[논문]감마선 에너지에 따른 납치마의 차폐효과 분석

장동근; 이상호; 최형석; 손주철; 윤창용; 지영식; 조용인; 이홍제; 양승오

감마선 에너지에 따른 납치마의 차폐효과 분석
A Study on the Apron Shielding Ratio According to Electromagnetic Radiation Energy 원문보기

방사선기술과학 = Journal of radiological science and technology, v.37 no.4, 2014년, pp.247 - 252

장동근 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 이상호 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 최형석 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 손주철 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 윤창용 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 지영식 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 조용인 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 이홍제 (동남권원자력의학원 핵의학과) , 양승오 (동남권원자력의학원 핵의학과)

초록
AI-Helper

의료기관에서 사용되고 있는 전자파 방사선은 매우 다양한 에너지를 사용하고 있으며 연구자에 따라 고에너지의 전자파 방사선이 납치마와 상호작용을 한 후 차폐효과를 얻을 수 있다는 의견과 차폐가 효과가 없을 뿐만 아니라 오히려 피폭을 가중 시킨다는 상반된 의견이 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 몬테칼로 모사를 이용하여 전자파 방사선의 에너지에 따른 납치마의 차폐효과를 분석하고자 하였다. 몬테칼로 모사를 이용하여 전자파 방사선을 10 keV부터 500 keV까지 10 keV 단위로 1 MBq 방출시켜 납차폐체의 유무에 따른 선량차이를 차폐율로 표현한 결과 납차폐체(0.25 mmPb)를 사용하여 차폐를 실시하였을 때 고에너지 전자파 방사선에서 차폐율이 현저히 떨어져 차폐시 오히려 선량이 증가됨을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The medical institution has been used electromagnetic radiation of various energy. But researchers are divided on whether using apron for radiation shielding will be effective or not. The purpose of present study was to analyze electromagnetic radiation shielding effect of apron by using Monte carlo simulation. 1 MBq electromagnetic radiation was emitted from 10-500 keV at 10 keV increments in Monte carlo simulation. Then shielded radiation dose difference was confirmed, when 0.25 mmPb shield use for shielding. As a results, shielding ratio was markedly decreased in high energy electromagnetic radiation. The radiation dose was inversely increased with 0.25 mmPb shielding.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

25 mm의 차폐체와 납에서 발생되는 산란된 전자들을 제거하기 위한 필터를 납 뒤에 위치시켜 산란선의 영향을 최소화 하여 선량을 측정한다. 두 값의 차이를 이용하여 납 차폐체 적용 유무에 따른 차폐율을 알아보고자 하였다.
25 mm 납에서 발생되는 산란된 전자들을 제거하기 위한 필터를 납 뒤에 위치시켜 산란선의 영향을 최소화 한 후 선량을 측정한다. 두 측정값의 차이를 이용하여 납 차폐체 적용 유무에 따른 선량차이를 알아보고자 하였다.
이에 본 연구에서는 몬테칼로 모사를 이용하여 감마선의 에너지에 따른 납치마의 최소두께인 0.25 mmPb의 차폐효과를 분석하고자 하였다.

제안 방법

GATE 모사를 이용하여 가상공간에 선원으로부터 일직선상으로 1 m 거리를 두고 0.25 mm의 납과 팬텀을 위치시킨 후 전자파 방사선인 감마선을 10 keV부터 500 keV까지 10 keV 단위로 1 MBq을 360° 방사시켜 납 차폐체의 유무에 따른 선량차이를 차폐율로 표현하고자 하였다.
실험 3. 가상의 공간에 공기(d=1.29 mg/cm³)로 매질을 채운 후 팬텀B의 선량을 측정 한 후 납 0.25 mm의 차폐체 적용 후 선량을 측정하여 차폐율을 알아보고자 하였다.
실험 1. 가상의 공간에 진공(d=0.000001 mg/cm³)으로 매질을 채운 후 팬텀A의 선량을 측정한 후 납 0.25 mm 납에서 발생되는 산란된 전자들을 제거하기 위한 필터를 납 뒤에 위치시켜 산란선의 영향을 최소화 한 후 선량을 측정한다. 두 측정값의 차이를 이용하여 납 차폐체 적용 유무에 따른 선량차이를 알아보고자 하였다.
실험 2. 가상의 공간에 진공(d=0.000001 mg/cm³)으로 매질을 채운 후 팬텀B의 선량을 측정한 후 납 0.25 mm의 차폐체와 납에서 발생되는 산란된 전자들을 제거하기 위한 필터를 납 뒤에 위치시켜 산란선의 영향을 최소화 하여 선량을 측정한다. 두 값의 차이를 이용하여 납 차폐체 적용 유무에 따른 차폐율을 알아보고자 하였다.
방사선 피폭을 감소시키기 위해서 의료기관에서 사용되는 방법으로 납치마를 이용한 차폐가 가장 보편화 되어있다. 하지만 고에너지의 전자파 방사선을 차폐할 때 납치마의 차폐효과에 대해서 연구자에 따라 상반된 의견^4,7,8)들이 있어 본 연구에서는 몬테칼로 모사를 이용하여 전자파 방사선의 에너지에 따른 납치마의 차폐효과를 3가지 실험을 통해 알아보았다.

