KR20210130047A - 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법 - Google Patents

방사선 차폐소재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법은 경량시트를 형성하는 제1 형성 단계, 경량시트의 상부에 제1 방사선 차폐 시트를 형성하는 제2 형성 단계 및 경량시트의 하부에 제2 방사선 차폐 시트를 형성하는 제3 형성 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법에 의하면, 유해한 납을 대신하여 친환경 소재를 사용하거나, 납의 사용을 최소화하는 동시에 경량화를 도모할 수 있고, 방한 및 방풍 등의 성능이 뛰어나 의복이나 에이프런으로 용이하게 활용할 수 있게 된다.

Description

방사선 차폐소재 및 이의 제조방법{RADIATION SHIELDING MATERIAL AND FABRICATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유해한 납을 대신하여 친환경 소재를 사용하거나, 납의 사용을 최소화하는 동시에 경량화를 도모할 수 있는 친환경 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인간에게 노출되는 방사선은 자연 방사선이 대략 85% 정도이고, 나머지는 산업, 의학 등에 이용하기 위해 인공적으로 생성된다. 방사선은 원자력 발전소, 군용 장비, 의료 방사선, 산업 방사선 등의 다양한 분야에서 유용하게 이용되고 있지만, 자칫 체르노빌 원전 사고나 최근의 후쿠시마 원전 사고와 같이 의도치 않은 사고에 의하여 심각한 피해를 일으키기도 한다.
그럼에도 불구하고, 의료나 산업 현장에서의 유용성 때문에 방사선의 생성은 불가피하기 때문에 방사선을 차폐 성능을 갖는 수단에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 종래에는 방사선 차폐 성능을 높이기 위하여 납을 주원료로 한 차폐 소재가 많이 개발되었다. 납은 차폐 원료로서 경제성, 가공성, 차폐 성능 등에서 매우 우수한 효과를 보이지만, 인체나 환경에 유해한 중금속이기 때문에 장기간 반복적으로 접촉하는 경우 인체나 환경에 해로울 뿐만 아니라 중량, 가공성 및 유연성면에서 불리하다는 단점이 있다.
또한, 방사선 차폐 소재는 의복으로써 착용하거나 이동이 편리해야 하므로 경량화가 요구된다. 종래의 차폐 원료인 납은 차폐 성능이 뛰어나고, 시트 형태로 가공하기가 쉽지만 유해성 때문에 기피되고 있다. 특히, 화재가 발생하는 경우 납을 이용한 소재가 연소하면 유독가스를 배출한다는 문제점이 있다.
특히, 최근 영상 의학이 급격히 발전함에 따라, 엑스레이를 이용한 촬영이 보편화되고 있는데, 엑스레이 촬영 시에는 촬영자, 촬영 보조자 및 환자에게 직간접적으로 피폭(Exposure)이 이루어지므로 이를 최소화하기 위하여 엑스선 차폐 물질인 납이 포함된 에이프런이나 가운을 착용한 후 촬영을 진행하게 되는 경우가 많다. 하지만, 상술한 바와 같이, 납을 이용하게 되면, 중량이 커지기 때문에 엑스레이 촬영 및 그에 수반하는 작업을 수행하는 데 불편하여 차폐복의 착용을 꺼리는 경우가 많아 촬영자 등이 방사선의 피폭에 노출될 수 있다는 문제점이 있다.
