방사선학/X선 이란?

방사선의 근원과 성질

Woo's 2008. 7. 24. 05:00

◆ 방사선의 근원과 성질

◎ 동위원소

핵속의 양자수(즉, 원자번호)는 핵 외부의 궤도속의 전자수와 같으며 이 수 가 원소의 화학적성질을 결정하며, 양자와 중성자수의 합계(즉, 원자량)는 원소의 물리적 성질에 주로 관련된다.

즉 원자수는 같으나 질량수가 다른 원소를 우리는 동위원소(isotope)라고 한다.

◎ 방사성 동위원소 ( Radioactive Isotope : RI )

최초의 원소는 핵 안에서 균형을 이루어 안정한 상태이나 그 동위원소는 중 성자가 추가됨으로 균형을 이루지 못하여 불안정한 원자상태가 되며 불안정 한 원자는 분열 또는 붕괴하여 더 안정한 상태로 변하려고 한다. 이러한 불 안정한 상태의 원자를 방사성 원자라 하고 이 원자를 갖는 동위원소를 방사 성 동위원소라고 한다.

1) 알파(α)입자: 방사선 입자중에서 가장 크고, 무거우며 2개의 양자와 2 개의 중성자로 구성된다

2) 베타(β)입자: 매우 가벼운 입자이며 고속의 전자이다

3) 감마(γ)선: 에너지의 파형으로 입자가 아닌 투과력이 가장 강력한 방 사선

◎ 초당붕괴수 ( disintegration per second : dps )

매초당 붕괴수

S.I 단위로는 Bq(Becquerel)을 사용 하며 1Bq = 1dps

◎ 큐리 ( Curie : Ci )

방사성핵종의 단위시간당 붕괴수

초당붕괴수가 3.7× 1010일때의 방사능이 1Ci

1Ci = 3.7× 1010dps

◎ 렌트겐 ( Roentgen : R )

방사선의 조사선량을 나타내는 단위

1R이란 X-선 또는 감마선이 조사되어 표준상태의 공기 1cc(0.001293g)속에 만들어지는 이온쌍의 한쪽의 전하에 의하여 발생되는 전기량이 1esu(electrostatic unit:정전단위)가 될 때 공기에 조사된 X-선 또는 감마 선의 양

1R = 2.58× 10-4C/kg

흔히 X선이나 감마선의 강도를 말할때는 단위시간당 렌트겐으로 나타내는데 이를 조사선량률(exposure rate)이라 하며 단위로는 R/hr, R/day, R/wk 등 이 있다

◆ X선과 감마선

◎ 방사선 투과검사용 방사선 발생원리

방사선 투과검사에 사용되는 방사선은 X선과 감마선 두 종류

- X선은 X선 발생장치에 의한 고전압 안에서 전기의 힘으로 발생

- 감마선은 핵이 분열하거나 붕괴할 때 발생

◎ 방사선의 특징

감마선을 발생하는 모든 동위원소는 각 동위원소마다 일정한 에너지 값을 갖는다

- 큐리(Curie:Ci)로 측정되는 방사능의 양은 방사성 동위원소 핵 붕괴수에 따라 다르므로 선원의 크기에 따라 달라질 수 있다

- Ir-192선원의 크기를 2배로 확대시키면 방사능은 2배로 많아지나 에너지 는 동일

- X선은 X선관에 적용되는 전압에 의해 에너지가 가감되고, 강도는 X선관 에 적용되는 전류에 좌우된다.

일반적특성

- X선과 감마선은 동일종류의 방사선

- 에너지의 파형이며 전자기 방사선(Electromagnetic radiation)이다

- 매우 짧은 파장과 높은 주파수

- 에너지는 KeV나 MeV로 측정

- 동일종류의 방사성 동위원소는 일정한 에너지를 방출, 에너지는 물체의 침투능력결정

- 감마선의 에너지는 동위원소의 종류에 의해 결정, 강도는 큐리수에 의해 결정

- X선의 에너지는 튜브에 적용되는 전압에, 강도는 전류에 의해 결정

- 에너지는 방사선의 질, 강도는 양을 결정

◎ 방사선의 물질과 상호작용

방사선은 물질과의 상호작용에 의해 에너지를 잃게 되며 물질과의 상호작용 중 중요한 것이 이온화작용이다

이온화란 투과되는 방사선이 물질속에 있는 전자와 충돌할 때 일부 또는 전 에너지가 전자로 변환되고 원자속의 전자를 때려 내쫓는 현상이며 입자에 의한 이온화와 전자기 방사선에 의한 이온화가 있다

1. 입자에 의한 이온화

입자에 의한 이온화에서는 입자로부터 원자의 궤도전자로 에너지의 이동이 발생하고 이 과정에서 입자의 속도가 줄어든다. 알파입자는 공기중에서 약 2인치 정도 이동하고 종이 한 장의 두께에 의해 완전 차폐시킬수 있다

베타입자는 같은 에너지의 알파입자보다 물질 안에서 더 멀리 이동한다 공 기중에서 약 수 미터 정도 이동하며 이것은 베타입자가 매우 작고 매우 빠 른 속도로 이동하며 알파입자보다 적은 전기적전하를 갖고 있기 때문이다

2. 전자기 방사선에 의한 이온화

X선이나 감마선은 입자가 아니며 질량과 무게도 없고 알파나 베타입자와 같 이 충돌에 의해 직접 이온화하지 않는다. 이러한 선이나 광자에너지는 빛의 속도로 이동하므로 입자와는 달리 급격히 에너지를 상실하지는 않는다

X선이나 감마선은 다음의 세 과정에 의해 원자에게 에너지를 상실한다

1) 광전효과(photoelectric effect)

광전효과란 원자의 궤도전자에 감마선의 전체에너지를 주어 궤도전자를 원 자에서 튀어나가게 함으로써 감마선의 에너지를 잃는 과정

특징

- 입사한 감마선의 에너지가 비교적 낮을때 잘 일어난다

- 궤도전자의 에너지 준위가 클수록 일어날 확률이 높다

- 즉 K각(최내각)전자가 광전효과에 관계될 확률이 높다

- 원자번호가 큰 물질에서 잘 일어난다

- 입사한 감마선의 전 에너지를 소비한다

2) 콤프톤 산란(Compton scattering)

콤프톤 산란이란 입사한 감마선이 물질내의 전자에 의해 산란되어 그 에너 지와 방향이 바뀌는 것인데 즉 전자에 의한 광자의 산란으로 입사한 에너지 보다 낮은 에너지의 감마선이 방출되고 동사에 전자도 방출되느 과정

콤프톤 효과에 의한 산란 방사선(Scatter radiation)은 2차방사선 (Secondary radiation)으로 정의 할 수 있으며 이 산란 방사선은 또 다시 콤프톤 산란을 일으키거나 광전효과를 일으켜 에너지를 상실한다

특징

- 입사한 감마선의 에너지가 비교적 높을때 잘 일어난다

- 에너지 준위가 낮은 전자(최외각 전자)와 산란이 일어날 확률이 높다

- 입사한 감마선의 일부 에너지만 소비하고 산란한다

3) 전자쌍 생성(Pair Production)

전자쌍 생성이란 입사한 감마선의 에너지가 1.02MeV이상일때 감마선의 에너지가 음전자와 양전자로 바뀌는 과정을 말한다,

◆ 방사선감쇠

◎ 역자승법칙 (Inverse scquare law)

방사선 선원이 점섬원으로 간주하여 제한한다면 방사선의 강도는 선원으로부터 거리제곱에 반비례한다.

또는

I: 거리 d에서의 방사선 강도

I0 : 거리 d0에서의 최초방사선 강도

d0 : 선원으로부터 최초거리

d : 강도가 I가 되는 거리

◎ 반감기 (Half - life)

모든 방사성 동위원소는 안정한 상태로 붕괴하며 방사성 동위원소가 붕괴하 여 최초의 원자수가 반으로 줄어드는데 요하는 시간을 반감기라 하며 방사 성 동위원소가 붕괴하는 율을 측정하는데 사용된다

또한 방사능 물질의 양은 큐리(Curie: Ci)로 나타내며 이것은 1초당 3.7× 1010의 원자가 붕괴함을 나타낸다

1Ci = 3.7× 1010dps

대표적인 방사성 동위원소 Ir-192의 반감기는 74.5일이며 Co-60은 5.3년이다

◆ 방사선 흡수

◎ 반가층(HVL: Half Value Layer)

반가층이란 방사선이 물질을 투과할 때 투과한 후의 강도가 투과되기 전의 강도의 반으로 감소시키는 물질의 두께

방사선원의 에너지와 물질의 종류에 따라 달라지며 선형흡수계수와는 다음 과 같은 관계식으로 구성된다.

방사선의 기본 흡수식

X를 반가층이라 하면

투과된 방사선의 강도 I 는 입사방사선의 강도 I0의 1/2이 되므로

따라서 , 양변에 ln을 취하면

⇒

반가층은

◎ (1/10)가층 ( TLV : Tenth Value Layer )

방사선이 물질을 투과한 후의 강도가 투과되기 전의 강도의 (1/10)으로 감 소될때 물질의 두께를 (1/10)가층이라 한다

주요물질의 반가층 및 10가층

물질

Ir-192

Co-60

반가층

10가층

반가층

10가층

납판

0.19

0.64

0.49

1.62

철판

0.61

2.0

0.87

2.9

콘크리이트

1.9

6.2

2.6

8.6

알루미늄

1.9

6.2

2.6

8.6

흙

2.0

7.8

3.3

10.8

(단위:inch)

◆ X선의 발생

◎ X선과 감마선의 일반성

X선과 감마선은 전자기 방사선의 일종으로 광선 또는 자외선과 같이 다음 과 같은 일반적인 성질을 갖고 있다

- 직선으로 이동

- 사진용필름을 감광시킨다

- 빛의 속도와 동일

- 물질을 투과하는 능력이 있다

- 전기 또는 자장에 영향을 받지않는다

◎ X선의 발생원리

X선을 발생시키기 위한 조건

- 전자를 발생시키는 선원

- 고속의 전자

- 전자의 충격을 받는 표적

◎ X선 발생장치의 작동원리

1.구조

음극: 필라멘트,포커싱컵

양극: 표적

2.작동원리

음극의 필라멘트를 전류에 의해 가열하면 전자가 발생되고 필라멘트의 온도 를 증가시키면 전자의 방출이 증가하여 양극쪽으로 이동, 이때 양극에 전압 을 걸어 증가시키면 전자의 이동속도가 빨라짐

⇒ 이 고속도로 증가한 전자가 양극에 위치한 표적에 충돌하여 파장이 짧고 큰 투과력을 갖는 X선을 발생시킨다

◎ 연속X선

음극에서 방출되어 표적부위로 이동한 고속도의 전자는 원자를 중심으로 계 속 진행하며 핵에 접근하면 음극의 전자와 양극의 핵과 상호작용으로 원자 핵쪽으로 굴절

이것은 에너지가 감소된 전자의 제동으로 인하며 이때 감소된 에너지는 연 속X선 또는 제동복사선이 된다

이 X선의 에너지는 0으로부터 고속도의 전자가 갖는 최대의 에너지까지 연 속스펙트럼의 범위를 갖는다

연속 X선의 에너지는 다음의 요인에 의해 결정된다

- 고속도의 전자의 에너지

- 표적물질의 밀도

- 전자의 노정으로부터 제동핵까지의 거리

연속 X선은 일반적으로 파장의 범위가 넓고 높은 에너지를 갖는다

X선의 파장은 대부분 표적원자에 입사한 전자의 에너지에 의해 결정되며 전 자의 에너지는 X선 발생장치에서 조정할 수 있으므로 연속X선이 사용된다

◎ 특성X선

음극에서 방출되어 표적부위로 이동한 고속도의 전자가 핵주위의 궤도전자 와 충돌할 경우 원자에는 변함이 없고 궤도전자가 원자로부터 떨어져 나간 후 그 외부의 궤도전자가 안으로 이동하여 떨어져 나간 빈자리를 채운다

이러한 궤도전자와 충돌시 발생하는 발생되는 방사선을 특성 X선이라고 하 며 매우 낮은 에너지를 가지므로 방사선투과 시험에서는 사용되지 않는다. 즉 특성 X선은 고속도의 전자와 궤도전자와의 상호작용에 의해 발생되고 연 속X선은 고속도의 전자와 원자핵과의 상호작용에 의해 발생된다

특성X선은 낮은 에너지를 갖고 표적물질에 의해 결정되는 특수한 파장을 갖 고 있다. 연속X선은 넓은 범위의 파장의 대(Band)를 포함하며 일반적으로 높은 에너지를 갖는다

◆ X선의 방출

◎ X선의 노출

X선관에서 방출되는 방사선의 총량은 관전류, 관전압 및 X선관이 작동하는 시간에 의해 결정됨

X선의 출력은 전류및 시간과 직접 비례하기 때문에 즉 전류 및 시간의 곱에 직접 비례한다

E= M× T

E: 노출 M: 관전류, T:노출시간

방사선의 량은 관전류나 노출시간의 각각의 인자 중 어느것이 변해도 전체 노출이 일정하다면 똑같아지게 된다.

X선노출을 관전류 및 시간으로 각각 표시하지 않고 mA-min 또는 mA-sec로 나타낸다

◎ X선 발생장치 분류/ 선택

공업용으로 사용되는 X선 장비들을 일반적으로 전압비율(Voltage rating)에 분류되며 이것은 즉 에너지또는 투과력으로 나타낼수 있다

전압비율에 따른 종류

⇒저전압용 80KV이하, 휴대용 400KV, 특수용도용 수 MeV

용도상

⇒ 휴대용, 실험실용, 이동수송용

장비선택조건

- 방사선의 투과능력

- 효과적인 방사선의 강도

- 사용횟수

◆ X선관의 구조

◎ X선관(X-Ray tube)

X선관은 고용융점을 갖는 유리로 만들어짐

내부의 높은 진공에 견딜수 있도록 충분한 강도

X선이 발생될때의 전기의 힘, 압력, 온도 등에도 견딜수 있도록 그 외부에 절연물질로 채워져있다. (절연물질 기름,가스)

※ 진공으로 하는 이유

- 고속도의 전자는 공기중에서 이온화되어 에너지를 잃게됨 (이온화방지)

- 필라멘트의 산화 및 연소 방지

- 전극간의 전기적절연

◎ 양극(Anode)

표적의 과열을 방지하기 위해 고온의 열을 전도시킬수 있는 열전도성이 좋 은 구리로 되어 있는 금속전극

양극에는 음극을 향한 면쪽에 표적물질을 포함하고 있으며 표적물질은 원자 번호와 용융온도 및 열전도성이 높아야 하므로 텅스텐, 금, 플라티늄 (Platinum)등을 사용

가장 많이 사용되는 것 ⇒ 구리전극봉 안에 텅스텐

◎ 표적(Target)

음극에서 발생된 열전자가 충돌하여 X선을 방출하는 곳

대부분 열과 빛

발생효율

Eeff = 10-7(VZ)

Eeff : X선 발생효율

V : 가속전압

Z : 표적물질의 원자번호

표적물질이 갖추어야 할 조건

- 원자번호가 높아야한다

- 용융온도가 높아야한다

- 열전도성이 높아야한다

◎ 음극 (Cathod)

필라멘트와 포커싱컵으로 구성

1. 포커싱컵

방출된 전자를 양극으로 바로 이동할 수 있도록 정전기적 렌즈 (Electrostatic Lens)의 기능

2. 필라멘트

음극에서 전자를 방출하는 선원

일반적으로 전기적, 열적 특성이 우수한 텅스텐 사용

필라멘트를 통해 전류가 흘러 전자가 발생할 수 있는 온도까지 가열한 후 필라멘트에 적용되는 전압을 바꾸면 필라멘트 전류가 변하며 전자가 방출

튜브에 흐르는 전류의 변화에 따라 전자의 방출수 변함

대부분 X선장비들은 관전류 고정 ⇒ 변압기 작용을 통해 전압을 조절

◆ 초점(Focal spot)

◎ 유효초점 (Effective focal spot)

초점이란 X선 Tube안에서 전자가 충돌하여 X선이 발생되는 부위의 면적

초점이 적을수록 사진의 섬세도를 증가시키므로 방사선 사진의 질을 좋게 해준다.

