몬테카를로 방법론을 이용한 항공화물 보안검색장비 차폐시설의 방사선량율 평가 연구

Abstract

최근 세계 무역시장이 급격히 성장함에 따라 공항, 항만 등의 국경시설에서 컨테이너 등 화물량 또한 급격히 증가하는 추세로, 화물의 수출입 과정에서 보안 검색의 필요성이 점차 증대되고 있는 실정이다. 한편 국내 항공수출입 물동량의 95%를 담당하고 있는 인천국제공항은 2001년 개항이후 연평균 약 5.8%의 증가세를 보이며 2018년 2월 기준 국제 항공화물 누적 물동량이 4천만 톤을 넘어섰다. 이에 따라 위험물질 반입 및 테러의 위험성이 커지면서 국민 안전 보호에 대한 필요성이 증가하고 있으며, 이는 기존의 보안 검색기 대비 우수한 물질구별 능력을 가진 보안검색기 개발 및 설치의 필요성을 촉구한다. 최근 많은 국가들에서 대테러 사회안전망 구축과 자국의 물류보안 확보를 위해 보안검색기의 도입이 확대되고 있으며, 항공기뿐만 아니라, 공항, 항만 등의국경시설, 우체국, 대중시설 등 점차 많은 부분으로 확대되어가면서 그 시장도 점차 커지고 있다. 항공화물용 보안검색기는 물리적 현상의 원리를 이용하여 검사할 대상물을 손상시키지 아니하고 그 대상물에 존재하는 불완전성을 조사하고 판단하는 기술적 행위인 비파괴검사를 이용한다. 즉, 화물을 개봉하지 않고 짧은 시간에 내용물을 들여다보는 장치로 주로 밀수 감시용으로 사용되어 왔으나, 9·11 테러 이후 폭발물, 핵물질 등 테러물질을 감시하는 용도로 그 활용이 크게 확대되고 있다. 항공화물용 보안검색기는 방사선발생장치인 고주파 전자가속기를 핵심으로 하여 계측기, 영상시스템, 이송장치, 차폐 등으로 구성된다. 고에너지 고주파 전자가속기는 선진국에서 기술이전을 회피하고 있으며 단순 부품만을 판매하고 있어 국방/보안 및 기초 연구용 전자가속기 구축이 시급하다. 비파괴검사용 고주파 전자가속기의 경우, 2014년 10월 현재 약 100대 이상 전량 수입한 제품을 활용 중이며, 의료분야를 제외한 국방, 산업 등의 분야에서는 EL(Export License)문제로 수입마저도 어려운 현실이다. 이에 현재 한국원자력연구원에서는 고주파 전자가속기 기반의 항공화물용 보안검색기를 개발 및 구축 중에 있다. 새로운 방사선 발생장치의 사용에 앞서 적절한 차폐시설의 구축은 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 항공화물용 보안검색기의 사용에 앞서 개발중인 항공화물용 보안검색기를 선원의 모델로 사용하여 차폐시설의 적합성 평가를 진행하였다. 보수적인 평가를 위해 표적과 빔의 진행방향을 고려하여 차폐시설 외부에 빔의 앞, 뒤, 양 옆, 윗방향 에 해당하는 영역에 방사선량율 평가를 진행하였으며 그 결과, 빔의 윗방향에 대해 추가 차폐의 필요성을 확인하였다. 또한 방사선량율에 영향을 미치는 인자들에 따른 방사선량율 평가를 진행하여 밀도-에너지-전류 순서로 방사선량율에 대해 미치는 영향이 큰 것을 확인함으로써, 본 시설에 밀도를 고려한 추가 차폐를 통해 시설의 적합성을 확보할 수 있을 것으로 판단하였다.