Ⅰ. 서 론x
핵의학과에서 개인에 대한 방사선피폭으로부터 방호하기 위한 방법으로 납 치마를 주로 사용하고 있다. 보통 납 치마 는 원자번호가 82인 납을 이용해 에너지의 크기에 따라 납 당량(㎜Pb)으로 사용되어 진다. 납은 진단영역에서 X선의 차폐효과가 우수하고 값이 싸고 가공성이 용이하기 때문에 많이 사용되고 있다[1]. 하지만 납의 사용량이 증가함에 따 라 납의 직업성 노출도 증가하여 매년 납 중독으로 인한 환 자 발생도 증가하고 있는 추세이다[2]. 이러한 문제로 인해 최근에는 텅스텐, 비스무트, 안티몬, 황산바륨 등 여러 가지 원소를 혼합하여 방호복을 생산하고 있고, 납을 사용하지 않은 무납 차폐체의 연구가 활발히 진행 중이다[3-5]. 하지 만 이것은 X선을 사용하는 영상의학과에 국한되어 연구되 어 있고, γ선을 사용하는 핵의학과에서의 연구는 부족한 실 정이다. 또한, 현재 핵의학과내에서도 방사성동위원소 종류 에 따라 어떤 납 치마를 착용해야 하는지 모르거나 납 치마 의 착용여부가 방사선피폭 방호에 효과가 있는지에 대한 의 견도 엇갈리고 있다[6-7].
이에 본 연구는 납중독을 피하고, 경량화 할 수 있는 동시 에 낮은 에너지에서 흡수계수가 높은 물질[8]인 안티몬(원 자번호: 51, 밀도 6.68 g/㎤)을 시트형태로 만든 차폐체를 이용해 방사성동위원소의 종류에 따라 차폐율을 분석해 차 폐시트의 성능을 평가하였고, 안티몬 차폐시트에 가장 차폐 율이 높은 방사성동위원소를 알아보고자 하였다.
Ⅱ. 실험기구 및 방법
1. 실험기구
1) 방사성동위원소
실험에 사용된 방사성동위원소는 2012년도 핵의학 관련 동위원소 이용현황 통계[9] 중에서 가장 많이 사용되고 있 는 5가지 방사성동위원소를 이용하였다. 사용된 99mTc(140 keV)과 18F(511 keV)의 방사능량은 370 MBq, 201Tl(135, 167 keV)과 131I(364 keV), 123I(159 keV)은 각각 111 MBq를 사용하였다.
2) 측정기구
실험에 사용된 측정기구는 정확한 방사능량을 측정하기 위 해 Dose calibrator(Capintec, USA)를 이용하였고(Fig. 1), 안티몬 시트의 차폐율을 측정하기 위해 KRISS(국가측정표준대 표기관)에서 교정 및 검정을 받은 Inspector(Se international, USA)를 사용하였다(Fig. 2).
3) 안티몬시트
안티몬 차폐시트는 안티몬을 주성분으로 하여 제작한 것 으로 시트 한 장은 가로 20㎝, 세로 20㎝, 납당량 0.25㎜ Pb로 제작하였고, 총 6장을 이용하여 두께가 두꺼워질수록 안티몬 차폐시트를 한 장씩 겹쳐 사용하였다(Fig. 3).
2. 실험방법
실험방법은 99mTc, 18F, 201Tl, 131I, 123I의 방사능량을 370 MBq, 111MBq되게 한 후, 방사성동위원소로부터 Inspector 까지 일직선상으로 배치하였다(Fig. 4). 측정기의 높이는 100 ㎝가 되도록 하고, 선원에서 30㎝, 50㎝, 100㎝ 거리를 두고 10회 반복 측정하였다. 결과 값은 최고치와 최저치를 제외하고 평균치 값을 사용하였다. 시트의 위치는 선행연구[10]를 참고 하여 측정기 앞에서 2㎝가 되는 지점에 위치시켰고, 이러한 방법을 5가지 방사성동위원소 종류에 따라 안티몬 시트의 투과 선량값을 측정하였다. 측정 결과값은 안티몬 시트가 있을 때와 없을 때를 이용해 차폐율(식 1)을 구하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 99mTc 선원에서 차폐율
99mTc을 이용한 실험에서 안티몬 차폐시트가 없을 때 선 량값은 13.66 mR/hr(30㎝), 4.64 mR/hr(50㎝), 1.13 mR/hr(100㎝)으로 측정되었다. 시트의 두께가 두꺼워질수 록 시트를 투과한 선량값은 작게 측정되었고, 선원에서 시 트까지의 거리가 30㎝, 50㎝, 100㎝로 멀어지면서 측정값 도 작게 측정되었다. 차폐율은 두께가 두꺼워질수록 차폐율 도 높아져 두께 1.50㎜, 모든 거리에서 85.0%이상의 차폐 율을 나타냈다(Table 1), (Fig. 5).