즉, 방사선 사진의 영상의 섬세도는 이 방사선 선원의 크기(즉, 초점)에 의 해 결정된다.

일반적으로 양극의 표면적은 각도를 갖고 장치되어 있어, 충격을 받는 부위 의 크기는 실제 초점(Actual focal spot)보다도 적게 되어 있다. 이와 같은 초점을 우리는 실제 초점에 대한 효과적 초점(Effective focal spot)이라고 한다.

◆ X선 발생부속 장치

◎ 변압기/ 정류기

1. 변압기 (Transformer)

전압(Voltage)을 조절하여 교류전압을 변화시킬수 있는 기기이며 X선 장 비에서는 필수이다.

일반적으로 X선 장비에 필요한 변압기에는 다음 3가지 종류가 있다.

- 자동변압기(Auto transformer)

- 승압변압기(Set-up transformer)

- 감압변압기(Set-down transformer)

이 세가지는 같이 연결하여 사용하도록 설계되어 정확한 전압을 제공하게 된다. 자동변압기는 일반 상업용 전원으로 제공되는 불완전한 전압을 보정 하거나 외부에서 X선 장비에 적합한 전압으로 만들어주는 역할을 하며 승압 변압기는 자동변압기로부터 전원을 받아 X선관의 양극에서 요구하는 전압 즉, 고전압으로 높여준다.

감압변압기는 자동변압기로부터 전원을 받아 X선관의 필라멘트에서 요구하 는 전압 즉, 저전압으로 내려주는 것이다.

2. 정류기(Rectifier)

교류는 시간에 따라 방향이 바뀌므로 X-선 발생장치의 전원을 교류로 사용 해야 하는 경우에는 반드시 정류를 하여 사용하여야 한다.

이는 필라멘트(Filament)에서 발생된 열전자가 양극으로 흐를 때에만 X-선 이 발생되므로 교류를 정류하여 사용할 때에는 다음과 같은 장점이 있다.

- 전류의 방향이 한쪽 방향으로만 흐르기 때문에 X-선관의 불필요한 과열을 방지할 수 있다.

- 전류의 흐름이 일정하여 균일한 에너지의 X-선이 발생한다.

◎ X-선 제어장치( Control unit)

제어장치는 방사선 에너지 및 강도를 조절하는 X-선 관전압/관전류의 조정 및 타이머(Timer)가 있으며 장비 작동자를 보호할 수 있는 보호 회로로 구 성되어 있다.

1. 관전압 조정기

관전압 조정기는 X-선의 에너지를 결정하는 조정기이며 보통 KV단위로 표 시되어 있다.

즉, 관전압을 증가시키면 팔라멘트에서 발생된 열전자의 가속 속도가 증가 되어 표적과 충돌하게 되므로 파장이 짧은 고에너지의 X-선이 발생하게 된다. 이는 주로 시험체의 재질 및 두께에 따라 조정한다.

2. 관전류 조정기

관전류 조정기는 X-선의 강도(intensity)를 결정하는 조정기이며 보통 mA 단위로 표시되어 있다. 즉, 관전류를 증가시키면 필라멘트 변압기의 가변 저항기를 조절하여 필라멘트의 온도를 증가시키게 되므로 열전자의 방출량 이 많아지므로 결국 발생되는 방사선의 양이 많아지게 된다.

3. 타이머

타이머(Timer)는 노출시간 조정장치로서 고전압 회로와 개폐기에 연결되어 원하는 노출시간이 경과한 후에 자동적으로 방사선의 방출을 중지시킬 수 있게 된다.

4. 보호장치

보호장치는 예상되는 사고시 적절하게 대처할 수 있는 장치를 말하며, 예 를 들어 과부하자동차단기는 X-선 방출시 원인모를 과대한 전류가 흐를때 이 과부하자동차단기가 작동하여 변압기의 일차회로의 연결을 차단하여 자 동적으로 X-선의 방출을 중지시켜 사전에 사고를 방지시키는 장치이다.

◎ 작동주기 (Duty Cycle)

작동시 발생되는 열의 냉각효율에 따라 X-선 발생장치의 수명에 많은 영향 을 주게되므로 X-선 발생장치를 사용하는 경우 대부분의 경우 일정시간 사 용하고 나서, 그 장치를 일정시간 휴지시켜야 하는데 이와 같이 장치의 사 용시간과 휴지시간과의 비를 작동주기(Duty cycle)라 함

작동주기(%)=사용시간/총시간× 100 이 된다.

즉, 작동주기 100%라고 한다면 휴지시간없이 계속 사용할 수 있음을 나타 낸다.

◆ 고에너지의 특수 X-선 발생장치

전자의 발생을 이용 X선을 방출시키는 장비에는 특수 용도로 사용되거나 매우 높은 고전압이 요구될 경우 특수한 전자가속장치를 이용하여 대략 2MeV에서 25MeV정도까지의 전압을 사용하는 장비가 있다.

◎ 베타트론 가속장치(Betatron accelerator)

이것은 자기 유도형 전자 가속장치(Magnetic induction type electron accelerator)이다. 자석과 변압기의 결합을 이용해서 전자를 회전 궤도에 매우 높은 에너지로 가속시킨다. X선 tube는 도너츠형이며 큰 막대 자석 사이에 위치시킨다.

전자가 Tube쪽으로 주입되고 자장(Magnetic field)에 의해 Tube안에서 회 전한다. 각각의 전자들은 매우 높은 에너지를 얻을 때까지 높은 회전궤도 로 점차 유도되고 표적에 부딪혀 X선을 발생시킨다.

이 방법은 약 10Mev정도의 범위에서 가장 많이 적용된다.

◎ 반디그라프 발생장치(Van de Greff generetor)

이 장비는 전기적 전하(Electrical charge)를 충전하고 고전압 단자로 이 것을 운반하는 고속운반 벨트(Belt)로 구성된다. 전기적 전하가 높은 정전 기적 전하까지 쌓아 올려 Tube를 통해 표적으로 전자를 가속시켜 사용한 다.

이 장비는 500-6000KV의 범위 안에서 작동되도록 설계되었으며 Electrostatic generator라고도 한다.

장점

- 초점의 면적이 지극히 적어(0.75mm 직경)기하학적 불선명도가 최소가 되 어 상질의 선명도가 우수하다.

- 선명도가 양호하기 때문에 상을 직접 확대 시킬 수 있다.

- 산란 방사선의 영향을 감소시킨다.

- 두꺼운 금속 시험편을 촬영할 수 있어 X선의 침투력이 우수하다.

◎ 선형 가속장치(Linear accelerator)

이 장치는 매우 높은 주파수를 갖는 파(Wave)를 사용하고 이 파가 가속전 자(Accelerate electron)를 표적으로 향하게 한다.

이 장비는 5-25MeV의 범위 안에서 공업적으로 사용되며, 철판의 경우 16인 치(406mm)까지를 투과할 수 있다.

◎ 동조변압 X선 장비(Resonance Transformer X-Ray equipment)

동조변압 X선 장비는 X선 Tube가 변압기내에 대칭으로 놓여 있다. 전자가 중간 전극에 의해 매우 높은 속도로 가속되고 초점 조정코일에 의해 자력 으로 집중시킨다.

이러한 형은 250-4000KV의 전압 범위에서 사용되며 8인치(203mm)까지의 철판을 투과할 수 있다.

◎ 각 종류별 X선 장비의 적용법

상업적으로 이용할 수 있는 여러 형태의 X선 장비들은 그 장비의 최대전압 에 의해 보통 분류한다. 이 종류 가운데 사용을 선택하는 것은 해야 할 작업의 형태에 따라야 한다. 아래 표에는 전압범위와 대표적인 X선 장비에 적용할 수 있는 두께의 한계에 대해 기술하였다.

최대전압

(KV)

증감지

대략의 적용 두께 한계

50

무

박판, 소형 전기부품, 목재, 프라스틱 등의 제품

150

납(Pb)증감지

형광 증감지

5인치(127mm)의 Al 또는 1인치(25.4mm)철판 1(1/2)인치(33mm)의 철판 또는 동등한 것

250

납(Pb)증감지

형광 증감지

2인치(51mm)의 철판 또는 동등한것

3인치(76mm)의 철판 또는 동등한것

400

납(Pb)증감지

형광 증감지

3인치(76mm)의 철판 또는 동등한것

4인치(102mm)의 철판 또는 동등한것

1,000

납(Pb)증감지

형광 증감지

5인치(127mm)의 철판 또는 동등한것

8인치(203mm)의 철판 또는 동등한것

2,000

납(Pb)증감지

8인치(203mm)의 철판 또는 동등한것

8--25Mev

납(Pb)증감지

16인치(406mm)의 철판 또는 동등한것

◆ 감마선 발생 장치

방사선 투과검사에서 방사선원으로 사용되는 동위원소는 주로 인공적으로 만든 인공 방사성 동위원소를 사용한다. 방사성 동위원소 ( RI : Radioactive Isotope) 의 종류에 따라 방출되는 에너지는 결정되어 있 으므로 그 투과력이 달라진다.

◎ 감마선 선원의 선택

방사선 투과검사에서 방사선원으로 사용되는 동위원소는 반감기가 길고, 선원의 크기에 비해 방사능의 강도가 큰 것이 바람직하며, 발생에너지 및 붕괴방식등을 고려하여 선택

실제 방사선 투과검사에 가장 널리 사용되는 방사성 동위원소는 Ir-192와 Co-60이다.

비방사능(Specific activity)이란 동위원소의 단위질량당 방사능의 세기를 의미하는데 비방사능이 크다는 것은 선원의 크기를 작게 하고도 높은 방사 능을 방출하는 것을 의미한다.

특성 종류

Tm- 170

Ir- 192

Cs- 137

Co-60

반감기

127일

74.4일

30.1년

5.27년

에너지

0.084Mev

0.052Mev

0.31, 0.47

0.60Mev

0.66Mev

1.33Mev

1.17Mev

R.H.M

0.003

0.55

0.34

1.35

비방사능(Ci/g)

6,300

10,000

25

1,200

투과력

13mm

74mm

90mm

125mm

※ 방사성 동위원소의 특성

◎ 감마선 방사선 사진의 장.단점

감마선을 이용하여 사진을 얻을 때 X선과 비교하여 다음과 같은 장단점이 있다.

1. 장점

- 동일한 KV범위일 경우 X-선 장비보다 가격이 저렴하다.

- 이동성이 좋다.

- 외부 전원이 필요 없다.

- 360° 또는 일정 방향으로 투사의 조절이 가능하다.

- 장비의 취급 및 보수가 간단하다.

2. 단점

- 안전 관리를 철저히 하여야 한다.

- X-선에 비해 조도가 떨어진다.

- 투과능력은 사용하는 동위원소에 따라 다르다.

- 반감기가 짧은 동위원소의 교환은 비용이 많이 든다.

◎ 에너지와 등가에너지(Equivalent energy)

Gamma선 선원을 이용하여 방사선 사진을 얻기 위해서는 먼저 시험체의 두 께와 밀도를 고려해야 하며 이것이 결정되면 요구되는 투과능력, 즉 에너 지를 결정해서 동위원소를 선정 사용하여야 한다.

⇒ 등가에너지 : 동일한 작업에 필요한 X선의 최대산입(KV)에 해당되는 동 위원소의 투과능력과 대등한 에너지를 나타내는 에너지

◎ 감마선 장치

방사성 동위원소의 경우 임의로 방사선 방출을 중지시킬 수 없으므로 감마 선 조사장치로 선원을 저장 관리해야 한다.

선원이 조사장치 안에 있을 때에는 감마선이 외부로 방출되지 않지만 가이 딩호스에 의해 조사장치 밖으로 나오면 방사선이 사방으로 방출되므로 방 사선 투과사진을 만드는데 이용할 수 있다.

◎ 차폐함(Shield case)의 구조

납 또는 우라늄으로 된 저장틀이라고 불리우는 무거운 철용기

선원의 위치를 가리키는 마이크로 스위치가 부착되고 양끝 부분에 케이블을 조절하고 선원의 위치를 연장조절 할 수 있는 장치와 불완전한 조작시 보호 될 수 있는 안전장치가 준비되어 있다.

동위원소 발생 장치는 차폐함 양쪽 끝부분에 선원을 연결하여 조절할 수 있 는 튜브 케이블과 선원의 위치를 인도하는 연장튜브로 조립되어 있어 선원 을 자유로이 이동할 수 있도록 유도해 준다.

또한 선원의 위치를 가리키는 지시등이 붙어 있는 경우도 있다.

동위원소 발생장치는 이외에 선원 보관함 및 방사선의 투사방향을 조정할 수 있는 콘(Cone)등이 있다.

◎ 콜리메터(Collimator)

콜리메터는 감마선 전송관의 끝부분에 부착하여 조사시에 방사구의 조사 범 위 제한과 작업종사자의 안전을 도모하기 위한 납차폐기구의 하나이다. 투 과사진촬영시에는 반드시 감마선의 제한된 조사방향과 범위를 필요로 하며, 이것 이외의 방사선은 작업종사자의 안전을 위협하는 방사선 피폭의 원인이 되기 때문에 꼭 필요한 차폐구 가운데 하나이다.

◎ 방사선 투과 사진의 영상형성

공업용 방사선 사진 시험은 필름에 상을 기록하는 것으로 방사선 사진을 만드는데 있어서, 기본적인 3가지 필수사항은 다음과 같다.

- 방사선 선원: X-선 또는 Gamma 선

- 시험할 물체

- 필름을 포함하는 카셋트

방사선을 이용하여 방사선 사진을 만들 수 있는 원리는 다음의 세가지 작용 때문이다.

- 방사선이 시험편을 투과한다.

- 방사선은 직선으로 이동한다.

- 방사선은 필름과 작용하여 감광시킨다.

방사선 사진을 만드는데 가장 고려하여야 할 것

⇒ 시험할 시편과 필름의 성질

산업용 방사선 사진술에서는 가능한 한 가장 좋은 사진을 만들기 위해서는 시험할 시편에 의해 방사선이 얼마나 투과되고 흡수되는가 하는 그 양을 고려해야 한다.

여기서 흡수란 시험재료를 통해 방사선이 통과하는 부분 또는 전부를 막아 내는 능력을 말한다. 같은 에너지, 같은 재료일지라도 그 두께와 밀도가 다르면 흡수되는 양도 각각 달라지게 되는 것이다.

필름은 방사선에 의해 노출되어 현상하면 검거나 희게 되며 검은 부분을 필름의 농도(Density)라고 하고 시험체의 밀도와 구별하기 위해 사진농도 (Radiographic density) 라고도 한다.

이상과 같이 방사선 사진이란 방사선이 시험물을 투과해서 필름상에 얻어 지는 사진기록을 말한다.

◎ 방사선 투과사진의 감도

방사선 사진에서의 감도(Sensitivity)란 사진에 나타난 상의 윤곽에 대한 선명도(Definition)와 사진의 농도, 즉 검고 흰 명암도(Contrast)가 조화된 상태를 나타내는 척도로서 사진의 감도가 좋다 나쁘다 하는 것은 사진의 명 암도와 선명도에 따라 결정

명암도 ⇒ 방사선 사진의 각기 다른 면적에 대한 필름농도의 차를 비교하는 것이다.

아래 그림에서 사진 A가 사진 B보다 명암도가 높다

즉, 사진에서 흑백의 차가 큰 쪽이 사진 A임을 알 수 있다.

선명도 ⇒ 각기 다른 농도의 경계면에 대한 명확도 또는 섬세도를 나 타내는 말로 사용되며 윤곽이 매우 선명한 경우 선명도가 높다 한다.

