전자파 차폐특성 측정방법의 일환으로 매질의 전기전도도로부터 차폐효과를 정성적 수준에서 예측하는 연구를 수행하였다. 사용된 시편은 전도성 금속 (Cu, Ni)이 피복된 망사형 차폐재로 두께는 0.1 mm 정도이고, 전기전도도는 6.4×10~2.4×10(sup)5 mhos/m 범위 값을 가졌다. 물질상수와 시편의 두께로 표시되는 반사손실 및 흡수손실의 이론식을 도출하고 상기 시편에 대해 차폐효과를 계산하였다. 전도성 피복재의 경우 주된 차폐기구는 반사손실임을 밝힐 수 있었으며, 전기전도도가 증가함에 따라 차폐효과는 현저히 증가함을 알 수 있었다. 이들 이론치를 임피던스 실측치로부터 계산된 반사손실과 비교한 결과 10 dB 이내의 오차를 보임으로써 제안한 분석방법의 타당성을 입증하였다.

대전력을 사용하는 제강공장의 L/F설비에서 발생되는 강자계를 효율적으로 차폐하기 위하여 L/F주위의 자기장 분포를 유한해석법을 이용한 사용해석도구인 ANSYS 5.3 3차원 자기장해석기를 통해 해석하고 그 결과를 평판형태의 차폐체에 적용시키고자 하였다. 분석결과, L1 및 L2가 각각 2.7 및 2.9m 이려 높이가 3.5m인 2중차폐체(1차측 차폐: 1mmt의 전기강판, 2차측차폐: 1mmt의 Fe-Ni alloy sheet)를 설치하는 거싱 최적의 처폐방안으로 도출되었다.

병원에서 방사선을 차폐하는데 있어 납은 매우 유용하게 사용되고 있다. 하지만 납은 독성을 가지고 있고 대체물질에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 대표적으로 텅스텐을 대체물질로 한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서 납과 텅스텐의 물리적 특성 및 반가층 실험을 진행한 결과 원자번호가 높은 납 원소의 반응단면적이 텅스텐에 비해 높게 나타났으나, 텅스텐의 밀도가 높아 동일한 크기일 경우 텅스텐의 전자밀도가 납에 비해 약 1.7배 높은 것으로 나타났다. MCNPX를 이용한 모의 모사에서도 에너지 따라 다소 차이가 있지만 텅스텐이 납에 비해 약 1.4배 차폐효과가 높은 것으로 나타났으며, 텅스텐이 납에 비해 우수한 차폐효율을 갖고 있는 것으로 확인 되었다. 하지만 경제적 측면을 고려할 때 텅스텐은 희소금속으로 납에 비해 가격이 약 25배 높아 납에 대한 대체물질로는 부적당한 것으로 사료되었다.

한국원자력환경공단에서는 국내 경수로 원전에서 발생된 사용후핵연료를 건식으로 저장할 수 있는 콘크리트 용기를 개발하 였다. 본 저장용기는 사용후핵연료가 건식환경에서 장기간 저장되는 동안 용기 및 사용후핵연료의 건전성이 유지되며, 방사 선량률이 저장시설의 설계기준을 초과하지 않도록 설계되어야 한다. 특히, 저장시설은 정상 및 사고조건에서 적절한 방사선 방호를 위한 차폐설계가 이루어져야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 미국 10CFR72 및 10CFR20의 기술기준과 NRC의 표준 심사지침 NUREG-1536에서 제시한 평가방법에 따라 건식저장조건하에서 단일 콘크리트용기 및 2×10 용기배열조건의 선 량율을 평가하였다. 평가결과, 일반인에 대한 연간선량 한도인 0.25 mSv를 만족하는 통제구역 경계까지의 거리는 약 230 m 로 도출되었다. 콘크리트 저장용기의 설계사고는 2×10 배열의 저장시설에서 한 개의 저장용기가 이송 중 전도사고가 발생 하여 용기의 바닥면이 통제구역 경계로 향하는 상황으로 가정하였다. 전도된 저장용기의 바닥면으로 부터 100 m 및 230 m 지점에서 각각 12.81 mSv 및 1.28 mSv로 평가되었다. 본 연구를 통해 건식저장조건에서 콘크리트 저장용기 및 저장시설은 적절하게 평가된 통제구역경계까지의 거리가 확보된다면 방사선적 안전성이 유지됨을 확인할 수 있었다. 본 평가결과만으 로 건식환경의 저장용기(시설) 설계에 직접 적용하기는 어렵겠으나, 향후‘국가 고준위폐기물 관리 전략’에 근거한 원전내 저장시설 또는 중간저장 시설의 설계 및 운영에 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

