[논문]DAP(Dose Area Product)를 이용한 TLD와 PLD의 선량 측정 비교

최재호; 강구준; 장서구

doi:10.5392/jkca.2012.12.03.244

[국내논문] DAP(Dose Area Product)를 이용한 TLD와 PLD의 선량 측정 비교
Comparison on the Dosimetry of TLD and PLD by Dose Area Product 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.12 no.3, 2012년, pp.244 - 250

최재호 (안산대학교 방사선과) , 강구준 (안산대학교 방사선과) , 장서구 (고려대학교 방사선학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 현재 법령 개인선량계인 PLD와 TLD의 선량 분석을 통해 성능 차이를 알아보고자 하였다. 자동판독장치를 이용해 PLD와 TLD의 적산선량을 판독 후 선량 교정 과정을 거친 두 소자의 값은 70kVp, 200mA, 0.012sec와 42kVp, 100mA, 0.012sec의 각각의 촬영조건에서 TLD는 PLD 측정 시와 통계적 차이를 나타냈다(각각 p<0.001, p<0.001). DAP와 두 소자의 측정값 차이는 70kVp, 200mA, 0.012sec 촬영조건에서 TLD는 DAP 평균값보다 $44.2mGy{\cdot}cm^2$이 낮은 값이 나타났고, PLD는 DAP 평균값에 $15.5mGy{\cdot}cm^2$이 낮은 $246.8mGy{\cdot}cm^2$으로 나타났다. 42kVp, 100mA, 0.012sec 촬영조건에서는 TLD는 DAP 평균 값의 $17.9mGy{\cdot}cm^2$이 낮은 값을 보였으며, PLD는 DAP 평균값에 $7.6mGy{\cdot}cm^2$이 낮은 $82.6mGy{\cdot}cm^2$으로 나타나 PLD가 DAP에 더 근접한 값을 보였다. 또한 PLD에 비해 TLD는 10개의 각 소자마다 측정된 선량 값에서 소자 상호간의 편차가 크게 나타났고, 1개의 소자를 반복 측정한 재현성 실험에서 PLD는 ${\pm}1%$ 이내로 TLD ${\pm}2%$ 보다 낮게 나타났다. 따라서 PLD가 TLD에 비해 선량 측정 능력면에서 더 우수한 결과가 나타났고, 진단용 방사선영역에서 방사선작업종사자의 개인피폭 관리에 PLD가 더욱 적합하고 유리함을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The results of analyzing the difference between performances of individual dosimeters on this research subjecting the PLD and TLD, which are the official personal dosimeters, through dosimetry are as follows. After scanning the integral dose using an automatic scanner, the values of two devices that went through dose adjustment process had a statistical difference in TLD and PLD measurements under each filming conditions which were 70kVp, 200mA, 0.012sec and 42kVp, 100mA, and 0.012sec (p<0.001 and p<0.001 respectively). As for the difference of measurement value between DAP and the two particles under 70kVp, 200mA, 0.012sec filming condition, TLD had a value lower than DAP average value by $44.2mGy{\cdot}cm^2$ and PLD had a value of $246.8mGy{\cdot}cm^2$ which was lower than DAP average value by $15.5mGy{\cdot}cm^2$, while under 42kVp, 100mA, 0.012sec filming condition, TLD had a value lower than DAP average value by $17.9mGy{\cdot}cm^2$ and PLD had a value of $82.6mGy{\cdot}cm^2$ which was lower than DAP average value by 7.6$mGy{\cdot}cm^2$. Also, compared to PLD, each of 10 devices measured dose value in TLD had a larger deviation between the particles, and for a reproducibility test which repeatedly measured one particle, PLD had ${\pm}1%$ which was lower than TLD's ${\pm}2%$. As such, PLD had a superior performance result in dose measurement capacities aspect compared to TLD, and therefore we could verify that PLD is more appropriate and advantageous in managing radiation-related task performing worker's personal radiation exposure management in the diagnostic radiation field.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 현재 법령 개인선량계인 PLD 및 TLD의 선량 분석을 통하여 새로운 개인선량계로 이용이 증가하고 있는 PLD의 성능을 알아보고 개인피폭관리를 위한 선량계 선택의 기초 자료를 제시하고자 한다.
본 연구는 현재 법령 개인선량계인 PLD와 TLD를 대상으로 계측기로서의 성능 차이를 알아보고자 하였다. DAP는 인체가 받는 방사선량을 면적당 흡수선량으로 나타내어 주므로 비교적 객관적이고 정확한 피폭선량정보를 제공한다.

