무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복

무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복{LEAD-FREE RUBBER RADIATION SHIELD BODY AND MANUFACTURING METHOD, AND RADIATION SHIELD CLOTHES USING THEREBY}

본 발명은 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특히 납을 사용하지 않음으로써 무게를 감소시키고 차폐율을 높인 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 관한 것이다.

방사선에 대한 피폭은 인체에 매우 유해하므로 최대한 제한적으로 이루어져야 한다. 그러나 최근 영상의학의 발전으로 인하여 방사선을 이용한 촬영 수가 증가함에 따라 피폭 위험이 증대되고 있다. 특히, 삽관 혈관조영술과 CT 투시의 증가로 인하여 시술자의 피폭 위험이 증대되었고, X선 영상촬영의 경우 보조 간호하는 보호자의 피폭 위험과 X선 영상에 노출되는 환자의 생식선 선량 증가 및 2차적 암 발생 유도 촉진 위험이 증대되고 있다.

의료용 방사선에너지는 X선 촬영 시 얇은 환부를 촬영할 때의 40kVp에서 두꺼운 환부 촬영할 때의 90kVp까지 사용되며, CT 단층 영상에서는 120~140kVp, 핵의학 영상에서는 140~356keV의 X선 에너지를 사용하게 된다. 따라서 병원의 방사선사, 의사와 환자 등 방사선을 직접 또는 간접적으로 다루는 사람들의 피폭을 최대한으로 줄일 수 있도록 최적의 시설과 장비가 필요하며, 정당화된 의료 피폭일지라도 환자의 진료부위를 제외한 건강조직은 최대한 보호할 수 있도록 해야 한다.

이를 위하여, 종래에는 납 성분을 고무에 분산시킨 후 압출하여 성형한 시트상의 가운을 착용하여 방사선 피폭을 차폐하는 것이 일반적이었다. 그러나 이러한 가운은 방사선 차폐에는 효과적이나, 5~10㎏ 정도로 매우 무거워 착용감이 불량하고 제조단가가 높아 원자력 발전소의 일부 구역에 종사하는 사람을 제외하고는 착용이 보편화되지 못하였다. 특히 병원에서 사용되는 방사선은 저선량일 뿐만 아니라 직접적인 방사선 피폭 위험은 거의 없는 반면 방사선 회절에 의한 간접적인 피폭 위험이 높을 뿐이어서, 병원 종사자들은 작업성이 떨어지는 불편을 감수하고 무거운 납 가운을 착용해야 할 필요성을 거의 느끼지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무게가 매우 많이 나가는 납을 포함하지 않고 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 사용하여 방사선 차폐체를 제조함으로써 일반적인 납 함유(또는 함납) 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴하게 제조할 수 있는 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질 마다의 흡수 계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수 계수가 보편적으로 높은 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 사용함으로써 납이나 W으로 이루어진 방사선 차폐체보다 가벼울 뿐만 아니라 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 본 발명의 상기 Sn과 Sb을 각각 SnO ₂ 과 Sb ₂ O ₃ 을 사용함으로써 보다 더 저렴하고 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, Polyisoprene에 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 매우 높은 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기와 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 방사선 차폐체의 제조 방법에 있어서, (1) Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 분말 형태로 혼합(Mixing)하는 단계(S1); (2) Polyisoprene을 압착 가열(Compression Heating)하는 단계(S2); (3) 상기 혼합한 분말을 상기 Polyisoprene에 섞는(Mixing) 단계(S3); 및 (4) 상기 혼합한 분말이 섞인 Polyisoprene을 롤러로 시트 형상으로 가공하는 단계(S4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 상기 S1 단계에서, 상기 Sn은 5 ~ 40 중량부, 상기 BaSO ₄ 은 20 ~ 85 중량부 및 상기 Sb은 5 ~ 40 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 상기 Polyisoprene은 1 ~ 30 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 상기 Sn 및 상기 Sb은 각각 SnO ₂ 및 Sb ₂ O ₃ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 상기 S4 단계에서, 상기 혼합한 분말이 섞인 Polyisoprene이 0.1 ~ 0. 7 mm 두께의 시트 형상으로 가공되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체는, 상기 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체는, 방사선 노출 감지 센서와, 방사선 노출 시간 및 수명을 디스플레이하는 LED가 장착되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐복은, 적어도 일부분이 상기 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐복은, 상기 무납 고무 방사선 차폐체가 복수 층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 의하면, 무게가 매우 많이 나가는 납을 포함하지 않고 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 사용하여 방사선 차폐체를 제조함으로써 일반적인 납 함유(또는 함납) 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴한 무납 고무 방사선 차폐체 및 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 의하면, 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질 마다의 흡수 계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수 계수가 보편적으로 높은 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 사용함으로써 납이나 텅스텐으로 이루어진 방사선 차폐체보다 가벼울 뿐만 아니라 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 의하면, 본 발명의 상기 Sn과 Sb을 각각 SnO ₂ 과 Sb ₂ O ₃ 을 사용함으로써 보다 더 저렴하고 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 의하면, Polyisoprene에 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 매우 높은 무납 고무 방사선 차폐체 및 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 방사선 차폐체의 제조 방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 두께에서의 투과율을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 밀도를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 무게에서의 투과율을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 납당량에서의 상대적인 무게비를 나타내는 그래프.

