보정방법

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