방사선 투과사진은 명암도가 높아도 선명도가 낮아지는 경우와 그 반대되 는 경우도 있는데 다음그림은 이와 같은 현상을 나타내고 있다.

그림에서 보면 a)는 투과사진의 명암도는 높으나 선명도가 낮은 경우 이고, b)는 선명도는 높으나 명암도가 낮게 나타난 경우이다.

◆ 선명도(Definition)

선명도란 투과사진상에 나타난 영상의 경계가 선명하게 구분되는가를 나타 내는 용어로서 보다 정확하게 정의하면 투과사진의 선명도는 물리적인 형 상을 구분할 수 있는 최소거리로 나타낼 수 있다.

투과사진 선명도에 영향을 주는 요인은 기하학적 불선명도와 공간분해능으 로 나눌 수 있는데 이를 세분하면

1) 고유불선명도에 의한 요인

2) 기하학적인 요인

3) 산란방사선에 의한 요인

4) 필름입상성에 의한 요인

으로 분류할 수 있다.

◎ 고유불선명도(Inherent unsharpness)

X-선이나 Gamma선은 어떤 물질을 통과할 때 광전효과, 콤프턴 산란, 또는 전자쌍생성등과 같은 상호작용에 의하여 이온화 과정에 의해 흡수되는데, 방사선이 필름을 투과할 때도 필름과 상호작용으로 인한 이온화 과정에서 생성된 전자들로 인해 필름의 영상이 불선명하게 되는데 이를 고유불선명 도라고 한다.

◎ 기하학적 불선명도(Geometric unsharpness)

선원이 점이 아니고 어떤 면적을 가질 때 그림자의 윤곽이 선명하지 못하 고, 선원과 필름이 수직으로 위치하지 않을 경우 시험물의 상이 늘어난 형 태가 되는 현상.

선명도에 영향을 주는 기하학적 요인으로는 선원의 크기, 선원-필름간의 거리, 시험체-필름간의 거리, 선원-시험체-필름의 위치, 시험체의 두께변 화, 증감지-필름 접촉상태이다.

1. 선원의 크기

선원의 크기는 작을수록, 즉 점선원에 가까워 질수록 선명도는 좋아진다.

2. 선원-필름간 거리

선원-필름간 거리는 멀수록 선명도는 좋아진다.

일반적으로 사용하는 선원은 점선원이 아니기 때문에 투과사진상에 어느 정도의 음영이 형성될 수 밖에 없으나 선원 -필름간의 거리가 짧아 질수록 음영의 형성이 커지므로 선명도는 낮아지게 된다.

3. 시험체-필름간 거리

시험체-필름간 거리는 가능한 밀착시켜야 선명도가 좋아진다.

시험체-필름간 거리가 커지면 음영이 확대되어 선명도는 낮아지게 된다.

4. 선원- 시험체-필름의 위치

방사선은 가능한 한 필름과 수직을 이루어야 한다.

5. 시험체의 두께변화

시험체의 두께변화가 심한 경우는 시험체의 일부가 필름과 각도를 이루어 음영이 형성되어 낮아지게 된다.

6. 증감지 - 필름 접촉상태

증감지와 필름은 밀착되어야 한다.

필름홀더 자체에 연박증감지가 붙어있는 경우 필름과 증감지의 접촉상태가 불량하여 선명도가 낮아지는 경우가 많다.

또한 필름은 가능한 한 시험물과 가깝게 밀착시키는 것이 좋으며 시험물의 형성은 가능한 시험물, 선원, 필름의 배치가 방사선의 중심에 수직이 되도 록 한다. 시험물의 배치도 필름과 수평이 되게 배치하여야 선명도가 좋게 된다.

◎ 산란 방사선(Scatter radiation)

X-선 또는 감마선이 물체에 부딪치면 일부는 흡수되고, 일부는 투과하고, 그리고 일부는 산란된다.

산란 방사선은 1차 방사선에 비해 에너지가 낮아 파장이 길어지며 침투력 도 낮아진다.

산란 방사선은 일반적으로 내부산란, 측면산란, 후방산란으로 구분한다.

내부산란이란 시험체 자체에서 산란되는 것이며, 측면산란이란 시험체 주위 의 벽등을 통해 산란되는 것이며, 후방산란이란 필름 또는 시험체가 놓인 마루 또는 벽 등으로부터 산란되는 방사선이다.

방사선 투과검사시에는 방사선원에 의한 산란방사선이 발생하고, 이 산란방 사선은 투과사진 상질에 많은 영향을 미치게 된다.

산란방사선은 방사선의 에너지가 낮을때 많아지며 시험체 재질에 따라서도 많은 영향을 받는데, 일반 강재 또는 알루미늄의 경우 두께에 따라 1차 방 사선보다 산란방사선이 훨씬 많아지는 경우가 있다.

필름에 가장 많은 영향을 주는 산란 방사선은 시험체 내부산란이며 시험체 가장자리와 인접한 카셋트 부분은 직접 방사선에 노출되어 이것이 필름에 영향을 주는 산란 방사선의 원인이 된다.

1. 산란 방사선의 제거

산란방사선은 투과사진의 상질 저하 ⇒ 산란방사선의 영향을 줄이는 방법

1) 증감지의 이용

가장 경제적이고 널리 사용되는 방법으로 증감지의 역할이 일차적으로는 사진작용의 활성화이지만 연박증감지는 에너지는 에너지가 낮은 산란방사 선을 흡수하여 필름의 상질을 향상시키는 기능이 있으며 특히 후면 증감지 의 경우는 두께가 두꺼운 증감지를 사용함으로서 후방산란선을 저지한다.

2) 후면 스크린의 사용

후면 스크린이란 후방 산란선을 저지하기 위해 카셋트 뒤에 납(Lead)판등 원자번호가 큰 물질을 놓는 것이다.

3) 마스크의 사용

마스크란 시험체 주위에서 발생하는 모든 산란 방사선을 흡수하기 위해 구 리, 철가루, 납판 등을 주위에 쌓아두는 것을 말한다.

4) 필터의 사용

필터는 수 mm정도의 구리 또는 납을 선원과 시험체 사이에 놓아 에너지가 낮은 방사선 즉, 산란을 일으키기 쉬운 연방사선을 여과하는 역할을 한다.

5) 콜리메터

콜리메터란 다이아프렘이나 콘등과 같이 방사선을 필요한 방향만을 제외하 고 나머지 부분은 차폐하여 산란 방사선의 영향을 줄이는 역할을 한다.

◎ 입상성

선명도에 영향을 주는 입상에 의한 요인으로는 필름불선명도로서 필름의 종류, 증감지의 종류, 방사선질, 현상조건등으로 분류할 수 있다.

1. 필름의 종류

필름의 입상이 미세할수록 선명도가 양호하다.

즉, 일반적으로 감광속도가 낮은 필름의 입상이 미세하므로 선명도가 양호 하다.

2. 증감지의 종류

형광증감지를 사용하는 경우 선명도가 아주 불량해진다. 그 이유는 일차적 으로 칼슘텅스테이트(Calcium tungstate)의 결정입자가 필름의 감광유제인 브롬화은(Silver bromide)의 입자보다 크기 때문이다. 따라서 형광증감지 상의 비교적 큰 형광물질 입자가 형광을 발생하여 부근에 밀착되어 있는 일부 브롬화은의 입자만을 감광시키기 때문에 영상자체가 흐려져 선명도는 불량해진다.

3. 현상조건

현상시 현상액의 강도, 현상시간, 현상온도, 교반상태 등에 따라서도 선명 도가 달라진다.

◆ 명암도(Contrast)

명암도란 투과사진상에서 나타난 영상과 그 주변의 흑화도 차이를 말한다. 흑화도 차이가 크면 명암도가 높다고 하며 명암도가 높아지면 투과사진상 에 나타난 영상을 뚜렷하게 구분할 수 있다.

투과사진 명암도에 영향을 주는 요인은 시험체 명암도와 필름 명암도로 나 눌 수 있다.

◎ 시험체 명암도(Subject contrast)

시험체의 형태, 사용하는 방사선에너지 및 촬영배치 등에 따라 흑화도 차 이가 달라지는 것을 시험체 명암도라 한다. 시험체 명암도에 영향을 주는 요인으로는 시험체 두께차이, 방사선 에너지, 산란방사선 등이 있다.

1.시험체 두께차이

시험체 두께차이가 클수록 두께가 서로 다른 부위에서의 방사선 투과량의 강도차이가 커지므로 투과사진상에 나타나는 흑화도 차이가 커져 명암도가 높아진다. 아래그림에서 주어진 방사선원(강도lo)에 대한 시험체 재질의 반가층이 d이었다면 A쪽으로 투과한 방사선량은(1/4)lo가 되고 B쪽으로 투 과한 방사선량은(1/2)lo가 되어, 시험체 명암도가 시험체를 투과한 방사선 의 강도비라 할 때 시험체 명암도는 1/4과 1/2의 비율인 2로 표현할 수 있 다.

즉, 시험체의 두께차이가 크면 클수록 이 비율이 상대적으로 커지므로 시 험체 명암도가 커짐을 알 수 있다.

2. 방사선 에너지

방사선의 에너지가 높아질수록 시험체 명암도는 감소하는 경향이 있다. 실 제적으로 시험체 명암도를 조절할 수 있는 가장 효율적인 방법은 방사선의 에너지를 조정하는 것이다.

아래그림은 동일한 시험체에 대해 방사선원(에너지)만 변경시켰을때 시험체 명암도의 변화를 나타낸 것이다.

일반적으로 동일재질에 대한 반가층은 방사선의 에너지가 높아지면 커지고 방사선 에너지가 낮아지면 작아진다. 따라서 고에너지 방사선을 사용한 (1) 의 경우는 반가층이 d1 이 되고 저에너지 방사선을 사용한 (2)의 경우는 반 가층이 d2 가 되는 경우를 가정할 수 있는데 여기서 투과방사선량의 비율은 (1)의 경우가 (1/4)l1:(1/2)l2이므로 2:1이 되고, 같은 방법으로 (2)의 경 우는 4:1이 된다. 즉, 동일한 시험체에 대해 에너지가 높은방사선을 사용하 는 경우 시험체 명암도는 감소하는 것을 알 수 있다.

3. 산란방사선

산란 방사선은 내부산란, 측면산란, 후방산란이 있는데 이 산란 방사선의 양에 따라 명암도가 달라지게 된다.

◎ 필름 명암도

필름에 노출된 방사선량에 대한 필름의 흑화도 차이가 나타나는 필름 자체 의 특성을 필름 명암도라고 하며 필름 명암도에 영향을 주는 요인으로는 필름 종류, 현상조건, 흑화도 등이 있다.

1. 필름의 종류

필름의 종류에 따라 필름 명암도가 달라진다.

즉, 필름 특성곡선의 기울기가 필름 명암도를 나타낸다.

2.현상조건

현상조건에 따라 영향을 받는다는 것은 현상시간, 현상온도, 교반상태, 현 상액의 강도에 따라 동일한 노출량에 대해서도 투과사진의 흑화도가 달라 지기 때문이다.

3. 농도

필름 특성곡선에서 보면 농도가 달라지면 곡선의 기울기가 달라짐을 알 수 있고 필름 특성곡선의 기울기가 필름 명암도를 나타내기 때문에 농도가 달 라지면 필름 명암도가 달라진다.

◎ 노출허용도(Latitude)

방사선 투과사진의 노출허용도란 주어진 흑화도 범위내에서 1장의 투과사 진에 나타날 수 있는 시험체의 두께 범위로서 관용도라고도 한다.

아래그림은 동일한 스텝웨지를 촬영한 투과사진인데 왼쪽의 투과사진에서 는 스텝웨지의 여러계단을 구분할 수 있으나 오른쪽의 투과사진에서는 두 께가 두꺼운(투과사진의 흑화도가 낮게 나타난)부분의 계단이 구분하기 어 렵게 나타나 있다.

◆ 노출도표 작성법

감마선원을 사용하는 경우의 노출도표는 방사성 동위원소의 종류 및 시험 체 재질에 따라 작성하면 동일 종류의 방사성 동위원소에 대해서는 곧이 새로운 노출도표를 작성할 필요가 없다. 그러나 X-선을 사용하는 경우에는 동일한 관전압일지라도 X-선 발생장치의 성능에 따라 노출조건이 달라지므 로 X-선 발생장치를 구입하였을 때나 상당기간 사용한 후에는 해당 X-선 발생장치별로 도표를 작성해야 한다.

노출도표를 작성하기 위해서는 우선적으로 사용하고자 하는 재질로 이루어 진 스텝웨지와 사용하고자 하는 필름의 특성곡선이 준비되어야 한다.

그림과 같은 모양의 최소두께가 4mm이고 최대두께가 26mm이며 계단두께는 2mm씩 증가하는 강재로서 12계단으로 구성된 스텝웨지를 사용하였다.

이 스텝웨지를 촬영할 때는 필름의 종류, 현상조건, 선원-필름간 거리, 증 감지 종류등 모든 촬영조건이 동일한 상태에서 해야한다.

1. 스텝웨지 촬영/농도 측정

1-1). 스텝웨지 촬영

노출조건은 임의로 조정할 수 있으나 여기서는 다음과 같은 조건으로 촬영 하였다.

* 관전압 140KV일때 노출량 20mA-min

* 관전압 180KV일때 노출량 15mA-min

* 관전압 220KV일때 노출량 10mA-min

* 관전압 300KV일때 노출량 5mA-min

1-2) 농도 측정

촬영한 투과사진의 농도를 측정한다.

투과사진상에 나타난 각 계단의 농도는 표1 과 같다.

각 계단의 두께

140KV20mA-min

180KV15mA-min

220KV10mA-min

300KV5mA-min

6

2.82

-

-

-

8

1.20

-

-

-

10

0.65

2.76

-

-

12

0.26

1.70

3.52

-

14

-

1.00

2.51

3.52

16

-

0.66

1.53

2.63

18

-

0.39

1.11

1.77

20

-

0.28

0.74

1.26

22

-

-

0.52

0.92

24

-

-

0.33

0.71

26

-

-

0.29

0.54

[표1] 계단의 흑화도

2. 상대 노출대수

2-1) 상대노출대수 구하기

각 계단의 농도[1-2항)에서 구한]에 따른 상대노출대수를 아래그림의 특성 곡선에서 구한다. 구해진 상대노출대수는 표 2와 같다.

각 계단의 두께

140KV20mA-min

180KV15mA-min

220KV10mA-min

300KV5mA-min

6

2.35

-

-

-

8

1.96

-

-

-

10

1.60

2.33

-

-

12

1.10

2.12

2.47

-

14

-

1.87

2.28

2.47

16

-

1.61

2.08

2.30

18

-

1.38

1.90

2.15

20

-

1.13

1.70

2.00

22

-

-

1.52

1.82

24

-

-

1.33

1.67

26

-

-

1.14

1.54

[표2] 상대 노출대수

2-2) 기준 농도 설정

노출도표를 작성하기 위한 기준 흑화도를 정한다.

여기서는 기준 흑화도를 2.0으로 하여 노출도표를 작성하였다.

기준 흑화도란 노출도표조건으로 검사하고 현상하였을 때 나타나는 투과사 진의 흑화도를 의미하는 것으로 작성자 임의로 결정해도 무방하나 일반적 으로 2.0또는 2.5정도를 기준으로 하여 작성하고 있다.

기준 흑화도의 상대노출대수는 2.2(그림의 화살표시)가 된다.

2-3) 노출 결정

각 계단의 흑화도를 기준 흑화도로 전환시키기 위한 노출을 결정한다.

노출도표 작성시 매우 중요한 절차로서 스텝웨지를 임의로 촬영하여 얻어 진 투과사진의 흑화도를 노출도표를 작성하기 위한 기준 흑화도로 변경시 키기 위한 절차이다.

1) 각 계단의 흑화도와 기준 흑화도의 상대노출대수의 차(a)를 구한다.

