KR20230072695A - 실시간 방사선 모니터링 장치 - Google Patents

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KR20230072695A
KR20230072695A KR1020210159204A KR20210159204A KR20230072695A KR 20230072695 A KR20230072695 A KR 20230072695A KR 1020210159204 A KR1020210159204 A KR 1020210159204A KR 20210159204 A KR20210159204 A KR 20210159204A KR 20230072695 A KR20230072695 A KR 20230072695A
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서준석
박현숙
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(주) 제이에스테크윈
서준석
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Abstract

본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는, 착용이 가능한 웨어러블 디바이스 형태로 이루어지고, 착용자가 외부의 방사선원으로부터 받은 방사선의 양을 측정하여 얻은 정보인 피폭선량 정보를 외부로 전송하는 적어도 하나의 선량계와, 상기 선량계와 통신 가능하게 연결되고 상기 선량계로부터 전송된 피폭선량 정보를 이용하여 해당 선량계를 착용한 착용자의 피폭 선량을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

실시간 방사선 모니터링 장치{Real-time Radiation Monitoring Apparatus}
본 발명은 실시간 방사선 모니터링 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 산업분야 또는 의료분야의 방사선 작업 종사자에 대한 방사선 피폭 선량을 실시간으로 모니터링하여 개인별로 이력화함으로써 신속하고 효율적인 개인 피폭선량 관리를 통해 방사선 작업 종사자의 안전을 현저히 향상시킬 수 있는 실시간 방사선 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 방사선 피폭선량(radiation exposure dose)이라 함은 인체가 외부의 방사선원에 노출되어 받은 방사선의 양을 의미하는 것으로, 피폭선량이 과도할 경우 그 정도에 따라 탈모, 백혈구 감소, DNA 변형, 피부괴사, 발암 등 여러가지 다양한 부작용을 인체에 미치게 된다.
따라서, 각 국가에서는 방사선을 취급하는 작업 종사자들에 대해서는 개인의 피폭선량 한도를 법정 기준치(국내의 경우 연간 누적 50mSv이하, 5년간 누적 100mSv이하) 이하로 관리하고 있으며, 이를 위하여 방사선 작업 종사자들의 경우 작업시 개인 피폭선량계의 착용을 의무화하고 있다.
종래에는 이와 같은 개인 피폭선량의 관리가 주로 원자력발전 관련 작업 종사자들을 대상으로 이루어졌으나, 최근에는 산업분야, 의료분야, 연구분야 등에서 각종 방사성 동위원소의 활용이 확대됨에 따라 이들 분야의 방사선 작업 종사자들에 대해서도 개인 피폭선량 관리가 이루어지고 있다.
이러한 개인 피폭선량의 측정 및 관리를 위하여 현재 법규에서 공식적으로 인정하는 법정선량계로는 열형광선량계(TLD), 필름배지, 유리선량계(PLD)가 있는데, 이들에 대한 구체적인 내용은 하기 [문헌 1] 내지 [문헌 3]에 개시되어 있다.
그러나, 상술한 법정선량계의 경우 작업자가 일정기간 동안 선량계를 착용한 후에 별도의 판독장치를 이용하여 사후적으로 누적 피폭 선량을 측정하는 아날로그 방식의 선량계이기 때문에, 방사선 작업 종사자의 피폭선량(수치값)을 실시간으로 확인하여 관리하는 것이 불가능한 단점이 있다.
따라서, 종래 기술에 따른 법정선량계는 작업 도중에 고선량 피폭이나 장시간 피폭 등에 의하여 방사선 작업 종사자의 피폭 선량이 기준치를 초과하는 경우에도 이를 즉각적으로 인식하지 못하여 작업자의 안전을 해치게 되는 문제점이 있다.