이하, 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 방사선 차폐체의 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 두께에서의 투과율을 나타내는 그래프이며, 도 3은 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 밀도를 나타내는 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 무게에서의 투과율을 나타내는 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 납당량에서의 상대적인 무게비를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 관한 것으로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 방사선 차폐체의 제조 방법에 있어서, (1) Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 분말 형태로 혼합(Mixing)하는 단계(S1); (2) Polyisoprene을 압착 가열(Compression Heating)하는 단계(S2); (3) 상기 혼합한 분말을 상기 Polyisoprene에 섞는(Mixing) 단계(S3); 및 (4) 상기 혼합한 분말이 섞인 Polyisoprene을 롤러로 시트 형상으로 가공하는 단계(S4);를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 S1 단계에서, 상기 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 분말 형태로 혼합한다. 종래에는 납, 텅스텐 등의 고원자 물질을 사용하여 방사선 차폐체를 만들었는데, 그 결과 값이 비싸고 무게가 무겁다는 문제점이 있었다. 본 발명은 무게가 매우 많이 나가는 납을 사용하지 않음으로써 무게를 줄이는 동시에, 낮은 에너지에서 흡수 계수가 높은 물질인 Sn, BaSO ₄ 및 Sb을 혼합해 차폐율을 높일 수 있다.

또한, 상기 S2 단계에서는, 상기 Polyisoprene을 압착 가열한다. 이는 시트 형태인 무납 고무 방사선 차폐체를 만들기 위한 사전 작업이다. 다만, Polyisoprene 외에도 S1 단계에서 혼합한 물질이 섞일 수 있는 역할을 한다면 합성수지나 합성섬유, 천연고무를 사용할 수도 있다. 합성수지는 열가소성인 비닐계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에틸렌계 수지와, 열경화성인 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.

또한, S3 단계에서는, 혼합한 분말을 Polyisoprene에 섞는다. 물론 S2 단계에서 설명한 바와 같이 Polyisoprene으로 한정되는 것은 아니다. 결국, 본 발명은 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 있어서, 상기 Sn은 5 ~ 40 중량부, BaSO ₄ 은 20 ~ 85 중량부, Sb은 5 ~ 40 중량부, 그리고 Polyisoprene은 5 ~ 30 중량부로 구성할 수 있다.

본 발명에서, 상기 BaSO ₄ 의 양이 20 중량부 미만인 경우에는 차폐 효과가 현저히 떨어지며, 85 중량부를 초과하는 경우에는 차폐 효과를 상승시키는데 한계가 존재하는 반면에 밀도가 지나치게 높아진다.

따라서, 상기한 바와 같은 BaSO ₄ 을 포함하는 Sn, Sb 및 Polyisoprene에 대한 수치 한정은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 차폐 효과 및 밀도를 충족시키도록 구성하기 위하여 그 의미가 있으며, 그 상한치 및 하한치에 임계적 의의(臨界的 意義)가 존재하는 것이다.