예를 들어 140KV로 촬영한 때 두께6mm의 상대노출대수와 기준흑화도의 상 대노출대수의 차는

140KV, 두께 6mm의 상대노출대수:2.35

기준 흑화도의 상대노출대수:2.20

즉, 위와같은 경우 상대노출대수의 차(a)는 0.15가 된다.

2) 상대노출대수의 차(a)의 역대수(10a)를 구한다.

즉, 1)의 경우는 100.15=1.4가 된다.

3) 기준 흑화도를 얻기 위한 노출량으로 보정한다.

실제의 노출량을 2)에서 구한 역대수 (10a)로 나눈다.

20mA-min/1.4=14mA-min가 되어야 흑화도가 2.0이 된다는 의미이다.

이를 다시 살펴보면 두께 6mm인 철판을 노출조건을 140KV,20mA min로 촬영 하였더니 흑화도가 2.82가 되었는데 이를 흑화도 2.0으로 하기 위해서는 노출량을 140KV,14mA min로 조정해야 한다는 의미이다.

3. 노출보정량 계산

각 계단에 대한 노출보정량을 기록한다.

위의 2-3)과 같은 절차로 각 계단마다의 보정된 표3과 같다.

각 계단의 두께

140KV20mA-min

180KV15mA-min

220KV10mA-min

300KV5mA-min

6

14

-

-

-

8

35

-

-

-

10

80

11

-

-

12

200

18

5.4

-

14

-

32

8.3

2.7

16

-

58

13

3.9

18

-

100

20

5.6

20

-

175

31

8

22

-

-

48

12

24

-

-

74

17

26

-

-

115

23

표3] 보정된 노출량

4. 노출도표 작성

노출도표를 완성하기 위해 로그 스케일 모눈 종이를 준비한다.

가로축은 시험체 두께. 세로축은 위의 3항에서 구한 보정된 노출량을 표시 하여 직선으로 이으면 아래그림과 같은 노출도표가 된다.

이와 같이 노출도표가 완성되면 방사선발생장치명, 선원-필름간 거리, 필 름의 종류, 시험체 재질, 기준 농도, 현상온도 및 시간, 증감지의 종류 및 두께 등 모든 촬영조건을 명시해야 한다.

◆ 방사선 투과검사용 보조장비

방사선투과검사에 사용되는 보조장비에는 먼저 촬영에 필요한 장비로 필 름, 증감지, 투과도계, 카셋트, 필름홀더 등이 있고, 현상에 필요한 장비 로는 현상탱크, 암실, 암실에서 필요한 기타도구들이 있으며 방사선을 측 정하고 인체의 안전관리에 사용되는 측정장비 등으로 분류할 수 있다.

◎ 증감지의 기능

방사선투과검사에 사용되는 증감지는 필름에 도달하는 방사선의 에너지를 보다 충분히 이용하기 위해 사용된다. 방사선이 필름에 다다르면 단지 그 에너지의 1%이하만이 흡수된다.

방사선투과 사진에서 상의 형성은 기본적으로 흡수된 방사선에 의하기 때 문에 나머지 99%이상의 에너지는 방사선 사진에는 이용되지 않는다.

이 낭비되는 에너지를 좀 더 효과적으로 이용하기위해 증감지 사용.

◎ 증감지의 종류와 특성

1. 연박 증감지

일반적으로 마분지나 프라스틱에 박판의 납을 입힌 것으로 납의 두께는 여러 가지가 있으며, 이것을 직접 필름의 전,후면에 접촉시켜 사용한다.

방사선 사진 시험에 사용되는 연박 증감지는 보통 120-150KV이상의 높은 에너지에서만 사용하며 일반적으로 필름의 전면, 즉 선원쪽에는 0.13mm, 후면에는 0.3mm두께의 증감지를 사용한다.

단, 2Mev이상의 에너지일 경우에는 전면에 0.3mm, 후면에 0.2mm를 사용하 며 120KV이하의 낮은 에너지에서 사용하여야 할 경우는 전면에 0.03mm, 후면에 0.13mm의 증감지를 사용하기도 한다.

아래의 표는 방사선원의 강도 및 방사성 동위원소의 강도에 따라 사용되 는 연박 증감지의 대표적 두께를 표시한 것이다.

연박 증감지는 다음과 같은 중요한 작용을 한다.

- 납으로부터 발생되는 이차방사선에 의해 부분적으로 또는 전자의 방출에 의한 이유로 크게 방사선 사진 작용을 증가시킨다.

- 최초의 방사선보다 파장이 긴 산란 방사선을 흡수한다.

- 산란 방사선보다 일차 방사선을 증가시킨다.

연박 증감지의 사용시에는 필름과의 접촉상태가 사진의 질을 결정하는 요 인이 된다. 즉, 접촉이 완전하지 못하면 사진 영상이 뿌옇게 흐려져 상의 선명도가 떨어진다. 또한 연박 증감지의 표면은 그리스나 천조각, 머리털 과 같은 것이 묻어 있지 않고 분말 등이 남아 있지 않도록 깨끗하게 닦아 서 사용하도록 한다. 사용 전에는 완전하게 건조시켜야 하며, 필름과 함 께 고온 다습한 장소에 장기간 보관하면 필름이 뿌옇게 변하므로 주의해 야 한다.

방사선원

선원의 강도

증감지의 두께

전면(Front)

후면(Back)

min

max

min

max

X-ray

125KVP

125-500KVP

500KVP-2Mev

2mEV

0.03

0.13

0.13

0.3

0.13

0.5

1.0

2.0

0.13

0.13

0.3

0.5

0.3

0.3

1.0

2.0

Co-60

100Ci미만

100Ci이상

0.13

0.3

0.5

2.2

0.5

1.0

2.5

3.2

Ir-192

10Ci미만

10Ci이상

0.13

0.13

0.3

0.5

0.13

1.0

0.5

1.5

대표적인 연박 증감지의 두께

2. 산화납 증감지

산화납 증감지는 산화납을 종이에 입힌 형으로 되어 있고 증감지와 함께 필름이 포장되어 있어 여러 가지로 편리한 점이 많다.

- 필름 카셋트나 홀더를 사용할 필요가 없으므로 필름 취급시에 부주의로 일어나기 쉬운 인공 결함 상태들을 방지할 수 있다.

- 청결한 사진 시험을 행할 수 있다. 이것은 특히 중금속 개재물이 심한 특 수한 시험편의 방사선 사진에서 특히 중요하다. 왜냐하면 방사선 사진에 서 필름과 증감지 사이에 머리카락, 비듬, 및 담뱃재와 같은 물질이 끼일 경우 낮은 농도의 지시 모양으로 나타나므로 간혹 중금속 개재물의 지시 모양으로 혼동하기 쉽게 되기 때문에 제조회사에서 사전에 이러한 현상을 제거하도록 청결하게 만들어 주게 된다.

- 구부리기 쉽게 되어 있어 필름을 공간속에 넣어야 할 경우 매우 유용하 다.

이 증감지는 100KV에서 300KV의 전압 범위에 사용되며 연박 증감지에 비 해 증감의 효과가 더 크게 나타나나 납의 피막 두께가 너무 얇기 때문에 산란방사선의 제거 효과는 오히려 떨어진다. 그러므로 산란 방사선과 후 방산란을 방지하기 위하여 양 바깥면에 연박증감지를 동시에 사용하기도 한다.

3. 형광 증감지

형광 물질은 X선과 감마선을 흡수하여 곧 빛을 방출할 수 있는 성질을 갖 고 있다. 방출되는 빛의 강도는 입사한 방사선의 강도에 따라 좌우되며 대 부분의 증감지는 칼슘 텅스테이트와 Barium Lead Sulfate의 분말로 만들어 진다.

이것은 적절한 접착제로 혼합된 미세한 분말을 특수한 마분지나 프라스틱 에 입힌 것이다.

형광 증감지는 노출시간을 1/10~1/60까지 줄일 수 있는 반면 연박 증감지 에 비해 선명도가 결여되기 때문에 공업용 방사선 사진에서는 특수한 조건 하에서만 사용되는 것이 보통

선명도가 결여되는 이유는 증감지로부터 방출되는 빛의 퍼짐이 방사선 사 진의 윤곽을 흐리게 만들기 때문이다.

또한 공업용 방사선 사진에 형광 증감지가 많이 사용되지 않는 이유로는 방사선 사진이 완료된 면에 증감지에 의한 얼룩이 발생되기 때문이다.

형광 증감지는 250KV 에서는 2인치, 400KV에서는 3인치, 1,000KV에서는 5 인치 이상의 두께를 갖는 철강류의 방사선 사진에 필요로 한다.

역시 이 증감지를 사용시에도 표면에 먼지나 큰 입자들이 묻어 있지 않도 록 하며 얼룩이나 꺾이지 않도록 주의해서 사용해야 한다.

또한 필름과의 접촉이 불완전하면 사진의 영상이 흐려지므로 선명한 사진 을 얻을 수 없다.

4. 금 증감지

금 증감지는 금을 얇게 도포한 증감지로서 납증감지보다 감도는 높으나 가 격이 비싸고 유연성이 적다.

5. 구리 증감지

구리 증감지는 구리를 얇게 도포한 증감지로서 방사선투과검사시 방사선원 으로 Co-60을 사용할 때 많이 사용되며, 연박 증감지에 비해 흡수 및 증감 효과는 적으나 감도는 높다.

6. 혼합 증감지

혼합 증감지는 납, 구리, 알루미늄 등을 복합하여 도포한 증감지로서 두꺼 운 시험체를 고전압의 X-선을 사용하여 방사선 투과검사할 때 많이 사용된 다.

◎ 카셋트와 필름홀더

방사선투과검사에 사용되는 필름홀더에는 카셋트와 필름홀더의 두 종류로 분류한다.

⇒ 사진을 촬영할 때 연박 증감지나 형광 증감지를 사용시 필름과 증감지 의 접촉을 양호하게 하고 일정하게 하는 역할

마분지 또는 얇은 프라스틱으로 된 필름홀더들은 비용도 저렴하고 많은 양 을 취급하기에 쉬우며 단단한 카셋트에 비해 구부리기가 쉽다. 단 증감지 와 함께 사용할 때는 양호한 접촉 상태를 유지하도록 특별히 주의하여야 한다.

홀더는 시험편 밑에 놓거나 시험편에 붙일 경우 적당한 구조물로 접착되도 록 장치한다. 또한 카셋트는 주로 경질고무, 프라스틱 또는 알루미늄 등으 로 되어 있어 잘 구부릴 수 없으나 증감지와 필름의 접촉상태를 밀착시킬 수 있는 장점이 있다.

◆ 투과도계

방사선투과검사 기술의 타당성을 점검할 때에 표준시험편을 사용하는데 이 것을 투과도계 또는 IQI(Image Quality Indicator)라고 한다. 즉, 투과도계 는 촬영한 사진이 우리가 요구하는 기준 이상의 사진이 되었는지 또는 요구 하는 품질 수준에 미달인지를 판단하는 기준이 된다.

투과도계는 검사 기준에 따라 ⇒ 선형과 유공형

◎ 투과도계의 종류

선형 투과도계는 대표적으로 KS(한국공업규격), JIS(일본공업규격) 및 독일 의 DIN의 검사규격에서 채택하여 사용하고 있으며, 미국의 ASME(American Society of Mechanical Engneers)에서는 유공형 투과도계와 더불어 선형 투 과도계를 적용하고 있다. 이 중 한국공업규격에서 적용하고 있는 투과도계 는 플라스틱판 안에 직경이 다른 여러 개의 선을 배열하였으며 형의 종류로 는 F02, F04, F08, F16, F32 등이 있다.

◎ 선형 투과도계의 종류

투과도계 형의 종류는 일반적으로 적용재질 및 적용두께를 의미한다.

예를 들어, F02는 시험체의 재질은 강재, 두께는 20mm이하에 적용하는데 이 와 같은 형의 종류는 검사규격에 따라 달라진다. 또한 플라스틱판 안에 배 열된 선은 적용하는 시험체와 동일하거나 유사한 재질로 구성되어 있고 직 경은 가는 선을 기준으로 하여 등비급수형 또는 등차급수형으로 구성

※ 사용재료 두께의 범위에 따른 투과도계의 종류

(단위:mm)

형의

종류

사용재료 두께범위

선경의 배열

선의

중심간거리(D)

선의

길이

((L)

보통급

특급

F02

20이하

30이하

0.10 0.125 0.16 0.20 0.25 0.32 0.40

3

40

F04

10-40

15-60

0.20 0.25 0.32 0.40 0.50 0.64 0.80

4

40

F08

20-80

30-130

0.40 0.50 0.64 0.80 1.00 1.25 1.60

6

60

F16

40-160

60-190

0.80 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.20

10

60

F32

80-320

130-500

1.60 2.00 2.50 3.20 4.00 5.00 6.00

15

60

등비급수형

형의

종류

사용재료 두께범위

선경의 배열

선의

중심간거리(D)

선의

길이

((L)

보통급

특급

1F

20이하

30이하

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

2-5

35

2F

10-50

15-79

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

3-6

40

3F

40-100

60-170

0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

4-7

45

4F

50-200

70-350

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

5-8

50

등차급수형

◎ 투과도계의 용도

촬영된 방사선 사진에 대한 품질 수준을 결정하기 위해 투과도계에 의한 식별도를 계산하여, 그 사진이 요구하는 기준에 만족하는가를 판단하는데 사용된다.

이 때의 투과도계 식별도는 아래 표에서 요구하는 수치이하 이어야 한다.

상질

재료두께(mm)

투과도계 식별도(%)

보통급

-

2.0 이하

특급

100이하

100초과

1.5 이하

1.3이하

투과도계 식별도

◎ 투과도계의 배치

- 용접부를 쵤영할 경우

방사선원, 투과도계 및 필름의 촬영 배치는 2개의 투과도계를 선원쪽의 면 상의 용접부 위에 벌려놓는다.

이 때 양쪽에 놓인 투과도계의 심선의 용접부와 직각을 이루며 심선의 가는 선이 바깥쪽으로 향하게 놓도록 하며 시험부와 투과도계, 필름은 가능한 한 선원의 중심과 수직이 되도록 배치하여야 한다.

- 주강품을 촬영할 경우

촬영배치가 동일하나 시험부의 변화가 적은 경우에는 재료 두께의 대표되는 장소에 투과도계 1개를 배치.

시험부의 두께 변화가 큰 경우에는 두꺼운 부분과 얇은 부분을 대표하는 장 소에 투과도계를 각각 1개씩 배치하여야 한다.

투과도계는 원칙적으로 선원쪽 면상(Source side)에 위치시킴

만약 선원쪽 면상에 위치시킬 수 없는 경우 ⇒ 필름쪽면에 위치

이때 기록서에는 반드시 필름쪽 면에서 위치하였다는 기록을 명기

◎ 유공형 투과도계

1. 유공형 투과도계의 구조

유공형 투과도계는 대표적으로 미국의 ASME Code에서 적용하고 있는 ASTM 형이 있다.

그림에서 볼 수 있듯이 유공형 투과도계는 일반적으로 사각형의 금속판에 3 개의 관통구멍이 있는데 이 구멍 각각의 직경은 투과도계 두께(T)의 1배 (1T), 2배(2T), 4배(4T)로 구성되어 있다. 또한 투과도계의 지시 고유번호 가 “15”인 경우는 투과도계의 두께가 15 mils(miliinch)를 의미한다.

고유번호가 10 이하의 경우(즉, 5,7,10번)에는 투과도계의 두께에 관계없이 드릴 구멍의 직경이 0.01, 0.02, 0.04인치로 동일하게 만들어져 있음을 주 의해야 한다.

2. 방사선 투과검사의 상질 기준

검사규격상에 시험체의 두께에 따라 적용해야 할 투과도계의 고유번호 및 투과사진상에 나타나야 할 구멍의 크기가 1T, 2T 또는 4T로 명시되 어 있는 경우 투과사진상에 나타난 투과도계의 영상에서 적정한 고유번호와 지정된 구멍이 나타났는지를 확인하면 된다.