[문헌 1] 한국등록실용신안 제20-0199854호(2000. 8. 4. 공고)
[문헌 2] 한국등록실용신안 제20-0199853호(2000. 10. 16. 공고)
[문헌 3] 일본공개특허 제1993-052959호(1993. 3. 2. 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 산업분야 또는 의료분야의 방사선 작업 종사자에 대한 방사선 피폭 선량을 실시간으로 모니터링하여 개인별로 이력화함으로써 신속하고 효율적인 개인 피폭선량 관리를 통해 방사선 작업 종사자의 안전을 현저히 향상시킬 수 있는 실시간 방사선 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는, 착용자의 피폭선량을 측정하여 얻은 정보인 피폭선량 정보를 외부로 전송하는 적어도 하나의 선량계와, 상기 선량계와 통신 가능하게 연결되고 상기 선량계로부터 전송된 피폭선량 정보를 이용하여 해당 선량계를 착용한 착용자의 피폭 선량을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선량계는 방사선을 검출하여 전기신호를 생성하는 방사선 검출 모듈, 상기 전기신호를 이용하여 피폭선량을 산출하고 이를 포함하는 피폭선량 정보를 생성하는 선량 연산모듈, 상기 피폭선량 정보를 외부로 전송하는 제1통신모듈 및 피폭선량에 대한 경보를 발생시키는 경보 발생모듈을 포함하여 구성되고, 상기 모니터링 서버는 제1통신모듈과 통신가능하게 연결된 제2통신모듈, 상기 제2통신모듈에서 수신한 피폭선량 정보를 이용하여 선량계별로 피폭선량을 저장하는 선량관리 DB모듈, 상기 선량관리 DB모듈에 저장된 선량계별 피폭선량이 미리 설정된 허용치를 초과하는지 여부를 판단하는 선량 판단모듈을 포함하여 구성되되, 상기 모니터링 서버는 피폭선량이 허용치를 초과한 선량계가 있는 경우 경보를 발생시키기 위한 제어신호를 해당 선량계로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선량 판단모듈은 선량계별 누적 피폭선량이 미리 설정된 누적 피폭선량 허용치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 선량계는 선량 연산모듈에서 산출된 피폭선량이 미리 설정된 순간 피폭선량 허용치를 초과하는 경우 상기 경보 발생모듈을 통해 자체적으로 경보를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사선 검출모듈은, 입사된 방사선에 의해 빛을 방출하는 섬광체(scintillator), 일측 단부가 개방되고 내부에 상기 섬광체가 수용되는 하우징, 상기 하우징의 개방된 단부에 결합되는 기판, 및 상기 기판의 내측면에 실장되어 기판과 대향하는 상기 섬광체의 일측 단부에서 방출되는 빛을 증폭하여 전기신호로 변환하는 SiPM(Silicon Photomultiplier) 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사선 검출모듈은, 상기 하우징과 섬광체의 타측 단부 사이에 개재되어 상기 섬광체를 SiPM 소자 방향으로 지지하는 탄성 지지부재와, 상기 섬광체의 일측 단부와 SiPM 소자 사이에 개재되어 상기 섬광체와 SiPM 소자 사이의 기밀을 유지하는 도광성 밀착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 섬광체는 봉 또는 바(bar)형상으로 이루어지고, 상기 방사선 검출모듈은 섬광체의 외주면을 둘러싸는 광 반사부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판의 내측면에는 적어도 하나의 체결핀이 돌출 형성되고, 상기 하우징의 개방된 단부에는, 결합된 기판의 상기 체결핀이 삽입되는 체결핀 삽입구가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징의 개방된 단부에는, 결합된 기판의 양측 단부를 클램핑하는 한 쌍의 기판 클램프가 더 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선량계는 블루투스 통신에 의하여 상기 모니터링 서버와 통신 가능하도록 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 방사선 작업 종사자가 착용하는 선량계가 착용자의 피폭선량을 현장에서 실시간으로 측정하여 