나아가, 방사선 차폐 소재를 이용하여 옷(작업복, 우주복 등)이나 에이프런(apron) 등을 제작하는 경우 야외에서의 작업이나 활동을 위하여 의류의 기본적인 기능인 방한이나 방풍 등의 성능이 보장되어야 하는데 현재 진행되고 있는 방사선 차폐 소재는 그러한 성능을 담보하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 인체에 유해한 납을 사용하지 않거나, 납의 사용을 최소화하면서도 경량을 도모하는 동시에 방한이나 방풍 등의 성능을 보장할 수 있는 차폐 소재에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
선행문헌1 : 일본 특허공개공보 제2001-296391호 (2001.10.26. 공개) 선행문헌2 : 한국 공개실용신안공보 제2017-0000293호 (2017.07.27. 공개) 선핸문헌3 : 한국 공개실용신안공보 제2017-0004377호 (2017.12.28. 공개)
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유해한 납을 대신하여 친환경 소재를 사용하거나, 납의 사용을 최소화하는 동시에 경량화를 도모하는 한편 방한 및 방풍 등 의복이나 에이프런으로의 활용성이 우수한 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법은 경량시트를 형성하는 제1 형성 단계; 상기 경량시트의 상부에 제1 방사선 차폐 시트를 형성하는 제2 형성 단계; 및 상기 경량시트의 하부에 제2 방사선 차폐 시트를 형성하는 제3 형성 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제1 형성 단계는, 열가소성 수지에 탄소 섬유를 침지하는 단계; 상기 열가소성 수지와 탄소섬유의 혼합물에 기포구체를 주입하는 단계; 상기 기포구체가 주입된 혼합물을 압축하여 경량시트를 형성하는 단계; 및 상기 경량시트를 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 형성 단계 이전에, 상기 경량시트의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 코팅 피막을 형성하는 코팅 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 코팅 피막은 유기 피막, 무기 피막, 금속 피막 또는 이들의 복합 피막으로 이루어지고, 상기 코팅 피막과 접촉하는 방사선 시트는 납을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 방사선 차폐 시트 또는 상기 제2 방사선 차폐 시트는 납을 포함하고, 상기 제1 형성 단계는, 상기 탄소 섬유에 금속 코팅 및 납 흡착제 혼합을 수행하여 상기 제1 방사선 차폐 시트 또는 상기 제2 방사선 차폐 시트로부터 납이 용출되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 제2 및 제3 형성 단계는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물을 이용하여 방사선 시트를 형성할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방사선 차폐소재는 제1 방사선 차폐 시트; 상기 제1 방사선 차폐 시트의 하부에 배치된 제2 방사선 차폐 시트; 및 상기 제1 방사선 차폐 시트 및 상기 제2 방사선 차폐 시트 사이에 개재된 경량시트;를 포함한다.
그리고, 상기 경량시트는 열가소성 수지와 탄소 섬유의 혼합물에 기포구체가 주입되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 탄소 섬유는 니켈 또는 크롬으로 도금된 금속 코팅 탄소 섬유일 수 있다.
그리고, 상기 제1 방사선 차폐 시트와 경량시트 사이 또는 상기 제1 방사선 차폐 시트와 상기 경량시트 사이에 코팅 피막이 구비될 수 있다.
또한, 상기 코팅 피막은 유기 피막, 무기 피막, 금속 피막 또는 이들의 복합 피막으로 이루어지고, 상기 코팅 피막과 접촉하는 방사선 시트는 납을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 방사선 차폐 시트는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨 및 비스무스 중 어느 하나로 이루어지거나, 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법에 의하면, 유해한 납을 대신하여 친환경 소재를 사용하거나, 납의 사용을 최소화하는 동시에 경량화를 도모할 수 있고, 방한 및 방풍 등의 성능이 뛰어나 의복이나 에이프런으로 용이하게 활용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법에 있어서 제1 형성 단계를 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 적용례를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주된다. 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.
또한, "장착된, 부착된, 연결된, 이어진, 상호 연결된" 등의 구성 간 상호 결합 관계를 나타내는 용어는, 별도의 언급이 없는 한 개별 구성들이 직접적 혹은 간접적으로 부착/연결되거나 고정된 상태를 의미할 수 있고, 이는 이동 가능하게 부착, 연결, 고정된 상태뿐만 아니라, 이동 불가능한 상태까지 아우르는 용어로 이해되어야 한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법을 설명하는 흐름도이다. 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법은 먼저 경량시트를 형성하는 것으로 시작된다(S110). 경량시트의 형성 단계를 제1 형성 단계라 지칭하기로 한다. 경량시트의 형성방법과 관련해서는 도 2를 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
제1 형성 단계가 완료되면, 경량시트의 상부에 제1 방사선 차폐 시트를 형성한다(S130). 제1 방사선 차폐 시트의 형성 단계를 제2 형성 단계라 지칭하기로 한다. 제1 방사선 차폐 시트는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물인 것이 바람직하지만, 일부 실시예에서는 소량의 납이 이용될 수도 있다.