유공형 투과도계를 사용하는 경우 투과사진의 기준감도를 2-2T로 하는 경우 가 많은데 이는 투과도계의 두께(T)가 시험체 두께의 2%이하가 되는 것을 사용하여 투과사진상에 직경이 2T인 구멍이 나타나도록 촬영해야 한다는 것 을 의미한다

유공형 투과도계를 사용하는 경우 투과도계 두께와 기준 구멍의 크기에 따 라 투과도계 등가감도(EPS:Equivalent Penetrameter Sensitivity)를 구하게 되는 경우가 있는데 이는 다음과 같은 공식을 이용하여 계산할 수 있다.

α: 투과도계 등가감도(%) ｘ: 시험체 두께

T: 투과도계 두께 H: 규정된 구멍의 직경

기준감도

투과도계 두께(%)

시험체 두께 기준

식별가능한 최소구멍직경

투과도계 등가감도(%)

1-1T

1-2T

1

1

1T

2T

0.7

1.0

2-1T

2-2T

2-4T

2

2

2

1T

2T

4T

1.4

2.0

2.8

4-2T

4

2T

4.0

방사선투과사진 상질 기준

3. 투과도계의 선택법

투과도계를 방사선 사진 시험에 적용시는 일반적으로 시험할 시험편의 두께 에 2%에 해당하는 치수를 갖는 두께의 투과도계의 번호를 선택하여 사용한 다. 예를 들어 시험부의 두께가 0.6인치일 경우에는 0.6인치의 2%, 즉, 0.6× (2/100)=0.012인치의 두께를 갖는 투과도계를 사용해야 하므로 고유번 호 12번의 투과도계를 사용하면 된다.

시험부의 두께에 의한 계산치가 고유번호의 2개의 중간 값을 경우에는 적은 번호쪽의 투과도계를 선택하여야 한다.

시험품의 재질과 투과도계의 재질은 동일한 것이어야 한다.

⇒ 철강용, 알루미늄용, 스텐레스용 등으로 각각 제작

투과도계를 사용하는 목적 ⇒ 사진의 영상 질의 수준을 결정하기 위함

- 투과도계의 사각의 외형 윤곽선은 방사선 사진의 명암도를 점검하는데 사 용되며 각각의 드릴 구멍의 윤곽선은 방사선 사진의 섬세도를 점검하는데 사용된다.

- 투과도계의 지시번호는 시험물의 두께 또는 투과도계의 두께를 나타내는 것으로 시험부의 두께에 따라 적당한 투과도계가 사용되었는가를 판독할 수 있게 된다.

4. 투과도계의 배치

일반적으로 방사선 사진 시험시의 투과도계의 위치는 선원쪽의 시험체 면상 에 위치토록 한다.

투과도계를 놓는 위치 ⇒ 시험할 부위의 두께와 동일한 위치

예를 들어 용접부의 단면을 보면 시험할 용접부가 모재의 두께보다 약간 더 두꺼우므로, 이때의 투과도계는 용접부위에 놓아야 하는 것이 원칙이나 이 것은 실용적이 못되므로, 용접부와 모재 두께의 차이와 동일한 두께의 얇은 철판위에 투과도계를 놓으면 용접부와 투과도계를 놓은 위치의 두께가 동일 하게 되는 것이다.

또한, 시험품의 두께 변화가 큰 경우에는 각 두께에 따라 투과도계를 놓아 야 하나 일반적으로 가장 두꺼운 곳과 가장 얇은 곳에 각각 투과도계를 놓 아 사용한다.

필름 면쪽이란 투과도계를 시험품과 필름 사이에 놓으므로 선원쪽의 시험면 상에 놓는 것과는 큰 감도의 차이를 초래하게 된다.

※ 투과도계 사용시 주의사항

- 투과도계는 시험하는 시험편과 동일한 재질로 구성되어야 한다.

- 투과도계 구경은 투과도계 두께의 4배, 2배 및 1배

- 지시번호는 투과도계에 납글자로 구성되며, 지시번호는 투과도계가 사용 되는 시험편의 최소두께를 나타낸다.

- 투과도계의 위치는 검사체의 선원쪽 시험면에 놓는 것을 원칙으로 한다. 필름쪽에 투과도계를 위치할 경우에는 필름상에 “F"글자를 넣도록 명시 하고 있다.

◆ 계조계

◎ 계조계의 구조

1. Type Ⅰ/Ⅱ형 계조계

KS-D-0237 “ 스테인레스강 용접부의 방사선 투과시험방법”에 의하면 계조 계의 구조는 다음과 같이 규정되어 있다.

1) 계조계는 그림에 표시하는 바와 같은 계단 모양의 것으로서, 두께가 1.0, 2.0, 및 3.0mm의 것을 Ⅰ형으로 하고, 3.0, 4.0 및 5.0mm의 것을 Ⅱ형으로 한다. 각각의 두께의 부분은 정4각형이며, 1변의 길이는 15mm 로 한다.

2) 계조계의 재료로서는 KS D 3503(일반 구조용 압연 강재), KS D 3698(냉 간 압연 스테인레스 강관)의 SUS 27 CP 또는 이와 동등 이상의 것을 사 용한다.

3) 치수의 허용차는 두께에 대하여는 ± 0.02mm, 나비 및 길이에 대하여는 ± 0.5mm로 한다.

계조계는 각각의 모양은 정4각형으로 하고, 한 변의 길이를 15mm로 한다.

Ⅰ형 및Ⅱ형은 모재를 포함하여 두께 변화를 구하면 1,2,3mm및 3,4,5mm가 된다. 따라서 농도차의 변화로부터 Ⅰ형 인지 Ⅱ형인지 구별이 어려우므로 구별이 쉽도록 Ⅰ형의 1.0mm 두께 부분의 끝에 1mm지름의 구멍을 뚫어 놓도 록 하였다.

2. 15 / 20 / 25형 계조계

KS-B-0845 “강용접부의 방사선 투과시험방법”에 의하면 계조계의 구조는 다음과 같이 규정되어 있다.

1) 계조계의 치수 허용차는 두께에 대해서는 ± 5%로 하고, 한변의 길이에 대해서는 ± 0.5mm로 한다.

2) 계조계의 재료로서는 KS D 3503(일반구조용 압연 강재), KS D 3698(냉간 압연 스테인레스강관)의 STS 304또는 KS D 3705에 규정하는 STS 304로 한다.

계조계는 각각 정4각형으로 길이의 치수가 한변이 15형은 15mm, 20형은 20mm, 25형은 25mm이며, 두께의 치수는 각각 1.0mm, 2.0mm, 4.0mm이다.

◎ 계조계의 사용

1. Type Ⅰ/Ⅱ형 계조계의 사용

계조계는 두께가 다른 각 부분의 중앙 부근의 농도를 측정하여 1mm의 두께 에 대응하는 농도차로부터 투과사진의 상질을 구하기 위해 사용한다.

투과 두께 20mm이하인 평판의 맞대기 용접부에 대하여 촬영조건을 결정할 경우에는 상기 항에서 규정하는 Type Ⅰ/Ⅱ형 계조계를 사용하여 시험부와 동시에 모재부의 선원쪽에 배치하여 촬영하고, 또한 동일 조건으로 촬영한 경우에는 연속 10회 이하의 촬영을 1군으로 해서, 1군에 대하여 계조계를 1 회 이상 사용하는 것을 원칙으로 한다.

2. 15 / 20 / 25형 계조계의 사용

계조계는 모재의 두께 50mm이하의 용접이음에 대하여 사용하고, 시험부의 유효길이의 중앙 부근에서 그다지 떨어지지 않는 모재부의 필름 쪽에 놓는 다.

◎ 기타 촬영시 필요한 장비들

1. 스텝웨지

2. 농도계

방사선 투과사진을 판독할 때 투과사진 흑화도의 적정성을 측정해야 한다. 필름의 흑화도는 농도계를 사용하여 측정하는데, 주의해야 할 점은 농도계 는 항상 일정한 기준을 유지해야 하므로 일정 주기마다 표준 대비 필름을 이용하여 교정해야 한다. 농도는 투과사진의 품질을 점검하고 판독을 행하 는 과정 또는 행하기 전에 측정한다.

3. 심(Shim)

심(Shim)은 유공형 투과도계를 사용할 때 주로 사용하며, 용접부와 모재의 두께차이를 보상하기 위하여 사용하고, 재질은 모재와 같은 재질로 하며 두 께는 용접덧붙임 크기 정도로 한다. 투과도계를 시험체 위에 놓기 곤란한 경우에는 투과두께 만큼의 심을 투과도계 밑에 놓고 함께 촬영하며 심의 크 기는 투과도계보다 커야 한다.

4. 납 글자

납글자의 용도는 방사선 사진을 촬영한 일자, 사진의 고유번호 및 작업 명 칭등을 식별하는데 사용된다.

납글자에 의해 방사선 사진에 나타나는 식별 마크를 넣을 수도 있으며 연속 되는 작업 및 공사 명칭을 쉽게 식별하여 구분 할 수 있게 된다.

5. 자석 물림

방사선 작업시 카셋트를 부착시키기 위해 양 끝에 영구자석이 달린 장비로 서 사진 촬영시 카셋트가 흘러 내리거나 움직이므로 일어나는 사진결함을 방지해 주는 역할을 한다.

◆ 방사선 촬영 및 특수방사선 촬영법

◎ 직접/ 간접 촬영법

1. 직접 촬영법

방사선의 사진작용을 이용하여 투과상을 직접 필름에 촬영하는 방법.

필름의 종류, 촬영조건에 대한 투과사진의 상질이 다르다.

- 영구적으로 기록 보존이 가능하다.

- 미세결함을 찾는 감도가 우수하다.

- 결함길이를 바로 측정할 수 있다.

2. 간접 촬영법

형광스크린을 이용하여 투과상을 형광판에서 가시화상으로 바꾸고 카메라로 축소촬영하는 방법

장점: 직접촬영법에 비해 값이 저렴하다.

고속 촬영 가능/ 자동화 기능수행 가능/ 육안관찰 가능

대량제품의 신속관찰, 촬영, 영구적기록이 가능하다.

단점: 미세결함 부위는 정확히 나타내지 못함.

◎ 형광투시법

형광 스크린상에 영상을 형성시켜 관찰. 형광판에 피사체 내부의 투과상을 나타내어 육안으로 관찰하는 방법.

장점: 결함판정 즉시 가능.

사진처리(현상작업)을 필요로 하지 않으므로 암실이 필요없음.

경비가 저렴, 단시간 내 촬영작업 마무리.

단점: 두껍거나 밀도가 높은 경우, 고원자번호를 지닌 피사체의 경우, 감도 가 상대적으로 낮으므로 형광스크린상의 밝기가 낮아 비실용적.

결함검출에 의한 결과치를 영구히 기록하지 못함

투과사진보다 대조도가 낮고 입상성이 조대하여, 밝기를 상승시키기 위해서는 스크린과 초점과의 거리가 짧아야하는데, 이때 왜곡현상 증 가우려 ⇒ 감도가 낮다.

영상이 어둡고 장시간 촬영 투시의 경우 작업자 시력피로로 인하여 작업자를 자주 교체해야함.

X-ray 피폭의 위험성

◎ 상 증강법

투과시 형광판을 증폭하여 TV모니터에 연결하여 사용하는 방법

장점: 형광판에 비하여 밝고 여러사람 관찰 가능. 화면의 밝기 조절가능,

대조도도 적당하게 이동 가능

단점: 해상력 떨어짐

◎ 그 외 특수방사선촬영법(Special radiographic techniques)

1. 확대촬영법

촬영시 피사체와 필름의 간격 일정비율로 배치하고 X-ray를 조사함

산란선이 투과사진에 미치는 영향이 현저히 감소될 수 있는 조치후 실시

확대율이 클수록 분해능 증대

Betatron - 피사체를 약 3배정도 확대시켜 구조의 결함검출 가능

(미세결함에 대한 분해능을 상승시켜 검출)

2. 건조 방사선 촬영법

건식 방사선 투과검사, 정전기 현상을 이용하여 상을 돌출 시키는 방법.

필름대신 사진인화 종이에 영상형성: 양화

물리적 건식조작과 화학적 습식건조법을사용

사진 현상시 건식의 화학반응을 일으켜 유도

장점: 가격저렴

결함부의 윤곽이 강조되어 대조도 크다

신속성, 간편성, 암실 불필요

단점: X-ray량 과다 / 대조도 차 지나쳐 상질저하 가능성

3. 전자 방사선 투과법 - 2차 전자이용

투과법: X선에 의해 조사된 연박증감지로부터 나오는 전자가 박판시편을 통 과후 감광시켜 사진 형성

얇고 흡수가 적은 재질 즉 고무, 플라스틱 제품 피사체, 우표의 진품여부

전자방출법: 증감지를 투과한 방사선이 필름을 투과한 후 시험체와 충돌시 발생되는 2차전자가 감광.

4. X-ray 회절법

회절 과정에서 방향을 바꾸어 편향하여 필름에 어떠한 형상을 만드는 것으 로 사용범위가 매우 좁다.

다결정체인 금속 피사체의 내부구조 파악

5. 고속도 방사선 투과검사법

고전압 발생장치, X선관을 사용함으로써 백만분의 1초 또는 그 이하로 조사 시간을 단축시키는 것

촬영조건 - 관전압 50~200KV, 노출 0.1~1μsec, 수천mA의 강도.

6. 이동방사선 투과법

노출시간 동안 초점, 피사체, 필름 중 일부 또는 전체를 움직이면서 촬영하 는 방법

피사체의 길이에 관계하지 않고 한 장의 연속적인 투과사진 기록 용이

판의 용접부를 연속해서 촬영하는 경우, 항공기의 날개등의 부품 연속 촬영

일반적인 정지촬영에 비교해서 불선명도가 크다.

종류 - 단층촬영법, 긴 길이 이음용접부 촬영법, 회전 촬영법, 주사법.

7. 입체방사선 촬영법

결함의 깊이를 알고 싶을 때 3차원의 화상을 알 필요가 있으며, 이러한 3차 원적 화상을 아는 방법으로, 광학사진의 입체촬영과 마찬가지로 초점을 좌 우로 이동시켜서 촬영한 2매의 투과사진을 입체시각 관찰기에 넣어서 관찰 하는 방법

결함 깊이의 정량적 측정

8. 중성자 투과 검사법

피사체를 투과한 중성자선이 충돌할 때 발생되는 원자 핵반응의 2차 방사선 을 필름에 감광시켜 상을 만듬

중금속 안에 존재하는 혼입물질의 검사가능.

종류 - 직접법, 간접법, 실시간법

9. 자동 방사선 투과 검사법

내부에 방사능 물질이 들어있는 시험체에서 방사능 물질의 양과 위치를 투 과 사진상으로 알아보는 방법

시험체 표면에 필름을 붙여놓고 일정시간 노출 시킨 후 현상하며, 필름상을 관찰한다.

투과사진의 선명도를 높이기 위해서는 시험체와 필름을 가능한한 밀착 시켜 야 한다.

◆ 필름

◎ 필름의 구성

일반적인 방사선 사진에 사용되는 X선 필름들은 투명하고 구부릴 수 있는 엷은 푸른색의 아세테이트 또는 유사한 프라스틱 재질을 바탕으로 전후면의 양측에 각 2개의 층을 구성하고 있다.

즉, 보호막층와 감광유제층으로 불리우는 두 층이 양면에 대칭으로 되어 있 으며 감광유제층의 두께는 약 0.001인치의 두께로 피복되어 있고 이 감광유 제는 은 혼합물의 방사선 감도를 배로 하여 그 속도를 증가시켜 준다. 동시 에 감광유제층은 현상, 정착, 건조 작업이 적당한 시간내에 이루어질 수 있 도록 충분히 얇은 층으로 되어 있다.