그 결과를 모니터링 서버에 전송하도록 구성되기 때문에, 방사선 작업 종사자의 피폭선량을 실시간으로 모니터링하여 신속하게 관리함으로써 방사선 작업 종사자의 안전을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 상기 모니터링 서버가 방사선 작업 종사자의 피폭선량을 개인별로 이력화하여 DB로 관리하도록 구성되기 때문에 방사선 작업 종사자의 피폭선량을 필요에 따라 시간, 일간, 월간, 연간 등으로 효율적으로 관리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 각 선량계가 순간 피폭선량이 미리 설정된 허용치를 초과하는 경우 자체적으로 경보를 발생시키도록 구성되기 때문에, 방사선 작업 종사자가 자신의 누적 피폭선량이 허용치를 초과하는 경우뿐만 아니라 고선량 노출 등에 의하여 순간 피폭선량이 허용치를 초과하는 경우에도 이를 실시간으로 인식할 수 있도록 함으로써 작업자의 방사선 안전 관리를 더욱 확실하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 상기 선량계에 장착된 방사선 검출모듈을 구성하는 섬광체와 SiPM 소자의 접속이 상기 섬광체가 내부에 수용된 하우징과 SiPM 소자가 실장된 기판의 결합구조에 의하여 용이하게 이루어지도록 구성되기 때문에 제품 조립공정의 편의성을 향상시키고 불량률을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 상기 방사선 검출모듈의 하우징 내부에서 섬광체와의 사이에 개재되는 탄성 지지부재, 상기 섬광체의 외주면을 둘러싸는 광 반사부재, 및 상기 섬광체와 SiPM 소자 사이에 개재되는 도광성 밀착부재의 구성에 의하여 상기 섬광체에서 발생된 빛이 SiPM 소자에 전달되는 과정에서 발생되는 광누설을 최소화함으로써 방사선 검출모듈의 검출효율을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 도면,
도2는 도1의 실시간 방사선 모니터링 장치를 구성하는 선량계와 모니터링 서버의 동작 구성을 설명하기 위한 블럭도,
도3과 도4는 도1의 선량계에 장착된 방사선 검출모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 분해사시도,
도5는 도4의 A-A부에 대한 단면도,
도6과 도7은 각각 도5의 "가"부와 "나"부에 대한 확대도,
도8은 도5의 B-B부에 대한 단면도, 및
도9는 도8의 "다"부에 대한 확대도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도1은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 도1의 실시간 방사선 모니터링 장치를 구성하는 선량계와 모니터링 서버의 동작 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 착용자(즉, 방사선 작업 종사자)가 외부의 방사선원(미도시)으로부터 받은 방사선의 양을 측정하는 선량계(100)와, 통신망(300)을 통하여 적어도 하나의 상기 선량계(100)와 통신 가능하게 연결되는 모니터링 서버(200)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 방사선 작업 종사자는 원자력발전소 등의 산업분야, X선 장치를 다루는 의료분야, 또는 방사성 동위원소를 다루는 연구분야 등의 종사자일 수 있는데, 본 실시예에서는 상기 방사선 작업 종사자가 의사, 간호사, X-선 촬영기사 등 의료분야의 방사선 작업 종사자인 경우를 일예로서 설명한다.
상기 선량계(100)는 착용자의 휴대가 용이하도록 신체 일부에 착용이 가능한 웨어러블 디바이스(wearable device) 형태로 이루어지는 것이 바람직한데, 본 실시예의 경우 일예로서 상기 선량계(100)가 카드(100a), 펜(100b), 밴드 또는 시계(100c), 넥 밴드(100d)의 형태로 이루어지는 것으로 구성하였다.
또한, 상기 선량계(100)는 외부로부터 유입된 방사선의 양을 실시간으로 측정하여 얻은 정보인 "피폭선량 정보"를 외부(본 실시예의 경우 모니터링 서버)로 전송하도록 구성되는데, 이 경우 상기 "피폭선량 정보"는 일예로서 해당 선량계의 식별코드(또는 해당 선량계 착용자의 식별코드), 측정시간, 측정위치, 순간 피폭선량 등을 포함하는 정보일 수 있다.
