Recent advancements in electronic devices and wireless communication technologies, particularly the rise of 5G, have raised concerns about the escalating electromagnetic pollution and its potential adverse impacts on human health and electronics. As a result, the demand for effective electromagnetic interference (EMI) shielding materials has grown significantly. Traditional materials face limitations in providing optimal solutions owing to inadequacy and low performance due to small thickness. MXene-based composite materials have emerged as promising candidates in this context owing to their exceptional electrical properties, high conductivity, and superior EMI shielding efficiency across a broad frequency range. This review examines the recent developments and advantages of MXene-based composite materials in EMI shielding applications, emphasizing their potential to address the challenges posed by electromagnetic pollution and to foster advancements in modern electronics systems and vital technologies.

This study focuses on the development of coatings designed for storage containers used in the management of radioactive waste. The primary objective is to enhance the shielding performance of these containers against either gamma or neutron radiation. Shielding against these types of radiation is essential to ensure the safety of personnel and the environment. In this study, tungsten and boron cabide coating specimens were manufactured using the HVOF (High-Velocity Oxy Fuel) technuqe. These coatings act as an additional layer of protection for the storage containers, effectively absorbing and attenuating gamma and neutron radiation. The fabricated tungsten and boron carbide coating specimens were evaluated using two different testing methods. The first experiment evaluates the effectiveness of a radiation shielding coating on cold-rolled steel surfaces, achieved by applying a mixture of WC (Tungsten Carbide) powders. WC-based coating specimens, featuring different ratios, were prepared and preliminarily assessed for their radiation shielding capabilities. In the gamma-ray shielding test, Cs-137 was utilized as the radiation source. The coating thickness remained constant at 250 μm. Based on the test results, the attenuation ratio and shielding rate for each coated specimen were calculated. It was observed that the gammaray shielding rate exhibited relatively higher shielding performance as the WC content increased. This observation aligns with our findings from the gamma-ray shielding test and underscores the potential benefits of increasing the tungsten content in the coating. In the second experiment, a neutron shielding material was created by applying a 100 μm-thick layer of B4C (Boron Carbide) onto 316SS. The thermal neutron (AmBe) shielding test results demonstrated an approximate shielding rate of 27%. The thermal neutron shielding rate was confirmed to exceed 99.9% in the 1.5 cm thick SiC+B4C bulk plate. This indicates a significant reduction in required volume. This study establishes that these coatings enhance the gamma-ray and neutron shielding effectiveness of storage containers designed for managing radioactive waste. In the future, we plan to conduct a comparative evaluation of the radiation shielding properties to optimize the coating conditions and ensure optimal shielding effectiveness.

In the nuclear environment, sensors ensure safety, monitoring, and operational efficiency under various operating conditions. These sensors come in various forms, each tailored to specific purposes, including nuclear safety and security, waste treatment and storage, gas leak detection, temperature and humidity monitoring, and corrosion detection. Ensuring the longevity of sensors without the need for frequent replacements is a vital goal for researchers in this field. This paper explores materials that can act as shields to protect sensors from harsh environmental conditions (high radiation and temperatures) to enhance their lifetime. The types of material that had been explored were divided into categories: metal and non-metal. Fourteen types of metal and seven different plastic materials were studied and focused on their characteristics and current applications. Considering properties like melting point, intensity, and conductivity, plastic materials are chosen to be examined as sensor shielding material. A preliminary experiment was conducted to verify signal characteristics changes by shielding material. Metal material and plastic material each were placed in the middle of the granite and the target sensor. The result showed that when metal is between the granite and the sensor, the density and impedance are higher in granite than in the metal. This leads to signal attenuation and a shift in resonance frequency, while plastic does not. Therefore, PPS (Polyphenylene sulfide) and PAI (Polyamide-imide) have lower density and impedance than granite while also possessing heat, moisture, and radiation resistance for effective shielding.

The conducting polymer-coated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were prepared by template polymerization of aniline and pyrrole on the surface of MWCNTs in order to develop the novel electromagnetic interference (EMI) shielding materials. The conducting polymer phases formed on the surface of MWCNTs were confirmed by field emission-scanning electron microscopy and field emission-transmission electron microscopy. Both permittivity and permeability were significantly improved for the conducting polymer-coated MWCNTs due to the intrinsic electrical properties of MWCNTs and the conducting properties of coated polymers. The electromagnetic waves were effectively absorbed based on the permittivity nature of conducting polymer and MWCNTs preventing the secondary interference from reflecting the electromagnetic waves. The highly improved EMI shielding efficiency was also obtained for the conducting polymer-coated MWCNTs showing the synergistic effects by combining MWCNTs and the conducting polymers.

