김선칠 계명대 의용공학과 교수 연구팀이 나비 날개 구조를 응용해 초박막 방사선 차폐 종이를 개발했다. 수술과 항공 등 차폐가 필요한 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 의료기관과 산업현장에서 착용하는 차폐복의 경량화를 목적으로 연구를 진행, 0.1㎜ 차폐 종이를 개발해 제품화 공정에 성공했다.
개발된 차폐체 무게는 0.641㎏/㎡다.
엑스레이 100kVp에서 30% 차폐성능을 나타냈다. 납당량으로는 0.3㎜인 경우 0.296㎜Pb로 나타났다.
기존 병원에서 사용하고 있는 차폐복 에이프런(Apron) 무게를 절반으로 줄일 수 있는 제품이다.
초박막·초경량 방사선 차폐체 개발은 현재 일본이 기술적으로 앞서 있다. 이번 연구성과로 국내에서도 경량 차폐복 제조 경쟁력을 확보한 것으로 평가된다.
제품은 모르포 나비 날개 구조를 응용했다. 적층 나비 날개 구조를 적용해 차폐물질을 가장 많이 공극 없이 구현할 수 있게 패터닝했다. 입사되는 엑스레이와 충돌 단면적을 높여 상호작용을 유도하는 패턴으로 흡수와 산란을 통해 방사선을 방어한다.
나노 공정을 적용해 대량생산도 가능하다. 제조 단가를 낮춰 가격경쟁력까지 갖춘 셈이다.
이번 연구 결과는 경량의 차폐복, 수술용 차폐장갑, 항공승무원의 차폐원단 등 기존 차폐원단의 중량으로 활동에 제약이 많았던 다양한 차폐영역에 이용될 수 있을 전망이다. 특히 엑스레이 의료기기의 부품제작에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구팀은 현재 항공우주 방사선 차폐를 위한 차폐원단 개발을 진행하고 있다. 향후 굴껍데기, 폐플라스틱, 폐대리석 등 다양한 재활용 소재를 접목해 납 대체 친환경 차폐체 개발에 주력할 계획이다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