제안 방법

그리고 PLD와 TLD 소자를 방사선에 노출시키기 전에 각 소자에 잔류 에너지를 방출시키기 위하여 oven을 이용하여 섭씨 240°에서 10분간 가열하고 난 후 선량 측정에 사용하였다.
그러므로 DAP와 비교하기 위해서는 디텍터 교정 과정을 거쳐 DAP의 단위인 mGyㆍcm²와 비교할 수 있다. 또한 선량 교정된 TLD, PLD를 만들기 위해서 Ion-chamber와 TLD, PLD를 조사야 안에 나란히 놓고 약 20회의 X선 조사를 통해 교정된 PLD와 TLD를 만들 수 있었으며 이를 가지고 같은 조건으로 조사된 선량을 비교할 수 있다. 실험배치는 SID 100cm, 조사면적 30cm × 30cm 로 설정하였다.
또한 선량측정 후 TLD 및 PLD reader기로 전하량 값을 측정하기 전에 각 소자 내에서 생길 수 있는 noise 제거를 위해 섭씨 135°에서 10초간 예열하였다.
본 실험에 사용하고자 하는 TLD의 교정을 위해 동일 선량의 방사선으로 TLD와 PLD에 조사 후 두 소자의 reader기를 통해 각 소자의 전하량(nC)을 측정하여 교정정수(Reader Calibration factor, RCF)를 결정하였다. 이때 선량측정은 60cc 전리함과 미소전류계를 이용하여 측정하였고, 전 실험 과정을 통해 각 소자의 동일성을 유지하기 위해 각 소자의 Ecc(Element Correction Coefficient)를 구하여 보정하였다.
9℃, 기압 1017hPa 이고 대기보정계수를 이용하여 구하였다. 선량계의 위치는 DAP Meter를 collimator 밑에[Fig. 3], 교정된 TLD 1개를 조사야 가운데 두고, 70kVp, 200mA, 조사시간 0.012sec, 2.4mAs와 42kVp, 100mA, 0.012sec의 실험 조건으로 1회 조사하였다. 이러한 과정을 TLD를 교체하며 10회 실시하였고 동시에 각 조사당 DAP 선량 역시 측정ㆍ기록하였다.
본 실험에 사용하고자 하는 TLD의 교정을 위해 동일 선량의 방사선으로 TLD와 PLD에 조사 후 두 소자의 reader기를 통해 각 소자의 전하량(nC)을 측정하여 교정정수(Reader Calibration factor, RCF)를 결정하였다. 이때 선량측정은 60cc 전리함과 미소전류계를 이용하여 측정하였고, 전 실험 과정을 통해 각 소자의 동일성을 유지하기 위해 각 소자의 Ecc(Element Correction Coefficient)를 구하여 보정하였다. 그리고 PLD와 TLD 소자를 방사선에 노출시키기 전에 각 소자에 잔류 에너지를 방출시키기 위하여 oven을 이용하여 섭씨 240°에서 10분간 가열하고 난 후 선량 측정에 사용하였다.
012sec의 실험 조건으로 1회 조사하였다. 이러한 과정을 TLD를 교체하며 10회 실시하였고 동시에 각 조사당 DAP 선량 역시 측정ㆍ기록하였다. TLD 선량 측정 후 PLD 역시 같은 방법으로 실험하였다.

대상 데이터

2]. TLD는 가로 3.2mm, 세로 3.2mm, 두께 0.9mm의 LiF TLD-100 chip(Harshow Co. USA)을 사용하였으며, 형광유리는 50% LiPO₃, 50% Al(PO₃)₃에 B₂O₃ 3%, AgPO₃ 7%를 넣은 유리를 사용하였다.
1]. 또한 기준이 되는 선량을 측정하기 위하여 Dose Area Product (면적선량계, 이하 DAP)meter 1개[Fig. 3], 비교 값을 얻기 위하여 교정된 TLD와 PLD를 각각 10개씩 준비하였다[Fig. 2]. TLD는 가로 3.
본 실험을 위하여 Digital X-ray 촬영장비(LISTEM BLD-150RK, KOREA)를 사용하였으며, 선량 교정된 TLD와 PLD를 만들기 위해 Ion-chamber(Radcal 2026C, USA)를 사용하였다[Fig. 1]. 또한 기준이 되는 선량을 측정하기 위하여 Dose Area Product (면적선량계, 이하 DAP)meter 1개[Fig.
실험배치는 SID 100cm, 조사면적 30cm × 30cm 로 설정하였다.