Carbon blacks could be used as the filler for the electromagnetic interference (EMI) shielding. The poly vinyl alcohol (PVA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) were used as the matrix for the carbon black fillers. Porous carbon blacks were prepared by CO2 activation. The activation was performed by treating the carbon blacks in CO2 to different degrees of burnoff. During the activation, the enlargement of pore diameters, and development of microporous and mesoporous structures were introduced in the carbon blacks, resulting in an increase of extremely large specific surface areas. The porosity of carbon blacks was an increasing function of the degree of burn-off. The surface area increased from 80 m2/g to 1142 m2/g and the total pore volume increased from 0.14073 cc·g-1 to 0.9343 cc·g-1. Also, the C=O functional group characterized by aldehydes, ketones, carboxylic acids and esters was enhanced during the activation process. The EMI shielding effectiveness (SE) of raw N330 carbon blacks filled with PVA was about 1 dB and those of the activated carbon blacks increased to the values between 6 and 9 dB. The EMI SE of raw N330 carbon blacks filled with PVDF was about 7 dB and the EMI SE increased to the range from 11 to 15 dB by the activation.

방사선물질의 수송 및 저장용기 등에 사용되는 에폭시수지계 중섣자 차폐재, KNS-201, KNS-301 및 KNS-601을 제조하였다. 기본물질은 개질 및 수소 첨가된 비스페놀 A형 그리고 노블락형 에폭시수지이며, 첨가제로는 수산화알루미늄 및 탄화붕소이다. 이들 중성자 차폐재들의 열적 및 역학적 성질 및 재방사선성 등을 평가하기 위해 여러 특성시험을 행하였다. 조사된 제반 특성들은 열분해온도;257~280˚C, 열전도도;0.95~1.14W/m.K, 열팽창계수 ;0.77~1.26x10-6˚C-1, 연소특성;800˚C이하, 평균연소시간;5초 이하, 평균연소길이 ;5mm 이하, 인장강도;2.5~3.2Kg/mm2,압축강도:13.2~15.2kg/mm2 굴곡강도:5.2~604Kg/mm2 등을 나타냈다. 전반적으로 개발된 중성자 차폐재들의 관련 특성들이 외국에서 사용되는 중성자 차폐재, NS-4-RF보다 우수한 것으로 나타났다. 또한 KNS-601의 내방사선성이 KNS-201과 KNS-301보다 우수한 것으로 나타났다. 또한 KNS-601의 내방사선이 KNS-201과 KNS-301보다 우수한 것으로 나타났다.

금속을 함유하고 있는 산업폐자원과 관련한 재활용 기술을 개발하기 위해 다양한 접근이 시도되고 있으며, 그 중에서 유리는 미생물로 분해되지 않기 때문에 매립은 적합하지 않아 폐유리의 재활용에 대한 관심은 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 폐유리를 잔골재로 사용하고 폐유리의 중금속 용출을 억제하기 위한 킬레이트 수지를 혼입함으로써, 차폐 채움재의 강도, 건조수축, 알칼리-실리카반응, 중금속 용출 등을 평가하여 폐유리를 경제적이며 환경 친화적인 차폐 채움재로서 활용하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 시험결과, 폐유리를 잔골재로 사용하였을 경우 강도 발현에 효과적이었으며, 킬레이트 수지를 혼입하였을 경우 강도 발현에 영향이 있는 것으로 나타났다. 또한 킬레이트 수지를 혼입하였을 경우 건조수축의 개선에는 효과적이었으나 알칼리-실리카반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 중금속 용출 시험결과, 한국 KSLP 시험법에서는 중금속 용출 허용 기준치를 모두 만족하였으나, 납의 경우 미국 ANSI 67-2007a의 허용 기준치를 초과하여 이에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.

건전자제품의 개발과 생산기술에 비교하여 폐유리의 재활용을 위한 기술개발은 상대적으로 미흡하여 자원낭비와 환경오염이 가속화되고 있다. 해외에서는 이 분야에 대한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있으나 국내의 경우, 그 관심도가 부족하여 폐유리를 불법투기 또는 매립으로 처리하고 있는 실정이다. 폐유리는 시멘트와 수화반응시 포졸란 반응가능성이 있는 것으로 확인되어 경화 콘크리트의 물리적 성질을 향상시키고 굳지 않은 콘크리트의 레올로지 특성을 개선하여 블리딩의 저감 및 수화열 발생의 억제 등에 효과적인 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 논문에서는 폐유리를 잔골재로 사용한 차폐콘크리트의 알칼리-실리카반응이 팽창에 미치는 영향을 분석하고 폐유리 혼입에 의한 알칼리-실리카반응의 팽창을 억제하기 위한 방안으로 적정 혼화재료를 사용하여 차폐콘크리트의 내구성능을 평가하였다.

