연구에서는 기존의 납을 대체할 수 있는 의료 방사선 차폐제품 적용을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 바륨화합물의 두께별 차폐능을 모의 추정하였다. 차폐재 물질로는 황산바륨(BaSO4)을 이용하였고, 시편의 면적은 15 × 15 ㎠, 황산바륨의 밀도는 4.5 g/㎤ , 납의 밀도 11.34 g/㎤를 적용하여 차폐재 시편의 두께를 0.1 ㎜부터 5 ㎜까지 시뮬레이션 하였다. 입력 선원은 연속 X-ray 에너지 스펙트럼(40 kVp ∼ 120 kVp)에서 10kVp Step으로 시뮬레이션하였다. 40 kVp ∼ 60 kVp에서의 흡수확률은 3 ㎜ ∼ 5 ㎜ 두께에서는 납과 동일한 차폐능을 나타내었으나, 2 ㎜ 이하에서는 차폐능이 기존 납 차폐재에 비해 다소 차폐능이 떨어지는 결과로 나타났다. 또한 70 kVp ∼ 120 kVp 에너지대역에서의 차폐능은 기존 납 차폐재와 유사한 성능을 보였지만, 0.5 ㎜ 이하에서는 다소 낮은 차폐능으로 모의 추정되었다. 본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 의료용 엑스선 에너지 대역에 대한 두께 함수로써 바륨화합물의 차폐능을 추정하여 기존의 납과 비교 분석하였다. 또한 순수한 황산바륨의 의료용 방사선 차폐제품 적용가능성을 검증하고자 하였다. 그 결과 의료 방사선 에너지 대역 70 kVp ∼ 120 kVp 에서 최소 2 ㎜ 이상의 바륨화합물 두께에서 기존납 1.5mm 대비 95% 이상의 차폐효과가 있는 것으로 추정되었으며, 본 결과는 의료용 방사선 차폐제품의 경량화 제작에 기초 자료로 제공될 수 있을 것으로 사료된다.

This study made a tentative estimation of the shielding rate of barium compound by thickness through monte carlo simulation to apply medical radiation shielding products that can replace existing lead. Barium sulfate(BaSO₄) was used for the shielding material, and thickness of the shielding material specimen was simulated from 0.1 ㎜ to 5 ㎜ by applying 15 × 15 ㎠ of specimen area, 4.5 g/㎤ of density of barium sulfate, and 11.34 g/㎤ density of lead. Entered source was simulated with 10kVp Step in consecutive X-ray energy spectrum(40 kVp ∼ 120 kVp). Absorption probability in 40 kVp ∼ 60 kVp showed same shielding rate with lead in 3 ㎜ ∼ 5 ㎜ of thickness, but it was identified that under 2 ㎜, the shielding rate was a bit lower than the existing lead shielding material. Also, the shielding rate in 70 kVp ∼ 120 kVp energy band showed similar performance as the existing lead shielding material, but it was tentatively estimated as fairly low shielding rate below 0.5 ㎜. This study estimated the shielding rate of barium compound as the thickness function of x-ray energy band for medical radiation through monte carlo simulation, and made comparative analysis with existing lead. Also, this study intended to verify application validity of the x-ray shielding material for medical radiation of pure barium sulfate. As a result, it was estimated that the shielding effect was 95% higher than the existing lead 1.5mm in at least 2mm thickness of barium compound in medical radiation energy band 70 kVp ∼ 120 kVp, and this result is considered valid to be provided as a base data in weight lightening production of radiation shielding product for medical radiation.

• 김선칠(대구보건대학교 방사선과) | Seonchil Kim
• 김교태(인제대학교 융합의과학) | Kyotae Kim
• 박지군(한국국제대학교 방사선학과) | Jikoon Park Corresponding Author