제2 형성 단계가 완료되면, 이번에는 경량시트의 하부에 제2 방사선 차폐 시트를 형성한다(S140). 제2 방사선 차폐 시트의 형성 단계를 제3 형성 단계라 지칭하기로 한다. 제2 방사선 차폐 시트는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물인 것이 바람직하지만, 일부 실시예에서는 소량의 납이 이용될 수도 있다.
제1 방사선 차폐 시트와 제2 방사선 차폐 시트는 경량시트를 사이에 두고 형성되면 족하고, 그 위치는 서로 바뀌어도 무방하다.
이때, 제1 형성 단계와 제2 형성 단계 사이에, 경량시트 상면 또는 하면에 코팅 피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다(S120). 코팅 피막의 형성 단계를 코팅 단계라 지칭하기로 한다. 코팅 피막은 유기 피막, 무기 피막, 금속 피막 또는 이들의 복합 피막으로 이루어질 수 있다. 상기 코팅 피막은 실록산 가교(架橋)와 실록산이외의 가교(架橋)에 의해 중합된 실리콘 피막일 수 있고, 금속 코팅 피막일 수도 있다. 한편, 상기 실리콘 피막은 가수분해성 알콕시실란 또는 가수분해성 알킬 실란 또는 가수분해성 플루오로알킬실란의 탈수 축합 생성물일 수 있다.
코팅 단계가 이루어지는 경우는 제1 방사선 차폐 시트 혹은 제2 방사선 차폐 시트에 소량의 납이 포함되어 있는 경우로, 상기 코팅 피막은 납의 용출을 방지하는 기능을 갖게 되므로, 고온 등의 극한의 환경에서 납이 용출되어 피부에 닿는 것을 방지하게 된다.
다시 말해, 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법은 제1 형성 단계-제2 형성 단계-제3 형성 단계의 3단계로 이루어질 수도 있고, 제1 형성 단계-코팅단계-제2 형성 단계-제3 형성 단계의 4단계로 이루어질 수도 있다. 각각의 제조방법에 따른 기술적 효과와 관련해서는 아래에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법에 있어서 제1 형성 단계를 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
제1 형성 단계에서 형성되는 경량시트는 탄소 섬유 및 수지를 이용하여 형성되므로 차폐소재를 경량화시킬 수 있다. 제1 형성 단계는 먼저 열가소성 수지에 탄소 섬유를 침지하는 것으로 시작된다(S111). 이때, 열가소성 수지는 ABS, 폴리아미드, 폴리 카보네이트, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드 및 폴리술폰 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
이후, 열가소성 수지와 탄소섬유의 혼합물에 기포구체를 주입한다(S112).
여기서, 탄소섬유의 혼합물에 주입되는 기포구체는 기계적 교반 또는 화학적 가스 주입 등에 의해 생성되는 공기 기포로 형성되거나, 내부가 중공으로 형성되며 글라스 또는 폴리머 재질로 이루어진 구체 형태의 쉘부재로 형성될 수 있다.
이렇게, 기포구체의 주입으로 인하여 본 발명에 따라 제조된 차폐 소재는 방한 성능이 향상되고 중량이 감소하게 된다.
이후, 기포구체가 주입된 혼합물을 압축하여 경량시트를 형성한다(S113). 기포구체가 주입된 혼합물을 압축 롤러를 이용하여 압축함으로써 얇은 막의 경량시트가 획득된다. 마지막으로, 경량시트를 건조한다(S114).
이때, 중공형 쉘부재로 형성된 기포구체의 경우, 건조 작업과 무관하게 쉘부재 내부에 자체적인 공기층을 보유할 수 있지만, 건조 작업시 사용되는 열에 의해서 글라스 또는 폴리머 재질이 용융되거나 수축되면서 쉘부재의 크기가 축소되어 경량시트 내부에서 쉘부재의 변형전 크기에 대응하는 빈공간을 제공함에 따라 공간 확보를 통해 공기층을 형성할 수도 있다.
