• 제목, 요약, 키워드: 감마선 가시화

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스테레오 기반 감마선원 탐지 및 가시화에 관한 연구 (Study of the Radioactive Source Detection and the Visualization with the Stereo Radiation Detector)

  • 박강택;이남호;차한주
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • pp.1100-1102
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    • 2015
  • 본 논문에서는 스테레오 기반 감마선원 탐지장치를 통해 감마선원을 포함하는 공간을 래스터 스캔방식으로 스캔하여 가시광영상과 감마선영상을 획득하고, 스테레오 감마선 탐지장치로부터 선원까지의 거리와 방향에 대한 3차원 정보 획득 및 가시화를 수행하였다. 탐지장치의 구성은 감마선원 탐지를 위한 방사선 검출부, 선원탐지를 위해 래스터스캔방식의 스캔을 위한 팬틸트 그리고 가시광영상을 위한 CCD 카메라로 이루어진다. 선원에 대한 공간분포를 측정하기 위해 스테레오 구조의 장치를 구현하였으며 스테레오 영상획득을 위해 CCD 카메라와 감마선 탐지장치는 각각 2대로 구성하였다. 탐지선원에 대한 분포를 나타내기 위해 감마선 탐지 장치와 가시광 카메라에 대한 보정을 수행하였고, 각각의 카메라에 대한 스테레오 보정을 수행한 후 가시광영상과 감마선영상 중첩을 통해 감마선원에 대한 분포를 나타내었다. 좌, 우 분포영상에 대한 정류화처리 후 스테레오 영상에 대한 가시화결과를 도출하였다.

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영상처리기반 감마선원 거리탐지 고속화 및 가시화 연구 (The Visualization and the Fast Detection of Gamma Radiation Source using Stereo Image Processing)

  • 황영관;이남호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • v.20 no.10
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    • pp.2001-2006
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    • 2016
  • 감마선 공간 탐지 장치는 감마선원을 스캔하여 영상화 한 후 스테레오 영상처리기술을 적용하여 탐지선원까지의 거리를 측정한다. 또한 실제 공간의 방사선원에 대한 분포 정보를 제공해 준다. 본 논문에서는 감마선 탐지장치가 3차원 공간상에서 장치로부터 선원을 찾기 위해 스캔하는 탐지 시간을 단축 시킬 수 있도록 감마선 탐지 고속화 알고리즘을 구현하였다. 그리고 감마선 조사 시험장에서 실험을 통해 그 성능을 검증하였다. 탐지시험 결과 고속 탐지를 위한 알고리즘을 적용할 경우 단일선원을 탐지할 경우 좌 우 스테레오 영상 획득 시보다 약 35% 의 탐지 시간을 단축시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 사용자에게 방사선 공간분포 정보를 효율적으로 전달하기 위한 감마선원 분포의 입체 가시화를 구현하여 방사선원에 대한 정보를 제공할 수 있도록 하였다.

감마선원의 공간분포 가시화 및 3D모델링을 위한 운용환경 개발 (Development of High-Sensitivity Detection Sensor and Module for Spatial Distribution Measurement of Multi Gamma Sources)

  • 송근영;임지석;최정혁;육영호;황영관;이남호
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • pp.702-704
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    • 2017
  • 원전 해체 및 사고 시 신속한 제염작업을 위해서는 감마선원에 대한 정확한 정보가 필수적이다. 제거해야할 감마선원의 위치를 보다 효율적으로 나타내기 위하여 실측영상을 기반으로 한 공간영역을 생성하고. 방사선원의 분포를 표현함으로써 보다 신속하게 감마선원의 제염작업을 수행할 수 있다. 기 개발된 감마선 영상화 장치는 감마선원에 대한 탐지 후 가시영상과 중첩하여 2차원 영상만을 제공하고 있지만 선원까지의 거리정보 등은 나타내지 못하고 있다. 본 논문에서는 보다 효율적인 제염작업을 위해 감마선원에 대한 분포정보와 함께 거리값을 기반으로 한 3차원 모델링 결과의 산출하고 사용자가 직접 확인할 수 있는 가시화 및 운용환경 개발에 대하여 연구하였다. 본 논문의 결과는 향후 스테레오기반의 감마선 탐지장치의 성능개선을 위해 활용될 것이다.