이를 위하여 상기 선량계(100)는 방사선을 검출하여 전기신호를 생성하는 방사선 검출모듈(110), 상기 전기신호를 이용하여 피폭선량을 산출하고 이를 포함하는 상기 피폭선량 정보를 생성하는 선량 연산모듈(140), 상기 피폭선량 정보를 외부로 전송하는 제1통신모듈(160)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 방사선 검출모듈(110)은 방사선의 전리작용이나 여기작용에 의해 발생되는 전류나 빛을 이용하여 방사선을 검출하는 공지된 방사선 검출기(비례계수관, GM관, 반도체 검출기, 섬광 검출기 등) 중 어느 하나에 의하여 바람직하게 구현될 수 있는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 방사선 검출모듈(110)을 후술하는 바와 같이 섬광 검출기(scintillation detector)로 구성하였다.
또한, 상기 선량 연산모듈(140)은 방사선 검출모듈(110)에서 생성된 전기신호의 펄스 갯수를 미리 설정된 시간 동안 계수한 값(즉, 펄스 계수값)을 이용하여 방사선 선량(즉, 순간 피폭선량)을 산출하게 되는데, 이에 대한 구체적인 내용은 공지기술이기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 제1통신모듈(160)은 유선 또는 무선 통신망(300)에 의하여 후술하는 제2통신모듈(240)과 통신 가능하게 연결될 수 있는데, 선량계 착용자의 편의를 위하여 상기 통신망(300)이 무선 통신망으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 제1통신모듈(160)과 제2통신모듈(240)은 공지된 무선 통신방식(Wi-Fi, Bluetooth, LoRA, Zigbee 등) 중 어느 하나를 이용하여 통신하도록 구성될 수 있는데, 본 실시예에서는 일예로서 블루투스 통신방식을 이용하는 것으로 구성하였다.
상기 블루투스 통신의 경우 소비전력이 상대적으로 적고 데이터 전송률이 좋을 뿐만 아니라 다른 무선장치와의 간섭없이 다수의 장치를 하나의 장치에 연결할 수 있는 장점이 있기 때문에 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치과 같이 다수의 선량계(100)를 모니터링 서버(200)에 연결하는 경우에 적합하다.
또한, 상기 선량계(100)는 후술하는 모니터링 서버(200)의 제어신호에 따라 피폭선량에 대한 경보를 발생시키는 경보 발생모듈(150), 상기 방사선 검출모듈(110), 선량 연산모듈(140), 경보 발생모듈(150), 제1통신모듈(160)의 동작을 제어하는 제1제어모듈(130), 및 상술한 각 모듈의 동작에 필요한 전원을 공급하는 제1전원공급모듈(120)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제1제어모듈(130)과 선량 연산모듈(140)이 별개의 모듈로 이루어진 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 상기 제1제어모듈(130)과 선량 연산모듈(140)이 하나의 모듈로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 제1전원공급모듈(120)은 통상의 배터리 등으로 바람직하게 구현될 수 있으며, 상기 경보 발생모듈(150)는 후술하는 바와 같이 유사시 착용자에게 피폭선량에 대한 경보를 발생시키기 위한 것으로 통상의 스피커, 램프 또는 표시장치 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.
또한, 상기 모니터링 서버(200)는 각각의 선량계(100)와 통신 가능하게 연결되고, 상기 선량계(100)로부터 전송된 피폭선량 정보를 이용하여 해당 선량계(100)를 착용한 착용자의 피폭선량을 실시간으로 모니터링하는 기능을 수행한다.