X선과 감마선이 이 은 혼합물 입자에 부딪히면 입자의 물리적인 구조의 위 치가 변화하게 된다. 이 변화는 정상적인 물리적 방법으로는 찾아낼 수 없 으나 방사선에 조사된 필름을 화학용액에 반응시키면 금속 은으로 변하여 검은 형상을 만들게 된다.

◎ 필름의 특성

방사선 투과검사시 투과사진의 감도란 투과사진상에서 검출 가능한 가장 작 은 불연속의 크기가 어느 정도인가를 나타내는 용어로서 이는 투과사진의 선명도 및 명암도로 나타내어 진다.

1. 필름의 입상성

선명도에 영향을 주는 필름의 특성은 일차적으로 입상성이다.

필름의 입상성이란 노출된 필름을 현상하였을 때 흑화도의 변화가 느껴지는 입도의 크기

필름의 입상성이 작을수록 선명도가 좋아지는데 필름의 입상성은 감광유제 의 입자크기가 클수록 커지지만 동일한 필름을 사용하더라도 방사선의 에너 지가 증가함에 따라 입상성은 증가한다.

방사선의 에너지가 증가함에 따라 입상성이 증가하는 이유는 높은 방사선 에너지로는 광자 하나가 낮은 에너지에 비해 많은 감광입자를 감광시키기 때문이다.

2. 필름 명암도

필름 명암도란 노출량의 변화에 따라 필름상에 나타나는 흑화도 차이를 말 하는데 이는 필름에 따라 고유한 특성이다. 즉, 필름의 종류에 따라 동일한 노출하에서도 필름 명암도가 달라진다.

3. 필름의 종류

방사선 투과 필름은 일반적으로 감광속도를 기준으로 하여 4가지 종류 즉, TypeⅠ, TypeⅡ, TypeⅢ, TypeⅣ로 분류한다. TypeⅠ으로 분류된 필름은 감 광유제가 아주 미세한 입자로 구성되어 있어 감광속도가 매우 느린 반면 감 도가 우수하며, Type 이 커질수록 입자의 크기가 커져 감광속도는 빨라지나 감도가 떨어지게 된다. 즉 필름의 분류는 임의적으로 분류하여 검사목적에 따라 사용가능한 필름 Type을 제한하고 있다고 보면 무방하다.

공업용 방사선 투과검사에 사용되는 필름은 주로 TypeⅠ 또는 TypeⅡ이며 의료용 방사선 투과검사는 주로 TypeⅢ 필름을 사용한다.

또한 TypeⅣ 필름은 형광 스크린과 함께 사용하였을 때 가장 빠른 감광속도 및 높은 명암도를 나타낸다.

필름종류

감광속도

명암도

입상성

TypeⅠ

느림

매우높음

매우낮음

TypeⅡ

중간

높음

낮음

TypeⅢ

빠름

중간

높음

TypeⅣ

매우빠름○

매우높음○

×

<비고 ○: 형광스크린을 사용할 것 ×:스크린 특성에 따를 것>

필름의 종류

4. 필름의 선택 조건

가장 양호한 방사선 사진의 결과를 얻기 위해서는 다음과 같은 여러 가지의 고려해야 할 사항들이 있다.

1) 시험할 시험물의 형상, 크기, 구조 또는 시험물의 무게 및 위치

2) 사용하는 방사선의 종류 ( X선 , 감마선)

3) X선 발생장치에 의한 사용전압(Kilovoltages)

4) 감마선에 의한 강도(Curies)

5) 시험이 단순한 것인가 또는 특수한 중요성을 갖는 것인가 하는 특성과 모 양등과 같은 자료의 종류를 찾아보는것

6) 정밀도, 명암도, 선명도, 흑화도 등의 요구되는 결과와 조사에서 요구되 는 노출 시간의 적용

5. 필름의 취급 및 보관

필름은 빛이나 방사선 등에 노출되면 감광되는 것은 물론이고, 유연성이 있 고 마찰이나 누름 등과 같은 물리적인 변형에 대단히 민감하므로 주의하여 취급하여야 한다.

1). 현상완료 전의 필름

필름을 카셋트에 로딩하여 방사선 투과 촬영을 한 후 현상이 완료될 때까지 필름 취급

필름을 필름통에서 꺼내어 카셋트에 로딩할 때에는 손가락이 충분히 건조 되어 있어야 하며 필름의 모서리를 잡고 필름을 취급하지 않으면 현상 후 손자국이 나타나게 되므로 주의해야 한다.

또한 필름을 필름통에서 꺼낼 때나 촬영 후 카셋트에서 꺼낼 때 너무 급작 스럽게 꺼내면 정전기가 발생하여 필름에 새발자국 또는 나뭇가지와 같은 검은 정전기 무늬가 나타날 수 있다.

촬영시에는 필름이 로딩된 카셋트에 충격, 구김, 압축 등의 손상이 일어나 지 않도록 주의 해야 하며 방사선에 노출이 가능한 한 적게 되도록 방사선 원과 멀리 위치시키거나 차폐 등으로 필름이 직접 방사선에 감광되는 것을 방지해야한다.

2). 현상 완료 후의 필름

현상 완료후의 필름은 빛에 노출되어도 감광되지 않고 작은 물리적인 충격 에 대해서도 현상전의 필름에 비해 민감하지 않으나 현상완료 후의 필름이 란 방사선 투과검사의 결과이므로 시험체를 사용하는 기간 또는 일정기간 동안 투과사진을 보관할 필요가 있다.

현상완료된 투과사진은 온도, 습도가 일정하고 직사광선을 피할 수 있는 곳 에 보존해야 한다.

◎ 현상절차

방사선 투과필름의 현상관정이란 방사선 노출로 투과사진에 형성된 잠상이 현상, 정지, 정착, 수세, 건조 과정을 통해 눈에 보이는 영구적인 상으로 나타나게 하는 과정을 말하는데 현상하기 전의 방사선 투과필름은 빛에 의 해 감광되므로 어두움을 잘 유지할 수 있는 암실에서 수행해야 한다.

잠상이란 방사선이 필름을 투과시 AgBr(브롬화 은)을 분리시켜 Ag+ 이온과 Br- 이온으로 전리시킨다. 이 때 유제내에 은이온이 모여 있는 부분이 잠상 이며 이를 현상하면 브롬화 은이온은 제거되고 남아 있는 은이온에는 전리 시 발생한 전자가 몰려들어 결국 흑화작용을 하게 되는 것이다.

◎ 현상 작업

1. 현상 용액 /조건

노출된 필름을 현상용액속에 넣으면 감광유제에 침투되어 노출된 은 할로겐 의 결정체가 금속은으로 변형된다. 현상작용을 지속시키면 더 많은 양의 은 을 형성하며 대신 검은 영상이 생기기 시작한다.

현상속도는 용액의 온도에 영향을 받으며, 용액의 온도가 높으면 현상속도 가 빨라지고 온도가 낮으면 반응이 늦어져 속도가 늦어진다. 낮은 온도에서 현상시 정상적인 온도에서 필요로 하는 현상 시간에 따르게 되면 현상이 부 족한 상태가 된다. 반면 현상액의 온도가 높으면 반응은 빠르나 정상 온도 에서의 동일한 현상시간에 비해 과도한 현상상태가 된다.

이상적인 현상온도는 20℃(68℉)이며, 16℃(60℉)이하의 온도는 화학반응을 지연시키며, 과도하게 높은 온도는 사진이 뿌옇게 되는 현상에 의해 사진 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 감광유제를 연하게 하여 필름의 프라스틱 판으 로부터 분리되기도 한다.

현상용액의 온도가 결정되면 요구되는 현상시간에 의해 정확한 시간이 지난 후 현상액으로부터 꺼내어야 한다.

현상온도 ℃(℉)

현상시간 min

15.5(60)

18(65)

20(68)

21(70)

24(75)

8(1/2)

6

5

4(1/2)

3(1/2)

현상온도에 따른 현상시간

2. 교반

현상시 필름의 전면적이 균일하게 현상되도록 해주는 것이 매우 중요하다. 이것은 현상도중 필름을 흔들어 줌으로 그 효과를 얻을 수 있다.

만약 필름을 현상 용액에 넣은 후 가만히 움직이지 않도록 하면 필름의 불 균일한 현상을 초래하게 된다.

교반 : 현상하는 동안 필름을 흔들어 주는 것은 필름의 표면에 새로운 현상 액을 공급해 주는 역할을 하므로 불균일한 현상을 방지해 주는 것

3. 현상액의 보충

현상액을 장기 사용하면 노출된 은화합물을 금속 은으로 바꾸어 주는 작용 에 의해 현상작용물이 소모됨과 현상 생성물의 축적된 반응의 제한 효과 때 문에 현상능력을 점점 감소시킨다.

이러한 감소현상은 현상하는 필름의 수량과 그들의 평균 농도에 따라 좌우 되며 비록 현상액을 사용하지 않더라도 현상 작용물이 공기에 산화하가 때 문에 그 성능이 서서히 감소된다.

일정시간이 지나더라도 균일한 방사선 사진을 얻으려면 이러한 현상능력이 감소되는 것을 보정해 주어야 하며 가장 좋은 방법으로는 보충해 주는 방법 이 사용된다. 이것은 적당한 현상 보충액을 첨가시키므로 용액의 성능이 감 소되는 것을 방지해 주는 것이다.

일반적으로 한번 보충되는 보충액의 양은 탱크 안의 현상액의 총량의 2~3% 를 초과하지 않도록 한다.

◎ 정지작업

현상이 완료된 후 산성 정지액 또는 깨끗한 흐르는 물에 필름을 헹구어 표 면에 남아 있는 현상액이 감광유제와 작용하는 것을 방지하여야 한다.

만약 이 과정을 거치지 않는 경우, 정착하기 전까지 현상 작용은 계속되며, 이 동안에 계속해서 필름을 흔들어 주지 않으면 불균일한 현상이 발생되어 줄무늬와 같은 현상이 나타난다.

추가해서 만약 이 과정을 생략하고 정착액에 넣을 경우, 알카리성 현상용액 이 산성인 정착액과 중화되어 정착액의 화학적 평형이 무너져 버려 정착액 을 약화시키게 된다.

정지액은 28%의 초산을 갤런당 16온스를 물에 혼합하여 사용하거나 빙초산 을 사용할 경우 갤런당 4.5온스를 혼합하여 사용한다.

현상이 완료되면 필름을 현상액으로부터 꺼내어 1-2초 동안 필름면에 남아 있는 현상액을 떨어뜨린 후 정지액에 넣도록 하고 약 30-60초 동안 정지액 에 담그어 흔들어 준 다음 정착액 속으로 옮기도록 한다.

만약 정지액을 사용할 수 없는 경우에는 흐르는 물에 약 2분정도 헹구는 방 법을 사용할 수 있다.

◎ 정착작업

정착처리의 목적은 필름의 감광유제에서 현상되지 않는 은입자를 제거하고, 현상된 은 입자를 영구적인 상으로 남게하며, 필름의 젤라틴을 경화시켜 열 에 잘 견디게 하고, 건조후 필름관칠시 필름을 만져도 끈적거림이 없게 해 준다.

필름을 정착액에 넣어 정착처리를 시작하면 필름에서 우유 빛깔이 서서히 사라져 가는데, 완전히 사라질 때까지 소요되는 시간을 분해시간이라고 하 고, 이시간동안 감광유제 중에 현상되지 않은 할로겐 화합물을 용해하기도 한다. 이렇게 용해된 은입자가 감광유제를 벗어나 확산되면서 젤라틴을 경 화시키는데에는 다시 분해시간 정도의 시간이 더 소요되므로 결국 완전한 정착처리를 하기 위해서는 분해시간의 2배정도의 정착처리를 해야하지만, 새로운 정착액을 사용하는 경우 정착처리 시간은 15분을 초과하지 않도록 하며, 교반을 해주어야 균일한 정착처리가 이루어진다.

◎ 세척 작업

필름의 세척효과는 필름에 묻어 있는 정착액을 빨리 제거해 주기 위한 충분 한 물의 흐름과 필름으로부터 정착액을 분산시키도록 하는 적당한 시간에 의한 것이다.

세척방법으로 가장 경제적이고 동일한 시간에 가장 좋은결과를 얻을 수 있 는 방법이 계단조법이다.

세척효과는 물의 온도가 15℃(60℉)이하로 떨어지면 급격하게 줄어들면 반 대로 더운 물에서는 세척이 끝나는 대로 즉시 꺼내어야 한다. 왜냐하면 20 ℃이상의 온도에서 세척시간이 길어지면 필름이 연해져서 쭈글어 들기 쉽기 때문이다.

그러므로 가능한 한 세척수의 온도는 18~20℃(65~77℉)를 유지하도록 하고 세척시간은 20~30분 정도가 좋다.

세척 후 종종 일어나는 필름상의 물방울 무늬를 방지하기 위하여 수적방지 액속에 1~2분 정도 담근 후 건조시키면 좋다.

이것은 표면에 묻어 있는 잔여의 물기를 제거시키고 건조시간을 줄이므로 방사선 사진상에 일어나는 물방울 무늬 현상을 줄이는 역할을 한다.

◎ 건조작업

필름 현상의 마지막 과정이 건조 과정이다.

건조시간은 30~45분 정도가 이상적이며 건조 온도는 50℃를 초과하지 않도 록 하여야 한다.

1. 필름

프라스틱 바탕에 감광유제와

보호막층으로 피복됨

5. 정착

산성용액. 20℃, 5~15분

조사되지 않은 은화합물을 분리시키고 상을 정착하며 견고하게 함

2. 노출

방사선에 의해 은 할로겐 화합물이 작용하며, 그 양은 흡수한 방사선의 양에 비례함

6. 세척

물 20℃

10~30분(또는 정착시간의 2배)

청결한 흐르는 물로 정착액을 세척

3. 현상

알카리성 용액

20℃, 5분이 표준 현상 조건,

조사된 은화합물이 금속은으로 바뀜

7. 수적 방지

Aerosol용액

20℃, 0.5~1분

물방울 무늬와 줄무늬를 방지

4. 정지욕

초산(또는 빙초산). 20℃, 1~2분

현상액을 중화시키고

현상작용을 정지시킴

8. 건조

순환열풍으로 건조

30~45분

수동현상 작업 과정도

◎ 자동현상

자동현상은 특수하게 배합된 현상제를 사용하여, 필름현상에 필요한 전 공 정을 필름을 운반하는 롤러를 이용하여 진행속도 및 현상조건 등이 모두 정 확하게 조절되는 현상기에 의해 현상하는 방법이다.

첫째, 현상속도가 매우 빠르다.

자동현상은 5~15분 정도 소요되며, 수동현상시 소요되는 시간을 필름 매당 45분 정도로 볼때, 자동현상기에 의한 처리시간은 수동현상과 비교하면 매 우 신속하다.

둘째, 투과사진의 상질이 균일하다.

자동현상기는 용액의 온도와 현상시간을 정확하게 조절하고 용액의 보충도 정확한양이 자동으로 이루어지기 때문에 노출조건이 일정한 투과사진의 경 우는 상질이 일정하게 유지된다.

셋째, 장소가 좁은 공간에 적합하다.

현상 탱크와 필름 건조기 등이 별도로 필요하지 않기 때문에 현상실의 크기 가 수동 현상시와 비교할 때 좁아도 가능하다.

◆ 방사선의 장해

◎ 방사선의 장해

1.방사선 피폭원

1) 자연방사선

자연방사선은 그 피폭을 방어하기 어렵기 때문에 일반적으로 방사선 방어의 대상으로 보지 않는다.

2) 직업상의 피폭

방사선 투과검사시 검사원이 받는 방사선 피폭

⇒ 방사선 방어의 대상으로부터 조직적인 관리를 한다.