한편, 제1 형성 단계는 탄소 섬유에 금속 코팅을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 금속 코팅이 이루어진 탄소 섬유는 위에서 설명한 코팅 피막과 마찬가지로 납의 용출을 방지할 수 있으며, 고온 등의 극한의 환경에서 납이 용출되어 피부에 닿는 것을 방지하게 된다.
또한, 제1 형성 단계는 납 흡착제 혼합을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 납 흡착제는 열가소성 수지와 탄소 섬유의 혼합물에 혼합되거나, 상기 금속 코팅 단계에서 금속 물질과 혼합되어 복합 코팅층으로 형성될 수 있다. 이때, 납 흡착제는 실리케이트, 제올라이트, 또는 벤토나이트 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다. 납 흡착제가 혼합된 경량 시트는 납 흡착제의 분자에 대해 납 성분이 흡착되도록 하여 납의 용출을 방지할 수 있게 된다.
도 3 내지 5는 본 발명에 따른 방사선 차폐소재 제조방법에 따라 제조된 방사선 차폐소재의 다양한 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 구조를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 차폐소재(200)는 경량시트(210)를 가운데에 두고 제1 방사선 차폐 시트(220)와 제2 방사선 차폐 시트(230)가 상하면에 형성된다.
제1 실시예에 따른 방사선 차폐소재(200)의 제조는 먼저 경량시트(210)를 형성하는 공정으로 시작된다. 구체적으로, 열가소성 수지에 탄소 섬유를 침지한다. 이때, 열가소성 수지는 ABS, 폴리아미드, 폴리 카보네이트, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드 및 폴리술폰 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이후, 열가소성 수지와 탄소섬유의 혼합물에 기포구체(air)를 주입한다. 기포구체(air)의 주입으로 인하여 본 발명에 따라 제조된 차폐 소재는 방한 성능이 향상되고 중량이 감소하게 된다. 이후, 기포구체(air)가 주입된 혼합물을 압축하여 경량시트를 형성한 뒤 기포구체(air)가 주입된 혼합물을 압축 롤러를 이용하여 압축한 후 건조함으로써 경량시트를 완성한다.
그 다음, 경량시트(210)의 상부에 제1 방사선 차폐 시트(220)를 형성한다. 제1 방사선 차폐 시트(220)는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물인 것이 바람직하다.
이후, 경량시트(210)의 하부에 제2 방사선 차폐 시트(230)를 형성한다. 제2 방사선 차폐 시트(230)도 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물인 것이 바람직하다.
제1 방사선 차폐 시트(220)와 제2 방사선 차폐 시트(230)는 경량시트(210)를 사이에 두고 형성되면 족하고, 그 위치는 서로 바뀌어도 무방하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 구조를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 차폐소재(300)는 경량시트(310)의 상면에 코팅 피막(340)이 형성되며, 코팅 피막(340)이 형성된 경량시트(310)를 가운데에 두고 제1 방사선 차폐 시트(320)와 제2 방사선 차폐 시트(330)가 상하면에 형성된다.
제2 실시예에 따른 방사선 차폐소재(300)의 제조는 먼저 경량시트(310)를 형성하는 공정으로 시작된다. 구체적으로, 열가소성 수지에 탄소 섬유를 침지한다. 이때, 열가소성 수지는 ABS, 폴리아미드, 폴리 카보네이트, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드 및 폴리술폰 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이후, 열가소성 수지와 탄소섬유의 혼합물에 기포구체를 주입한다. 기포구체의 주입으로 인하여 본 발명에 따라 제조된 차폐 소재는 방한 성능이 향상되고 중량이 감소하게 된다. 이후, 기포구체가 주입된 혼합물을 압축하여 경량시트를 형성한 뒤 기포구체가 주입된 혼합물을 압축 롤러를 이용하여 압축한 후 건조함으로써 경량시트를 완성한다.
이후, 경량시트(310)의 상면에 코팅 피막(340)을 형성한다. 코팅 피막(340)은 유기 피막, 무기 피막, 금속 피막 또는 이들의 복합 피막으로 이루어질 수 있다. 상기 코팅 피막은 실록산 가교(架橋)와 실록산이외의 가교(架橋)에 의해 중합된 실리콘 피막일 수 있고, 금속 코팅 피막일 수도 있다. 한편, 상기 실리콘 피막은 가수분해성 알콕시실란 또는 가수분해성 알킬 실란 또는 가수분해성 플루오로알킬실란의 탈수 축합 생성물일 수 있다.