대상 데이터

25 mm의 납과 팬텀을 위치시킨 후 전자파 방사선인 감마선을 10 keV부터 500 keV까지 10 keV 단위로 1 MBq을 360° 방사시켜 납 차폐체의 유무에 따른 선량차이를 차폐율로 표현하고자 하였다. 팬텀은 Fig. 1과 같은 물팬텀과 흉부팬텀을 조합하여 Fig. 2와 같이 사용하였으며, 실험은 아래와 같은 3가지 조건으로 진행하였다.

성능/효과

실험 1, 2, 3에서 공통적으로 70~90 keV 구간에 차폐율이 감소되었다 증가되는 그래프가 나타났다.
실험 1, 2에서는 크기가 작은 물팬텀1(2.0×5.0×1.0 cm3)에서 불규칙의 정도가 크게 났지만 실험 3에서는 반대로 크기가 큰 흉부팬텀(30.8×30.8×15.9 cm3)에서 불규칙의 정도가 크게 났으며, 차폐율이 떨어져 선량이 증가되는 구간도 현저하게 늘어났다(Fig. 5).
실험 1과 같은 조건에서 팬텀의 종류를 팬텀B로 교체한 후 실험을 진행한 결과 크기가 작은 물팬텀1(2.0×5.0×1.0 cm3)에서는 불규칙한 정도가 더욱 심해졌으며 방사선의 에너지가 높아질수록 차폐율이 현저히 떨어져 오히려 선량이 증가되는 구간이 늘어났다.
실험 1의 결과 2차적으로 발생되는 산란선의 영향을 최소화 한 후 팬텀A를 이용하여 실험 하였을 때 물팬텀 2(30.0×30.0×30.0 cm3)에서는 0.25 mmPb의 차폐체 사용에 따라 차폐율이 70~90 keV를 제외한 구간에서 최대 100%에서 최소 4%까지 에너지에 따라 차폐율은 감소되지만 차폐효과가 있는 것으로 나타났다.
실험 2 같은 조건에서 공간의 매질을 진공에서 공기로 변경하여 실험한 결과 실험 2에 비해 고에너지 방사선 구간에서 차폐율의 불규칙정도는 크게 늘어났으며, 차폐율이 현저히 떨어져 오히려 선량이 증가되는 구간도 크게 늘어났다. 실험 1, 2에서는 크기가 작은 물팬텀1(2.
이는 흉부팬텀에서 원자번호가 높은 물질인 뼈 등이 포함되어 있어 감마선의 상호작용으로 인해 2차적으로 컴프턴 전자가 발생되어 불규칙적인 그래프가 나타난 것으로 사료되며, 심지어 차폐 효과가 현저하게 떨어져 오히려 선량을 증가시키는 경우가 늘어났다. 실험 3에서는 실험 2의 조건에서 진공상태의 매질을 공기로 교체하고 필터를 제거하여 실제 환경과 유사한 조건에서 실험한 결과 흉부팬텀에서 측정된 선량은 180 keV 이상에서 모두 차폐효율이 없는 차폐율이 떨어져 선량이 증가되는 값이 나타났다. 하지만 크기가 작은 물팬텀에서는 전자의 불규칙적인 비정을 다 포함 하지 못해 일부에서는 선량감소가 있는 구간과 오히려 피폭을 증가시키는 구간이 불규칙하게 나타났다.
이처럼 산란선은 종사자의 피폭을 증가시키는 요인으로 작용하며 흉부팬텀처럼 용적이 큰 경우는 고에너지 구간에서 불규칙적인 전자의 요동을 충분히 받아들여 그로 인해 발생된 산란선으로 차폐효과가 없을 뿐만 아니라 피폭을 증가시키는 결과를 가져오는 것을 확인 할 수 있었다.
진공상태에서 팬텀A을 이용하여 납 차폐체 유무에 따른 선량 차이를 측정한 결과 물팬텀2(30.0×30.0×30.0 cm3)에서는 차폐율이 70~90 keV를 제외한 구간에서 서서히 감소하는 그래프를 나타냈으나 크기가 작은 물팬텀1(2.0×5.0×1.0 cm3)에서는 180 keV, 460 keV에서 차폐율이 오히려 떨어져 납차폐시 선량이 높게 나타났으며, 전반적인 차폐율이 불규칙한 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3).
25 mmPb 차폐체를 설치했을 때 저에너지 구간에서는 차폐효과가 나타났지만 에너지가 높아짐에 따라 차폐율이 현저히 떨어졌으며 오히려 선량이 증가 되는 결과가 나타났다. 크기가 작은 물 팬텀1의 경우 불규칙으로 요동치는 전자들을 전부 감안하기 힘들어 차폐율 또한 불규칙적으로 나타났으며, 일부 고에너지 구간에서는 차폐효과가 있는 것처럼 나타났다.
감마선과 물질과 상호작용 후 발생된 산란선은 대표적 컴프턴 전자가 있으며, 전자는 불규칙적인 요동을 갖게 된다. 팬텀B의 흉부팬텀에 0.25 mmPb 차폐체를 설치했을 때 저에너지 구간에서는 차폐효과가 나타났지만 에너지가 높아짐에 따라 차폐율이 현저히 떨어졌으며 오히려 선량이 증가 되는 결과가 나타났다. 크기가 작은 물 팬텀1의 경우 불규칙으로 요동치는 전자들을 전부 감안하기 힘들어 차폐율 또한 불규칙적으로 나타났으며, 일부 고에너지 구간에서는 차폐효과가 있는 것처럼 나타났다.