3) 의료상의 피폭

진단이나 치료 등 의료상의 목적으로 받는 방사선

⇒ 피폭으로 인한 모든 이익이 환자에게 돌아오기 때문에 의료상의 피폭은 일반적인 피폭과는 분리하여 방사선의 방어의 대상으로 보지 않는다.

◎ 방사선 장해의 분류

1. 급성장해와 지발성장해

장해효과의 발생시기를 기준으로 하여 분류하는 것으로서 장해가 피폭 후 수주일 이내에 나타나는 장애를 급성장해, 피폭후 수개월 또는 수십 년 후에 나타나는 장해를 지발성 장해라고 한다.

1) 급성장해

급성장해는 주로 단시간에 많은 방사선량을 피폭 받았을 때 나타나는 증상 으로서 피폭자 개인에 따라 상당한 장해정도의 차이가 있을 수 있다.

급성장해는 대략 3단계로 진행되는데 오심과 구토가 나는 전초기, 별다른 증 상이 나타나지 않는 잠복기, 그리고 증상이 현저하게 나타나는 발병기로 나 뉘어 진다. 일반적으로 전초기는 방사선 피폭 후 수일이내에 나타나며 수 일내지 수 주일의 잠복기를 거쳐 발병하게 된다.

방사선에 대해 민감한 체세포순서 ⇒ 백혈구, 적혈구, 위장 내면세포, 재생 기관세포, 표피세포, 혈관세포, 피부, 뼈, 근육, 신경세포 등의 순으로서 방사선에 의한 영향이 가장 민감하게 나타나는 것은 혈액세포의 변화로서 방사선 작업 종사자는 정기적으로 혈액검사를 필히 하여야 한다.

24시간 이내에 전신이 방사선 피폭되었을때 피폭선량에 따라 나타나는 일반 적인 증상은 아래표와 같다. 그러나 이러한 급성장해는 개인차가 있어 절대 적인 것은 아니다.

피폭선량

급성영향의 증상

25rem 이하

증세가 거의 없음

100rem 이상

급성장해 증상이 나타남(구토, 오심, 피로)

400rem 이상

반치사 선량(50%사망)

심각한 증상, 소화기관장해 징후

700rem 이상

생명에 지장이 있음

대부분 사망

급성영향의 증상과 피폭선량과의 관계

2) 지발성 장해

방사선 피폭으로 인한 지발성 장해를 분류하는 것은 매우 어렵다. 그 이유는 장해의 증세가 피폭 후 장시간 경과한 후 나타나며 일반적으로 지발성 장해 라고 생각하는 장해는 방사선 피폭을 받지 않아도 발생되는 증세이기 때문 이다. 현재 지발성 장해라고 간주하는 증세에는 백혈병, 악성종양, 재생불량 성 빈혈, 백내장, 수명단축 등이 있다.

2. 신체적 장해와 유전적 장해

신체적 장해 : 장해가 발생하는 개체를 기준으로 하여 분류하는 것으로서 장 해가 피폭받은 개체에 직접 발생하는 것

유전적 장해 : 장해가 피폭받은 개체의 후손에 나타나는 것

3. 확률적 장해와 비확률적 장해

1) 확률적 장해

방사선 피폭으로 인한 장해의 발생확률이 피폭받은 선량과 함수관계를 가지 며 발생된 장해의 심각성은 피폭선량의 양과 무관한 경우를 말한다. 확률적 장해란, 피폭된 방사선량없이 장해가 발생할 수 있으며 지발성 경향이 있다.

확률적 장해의 예로는 암, 백혈병, 유전적 영향 등을 들 수 있는데 이는 비 록 적은 양의 방사선 피폭으로도 장해는 발생할 수 있으며, 일단 장해가 발 생되면 장해의 심각성은 피폭 선량의 양과는 무관하게 나타나는 장해를 말 한다.

2) 비확률적 장해

장해의 심각성이 피폭선량에 따라 달라지며 발달선량이 존재하는 경우

예를 들어 수정체의 혼탁, 불임과 같은 영향은 인체에 따라 차이가 있기는 하지만 피폭선량이 일정수준을 초과하는 경우에만 발생하는데 이를 비확률 적 장해라 한다. 따라서 방사선 방어의 개념에서 자세히 설명되겠지만 방사 선 방어의 기본 목표에는 비확률적 장해를 방지하도록 되어있다.

◎ 방사선 장해발생에 영향을 주는 요소

방사선 투과검사 시 예상될 수 있는 상황으로만 장해 발생에 영향을 주는 요소를 살펴보면 다음과 같다.

- 인체에 조사된 방사선의 총량이 결국 장해 발생을 지배한다.

- 단시간에 피폭받을 경우 치명적인 선량준위도 장기간에 걸쳐 나누어 받게 되며 치명적인 장해를 받지 않을 수도 있다.

- 전신이 피폭받는 경우가 부분적으로 피폭받는 경우보다 장해 발생확률이 높다. 신체조직의 방사선 감수성은 세포나 조직의 종류에 따라 다르다. 방 사선 작업종사자의 최저 연령을 만 18세로 제한하는 것도 이 때문이다.

1. 개인에 따른 생물학적 인체구조 차이

피폭된 방사선의 양이 과도한 경우일지라도 피폭자의 건강상태 및 생물학적 인체구조 차이로 인해 치명적인 영향을 받을 수도 있고 아닐 수도 있다.

방사선량은 작업종사자의 인체에 영향을 주는 요인이고, 방사선 작업종사자 에게 방사선 장해는 중요한 문제이므로 방사선 작업종사자에 대한 최대허용 선량과 최대허용집적선량 등으로 방사선 피폭의 한계를 정해주고 있다.

일반적으로 적용되는 허용선량의 한계는

최대허용선량: 5rem/년 (3rem/분기)

최대허용집적선량: 5(N-18)rem 이다.

여기서 N은 방사선 작업종사자의 연령이다.

참고로 ICRP(국제방사선방호위원회)에서 권고하여 사용중인 최대허용선량은 아래표와 같다.

1란

2란

3란

4란

피폭구분

종사자

수시출입자

일반인

유효선량한도

연간 50mSv를 넘지 않는 범위에서 5년간 100mSv

연간 12mSv

연간 1mSv

등가선량한도

수정체

국부 및 손,발

연간150mSv

연간500mSv

연간15mSv

연간50mSv

연간15mSv

연간50mSv

최대 허용 선량

종류가 다른 세포 중에서도 방사선에 대한 반응의 차이가 있으면 이것을 우 리는 방사선 감도라고 하며 방사선 감도의 차이에 의해 감도가 저하되는 체 세포의 순서는 다음과 같다.

(1) 백혈구 (2) 미완성 적혈구 (3) 위장 (4) 재생기관

(5)표피 (6) 혈관 (7) 피부, 관절, 근육, 신경세포

◎ 방사선 관련단위

1. 렌트겐(Roentgen:R)

방사선의 조사선량을 나타내는 단위

단위로는 R/hr, R/day, R/wk 등이 있다

2. 라드(Roentgen absorbed dose: rad)

방사선의 흡수선량(absorbed dose)를 나타내는 단위

방사선이 어떤 물질에 조사되었을 경우 물질의 단위질량당 흡수된 평균에너 지를 흡수선량

- 방사선의 종류와 물질의 종류에 관계없이 적용할 수 있다

- 1rad는 방사선이 물질과의 상호작용에 의해 그 물질 1g에 100erg의 에너 지가 흡수된 양

S.I 단위로는 Gy(Gray)를 사용

1Gy=1J/kg=100rad

흔히 흡수선량률로 표시하며 단위시간당 라드로 나타낸다

3. 렘 (Roentgen equivalent man : rem)

방사선의 선량당량(dose equivalent)를 나타내는 단위

인체에 대한 방사선 방어의 목적으로 보았을때 방사선량을 단순히 흡수된 에너지라는 물리량으로만 보는 것은 적당하지 않으므로 인체의 방사선 피폭 에 의한 위험의 객관적인 평가척도로 흡수선량에 선질계수(Quality Factor:QF)나 분포계수(Distribution Factor:DF)등의 보정계수를 곱하여 얻은 보정량

1rem은 X-선 또는 감마선을 1R 조사한 경우와 같은 생물학적 변화를 사람 에게 일으키는 양

S.I 단위로는 Sv (Sivert)를 사용하며

1Sv = 1J/kg = 100rem

흔히 선량당량률로 표시하며 단위시간당 렘으로 나타낸다

4. R.H.M(Roentgen per Hour at one meter)

1Ci의 방사능 강도를 갖는 방사선원에서 1m 떨어진 곳에서의 시간당 조사 선량률를 나타내는 단위로서 R/hr.Ci at 1m로 표시

방사선의 조사선량률을 구하는데 실용적으로 적용되는 단위

방사선 투과검사시 주로 사용되는 선원의 RHM값

Co-60 : 1.35 R/hr.Ci at 1m

Ir-192 : 0.55R/hr.Ci at 1m

5. 유효 반감기

방사선 동위원소 등을 체내에 섭취하였을 경우 인체내에서 방사성 핵종이 상실되는 것은 생물학적 과정에 의한 배설과 동위원소 자체의 붕괴로 인한 방사능이 감소되는 결과이다.

체내의 방사능 양이 반으로 줄어들 때까지 소요되는 시간을 유효반감기라 하는데 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

1/Teff=1/ Tp + 1/ Tb

Teff :유효반감기

Tp :물리적 반감기(동위원소 반감기)

Tb :생물학적 반감기

1) 방사성 물질의 반감기 : 방사성 동위원소가 붕괴하여 처음의 양의 반으로 줄어드는데 소요되는 시간

2) 생물학적 반감기 : 방사성 물질이 체내에 섭취되어 몸으로부터 변, 뇨, 땀 등으로 배출되어 그 방사성 물질의 체내 효과가 반으로 줄어드는데 소요 되는 시간

3) 유효반감기 : 상기의 두 가지가 복합된 것으로 생물학적 배설물과 방사성 물질의 붕괴가 복합되어 방사성의 양이 반으로 줄어드는데 소요되는 시간 을 말한다.

◎ 방사선 방어기준 제정 국제기관

1. 국제 방사선 방어 위원회(ICRP)

방사선 안전문제에서 방사선 방어기준을 제정할 기본 책임을 국제 방사선 방어위원회가 가지고 있다. 국제 방사선 방어위원회가 권고를 마련할 때 채 택할 정책은 방사선 방어의 기본원리를 다루고 각 국가의 상황에 따른 가장 적합하고 상세한 기술적 규정 또는 시행규칙에 대한 책임은 각 국가의 방사 선 방어위원회에서 맡아서 수행한다.

2. 국제 원자력 기구(IAEA)

핵에너지 평화적 이용을 증진시키기 위하여 UN의 특별기구로 설립된 국제원 자력기구는 국제 방사선 방어위원회 권고의 실제적 이용에 관심을 두고 있 다.

◎ 방사선 방어의 목적

국제 방사선 방어위원회에서는 방사선 방어에 관한 많은 권고를 하고 있는 데 ICRP-26에 따른 방사선 방어의 목표는 다음과 같이 요약할 수 있다.

[방사선피폭에 의한 비확률적 영향의 발생을 방지하고 확률적 영향의 발생 확률을 합리적으로 달성할 수 있는 한 낮게 유지한다.]

방사선방어의 목표에서 언급하고 있는 [합리적으로 할 수 있는 한 낮게]라 는 서술은 이른바 ALARA(As Low As Reasonably Achievable)라고 불리우 는 방사선 방어의 새로운 개념으로서 [정해진 선량당량 한계를 절대로 초과 해서는 안된다는 조건을 합리적으로 달성할 수 있는 한 낮게 유지하는 것] 을 의미한다.

◎ 방사선 방어의 원칙

1. 정당화

방사선 피폭을 수반하는 행위로부터 얻어지는 이익이 이때 수반되는 피폭의 위해에 비해 순이익이 발생하지 않으면 그 행위는 인정되지 않는다.

2. 최적화

정당화된 행위도 그 설계, 계획, 집행에 있어서 방사선 피폭을 경제적, 사회 적 인자를 고려하여 ALARA를 지향해야 한다.

3. 선량한도

어떠한 개인도 국제 방사선 방어위원회가 권고하는 선량한도를 초과해서는 안된다.

◎ 외부 피폭 방어 원칙

외부 방사선으로 부터의 피폭을 외부피폭이라고 하는데 방사선투과검사 시 방사선 피폭을 줄이기 위해서는 외부피폭의 “3대방어원칙”을 지켜 합리적으 로 피폭선량을 가능한 한 낮게 유지하여야 한다.

방사선 작업시 외부피폭선량을 낮추기 위한 조건

1. 외부피폭의 방어

1) 시간 : 작업시간을 단축함으로서 보호되는 것이다. 즉, 방사선원으로부터 작업종사자에게 조사되는 시간에 비례하여 피폭되기 때문에 이 구역 내 에서 최소한의 시간동안에 작업을 완료할 수 있도록 사전에 준비를 실시 하여야 한다.

2) 거리 : 선원과 작업 종사자간의 거리를 말하며, 방사선의 강도는 선원 으로부터 거리가 멀어지면 선원으로부터의 거리제곱의 반비례법칙에 의 해 변화하므로 작업자는 선원으로부터 가능한 한 멀리하면 피폭량을 줄 일 수 있다.

3) 차폐 : 선원과 작업종사자 사이에 어떠한 방사선 흡수물질을 설치하 는 것을 말하며 X-선과 감마선에만 적용이 된다. 차폐물을 그 두께와 밀도에 따라 X-선 또는 감마선에 에너지를 흡수하는 양이 다르다.

차폐물은 납, 철판, 콘크리트 등이 이용되며, 차폐체의 재질은 일반적으 로 원자번호 및 밀도가 클수록 방사선에 대한 차폐효과가 크며 차폐체 는 선원에 가까이 할수록 차폐체의 크기를 줄일 수 있어 경제적이다. 방 사선투과검사 시에는 감마선이 촬영방향으로만 나오도록 납이나 텅스텐 으로 된 차폐체인 콜리메이터를 사용함으로써 검사원의 방사선 피폭을 줄일 수 있다. 또한 방사선의 강도를 최초의 반으로 줄일 수 있는 물질 의 두께를 반가층이라 하므로 차폐물의 두께에 의하여 방사선의 강도를 조절할 수 있다.

2. 내부피폭 방어원칙

내부피폭이라 함은 방사성 물질이 인체내로 흡수되어 발생되어 발생되는 피 폭을 말함인데 내부피폭은 주로 밀봉되지 않은 선원, 기체상태의 방사성 동 위원소, 인체의 뼈에만 선택적으로 흡수되는 향골성 핵종(Ra, Hg)등을 취급 할 때 특히 주의해야 한다.

내부피폭을 방어하는 기본적인 방법은 방사선 물질이 인체내에 흡수되지 않 도록 하는 것이고 완벽한 방지가 불가능할 때에는 체내 섭취량을 최대한으 로 줄이는 것이다. 내부피폭방어의 원칙으로는

첫째, 방사성 물질을 격납하여 외부로 유출되는 것을 방지한다.

둘째, 방사성 물질의 농도를 희석한다.

공기 중 오염도를 낮추기 위하여 공기 정화 설비 또는 배기 설비 등을 설치 하여 농도를 희석시킨다.

셋째, 내부오염 경로를 차단한다.

안전한 작업환경의 유지가 어려운 경우에는 방독면이나 방호복을 착용하여 인체 내부로 피폭되는 경로를 차단한다.

넷째, 화학적 처리를 한다.

사고 등의 원인으로 이미 방사성 물질을 섭취하였을 경우에는 화학적 처리 등에 의해 처리하고 배설촉진(설사제, 맥주 등)을 위한 조치를 한다.

3. 방사선의 측정

빛이나 열과 같은 방사체는 인간의 감각으로 감지할 수 있으나, 방사선은 눈 으로 보거나 직접 인간의 감각으로 느낄 수 없기 때문에 전리방사선의 이온 화 성질을 이용하여 검출할 수 밖에 없다. 전리방사선이 물질과 상호작용을 하지 않는다면 방사선을 검출하고 측정하는 것은 불가능하다.