사이클로트론은 양자 또는 중양자를 가속하는 장치로써 의료장비인 양전자방출촬영장치(PET)에 이용 되는 단반감기의 방사성의약품을 생산하는 시설로 이용되고 있다. 사이클로트론에서 방사성의약품을 생산 하기 위해선 가속된 양성자와 타켓과의 핵반응이 필요하며 반응 후 불필요한 중성자가 발생하게 된다. 이 에 본 연구에서는 사이클로트론에서 발생되는 양성자와 중성자가 콘크리트 차폐벽과 충돌하여 발생되는 방사화에 대해 알아보고자 하였다. 실험은 몬테카를로 모의 모사의 한 종류인 FLUKA를 통해 방사화된 방 사성동위원소를 추적하였으며, 콘크리트 차폐벽의 물성은 ppm 단위의 미량의 불순물이 포함된 물성과 불 순물이 포함되지 않은 물성을 이용하여 비교 분석하였다. 발생된 방사화 핵종은 RESRAD-Build를 통해 인체에 미치는 피폭선량율 기준으로 비교분석하였으며, 실험결과 불순물이 포함된 콘크리트 물성에서는 총 14개의 방사성동위원소가 생산되었으며, 인체에 미치는 피폭선량을 기준으로 분석 하였을 때, 60Co(72.50%), 134Cs(16.75%), 54Mn(5.60%), 152Eu(4.08%), 154Eu(1.07%)이 전체 선량의 99.9%를 차지 하였으며, 피폭의 위험도는 60Co 핵종이 가장 높게 나타났다. 불순물이 포함되지 않은 물성에서는 총 5개 의 핵종이 나타났으며, 그 중 54Mn이 피폭선량의 99.9%를 차지하는 것으로 나타났다. 양성자의 유도 핵반 응에 따라 불순물이 아닌 56Fe에서 방사화 과정을 통해 Cobalt가 발생될 가능성이 있으나 콘크리트벽에 도 달하는 양성자의 개수가 작아 방사화를 일으키지 못하였다. 불순물의 포함 여부에 따른 피폭선량의 비교 결과 불순물이 포함된 경우가 그렇지 않은 경우 보다 약 98% 높게 나타나 ppm 단위의 미량의 불순물이 방사화의 주요인임을 알 수 있었다.

본 연구는 의료방사선 차폐를 위해 의료 환경에 적합한 친환경 소재를 찾아 방사선 차폐 시트 제작의 가 능성을 추정하고자 하는 것이다. 현재 차폐 소재로 주로 사용되는 납을 대신한 텅스텐 제품이 많이 있으나, 경제성으로 인해 경량의 차폐 시트의 대량생산에는 다소 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 경 제성 있는 경량 친환경 소재를 필요로 한다. 이러한 소재로써 본 연구에서는 황산바륨과 요오드를 제안하 였다. 두 물질은 방사선 촬영에서 이미 조영제로 사용되고 있어 방사선을 흡수하는 특성으로 차폐 재료로 써 일정 영역에서 충분히 차폐효과가 있을 것으로 예측하고 있다. 따라서 본 연구에서는 방사선 차폐 재료 로 검증하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 모의 추정하였다. 황산바륨과 요오드 등 조영제인 경 우 고에너지 영역에서 방사선 흡수효과가 크게 나타나, 의료방사선 고관전압 촬영영역 120 kV의 두께별 에너지영역에서 두 차폐물질의 유효성을 평가하였다. 모의 추정 결과 두 물질 모두 차폐의 유효성을 추정 할 수 있었다. 요오드가 황산바륨보다 차폐효과 높았으며, 0.05 ㎜ 두께에서는 효과성이 크게 나타났다. 따 라서 방사선차폐 시트의 제작 재료로 방사선 조영제인 요오드도 황산바륨과 같이 가능하다는 것을 몬데카 를로 시뮬레이션을 통해 확인 할 수 있다.

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.

한국방사성폐기물관리공단 주관 하에 개념 설계된, 연소도이득효과 적용 대용량 수송용기에 대해 방사 선 차폐 안전성을 평가하였으며 여러 방사선원들이 수송용기 주변 선량률 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 가능한 모든 방사선원(중성자선원, 감마선원, 방사화선원)들을 고려하였으며 보수적인 가상의 핵 연료(너비: WH 17 RFA, 축방향: CE Type)를 선정, 실제 상황과 동일한 조건이 되도록 계산모델을 구축 하였다. 모든 조건(정상 및 가상사고 조건)에서 표면선량률과 외부선량률이 법적기준치를 만족하고 있었 으며 축방향 높이에 따라 각 선원들의 기여도가 변하고 있었지만 정상조건에서의 최대 표면선량률과 외 부선량률은 방사화선원에 의한 영향이 가장 높은 것으로 확인되었다. 가상사고 조건에서는, 중성자선원 의 선량률 기여도가 대략 90%에 달하고 있었으나 수송용기 끝단에서는 방사화선원에 의한 선량률이 급 격하게 상승함에 따라 BUC 적용 수송용기의 방사선 차폐해석시 충분히 보수적으로 해석되도록 방사화선 원을 정밀하게 분석하여 설정하여야 할 것으로 판단되었다.