2. 18F 선원에서 차폐율
18F을 이용한 측정값은 0.25㎜에서 89.83mR/hr(30㎝), 32.08mR/hr(50㎝), 7.82mR/hr(100㎝)로 나타나 시트를 사용하지 않았을 때의 72.91mR/hr(30㎝), 24.64mR/hr (50 ㎝), 6.35 mR/hr(100㎝) 측정값보다 증가하였고, 0.50㎜ 부터는 다시 감소하여 1.50㎜두께에서 68.89mR/hr(30㎝), 23.78mR/hr(50㎝), 6.01mR/hr(100㎝)으로 측정되었다. 거리에 따른 측정값을 살펴보면 거리가 멀어질수록 측정값 은 작게 나타났고, 18F의 차폐율은 1.25㎜에서 3.27%(30 ㎝), 0.27%(50㎝), 3.07%(100㎝)로 나타냈고, 1.50㎜에서 5.51%(30㎝), 3.49%(50㎝), 5.32%(100㎝)로 나타나 1.25 ㎜와 1.50 ㎜ 두께를 제외한 두께에서 모두 음의 차폐율을 나타냈다(Table 2), (Fig. 6).
3. 201Tl 선원에서 차폐율
201Tl을 이용한 실험에서 시트를 사용 전 측정값은 5.03 mR/hr(30㎝), 1.79mR/hr(50㎝), 0.54mR/hr(100㎝)로 측정되었다. 두께가 두꺼워질수록 측정값은 감소하였고, 거 리가 멀수록 측정값이 작아지는 결과를 나타냈다. 시트를 겹처 사용한 차폐율 시험결과는 두께가 두꺼워질수록 차폐 효과가 좋은 것으로 나타났으며, 0.50㎜까지 차폐율이 급 격히 증가하다가 0.75㎜부터는 차폐율이 완만히 증가한 결 과를 나타냈다(Table 3), (Fig. 7).
4. 131I 선원에서 차폐율
131I의 경우에는 두께에 따른 측정값을 살펴보면 18F과 같 이 0.25㎜에서 15.89mR/hr(30㎝), 5.49mR/hr(50㎝), 1.30mR/hr(100㎝)로 나타나 0.25㎜일 때가 시트를 사용 하지 않을 때 보다 더 높게 측정되었다. 그리고 0.5㎜부터 다시 감소하는 것으로 나타났다. 거리에 따른 측정결과는 다른 방사성동위원소들과 마찬가지로 거리가 멀어질수록 측정값이 작아지는 결과를 나타냈다. 차폐율을 나타낸 결 과를 살펴보면 시트를 사용하지 않았을 경우와 시트를 사 용했을 경우의 차폐율은 모두 음의 차폐율을 나타냈다. 특 히 시트를 사용하지 않았을 경우보다 0.25 ㎜를 사용했을 때 –40.32%(30㎝), -47.69%(50㎝), -42.65%(100㎝)로 나 타나 -40% 이상의 차폐율을 나타냈다(Table 4), (Fig. 8).
5. 123I 선원에서 차폐율
123I을 이용하여 측정한 결과는 시트가 두꺼워지면 측정값 은 감소하고, 거리가 멀어지면 측정값이 작아졌다. 123I의 차 폐율을 나타낸 결과는 201Tl을 이용한 실험결과와 비슷하게 0.50㎜까지 급격한 차폐율의 증가를 보이다가 0.75㎜부터 는 완만한 차폐율을 나타냈다(Table 5), (Fig. 9).