성능/효과

DAP 측정값은 70kVp, 200mA, 0.012sec 촬영조건에서 TLD 측정 시 평균 261.2mGyㆍcm²으로 PLD 측정시 262.4mGyㆍcm²와 비슷한 값으로 나타났고, 42kVp, 100mA, 0.012sec 촬영조건에서는 TLD 측정 시 90.1mGyㆍcm²으로 PLD 측정 시 90.2mGyㆍcm² 와 통계적인 차이는 관찰되지 않았다[Table 1].
6mGyㆍcm²으로 두 소자 간 통계적인 차이를 보였다[Table 2]. DAP와 두 소자의 측정값 차이는 70kVp, 200mA, 0.012sec 촬영조건에서 TLD는 DAP 평균값의 44.2mGyㆍcm²이 낮은 217.0mGyㆍcm², PLD는 DAP 평균값에 15.5mGyㆍcm²이 낮은 246.8mGyㆍcm²으로 나타났으며, 42kVp, 100mA, 0.012sec 촬영조건에서는 TLD는 DAP 평균값의 17.9mGyㆍcm²이 낮은 72.3mGyㆍcm², PLD는 DAP 평균값에 7.6mGyㆍcm²이 낮은 82.6mGyㆍcm²로 나타났다[Table 3]. 또한 균질성에서 PLD에 비해 TLD는 10개의 각 소자마다 측정된 선량 값에서 소자 상호간의 편차가 많은 차이를 보였고[Fig.
DAP는 인체가 받는 방사선량을 면적당 흡수선량으로 나타내어 주므로 비교적 객관적이고 정확한 피폭선량정보를 제공한다. ESD(피부입사선량)를 측정할 수 있는 DAP를 기준으로 한 두 선량계를 비교한 실험 결과에서 PLD가 통계적으로 더 우수하다는 결론을 얻었다. 이는 방사선작업종사자가 받는 직업상 피폭선량을 PLD가 TLD에 비해 정확하고 의미 있는 피폭선량을 나타낸다는 것을 의미한다.
불안전한 개인피폭선량계인 필름선량계를 대체하기 위해 현재에는 대부분의 방사선발생작업구역에서 TLD를 사용하고 있지만 TLD는 방사선의 노출 방향에 따라서 피폭선량이 부정확하게 측정될 수 있는 방향의존성이 크며, PLD에 비해 장기간 사용 시 퇴행현상이 높다. 그러므로 본 실험에서 PLD와 TLD의 객관적인 선량측정 능력을 확인한 결과 TLD보다는 PLD가 기준 선량계인 DAP의 선량과 더 근접하였다. 이는 인체에 조사되는 방사선량을 조금 더 정확하게 측정할 수 있다는 의미로 해석할 수 있다.
또한 균질성에서 PLD에 비해 TLD는 10개의 각 소자마다 측정된 선량 값에서 소자 상호간의 편차가 많은 차이를 보였고[Fig. 4], 1개의 소자를 반복 측정한 재현성 실험에서는 TLD는 평균에 대하여 ± 2% 이내의 값이 나타났지만 PLD는 모든 소자에서 TLD보다 낮은 ± 1% 이내의 값을 나타냈다.
요약하면 PLD가 TLD에 비해 선량 측정 능력면에서 더 우수한 결과를 나타냈다. 또한, 방사선발생구역에서 방사선작업종사자의 개인피폭 관리에 PLD가 더욱 적합하고 유리함을 확인할 수 있었다. 하지만 우수한 개인피폭관리용 선량계인 PLD 역시 선량오차가 TLD나 다른 선량계보다 적지만 피폭선량을 정밀히 측정 할 수 있는 DAP 등 보다 우수한 장비로 선량을 측정 하였을 때와 비교하면 어느 정도의 오차가 존재하며 선량판독 시에도 선량이 누설 되거나 왜곡 될 가능성이 크다[15].
요약하면 PLD가 TLD에 비해 선량 측정 능력면에서 더 우수한 결과를 나타냈다. 또한, 방사선발생구역에서 방사선작업종사자의 개인피폭 관리에 PLD가 더욱 적합하고 유리함을 확인할 수 있었다.
자동판독장치를 이용해 적산선량을 판독 후 선량 교정 과정을 거친 두 소자의 값은 70kVp, 200mA, 0.012sec 촬영조건에서 TLD는 평균 217.0mGyㆍcm², PLD 측정 시 246.8mGyㆍcm²으로 통계적인 차이를 보였으며, 42kVp, 100mA, 0.012sec 촬영조건에서는 TLD 측정 시 72.3mGyㆍcm², PLD 측정 시 82.6mGyㆍcm²으로 두 소자 간 통계적인 차이를 보였다[Table 2]. DAP와 두 소자의 측정값 차이는 70kVp, 200mA, 0.