그 다음, 경량시트(310)의 상부에 제1 방사선 차폐 시트(320)를 형성한다. 제1 방사선 차폐 시트(320)는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물과 납(Pb)으로 이루어질 수 있다.
마지막으로, 경량시트(310)의 하부에 제2 방사선 차폐 시트(330)를 형성한다). 제2 방사선 차폐 시트는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물인 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 제2 실시예에 따른 방사선 차폐소재(300)는 제1 방사선 차폐 시트와 제2 방사선 차폐 시트의 위치가 서로 바뀔 수도 있다. 그 경우에는 납(Pb)이 함유된 방사선 차폐 시트에 접하는 면에 코팅 피막(340)을 형성한다.
도 4에 도시된 제2 실시예에 따른 방사선 차폐소재(300)는 납이 함유된 제1 방사선 차폐소재(320)에 코팅 피막(340)이 형성되어 있기 때문에 고온 등의 극한의 환경에서 납이 용출되어 피부에 닿는 것을 방지하게 된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방사선 차폐소재의 구조를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 방사선 차폐소재(400)는 경량시트(410)를 가운데에 두고 제1 방사선 차폐 시트(420)와 제2 방사선 차폐 시트(430)가 상하면에 형성된다.
제3 실시예에 따른 방사선 차폐소재(400)의 제조는 먼저 경량시트(410)를 형성하는 공정으로 시작된다. 구체적으로, 열가소성 수지에 탄소 섬유를 침지한다. 이때, 열가소성 수지는 ABS, 폴리아미드, 폴리 카보네이트, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드 및 폴리술폰 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
이때, 탄소 섬유는 구리, 니켈, 크롬 등의 금속이 코팅된 금속 코팅 탄소 섬유(Metal-coated Carbon Fiber)(MC)를 이용한다. 그리고, 열가소성 수지와 금속 코팅 탄소 섬유의 혼합물 또는, 금속 코팅 탄소 섬유에는 납 흡착제가 포함될 수 있다.
이후, 열가소성 수지와 금속 코팅 탄소 섬유(MC)의 혼합물에 기포구체를 주입한다. 기포구체의 주입으로 인하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 차폐 소재(400)는 방한 성능이 향상되고 중량이 감소하게 된다. 이후, 기포구체가 주입된 혼합물을 압축하여 경량시트를 형성한 뒤 기포구체가 주입된 혼합물을 압축 롤러를 이용하여 압축한 후 건조함으로써 경량시트를 완성한다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차폐 소재(400)는 금속 코팅 탄소 섬유(MC)를 이용하기 때문에 납의 용출을 방지할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차폐 소재(400)는 납 흡착제가 포함된 경량시트로 형성되므로 납의 흡착을 통해 납의 용출을 추가적으로 방지할 수 있다.
그 다음, 금속 코팅 탄소 섬유(MC)가 함유된 경량시트(410)의 상부에 제1 방사선 차폐 시트(420)를 형성한다. 제1 방사선 차폐 시트(420)는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물과 납(Pb)으로 이루어질 수 있다.
마지막으로, 경량시트(410)의 하부에 제2 방사선 차폐 시트(430)를 형성한다). 제2 방사선 차폐 시트(430)는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물인 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 제3 실시예에 따른 방사선 차폐소재(400)는 경량 시트(410)에 금속 코팅 탄소 섬유(MC)와 납 흡착제가 함유되어 있기 때문에 제1 방사선 차폐소재(420)에 포함된 납(Pb)이 고온 등의 극한의 환경에서 용출되어 피부에 닿는 것을 방지하게 된다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사선 차폐소재(200,300,400)의 적용례를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사선 차폐소재(200,300,400)를 이용하여, 방사선 차폐 에이프런(radiation shield apron) 등과 같은 경량화되고, 방한, 방풍 성능이 향상된 방사선 차폐 의복을 제조할 수 있다.