다음으로, 상기 S4 단계에서는 상기 혼합한 분말이 섞인 Polyisoprene을 롤러로 평평하게 펴서 시트(sheet) 형상으로 가공한다. 압착 가열한 Polyisoprene이 굳기 전에 롤러로 평평하게 펴는 작업을 하여 시트 형상의 무납 고무 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복을 포함한 각종 장비에 다양하게 활용할 수 있도록 한다. 이때 무납 고무 방사선 차폐체는 0.1 ~ 0.7 두께의 시트 형태를 갖도록 할 수 있다. 이와 같이 시트 형태로 형성함으로써 후술하는 바와 같이 그 일부 또는 전부가 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체로 구성되는 차폐복 등으로 활용할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 상기 Sn 및 상기 Sb을 각각 SnO ₂ 및 Sb ₂ O ₃ 으로 사용할 수 있다. 이에 의하면, 순수 Sn 및 Sb을 그 가격이 훨씬 저렴한 SnO ₂ 및 Sb ₂ O ₃ 으로 각각 대체함으로써 보다 저렴하고 차폐 효과 우수한 무납 고무 방사선 차폐체를 구성할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 의하여 제조되는 무납 고무 방사선 차폐체는, 방사선 노출 감지 센서를 장착하여 이에 의하여 방사선 노출 시간 및 차폐체 자체의 수명 등을 LED 등과 같은 디스플레이어를 통해 명시할 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐복은, 적어도 일부분이 상기 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체를 이용하여 차폐복, 장갑, 모자, 칸막이, 보호막으로 활용할 수 있으며, 조끼, 카디건 또는 신체의 정면부만 차폐하는 앞치마 형태로 제작될 수 있다. 또한 의료용 방사선을 통한 영상촬영 시 방사선에 노출되기 쉬운 특정 부위에만 무납 고무 방사선 차폐체를 사용하여 효율적인 차폐가 가능하도록 할 수 있다. 또한, 방사선에 노출되기 쉬운 특정 부위나 방사선을 차단해야 하는 중요성이 큰 부위에는 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체를 복수 층으로 형성하여 차폐율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 따라, 상기 Sn, BaSO ₄ , Sb 그리고 Polyisoprene에 대하여 아래 [표 1]과 같은 혼합 비율(단위 : 중량부)에 의하여 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체로서 Sample 1 내지 4를 제조하였다.

[ 시험예 1]

상기한 바와 같은 실시예 1에 의하여 제조한 Sample 1 내지 4를 함납 시료(납(Pb) : 83 wt% 및 합성고무 : 17 wt%)를 비교예(도 2 내지 도 4의 그래프에서 'Pb'로 표현함)로 하여 투과율과 밀도를 분석하여 그 차폐 효과를 대비하였다.

도 2에서 도시한 바와 같이 동일한 두께(0.65 mm)의 시편에 있어서, 투과율이 본 발명에 따른 Sample 1 내지 4가 함납 시료의 경우보다 7 내지 13% 낮아 차폐 효과가 더욱 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 도 3에서 도시한 바와 같은 이들 각각의 밀도를 고려할 때, 도 4는 시험편 크기 10cm 10cm를 기준으로 동일한 무게에 대하여 투과율을 계산한 결과로서 이에 의하면 밀도에 따라 그 두께를 달라지므로 본 발명에 따른 Sample 1 내지 4가 함납 시료의 경우보다 11 내지 16% 낮음을 확인할 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 동일 납당량에서의 상대적인 무게비를 나타내는 그래프로서 도 5에서 도시한 바와 같이 납당량 0.25 mmPb일 때, 즉 동일한 차폐 효과를 나타낼 때 본 발명에 따른 Sample 1 내지 4의 무게가 함납 시료의 64.4 내지 86.4%로서 그 무게가 현저하게 감소됨을 확인할 수 있다.

한편, 상기 도 2 내지 도 5에서 도시한 그래프의 구체적인 수치는 아래 [표 2]와 같다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.