이를 위하여, 상기 모니터링 서버(200)는 정보를 입출력하기 위한 입출력 모듈(210), 상기 제1통신모듈(160)과 통신가능하게 연결된 제2통신모듈(240), 상기 제2통신모듈(240)에서 수신한 피폭선량 정보를 이용하여 선량계별로 피폭선량을 저장하는 선량관리 DB모듈(260), 상기 선량관리 DB모듈(260)에 저장된 선량계별 피폭선량이 미리 설정된 허용치를 초과하는지 여부를 판단하는 선량 판단모듈(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 모니터링 서버(200)는 상기 입출력 모듈(210), 제2통신모듈(240), 선량관리 DB모듈(260), 선량 판단모듈(250)의 동작을 제어하는 제2제어모듈(230), 및 상술한 각 모듈의 동작에 필요한 전원을 공급하는 제2전원공급모듈(220)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 입출력 모듈(210)은 키패드, 버튼, 표시장치 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있고, 상기 제2전원공급모듈(220)은 통상의 배터리 또는 외부 전원 공급장치 등으로 바람직하게 구현될 수 있다.
본 실시예의 경우 일예로서 상기 모니터링 서버(200)를 테블릿 PC 형태로 구성함으로써 상기 입출력 모듈(210)이 테블릿 PC의 화면을 형성하는 터치패널로 이루어지는데, 이 경우 관리자 또는 선량계 착용자는 입출력 모듈(210)을 통해 필요한 정보를 입력하거나 확인할 수 있다.
또한, 상기 선량 판단모듈(250)은 미리 정해진 기간 동안(예를 들어, 시간, 일간, 월간 또는 연간)의 누적 피폭선량이 미리 설정된 누적 피폭선량 허용치를 초과하는지 여부를 판단하거나, 필요에 따라서는 누적 피폭선량 뿐만 아니라 피폭선량의 순간 최대치 또는 미리 정해진 샘플링 시간 동안의 최대치(즉, 순간 피폭선량)가 미리 정해진 순간 피폭선량 허용치를 초과하는지 여부를 판단할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 제2제어모듈(230)과 선량 판단모듈(250)이 별개의 모듈로 이루어진 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 상기 상기 제2제어모듈(230)과 선량 판단모듈(250)이 하나의 모듈로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 모니터링 서버(230)의 제2제어모듈(230)은 선량 판단모듈(250)의 판단결과 피폭선량이 허용치를 초과한 선량계(100)가 있는 경우 경보를 발생시키기 위한 제어신호를 해당 선량계(100)로 전송하게 되며, 이를 수신한 해당 선량계(100)는 경보 발생모듈(150)을 통하여 경보를 발생시킴으로써 착용자가 위험을 인지하여 적정한 안전조치를 취할 수 있도록 한다.
본 실시예에서는 일예로서 상기 선량 판단모듈(250)이 선량계별 누적 피폭선량이 미리 설정된 누적 피폭선량 허용치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 선량 판단모듈(250)의 판단결과 누적 피폭선량이 허용치를 초과한 선량계(100)가 있는 경우 상기 모니터링 서버(230)는 해당 선량계에 경보를 발생시키도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 상기 선량계(100)가 순간 피폭선량이 미리 설정된 순간 피폭선량 허용치를 초과할 경우 자체적으로 경보를 발생시킬 수 있도록 구성된다.
이를 위하여, 상기 제1제어모듈(130)은 일예로서 선량 연산모듈(140)에서 산출된 피폭선량이 미리 설정된 순간 피폭선량 허용치를 초과하는 경우 상기 경보 발생모듈(150)을 통해 자체적으로 경보를 발생시키게 된다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 방사선 작업 종사자가 착용하는 선량계(100)가 착용자의 피폭선량을 현장에서 실시간으로 측정하여 그 결과를 모니터링 서버(200)에 전송하도록 구성되기 때문에, 방사선 작업 종사자의 피폭선량을 실시간으로 모니터링하여 신속하게 관리함으로써 방사선 작업 종사자의 안전을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 상기 모니터링 서버(200)가 방사선 작업 종사자의 피폭선량을 개인별로 이력화하여 DB로 관리하도록 구성되기 때문에 방사선 작업 종사자의 피폭선량을 필요에 따라 시간, 일간, 월간, 연간 등으로 효율적으로 관리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 방사선 모니터링 장치는 각 선량계가 순간 피폭선량이 미리 설정된 허용치를 초과하는 경우 자체적으로 경보를 발생시키도록 구성되기 때문에, 방사선 작업 종사자가 자신의 누적 피폭선량이 허용치를 초과하는 경우뿐만 아니라 고선량 노출 등에 의하여 순간 피폭선량이 허용치를 초과하는 경우에도 이를 실시간으로 인식할 수 있도록 함으로써 작업자의 방사선 안전 관리를 더욱 확실하게 할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 상기 방사선 검출모듈(110)이 섬광 검출기(scintillation detector)로 구성되는데, 이에 대한 구체적인 구성을 도3 내지 도9에 도시하였다.