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영상처리기반 감마선 분포탐지 효율 개선에 관한 연구 (The Study for Improved Efficiency of the Detection of Radiation Sources Distribution using Image Processing)

  • 황영관;이남호;김종열;정상훈
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • pp.780-781
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    • 2016
  • 스테레오 감마선 공간 탐지장치는 감마선원을 탐지하고 그 결과를 바탕으로 2차원 영상분포를 측정한 후, 스테레오 카메라 기법을 적용하여 3차원 공간상에서 장치로부터 선원까지의 거리를 측정할 수 있도록 구현되었다. 본 논문에서는 영상처리 알고리즘을 통해 감마선 공간 탐지를 위한 스캔시간을 줄이고, 방사광 및 가시광 영상을 중첩한 후 스테레오 보정을 통해 3차원 가시화를 통한 감마선 분포 탐지 효율 개선을 위한 연구를 수행하였다. 탐지시험 결과 고속 탐지를 위한 알고리즘을 적용한다면 단일선원을 탐지할 때 약 30%이상의 탐지효율 개선하였으며, 3D 모니터를 통한 3차원 시각화 영상을 통해 공간상의 선원에 대한 분포를 확인하였다.

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영상센서를 이용한 방사선원 위치탐지 연구 (A Study on a position detection of radiation using CCD camera)

  • 이남호;최창환;신호철;정승호
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • pp.324-326
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    • 2006
  • CCD형 영상소자는 방사선 피폭 시 표면과 격자내부에 모두 손상을 받게 되며, 감마방사선이나 X선과 같은 고에너지의 이온화 방사선에 노출될 경우 격자 실리콘 내부에 전자-전공쌍(Electron-hole pair, EHP)이 발생된다. 이러한 EHP는 CCD의 순간 출력 광전류로 변환되어 백색 화소 형태의 영상잡음으로 가시화되며, 이 화소 수는 피폭 방사선량에 비례하여 증가하는 특성을 지니고 있다. 따라서 출력 영상정보를 분석하면 조사된 방사선의 양과 특성을 측정할 수 있다. 본 연구에서는 CCD를 이용하여 가상의 방사능 물질 누출 공간에서 방사선원의 방향과 거리정보를 고속으로 탐지하기 위한 장치와 고속 측정 알고리즘을 구현하고 실제 방사선장에서 실증시험을 수행하였다. 방사선 탐지기는 콘형 납 콜리메이터(Collimator)와 가시광 변환용 신틸레이터(CsITl) 및 차폐체로 구성된 센서부와 제어 및 방사광 신호처리를 수행하는 PC부로 구성된다. 감마방사선($^{60}Co$) 방사선장 실증시험에서 방사선원간 거리 83cm에서 측정된 거리 탐지는 5.3%의 오차로 확인되었다. 이 방사선 탐지기는 임의의 고방사선 누출사고에 대한 초기대응 작업을 수행하기 위한 무인 이동로봇용 방사선 탐지기로 활용이 가능하다.

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냉중성자 삼축분광장치의 차폐능 최적화 설계 및 선량 측정 (Shielding Design Optimization of the HANARO Cold Neutron Triple-Axis Spectrometer and Radiation Dose Measurement)

