Preliminary Study for Development of Low Dose Radiation Shielding Material Using Liquid Silicon and Metalic Compound

This study measured and compared the protective clothing using Pb used for shielding in a diagnostic X-ray energy range, and the shielding rates of X-ray fusion shielding materials using Si and $TiO_2$. For the experiment, a pad type shielding with a thickness of 1 mm was prepared by mixing $Si-TiO_2$, and the X-ray shielding rate was compared with 0.5 mmPb plate of The shielding rate of shielding of 0.5 mmPb plate 95.92%, 85.26 % based on the case of no shielding under each 60 kVp, 100 kVp tube voltage condition. When the shielding of $Si-TiO_2$ pad was applied, the shielding rate equal to or greater than 0.5 mmPb plate was obtained at a thickness of 11 mm or more, and the shielding rate of 100% or more was confirmed at a thickness of 13 mm in 60 kVp condition. When the shielding of $Si-TiO_2$ pad was applied, the shielding rate equal to or greater than 0.5 mmPb plate was obtained at a thickness of 17 mm or more, and a shielding rate of 0.5 mmPb plate was observed at a thickness of 23 mm in 100 kVp condition. Through the results of this study, We could confirm the possibility of manufacturing radiation protective materials that does not contain lead hazard using various metalic compound and liquid Si. This study shows that possibility of liquid Si and other metalic compound can harmonize easily. Beside, It is flexible and strong to physical stress than Pb obtained radiation protective closthes. But additional studies are needed to increase the shielding rate and reduce the weight.

액상 실리콘과 금속화합물을 융합한 저선량 방사선 차폐 소재 개발을 위한 사전연구

본 연구는 진단용 X선 에너지 영역에서 고순도의 납 0.5mm 와 실리콘(Si)과 이산화티탄($TiO_2$)을 이용한 X선 융합차폐체의 선량을 측정하고 차폐율을 비교 측정하였다. 실험을 위하여 실리콘(Si)과 이산화티탄($TiO_2$)을 혼합하여 1 mm 두께의 패드형 차폐체를 제작하고, 차폐체의 두께를 1mm 씩 증가시키며 X선을 조사하여 0 mR이 될 때까지 선량을 측정하였다. KS A 4025의 권고에 따라 X선 조사조건은 각각 60 kVp 20 mAs, 100 kVp 20 mAs로 하였으며, 두 개의 관전압 조건에서 차폐체가 없을 경우의 조사선량을 기준으로 차폐체가 있을 경우의 선량과 비교하여 차폐율을 구하였다. 두께 0.5 mm 납판 차폐체의 차폐율은 60 kVp에서 95.92%, 100 kVp에서 85.26%로 측정되었고, 실리콘(Si)과 이산화티탄($TiO_2$)패드 차폐체를 적용하였을 경우 60 kVp, 20 mAs 조건에서 두께가 11 mm 이상일 때 10회 조사 평균선량은 1.77 mR, 차폐율은 납판 0.5 mm 차폐체와 등가의 차폐율을 나타내었으며, 13 mm에서 측정선량이 0 mR이 되었다. 100 kVp, 20 mAs 조건에서는 17 mm 두께에서 납 0.5 mm 차폐체와 등가 이상의 차폐율이 관찰 되었고 23 mm 두께에서 100% 의 차폐율을 관찰할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 실리콘-이산화티탄 화합물은 실리콘의 물성이 그대로 존재하면서 금속화합물과 융합할 수 있다는 결과를 얻었으며, 이후 방사선 흡수가 더 뛰어난 금속화합물등과 혼합할 경우 납의 위해성을 포함하지 않으며, 재료와 가공성에서 경제적이며, 실리콘의 강점을 살려 탄성과 유연성이 뛰어난 저선량용 방사선 차폐재의 제작 가능성을 확인해 볼 수 있었다.