도3과 도4는 도1의 선량계에 장착된 방사선 검출모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 분해사시도이고, 도5는 도4의 A-A부에 대한 단면도이다.
또한, 도6과 도7은 각각 도5의 "가"부와 "나"부에 대한 확대도이고, 도8은 도5의 B-B부에 대한 단면도이며, 도9는 도8의 "다"부에 대한 확대도이다.
본 실시예에 따른 방사선 검출모듈(110)은 섬광체(scintillator)(112), 일측 단부가 개방되고 내부에 상기 섬광체(112)가 수용되는 하우징(111), 및 상기 하우징(111)의 개방된 단부에 착탈 가능하게 결합되는 기판(114)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 섬광체(112)는 입사된 방사선의 에너지에 의해 여기된 전자가 바닥상태로 천이되면서 가시광선 파장 대역의 빛을 방출하는 물질로 구성되는데, 공지된 무기결정계 섬광물질 또는 유기계 섬광물질 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
다만, 각각의 섬광물질의 방사선 검출 특징이 서로 상이하기 때문에 상기 섬광체(112)는 검출하고자 하는 방사선의 종류(즉, 착용자의 작업환경에서 방출되는 방사선의 종류)에 따라 적합한 섬광물질로 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 섬광체(112)는 필요에 따라 패널 형상이나 다면체 형상 등으로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서는 일예로서 선량계(100) 내부에 장착이 용이하도록 하기 위하여 봉 형상 또는 바(bar) 형상으로 구성하였다.
또한, 상기 하우징(111)은 내부에 섬광체(112)가 수용되고 일측 단부가 개방된 통 형상으로 이루어지는데, 본 실시예와 같이 섬광체(112)가 봉 형상으로 이루어지는 경우 상기 하우징(111)은 길이가 긴 통 형상(원통 또는 사각통)으로 이루어진다.
또한, 상기 하우징(111)은 방사선 검출효율의 향상을 위하여 방사선을 차폐하지 않고 통과시키는 재질로 이루어지는 것이 바람직한데, 일예로서 PP, PVC, PET, PS 등의 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 기판(114)은 후술하는 하우징(111)에 형성된 체결부재(118)에 의하여 상기 하우징(111)의 개방된 단부에 결합되는데, 구체적으로 상기 기판(114)은 하우징(111)의 개방된 단부에 대응되는 형상(즉, 본 실시예의 경우 사각형)을 가진 통상의 PCB 패널로 바람직하게 구현될 수 있다.
또한, 상기 기판(114)의 내측면에는 상기 섬광체(112)에서 방출되는 빛을 증폭하여 전기신호로 변환하는 SiPM(Silicon Photomultiplier) 소자(115)가 실장되는데, 상기 SiPM 소자(115)는 하우징(111)에 기판(114)이 결합될 경우 상기 기판(114)의 내측면과 대향하는 섬광체(112)의 단부에 접촉됨으로써 섬광체(112)에서 방출되는 빛을 수광하여 전기신호로 변환하게 된다.
또한, 상기 기판(114)의 내측면에는 하우징(111)과의 결합을 위하여 적어도 하나의 체결핀(117)이 돌출되어 형성되는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 체결핀(117)을 3개로 구성하였다.