Ⅳ. 고 찰
99mTc, 201Tl, 123I을 이용한 측정결과는 시트의 두께가 두 꺼워질수록 투과한 선량값은 작게 측정되었고, 선원에서 시 트까지의 거리가 멀어질수록 작게 측정되었다. 하지만 18F 과 131I의 실험에서는 시트를 사용하지 않았을 경우 보다 0.25 ㎜ 시트를 사용했을 경우 오히려 측정값이 제일 높게 나타났다. 각 방사성동위원소의 종류에 따라 차폐율을 측정 한 결과를 비교하였는데 비교한 거리는 핵의학 검사실에서 환자와 마주했을 때의 거리를 생각해 동일한 50 ㎝ 거리에 서 측정한 결과를 분석하였다(Fig. 10).
99mTc과 201Tl 그리고 123I의 차폐율은 0.50㎜ 두께에서 42.85%(99mTc), 64.92%(201Tl), 63.48%(123I)로 차폐율 50% 에 근접하거나 높은 것으로 나타났고, 90% 이상의 차폐율 을 얻기 위해서는 1.50 ㎜ 이상의 두께가 필요한 것으로 분 석되었다. 따라서 현재 납 치마와 비슷한 차폐효과를 얻기 위해서는 3∼4배 정도의 납당량이 필요한 것으로 보인다. 18F과 131I을 이용한 차폐율 결과에서는 다른 방사성동위원소 들의 결과와는 다르게 음의 차폐율을 나타냈다. 특히 두께 0.25㎜에서는 -30.20%(18F), -47.69%(131I)로 나타나 가장 낮 은 차폐율을 보였고 0.50 ㎜에서는 –21.54%(18F), -39.38% (131I)로 나타났다. 가장 두꺼운 1.50㎜에서는 3.49%(18F), -12.45%(131I)로 나타나 시트의 두께를 증가시켜도 차폐효 과가 없거나 감소된 결과를 보였다. 이것은 선행연구[11] 결 과와 같이 18F과 131I의 고에너지와 차폐시트와의 상호작용으 로 인한 2차 산란선 때문인 것으로 고 에너지 β선을 차폐할 경우에는 저 원자번호 물질을 이용하여 제동복사선을 줄인 후 고 원자번호 물질을 사용해 제동복사선을 차폐해야 한다 [12]. 향후 실험에서는 차폐시트와 검출기의 거리변화에 따 른 실험방법[13]과 다른 검출기를 이용한 방법도 필요할 것 으로 보이고 안티몬이 아닌 비스무트, 텅스텐 등 다른 물질 을 이용한 차폐율 평가에 대한 연구도 필요할 것으로 생각 된다.
V. 결 론
안티몬을 주성분으로 하는 차폐체를 시트형태로 만들 어 핵의학과에서 사용하는 방사성동위원소 중 99mTc, 18F, 201Tl, 131I, 123I에서 방출되는 감마선을 안티몬 시트에 조사 시켰다. 그리고 방사성동위원소의 종류와 거리변화에 따른 차폐율을 분석하였다. 99mTc, 201Tl, 123I을 이용한 측정결과 시트의 두께가 두꺼워질수록, 선원에서 시트까지의 거리가 멀어질수록 투과한 선량값은 작게 측정되고, 차폐율은 높게 측정되었다. 하지만 18F과 131I의 결과에서는 0.25 ㎜ 시트를 사용했을 경우에 투과 선량값이 가장 높게 나타나 오히려 차폐율이 낮게 측정되었다. 안티몬 시트의 차폐율이 가장 높은 방사성동위원소는 201Tl이었다. 따라서 안티몬 시트를 사용할 때에는 201Tl 사용을 권장하고, 18F과 131I은 빠른 시 간 내에 작업이 이루어질 수 있도록 반복훈련과 모의훈련을 시행하는 것이 피폭선량 감소 방안에 효과적일 것으로 생각 된다.