방사선의 검출과 측정을 통하여 방사선의 존재여부를 알아내고 그 방사선의 종류, 에너지, 방사선량 및 방사선원의 세기나 방사능을 알아 낼 수 있다.

방사능을 측정하는 시스템은 방사능을 검출하여 어떤 신호를 발생시키는 검 출기와 그 신호를 처리하여 측정하는 측정장치로 되어있으며 측정원리로 분 류한다면 전리작용 이용하는 전리함, 비례계수관, 여기작용에 의하여 발생되 는 형광을 이용한 신틸레이션 검출기, 이온화의 2차과정에 의한 화학반응을 이용한 화학선량계등이 있다.

효과

측정기 종류

검출기

전기적

전리함

비례 계수관

G-M 계수관

고체 검출기

가스

가스

가스

반도체

화학적

필름 뺏지

화학선량계

사진 작용

고체 또는 액체

빛

신틸레이션검출기

체렌코프 계수관

결정체 또는 액체

결정체 또는 액체

열형광

열형광 선량계

결정체

열

열량계

고체 또는 액체

전리방사선의 검출과 측정에 사용되는 이온화의 효과

◎ 피폭관리용 측정기

1. 필름 뱃지

필름 뱃지는 방사선에 의한 사진 작용, 즉 유제 속에 은입자의 석출작용을 이용한 것이다. 감도는 수 10mR으로서 비교적 양호하고 또 소형으로 가지 고 다니기가 편리한데다 필름 자체의 가격은 저렴하기 때문에 매우 많이 쓰 이고 있다.

필름뱃지는 열과 습기에 약하고 방향의존성, 잠상퇴행, 현상조건 등이 측정 에 영향을 미치기 때문에 오차가 비교적 큰 편이다.

2. 열형광 선량계

방사선에 노출된 소자를 가열하면 열형광이 방출되는데 이 방출된 양을 측 정하여 피폭된 누적선량을 측정한다.

장점

- 감도가 좋다.

- 측정범위가 넓다

- 소자를 반복하여 사용할 수 있다.

- 에너지 의존도가 적다.

- 필터를 사용하면 방사선질을 구분할 수 있다.

단점

- 퇴행이 크기 때문에 장기간의 누적선량 측정에는 적합하지 않다.

- 판독장치가 필요하고 기록보존이 어렵다.

3. 포켓 선량계

포켓 선량계는 사용자의 상의 주머니 또는 일정 부위에 부착하여 작업시 마 다 선량을 측정할 수 있는 만년필형 정도의 크기인 기기

포켓 선량계는 선질 특성이 매우 좋고 언제나 직접 피폭선량을 알수 있으 며, 이것은 긴급 조작 등에 있어서 매우 유리하다. 감도는 비교적 양호한 것 등이 장점이며, 구조적으로 민감하기 때문에 적은 기계적 충격에 지침이 벗 어나기도 하며 온도의 영향을 받기 쉽다. 이때 지시는 실제 선량보다도 크게 된다는 것이 결점이다.

4. 일반 방사선 관리용 측정기

일반 방사선 관리용 측정기기로 가장 널리 사용되는 것이 Survey meter이며 이것은 방사선 작업을 하는 동안 작업자가 휴대하여 부근의 방사선의 강도 를 신속히 읽을 수 있도록 한 기기이다.

Survey meter가 개인 방호기기와의 차이점은 방사선량율을 측정한다는 것이 다.

이것은 G-M 계수관식, 이온함식, 신틸레이션 계수관식이 주로 사용되며 이 들 측정계기의 장/단점은 다음과 같다.

1) 이온함식

포켓 선량계와 같이 X-선 또는 감마선에 의해 생성되는 이온쌍을 전리함에 모 아서 측정하는 것으로 필요한 측정범위를 조절할 수 있다.

장점

- 감도는 이온함의 용적에 따라 다르며 선질 특성이 좋다

- 선량이 큰 방사선 측정에 적합

단점

- 분해도가 낮다

- 가격이 비싸다

2) 비례계수관식

장점

- 미소에너지 방사선 측정적합

- 검출효율이 높다

- 선질특성이 좋다

단점

- 선량이 높은 방사선을 측정할 수 없다

3) G-M 계수관식

G-M 계수관식은 비교적 낮은 양의 방사선을 측정하는데 사용된다.

단점

- 선질 특성이 좋지 않다

- 계수관의 수명이 유한하므로 때때로 계수관을 교환하여야 한다.

장점

- 감도가 높다

- β-선에 대한 검출감도는 특히 높고 표면오염의 검출에 안성맞춤

4) 고체검출기 - 반도체검출기

장점

- 에너지를 적게 소모

- 측정속도 빠르다

단점

- 열에 약함

5) 신틸레이션 계수관식

섬광결정체 NaI, CsI 사용

감마선에 대한 감도가 높다(NaI 사용시)

단점

- 선질특성이 나쁘다

- 선질에 따라 형광체를 교체사용해야 함

6) 경보계

방사선이 외부에 노출되면 경보음이 울리는 장치로서 일반적으로 방사선 유 출량에 커질수록 경보음 간격이 짧아지게 된다. 소형으로서 휴대가 편리하고 실제 방사선 작업시 사고 및 이상 유무를 가장 쉽게 알아볼 수 있는 기기이 다. 그러나 알람모니터는 정량적인 측정을 하는 장치가 아니며 고장 및 밧데 리 이상 유무를 항시 점검해야 한다.

◎ 방사선 측정

1. 공간선량률 측정

공간선량률이란 공간의 방사선량을 의미하는데 방사선투과검사 시에는 공간 선량률을 측정하는 것으로서 일반적으로 작업환경에 대해서는 서베이메터를 사용하여 측정하고 개인피폭에 대해서는 필름뱃지, 열형광 선량계, 포켓도시 메터, 경보계 등을 사용하여 측정한다.

2. 오염의 측정

오염은 작업환경의 표면 오염, 공기중 오염, 개인피폭에 관해서는 피부 오 염, 내부피폭으로 인한 내부 오염으로 나눌 수 있다.

1) 작업환경의 표면 오염

표면에서 직접 오염의 정도를 측정하는 포면 오염 검사계가 있고, 간접법으 로 오염된 표면 중 대표되는 것을 깨끗한 헝겊 등으로 닦은 후 이 헝겊의 오염도를 측정하여 전체적인 오염도를 간접적으로 측정하는 스메어(Smer)법 이 있다.

2) 작업환경의 공기 중 오염

작업환경의 오염된 공기를 집진기로 채취하여 이를 방사선 측정장치로 오염 도를 측정한다.

3) 피부오염

표면 오염 검사체를 사용하여 피부의 오염 정도를 직접 측정하는 방법과 손 과 발의 오염이 규정을 초과하는 경우 경보음이 울리는 손발 오염 모니터로 측정하는 방법이 있다.

4) 내부피폭에 의한 오염

인체의 내부피폭 오염의 측정방법은 배설물을 분석하여 인체내부의 오염도 를 측정하는 Bioassay와 체외에서 직접 검출기를 이용하여 측정하는 전 신 계측법(whole body counter)이 있다.

◎ 방사선 투과검사를 위한 취급기준

1. 사용기준

1) 방사선 동위원소 및 방사선 발생장치의 사용은 반드시 허가받은 사용시설 또는 방사선 구역 내에서만 한다.

2) 방사선 동위원소가 오염되지 않도록 한다.

3) 방사선 구역의 경계에 있어서의 방사선량률은 30mRem/week이하로 하고 그 경계는 사람이 함부로 출입할 수 없도록하기 위한 설비를 설치한다

4) 방사선 작업 시는 개인피폭 선량계를 착용하고 작업하며 착용 이전에는 이상 유무를 확인한다.

5) 방사선 작업 전,후 및 작업 중에는 방사선 구역 등에 대한 방사선량률을 측정한다.

6) 방사선 구역에는 무단출입을 금하는 조치를 강구한다.

2. 운반기준

1) 운반할 때에는 방사성 동위원소의 종류 및 수량을 표시한 방사능 표지를 필히 부착한다.

2) 침투, 부식, 전복되기 어려운 용기에 넣어 봉입 운반한다.

a. 운반물표면- 200mRem/hr이하

b. 운반물표면으로부터 1m 거리 - 10mRem/hr이하

◎ 방사선 관리의 중요성

방사선이 인체에서 미치는 영향을 구분하면 인체외부로부터의 방사선에 노 출된 체외 피폭과 인체내부로부터의 방사선에 노출된 체내피복이 있다. 일반 적으로 방사선 투과 촬영 시에 사용하는 방사성 물질과 방사선은 체외피폭 에 대한 방어에 중점을 두어야 한다.

따라서 체외피폭의 방어에는 인체와 선원과의 거리를 최대한으로 하고 인체 와 선원사이에 차폐물질을 설치하고 방사선 피폭시간을 최소로 줄여야 한다. 이것을 방사선 방어의 3원칙이라 하고, 가능한 경우에 전자의 2가지 조건을 방어를 해야 하지만 완벽하지 않는 경우에는 후자의 방법으로 인체에 대한 방사선 피폭량을 줄여야 한다.

방사선의 피폭량은 적을수록 좋으며 방사선의 노출(피폭)허용선량은 법에서 정한 허용선량 이하로 해야한다.

방사선을 사용함에 있어서 관리업무를 구분하면 선원관리, 작업 및 주변 환 경관리, 작업 종사자의 피폭관리로 구분지을 수 있다. 방사선 작업 중의 관 리로서는 사용 전/ 사용 중/ 사용 후의 관리로 구분된다.

1. 사용전 관리

1) 방사선 장비의 점검 - 방사선 장비보다 동위원소 즉 선원용기 및 선원저 장기구 점검과 안전장치의 정상여부를 점검한다.

2) 방사선 사용시설 점검 - 동위원소 취급 시에는 연결 장치의 성능 및 관리 구역 및 출입금지 구역 표시여부 점검 및 표지 점검

3) 피폭 선량 측정기 점검 - 개인(포켓 도시메타, 알람메타, 필름 뺏지 등)선 량측정기와 서베이메타의 성능을 점검, 정비한다.

4) 기본적으로 작업 전에는 방사선구역 주변의 선량을 측정, 기록해야 한다.

2. 사용 중 관리

1) 방사선 구역주변의 선량을 수시로 측정한다.

방사선 작업 종사자가 수시로 출입하는 구역은 2.5mRem/hr 이하의 선량 이어야 한다. 즉, 방사선 관리구역 경계는 0.75mRem/hr이하 또는 30mRem/week 이하이고 사업소의 경계는 0.25mRem/hr이하로 규정되어 있다.

이러한 선량의 측정은 방사선 작업을 방사선 사용시설 내에서 실시할 때 에는 사용기간이 1개월을 초과하는 작업기간마다 1회씩 측정하고 방사선 원을 시설 내에 고정사용할 때에는 6개월 초과할 때에는 작업기간마다 1 회씩 측정하며, 야외에서 이동사용 할 때에는 사용할 때마다 측정하여 측 정기록을 10년간 보관하여야 한다.

2) 방사성 동위원소 및 선원의 사용상태와 방사선 구역표시를 점검한다.

3) 방사선 구역내에서는 일반인의 무단출입을 금지한다.

4) 방사선 관리구역을 출입하는 모든 사람은 문서에 기록, 관리한다.

원자력 관계법령에 규제사항이 없을 경우에는 안전관리 책임자가 방사선 구역을 점검 하고 관리 하는 것은 안전관리에 커다란 효과가 있다. 그리고 법령의 규정에 따라서 점검, 측정, 기록을 서식에 따라서 작성 보관한다.

3. 사용 후 관리

방사선 동위원소를 사용하여 작업을 끝낸 후 장비를 저장 시설이나 임시 보 관장소에 저장한다.

저장하기 전의 점검사항

1) 저장용기 내에 동위원소가 존재하는 지와 안전장치의 이상유무를 점검 한다.

2) 동위원소 저장용기 외부에서 서베이메타로 방사선량을 측정한다.

3) 저장용기를 저장함에 보관할 경우에는 특별히 서베이메타로 안전을 확 인한다.

◎ 방사선의 관리

1. 방사선 조사 시 유해방사선

방사선을 시험체에 조사시키면 방사선의 일부는 투과하고 일부는 반사되어 산란선이 발생한다. 산란선 가운데 조사된 방사선과 각도가 90°이하이면 전 방산란선, 90°이상이면 후방산란선이 된다. 방사선 조사시 시험체를 투과하 는 이외의 방사선은 유해방사선이므로 X-선 조사구 이외에 누설되는 방사선 도 포함된다.

2. 전방산란 선량률

전방산란은 산란각이 클수록 선량이 급격히 작아지므로 산란각이 90°에 가 까울수록 안전하다.

전방산란선은 사용관전압이 높아지면 급격하게 증가한다.

따라서 전방 산란 선량은 방사선의 산란각이 적을수록 크고 관전압이 증가 할수록 커진다.

3. 후방 산란 선량률

후방 산량 선량률은 강판으로부터 측정하게 되면 산란각이 클수록 증가된다. 후방산란선도 전방산란선과 동일하게 90°에 가까울수록 안전하다.

4. 유해 방사선의 감소

비파괴검사에 필요한 투과방사선 이외에는 불필요한 유해방사선이므로 실제 의 작업에서는 적게 할 수 있는 방안이 필요하다. 방사선을 감소시키는 방안 중 X-선을 감소시키는 재질의 사용에 대하여 살펴볼 필요가 있다.

1) 콜리메타와 조리개의 효과이용

유해한 산란선을 감소시키기 위하여 산란선량은 조사면적에 거의 비례하기 때문에 조사선량을 제한하면 효과를 거둘 수 있다.

2) 필터의 효과이용

3) 차폐체의 효과이용

실제작업에서 유해방사선을 감소시키는 가장 확실하고 직접적인 방법은 차 폐체를 이용하는 것이다. 차폐체의 재료로는 쉽게 구하고 차폐효과가 가장 뛰어난 납이 널리 쓰인다. 기타 촬영실의 외벽은 건물 그대로 콘크리트가 차 폐체로 이용이되고 작업현장의 차폐체는 납을 이용한 이동식 칸막이 장치를 이용한다.

4) 거리의 효과이용

촬영시 차폐체 이용이 도저히 불가능한 경우에는 방사선원에서 가능한 멀리 서 작업을 한다. 방사선의 강도는 거리의 제곱에 반비례하기 때문이다.

5) 작업시간의 단축이용

방사선 피폭을 줄이는 원초적인 방법은 작업시간을 줄이는 방법이다. 작업시 간은 주어진 피폭선량률에 대한 주당 작업 허용시간으로 나타낸다.

예를 들어 전신 피폭률이 10mR/hr(100μSv/hr)일때,

작업시간 = 주당종사자의 허용피폭선량 / 피폭선량률

=(100mR/week) / (10mR/hr) or (1000μSv/week) / (100μSv/hr)

◎ 관리 구역과 출입금지구역

방사선투과 실제작업에서 방사선 관리에 가장 중요한 요소는 관리구역 출입 금지 구역의 설정이다.

1. 관리구역

방사선의 선량당량이 1주일에 30mR을 초과하는 구역으로 방사선 관리구역 표지를 부착하여 종사자 이외에 출입을 금해야한다. 관리구역의 결정은 우선 선량률을 측정해야 한다.

2. 출입금지구역

X선 발생장치나 방사선 동위원소의 저장용기를 사용시설 이외의 장소에서 사용할때에는 선원(또는 초점)에서 5m이내의 장소도 출입금지구역으로 표시 하고 종사자이외에는 출입을 금지한다.

출입금지구역을 반경 5m이내로 하는것이 곤란한 경우에는 선량률을 50mR/hr 이하인 것을 확인하거나 50mR 이하가 되도록 차폐시설을 이용하 여 구역범위를 좁게 해야한다.

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