또한, 상기 기판(114)의 외측면에는 외부 단자 커넥터(C)와 결합되는 복수의 단자핀(116)이 돌출되어 형성되는데, 상기 단자핀(116)은 각각 전원공급과 신호입출력 단자로 기능하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 하우징(111)의 개방된 단부에는 기판(114)과의 결합을 위하여 체결부재(118)가 형성되는데, 본 실시예에서는 상기 체결부재(118)가 일예로서 결합된 기판(114)의 상기 체결핀(117) 중 일부가 삽입되는 체결핀 삽입구(118a)와 결합된 기판(114)의 양측 단부를 클램핑하는 한 쌍의 기판 클램프(118b)로 구성된다.
상기와 같은 구성에 의하여 상기 기판(114)은 체결핀(117) 중 일부가 상기 체결핀 삽입구(118a)에 삽입되면서 하우징(111)에 1차 결합된 상태에서 한 쌍의 기판 클램프(118b)의 단부가 기판(114)의 외측면 양측 단부를 클램핑함으로써 상기 하우징(111)에 견고하게 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 방사선 검출모듈(110)은 상기 섬광체(112)가 내부에 수용된 하우징(111)과 SiPM 소자(115)가 실장된 기판(114)의 결합구조에 의해 상기 섬광체(112)와 SiPM 소자(115)의 접속이 자연스럽게 이루어지도록 구성되기 때문에 제품 조립공정의 편의성을 향상시키고 불량률을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상술한 바와 같이 결합되는 방사선 검출모듈(110)은 하우징(111) 내부에서 섬광체(112)와 SiPM 소자(115)가 완벽하게 밀접하지 못할 경우에는 섬광체(112)에서 발생한 빛이 SiPM 소자(115)에 전달되는 과정에서 일부 누설됨으로써 방사선의 검출효율을 저감시키게 되는 문제점이 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 검출모듈(110)은 입사된 방사선에 의해 발생된 빛이 방출되는 섬광체(112)의 일측 단부(즉, 하우징 내부에서 기판과 대향하는 단부)를 SiPM 소자(115)에 밀접시켜 섬광체(112)에서 방출된 빛이 누설되는 것을 방지하는 누광방지부재(115a,119)를 더 포함하도록 구성된다.
본 실시예의 경우 상기 누광방지부재(115a,119)는 상기 하우징(111)과 섬광체(112)의 타측 단부(즉, 하우징의 막힌 단부와 대향하는 단부) 사이에 개재되는 탄성 지지부재(119)와, 상기 섬광체(112)의 일측 단부와 SiPM 소자(115) 사이에 개재되는 도광성 밀착부재(115a)로 구성된다.
상기 탄성 지지부재(119)는 일측 단부가 하우징(111)의 내면에 접촉되고 타측 단부는 섬광체(112)의 타측 단부(즉, 하우징의 막힌 단부와 대향하는 단부)에 접촉되어 상기 섬광체(112)를 SiPM 소자(115) 방향으로 밀면서 지지하는 기능을 수행하는데, 통상의 스프링을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.
이때, 상기 하우징(111)의 내면에는 탄성 지지부재(119)를 고정시키기 위한 고정돌기(111a)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 도광성 밀착부재(115a)는 상기 섬광체(112)의 일측 단부와 SiPM 소자(115) 사이의 미세 간극을 채워 기밀을 유지하는 기능을 수행하는 것으로서, 간극의 형상에 따른 변형과 빛의 통과가 용이하도록 유동성과 도광성이 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 본 실시예에서는 일예로서 상대적으로 점성이 높고 휘발성이 낮은 투명한 색상의 액상 윤활유(grease)로서 상기 도광성 밀착부재(115a)를 구성하였다.
또한, 상기 본 발명에 따른 반도체 검출모듈(110)은 섬광체(112)에서 발생된 빛의 손실을 더욱 저감하기 위하여 상기 섬광체(112)의 외주면을 둘러싸는 광 반사부재(113)를 더 포함하도록 구성되는데, 상기 광 반사부재(113)는 투광률이 낮은 합성수지 필름 등을 이용하여 바람직하게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 검출모듈(110)은 상술한 누광방지부재(115a,119)와 광 반사부재(113)의 구성에 의하여 방사선에 의해 섬광체(112)에서 발생된 빛의 누설을 최소화함으로써 방사선의 검출효율을 크게 향상시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.