특히, 납을 사용하지 않는 방사선 차폐 의복을 제조하는 경우에는 제1 실시예(200)에 따른 차폐 소재를 이용하여 경량화가 가능하고, 납을 이용한 방사선 차폐 의복을 제조하는 경우에는 제2 및 제3 실시예(300,400)에 따른 차폐 소재를 이용하여 경량화와 납의 용출 방지를 도모할 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 실시예에 따른 방사선 차폐소재(200,300,400)는 기포층이 형성된 경량 시트를 포함하기 때문에 방한 성능도 매우 뛰어나므로 추운 겨울 야외에서 작업해야 할 때 매우 유용하다.
본 발명에 따른 방사선 차폐소재 및 이의 제조방법에 의하면, 유해한 납을 대신하여 친환경 소재를 사용하거나, 납의 사용을 최소화하는 동시에 경량화를 도모할 수 있고, 방한 및 방풍 등의 성능이 뛰어나 의복이나 에이프런으로 용이하게 활용할 수 있게 된다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200, 300, 400 : 방사선 차폐소재
210, 310, 410 : 경량 시트
220, 320, 420 : 제1 방사선 차폐 시트
230, 330, 430 : 제2 방사선 차폐 시트
340 : 코팅 피막
Air : 기포구체
MC : 금속 코팅 탄소 섬유

Claims (12)

  1. 경량시트를 형성하는 제1 형성 단계;
    상기 경량시트의 상부에 제1 방사선 차폐 시트를 형성하는 제2 형성 단계; 및
    상기 경량시트의 하부에 제2 방사선 차폐 시트를 형성하는 제3 형성 단계;를 포함하는 방사선 차폐소재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형성 단계는,
    열가소성 수지에 탄소 섬유를 침지하는 단계;
    상기 열가소성 수지와 탄소섬유의 혼합물에 기포구체를 주입하는 단계;
    상기 기포구체가 주입된 혼합물을 압축하여 경량시트를 형성하는 단계; 및
    상기 경량시트를 건조하는 단계;를 포함하는 방사선 차폐소재 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 형성 단계 이전에, 상기 경량시트의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 코팅 피막을 형성하는 코팅 단계;를 더 포함하는 방사선 차폐소재 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코팅 피막은 유기 피막, 무기 피막, 금속 피막 또는 이들의 복합 피막으로 이루어지고, 상기 코팅 피막과 접촉하는 방사선 시트는 납을 포함하는 방사선 차폐소재 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방사선 차폐 시트 또는 상기 제2 방사선 차폐 시트는 납을 포함하고,
    상기 제1 형성 단계는,
    상기 탄소 섬유에 금속 코팅 및 납 흡착제 혼합을 수행하여 상기 제1 방사선 차폐 시트 또는 상기 제2 방사선 차폐 시트로부터 납이 용출되는 것을 방지하는 방사선 차폐소재 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 형성 단계는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨, 산화가돌리늄 및 비스무스 중 어느 하나, 혹은 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물을 이용하여 방사선 시트를 형성하는 방사선 차폐소재 제조방법.
  7. 제1 방사선 차폐 시트;
    상기 제1 방사선 차폐 시트의 하부에 배치된 제2 방사선 차폐 시트; 및
    상기 제1 방사선 차폐 시트 및 상기 제2 방사선 차폐 시트 사이에 개재된 경량시트;를 포함하는 방사선 차폐소재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 경량시트는 열가소성 수지와 탄소 섬유의 혼합물에 기포구체가 주입되어 형성된 방사선 차폐소재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 니켈 또는 크롬으로 도금된 금속 코팅 탄소 섬유인 방사선 차폐소재.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 방사선 차폐 시트와 경량시트 사이 또는 상기 제1 방사선 차폐 시트와 상기 경량시트 사이에 코팅 피막이 구비되는 방사선 차폐소재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코팅 피막은 유기 피막, 무기 피막, 금속 피막 또는 이들의 복합 피막으로 이루어지고, 상기 코팅 피막과 접촉하는 방사선 시트는 납을 포함하는 방사선 차폐소재.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 방사선 차폐 시트는 텅스텐, 안티몬, 황산바륨 및 비스무스 중 어느 하나로 이루어지거나, 이들 중 2개 이상이 혼합된 혼합물로 이루어진 방사선 차폐소재.
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