본 연구는 의료용 선형가속기 시설을 차폐하는 콘크리트에 대한 중성자 방사화 연구로써, 일반 콘크리트 와 저 방사화 콘크리트를 비교 분석하였다. 실험 방법은 MCNPX (Ver. 2.5.0)와 FISPACT-2010를 사용하여 모의실험을 진행하여, 광자선과 중성자선에 대한 차폐능을 산정하고 중성자 방사화 평가를 진행하였다. 그 결과 차폐능은 일반 콘크리트에서 20~50 ㎝ 효율적이였으며, 방사화 평가의 경우 저 방사화 콘크리트에서 방사능이 낮게 계산되었으나, 모두 자체처분허용 농도를 초과하지 않는 수준으로 산정되었다. 이를 종합적 으로 분석한 결과 일반 콘크리트를 사용하는 것이 효율적인 것으로 판단된다.

3D 프린팅 기술은 4차산업 혁명 중 제조업의 혁신적인 기술로서 전망되고 있으며, 현재 바이오 ∙ 의료 분야를 포함한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 3D 프린팅 기술을 이용한 제작 원료에 대한 방사선 차폐능을 평가하고자 몬테카를로 전산모사를 통해 프린팅 원료에 대한 검증을 수행하였다. 현재 범용으로 사용되는 FDM 방식의 3D 프린터에서 이용 가능한 원료들을 대상으로 하였으며, ICRU phan tom과 차폐체를 모의 모사한 후 방사선의 종류 및 에너지에 따른 입자 플루언스 평가를 통해 차폐 효과에 대해 분석하였다. 그 결과, 광자선의 경우 에너지 증가에 따라 차폐 효과는 점차 감소되는 경향을 보였고, 원료별 차폐 효과는 TPU, PLA, PVA, Nylon, ABS 순서로 점차적으로 낮아지는 결과를 나타냈다. 중성자선의 경우, 5~10 mm의 낮은 두께에서 반대로 선속이 증가되는 현상을 보였으나, 일정 두께 이상에서는 유효한 차폐 효과를 나타내었으며, 프린팅 원료별 차폐 효과는 Nylon, PVA, ABS, PLA, TPU 순서로 점차 낮아지는 결과를 보였다.

CBCT는 치료부위의 정확도 향상에 유용하지만, 반복적인 사용으로 피폭선량이 높아지는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 차폐체를 사용한 모의실험과 선량감소 효과를 데이터화하여 CBCT 시행 시 선량 저감화를 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 본 연구에서는 MCNPX를 통해 CBCT를 모사하여 광자선을 분석한 후, UF-revised 인체 모의 피폭체를 대상으로 흉복부 촬영 시 장기의 흡수선량을 계산하였다. 이 때, 차폐체(납, 안티몬, 황산바륨, 텅스텐, 비스무 스) 유무와 차폐 재질에 따른 장기선량을 평가하였다. 차폐를 하지 않고 CBCT 촬영을 하였을 경우 유방과 척추에서 선량이 높게 계산되었으며, 식도와 폐에서 선량이 낮게 계산되었다. 차폐체 재질에 따른 선량은 황산바륨, 안티몬, 비스무스, 납, 텅스텐 순으로 선량이 높게 계산되었다. 차폐체 유무에 따른 선량 감소율을 평가해 보면 흉선(73.6%), 유방(59.9%)에서 가장 차폐율이 높고, 폐(2.1%), 척추(12.6%)에서 가장 낮은 차폐율을 보였다.

최근 납의 대체물질로서 연구되고 있는 바륨(Ba)과 요오도(I) 등은 차폐능은 우수하지만, 30 keV 근처의 에너지 영역에서 특성 X선이 방출되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 황산바륨(BaSO4)과 산화비스무스(BiO)로 구성된 친환경 이중차폐체의 적용가능성을 검증하기 위한 선행연구로 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 투과스펙트럼, 차폐율 등을 평가하였다. 평가결과, 0.6mm 두께의 Pb 단일층과 비교하여 0.1 mm 두께의 BaSO4 하부층에 BiO 층의 두께가 0.4 mm 와 0.5 mm에서는 각각 차폐율이 1.9 %, 3.9 % 높은 성능을 보였다. 뿐만 아니라, 상대적인 중량 또한 각각 34.5 %, 28 % 경량화가 가능하다는 것을 알 수 있었다.