차세대 군용 방사선측정기용 센서 제작 및 편제 특성평가

Abstract

현재 우리나라는 지속적인 핵위협에 노출되어 있다. 따라서 그에 상응하는 핵무기 방호태세를 유지하여야 한다. 우리나라에서 적용 가능한 핵무기 방호는 사전에 핵무기 사용을 탐지하여 사상자를 최소한으로 줄이는 것이 최선의 방법이다. 따라서 군용 방사선측정기의 개발은 매우 중요한 사항이다. 우리나라 군은 ‘PDR - 1K 휴대용 방사능측정기’를 사용하고 있다. 해당 장비는 베타선과 감마선만을 측정할 수 있으며, 센서는 GM - Tube를 이용하여 제작되었다. GM - Tube는 구조의 특성상 고방사선장하에서는 전자사태로 인하여 사용이 제한되며, 일정한 출력을 가지기 때문에 핵종분석도 되지 않는다. 반면에 미국과 독일은 섬광체 센서를 이용한 'AN/PDR - 77'과 ‘SVG - 2'라는 군용 방사선측정기를 채택하고 있다. 이는 야전환경에서의 사용에 있어 매우 탁월한 물리적 특성을 가지고 있으며, 차 후 핵종분석까지도 가능한 장비이다. 금번 논문에서는 우리나라 군용으로 사용할 수 있는 섬광체 방사선 센서를 알파, 베타, 감마용으로 제작하고 물리적 특성과 방사선 반응도, 핵종분석 가능성에 대한 연구를 실시하였다. 알파선 센서는 분말 형태인 ZnS(Ag) 섬광체를 에어 브러싱 방법을 이용하여 35 ㎛ 두께로 도포하여 상용화 되어있는 여러 업체들의 알파선 검출기에 버금가는 성능을 가지도록 제작하였다. (검출효율 41%) 다음으로 베타선 센서는 BC-408 플라스틱 섬광체를 이용하여 제작하였으며, PMMA 라이트 가이드를 이용하여 센서 형태별 베타선 반응도를 측정하였고, 가장 적합한 윈도우의 물질과 두께도 판단하였다. 마지막으로 감마선 센서는 CsI(Tl) 무기 섬광체를 이용하여 제작되었다. 이 센서는 직접 사용이 가능한 양산형으로 제작을 하였으며, CsI(Tl) 섬광체는 10 × 10 × 10 mm3 의 크기로 가공하여 사용하였고, 차폐 상자는 두랄루민과 알루미늄으로 만들어진 것을 사용하였다. 감마선 반응도를 평가한 결과 현재 사용되고 있는 고감도 산업용 센서와 유사한 성능을 보였다. 또한 핵종분석도 가능한 것으로 판단되었다. 지금까지 제작, 연구된 군용 방사선측정기 센서들은 차 후에 밀리터리 스펙 검증을 통하여 직접 군용으로 사용할 수 있으며, 우리나라 군의 핵무기 방호태세를 한층 격상시킬 수 있을 것이다.