[KNS뉴스통신=장완익 기자] 계명대(총장 신일희) 의용공학과 김선칠(남, 51세) 교수의 논문 ‘모르포 나비날개 구조의 나노섬유 모식화를 통한 초박막 방사선 차폐지 개발 (Development of ultra‑thinradiation‑shielding paper through nanofiber modeling of morpho butterfly wing structure)’ 이 세계적 과학저널 네이처 자매지인 ‘Scientific Reports’에 2022년 12월호에 실렸다.
김선칠 교수 연구팀의 연구는 의료기관 및 산업현장에서 착용하는 차폐복의 경량화를 목적으로 진행하고 하고 있으며, 최근 0.1mm의 차폐페이퍼를 개발하여 제품화 공정에 성공했다.
교수 (사진=계명대)
차폐체의 무게는 0.641kg/m2이며, X-ray 100kVp에서 30%의 차폐성능을 나타냈다. 납당량으로는 0.3mm인 경우 0.296mmPb로 나타났다. 기존 병원에서 사용하고 있는 차폐복 Apron의 무게를 절반으로 줄일 수 있는 제품이 개발되었다고 할 수 있다.
초박막, 초 경량의 방사선 차폐체 개발은 현재 일본이 기술적으로 가장 앞서고 있으며, 김 교수팀의 연구 결과로 국내에서도 경량의 차폐복 제조에 국제 기술 경쟁력을 가지게 됐다. 본 제품의 기술력은 모르포 나비 날개의 구조를 응용했으며, 적층의 나비 날개 구조를 적용하여 차폐물질을 가장 많이 공극 없이 구현할 수 있게 패턴을 이용했다. 따라서 입사되는 X-ray 와 충돌단면적을 높여 상호작용을 유도하는 패턴으로 흡수와 산란을 통해 방사선을 방어하는 효과를 가지고 온다.
연구 결과는 경량의 차폐복, 수술용 차폐장갑, 항공승무원의 차폐원단 등 기존의 차폐원단의 중량으로 활동성 제약을 받은 다양한 차폐영역에 이용될 수 있으며, 특히 X-ray 의료 기기의 부품제작에 적용하여 사용범위를 높일 수도 있다.
현재 연구팀은 항공우주 방사선 차폐를 위한 차폐원단 개발을 진행하고 있으며, 경제적이고 효과적인 차폐물질을 연구하고 있다. 본 차폐페이퍼는 친환경 방사선 차폐재료를 이용하였으며, 향후 재활용 제품(굴 폐각, 폐플라스틱, 폐 대리석 등)을 이용한 다양한 소재를 접목하여 납 대체 친환경 차폐체 개발에 노력하고 있다.
특히 이번 연구를 통해 대량생산이 가능한 나노 공정을 적용하였다. 이를 통해 제조 단가를 낮추어 가격경쟁력까지 갖추고 있어 기업을 통한 해외 진출을 모색하고 있다.
또한 김선칠 교수는 방사선차폐분야의 전문가로 최근 3년간 차폐체 관련 15건의 국제학술 논문과 다수의 특허 출원, 기술이전을 진행하고 있으며, 최근 차폐크림, 방사선 급성 장애를 예방하는 다양한 연구를 진행하고 있다.
장완익 기자 jwi6004@kns.tv