  • 류지명;홍광표;박승일;최영현;이기홍
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • v.39 no.1
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    • pp.21-29
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    • 2014
  • 삼축분광장치는 물질을 이루고 있는 자성 원소들의 거동, 즉 스핀 동역학을 측정하는데 적합한 장치로, 연구용 원자로 '하나로'에는 국내 유일의 냉중성자 삼축분광장치가 최근 설치되었다. 삼축분광장치는 중성자 빔을 제어하는 중성자광학 부품과 중성자 빔으로 인해 발생하는 방사선에 대한 차폐체로 이루어지며 이러한 부품은 수십 톤 중량의 기계구조물을 이룬다. 방사선 차폐는 중성자 빔 경로 이외의 방향으로 진행하는 중성자와 감마선을 효과적으로 막아 신호대 잡음비를 향상시키는 역할을 하며 구조물 내부의 방사화된 부품으로부터 발생하는 감마선을 차폐하여 장치 이용자의 피폭선량을 최소화한다. 그런데 설치된 냉중성자 삼축분광장치의 차폐체 중 전면부의 고하중으로 인해 장치 운영상 여러 가지 문제점이 발생, 전면 세그먼트 차폐체의 하중을 줄이는 구조개선이 불가피하였다. 이에 MCNPX 모의계산을 통해 냉중성자 삼축분광장치의 차폐체 최적화에 필요한 개선방향을 검토하였다. 상부 차폐체의 폴리에틸렌과 납의 추가 설치를 통해 전면 블록 차폐체 하중을 줄일 수 있는 최적 길이를 확인하였다. 그 결과, 전면 블록 차폐체의 높이 20%가 제거된 경우, 구조변경 전 대비 차폐체 상부에서 70% 수준의 감마선속이 나타남을 확인하였다. 하지만 높이를 줄일수록 전면 블록 차폐체의 하중을 줄일 수 있기 때문에, 차폐블록을 추가 제거하고 이에 대한 차폐능을 보상해 줄 방안으로 상부 납 차폐체의 위치 변화에 따른 중성자속과 감마선속을 예측해 보았다. 전면 블록 차폐체 높이의 35% 제거하고 상부 납 차폐체를 최하단부에서 10 cm에 설치한 경우, 전면 블록 차폐체 상부에서 감마선속이 각각 25%, 18% 증가하였다. 증가한 감마선속의 영향을 파악하기 위해 MCNPX 모의계산을 통해 공간의 감마선속 분포를 가시화하였다. 증가한 감마선속은 상부로 향하는 방향성을 띄며 이동하면서 소멸하여 검출기에 이르기 전에 낮아져 검출기와 실험자의 위치에 영향을 끼칠 수 없다고 판단하였다. 그래서 중성자속 및 감마선속과 고하중 문제를 동시에 해결할 수 있는 최적화 조건으로 차폐체 높이가 35% 제거되고 상부 납 차폐체가 10 cm 위치에 있는 경우를 선정하였다. 이 결과를 바탕으로 구조개선 작업을 실시하였으며 열형광선량계를 이용하여 콘크리트 차폐블록 외부에서 중성자와 감마선량을 측정하였다. 측정된 중성자 선량은 0.21 ${\mu}Svhr^{-1}$, 감마선량은 3.69 ${\mu}Svhr^{-1}$로 설계기준을 만족하였으며 피폭으로부터 실험자의 안전성을 확인하였다.

파이로 공정 모니터링용 대면적 고효율 콤프턴 카메라 성능 예측 (Performance Estimation of Large-scale High-sensitive Compton Camera for Pyroprocessing Facility Monitoring)

  • 김영수;박진형;조화연;김재현;권흥록;서희;박세환;김찬형
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • v.40 no.1
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    • pp.1-9
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    • 2015
  • 콤프턴 카메라는 검출 신호의 동시성 판단을 기반으로 한 전자적 집속방식을 이용하기 때문에, 기존의 물리적 집속기를 이용하는 감마선 영상 장비의 가시영역이 좁고 투과력이 높은 고에너지 감마선에 적용하기 어렵다는 한계를 극복할 수 있다. 특히 대면적의 콤프턴 카메라는 절대 검출 효율이 높아 영상 장비의 운반이 요구되지 않는 대규모 공정 시설내 핵물질의 모니터링용으로 매우 적합하다. 본 연구팀은 한국원자력연구원에서 개발 중인 파이로 시험 공정 시설에서의 안전조치 수립을 위해 대면적 콤프턴 카메라를 적용하고자 한다. 대면적 콤프턴 카메라를 구성하는 대면적의 검출기는 그 형태나 구성 방식에 따라 에너지 분해능이나 위치 분해능이 달라질 수 있다. 이는 콤프턴 영상의 질에 직접적으로 영향을 미치므로, 본 연구에서는 전산모사를 통해 그 영향을 예측하여 대면적 검출기의 설계 방향을 결정하였다. 또한 한국원자력연구원으로부터 파이로 시험 공정 시설의 정보를 전달받아 전산모사를 수행하였고, 여러 계측 환경에 대해 대면적 콤프턴 카메라의 성능을 예측하여 보았다. 그 결과 대면적 검출기는 에너지 분해능 측면에서의 손실을 최소화 할 수 있도록 구성하여야 한다는 결론을 얻었으며, 에너지 분해능 10%, 위치 분해능 7 mm 정도 성능의 검출기를 이용하여 콤프턴 카메라를 구성할 경우 1 m 거리에 위치한 감손우라늄 선원을 영상 해상도 16.3 cm(각도 분해능 $9.26^{\circ}$)으로 영상화할 수 있음을 확인하였다.