100 : 선량계 200 : 모니터링 서버
110 : 방사선 검출모듈 111 : 하우징
112 : 섬광체 113 : 광 반사부재
114 : 기판 115 : SiPM 소자
115a : 도광성 밀착부재 117 : 체결핀
118 : 체결부재 119 : 탄성 지지부재

Claims (9)

  1. 착용자의 피폭선량을 측정하여 얻은 정보인 피폭선량 정보를 외부로 전송하는 적어도 하나의 선량계;와
    상기 선량계와 통신 가능하게 연결되고, 상기 선량계로부터 전송된 피폭선량 정보를 이용하여 해당 선량계를 착용한 착용자의 피폭 선량을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 선량계는, 방사선을 검출하여 전기신호를 생성하는 방사선 검출 모듈, 상기 전기신호를 이용하여 피폭선량을 산출하고 이를 포함하는 피폭선량 정보를 생성하는 선량 연산모듈, 상기 피폭선량 정보를 외부로 전송하는 제1통신모듈 및 피폭선량에 대한 경보를 발생시키는 경보 발생모듈을 포함하여 구성되고,
    상기 모니터링 서버는, 제1통신모듈과 통신가능하게 연결된 제2통신모듈, 상기 제2통신모듈에서 수신한 피폭선량 정보를 이용하여 선량계별로 피폭선량을 저장하는 선량관리 DB모듈, 상기 선량관리 DB모듈에 저장된 선량계별 피폭선량이 미리 설정된 허용치를 초과하는지 여부를 판단하는 선량 판단모듈을 포함하여 구성되되,
    상기 모니터링 서버는 피폭선량이 허용치를 초과한 선량계가 있는 경우 경보를 발생시키기 위한 제어신호를 해당 선량계로 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 선량 판단모듈은 선량계별 누적 피폭선량이 미리 설정된 누적 피폭선량 허용치를 초과하는지 여부를 판단하고,
    상기 선량계는, 선량 연산모듈에서 산출된 피폭선량이 미리 설정된 순간 피폭선량 허용치를 초과하는 경우 상기 경보 발생모듈을 통해 자체적으로 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 방사선 검출모듈은,
    입사된 방사선에 의해 빛을 방출하는 섬광체(scintillator), 일측 단부가 개방되고 내부에 상기 섬광체가 수용되는 하우징, 상기 하우징의 개방된 단부에 결합되는 기판, 및 상기 기판의 내측면에 실장되어 기판과 대향하는 상기 섬광체의 일측 단부에서 방출되는 빛을 증폭하여 전기신호로 변환하는 SiPM(Silicon Photomultiplier) 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 방사선 검출모듈은,
    상기 하우징과 섬광체의 타측 단부 사이에 개재되어 상기 섬광체를 SiPM 소자 방향으로 지지하는 탄성 지지부재와, 상기 섬광체의 일측 단부와 SiPM 소자 사이에 개재되어 상기 섬광체와 SiPM 소자 사이의 기밀을 유지하는 도광성 밀착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 섬광체는 봉 또는 바(bar)형상으로 이루어지고,
    상기 방사선 검출모듈은 섬광체의 외주면을 둘러싸는 광 반사부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 기판의 내측면에는 적어도 하나의 체결핀이 돌출 형성되고,
    상기 하우징의 개방된 단부에는, 결합된 기판의 상기 체결핀이 삽입되는 체결핀 삽입구가 형성된 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 하우징의 개방된 단부에는, 결합된 기판의 양측 단부를 클램핑하는 한 쌍의 기판 클램프가 더 형성된 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 선량계는 블루투스 통신에 의하여 상기 모니터링 서버와 통신 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 실시간 방사선 모니터링 장치.

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