후속연구

70~90 keV 구간에 차폐율이 감소되었다 늘어나는 구간의 경우 실험 1, 2, 3에서 공통적으로 발생되는 것으로 보아 산란선의 영향이 아닌 저에너지 방사선의 흡수와 투과가 원인으로 사료되며, 이 부분에서는 부가적인 실험이 필요할 것으로 사료된다.
본 실험은 컴퓨터 전산모사의 실험결과로 실제적인 선량 데이터와 차이가 날수 있으며, 앞으로 감마선 차폐관련 실험에서 참고자료로 유용하게 사용될 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방사선이란?	방사선이란 전자파 또는 입자선 중 직접 또는 간접으로 공기를 전리하는 능력을 가진 것으로1) 정의되며 여러 분야에서 이용되고 있다. 이 중에서 전자파 방사선인 X선과 γ-선은 의료환경에서 진단용 의료영상을 만들어 내는데 주로 이용되고 있으며, 동시에 방사선 피폭을 발생시키게 된다.
	전자파 방사선의 피폭을 방지하는 방법중에서 차폐효과가 가장 우수한것은?	이 중에서 전자파 방사선인 X선과 γ-선은 의료환경에서 진단용 의료영상을 만들어 내는데 주로 이용되고 있으며, 동시에 방사선 피폭을 발생시키게 된다. 전자파 방사선의 피폭을 방지하는 방법으로는 원자번호가 높은 납을 이용하는 것이 차폐효과가 가장 우수한 것으로 알려져 있으며2), 국가표준인증종합센터의 “진료용 X선 방호 앞치마 KS P 6023:2007” 규정에 따라 0.25 mmPb 이상의 납치마가 이용되고 있다3).
	감마선의 에너지에 따른 차폐효과에 대해 어떤 의견들이 존재하는가?	연구자에 따라 핵의학과에서 사용되는 고에너지의 전자파 방사선인 감마선이 납치마와 상호작용을 한 후 차폐 효과를 얻을 수 있다는 의견과 차폐가 효과가 없을 뿐만 아니라 오히려 피폭을 가중시킨다는 상반된 의견이 제시 되고 있다4,7,8).

참고문헌 (10)

원자력안전법: 법률 제12666호, 제1장 1조 7항
한국동위원소협회: 방사선 이론과 실제, 72-79, 2008
KS 규격: 진료용 X선 방호 앞치마, 6023, 2007
Myeong-Hwan Park, Deok-Moon Kwon: Measurement of Apron Shielding Rate for X-ray and Gammaray, Korean Society of Radiological Science, 30(3), 245-250, 2007
Andrew J Reilly: Report 78 Spectrum Processor, IPEM, 1997
강용길: Textbook of Nuclear Medicine, 81-86, 2013
Seong-wook Lee, Seung-hyun Kim, Bong-geun Ji, et al: A Consideration of Apron's Shielding in Nuclear Medicine Working Environment, Korean J. Nucl. Med. Technol., 18(1), 110-114, 2014
Soo-Kyung Na, Byung-Sub Park, Yong-Gil Kang: Study of occupational exposure in PET/CT, Jouranl of Digital Convergence, 10(11), 2012
Yong Hyun Chung, Cheol-Ha Beak, Seung-Jae Lee: Monte Carlo Simulation Codes for Nuclear Medicine Imaging, Med. Mol. Imaging, 42(2), 127-136, 2008
S. Jan, G. Santin, D. Strul, et al: GATE - Geant4 Application for Tomographic Emission: a simulation toolkit for PET and SPECT, Phys. Med. Biol., 49(19), 4543-4561, 2004

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증