후속연구

이는 방사선작업종사자가 받는 직업상 피폭선량을 PLD가 TLD에 비해 정확하고 의미 있는 피폭선량을 나타낸다는 것을 의미한다. 향후 연구에서는 OSL과 PLD의 재현성 및 방향의존성, 퇴행현상 등 물리, 화학적 특성 연구가 필요하며, OSL이 PLD보다 더 우수하다는 과학적이고 합리적이라는 판단의 결과가 도출되기 전까지는 PLD가 현재 법령에서 정하고 있는 필름선량계, TLD를 대체할 가장 우수하고 증명된 개인피폭선량계이다. 또한 현재 PLD는 방사선 관리 업체들을 중심으로 급속히 보급 중이며, 이는 정확한 개인피폭관리를 위해 바람직한 현상이라 할 수 있다.
그러나 무엇보다도 중요한 것은 국민과 자신의 건강을 위하여 적정한 방사선의 사용과 최소의 피폭을 위한 과학적인 접근 방법, 방사선 업무에 종사하는 각 개인이 방사선 피폭을 경감하려는 노력과 의지가 필요하다. 향후에는 X-선 뿐만 아니라 베타, 감마선 등 다른 다양한 에너지와 그 에너지 크기에 따른 선량계 평가 등 다양한 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	개인피폭선량계는 어디에 주로 사용되는가?	개인피폭선량계는 외부피폭에 의한 피폭선량 측정에 주로 사용되며, 종류에는 필름선량계(film badge), 열형광선량계(thermoluminescent dosimeter, 이하 TLD), 포켓선량계(pocket dosimeter), 형광유리선량계(fluoro-glass dosimeter, 이하 PLD) 및 개인경보기(pocket alarm meter)가 있다. 기존에는 법적인 주 선량계로 필름선량계(film badge)와 열형광선량계(TLD)를 사용하였으며 최근 법령에 따라 형광유리선량계(PLD), 광자극선량계(Optical Stimulated Luminescence, 이하 OSL)까지 확대되었으나[6], 원자력시행령에 각 선량계에 대한 세부적인 기술 기준은 포함되어 있지 않다.
	세포의 장애를 초래하는 유리기의 가장 대표적인 표적은?	이들 유리기는 세포에 작용하여 세포내 고분자의 파괴로 세포의 장애를 초래한다. 가장 대표적인 표적은 DNA로 1~2 Sv에 노출되어도 분열 세포는 사망하고 분자에도 영향을 주어 유사핵 분열의 장애와 세포학적 변화와 같은 급성손상과 섬유화 및 퇴행성 변화처럼 만성적 손상이 있으며, 증식력이 큰 조직일수록 피해가 빨리 나타난다[13]. 이는 장기간에 걸쳐 피폭을 받는 방사선작업종사자의 건강상 문제를 야기할 수 있다.
	개인피폭선량계 종류는 어떤 것들이 있는가?	개인피폭선량계는 외부피폭에 의한 피폭선량 측정에 주로 사용되며, 종류에는 필름선량계(film badge), 열형광선량계(thermoluminescent dosimeter, 이하 TLD), 포켓선량계(pocket dosimeter), 형광유리선량계(fluoro-glass dosimeter, 이하 PLD) 및 개인경보기(pocket alarm meter)가 있다. 기존에는 법적인 주 선량계로 필름선량계(film badge)와 열형광선량계(TLD)를 사용하였으며 최근 법령에 따라 형광유리선량계(PLD), 광자극선량계(Optical Stimulated Luminescence, 이하 OSL)까지 확대되었으나[6], 원자력시행령에 각 선량계에 대한 세부적인 기술 기준은 포함되어 있지 않다.

참고문헌 (15)

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International Atomic Energy Agency, Basic Requirements for Personnel Monitoring, IAEA Safety Series No.14, 1980.
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원문보기 상세보기
교육과학기술부, 2010 원자력 안전백서, 한국원자력안전기술원, 2010.
이두용, 김광진, 박희찬, "방사선 및 방사선동위원소 근로자 피폭실태 연구", 한국콘텐츠학회논문지, 제9권, 제 6호, pp.247-255, 2009.
김상태, 최지원, 조상태, "열형광선량계를 이용한 16-MDCT와 64-MDCT의 관상동맥 CT 혈관 조영술 시 선량평가", 한국콘텐츠학회논문지, 제 10권, 제6호, pp.338-339, 2010.
박영선, "진단방사선 기술분야에서의 방사선 방어 실태", 대한방사선협회지, 제11권, 제1호, pp.123-124, 1989.
하정우, 하태성, 안철, "개인선량판독서비스를 위한 TLD와 GD 판독시스템의 측정 품질보증과 관련된 특성 비교", 방사선폐기물학회지, 제2권, 제1 호, pp.125-131, 2004.
P. N. Mobit, A. E. Nahum, and P. Mayles, "A Monte Carlo study of the qulity dependence factors of common TLD materials in photon and electron beam," Phys Med Biol, Vol.43, pp.2015-2032, 1998.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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