• 대한영상의학회지
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• 제84권6호
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• pp.1309-1323
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• 2023

목적 크론병 환자의 자기공명영상 장운동기록(MR enterography; 이하 MRE)에서 단발 고속 스핀 에코기법(single-shot fast spin-echo; 이하 SSFSE)을 이용한 단일호흡영상(singlebreath-hold; 이하 SBH)과 다호흡영상(multiple-breath-hold; 이하 MBH)을 딥러닝 기반 재구성(deep-learning based reconstruction; 이하 DLR)의 유무에 따라 네 개의 영상에서 품질을 비교했다. 대상과 방법 이 연구는 후향적 연구로서, 크론병으로 MRE를 시행한 61명의 환자가 포함되었다. SBH와 MBH SSFSE 영상에서 각각 DLR과 고식적 재구성(conventional reconstruction; 이하 CR)을 시행한 영상을 획득했다. 두 명의 영상의학과 전문의가 네 가지 영상을 분석하여 전반적인 영상의 품질, 인공물, 선명도와 움직임 관련 신호 손실에 대하여 각각 5점 척도를 이용해 점수를 부여했다. 회장과 말단 회장, 결장에서 염증을 시사하는 세 가지 소견을 평가했다. 각 영상에 대해서 공간적 불일치 여부를 확인했고, 네 가지 영상에서 각각 다른 두 위치에서 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; 이하 SNR)를 계산했다. 결과 SBH SSFSE 영상에서 DLR을 적용한 경우 CR보다 영상의 품질, 인공물, 선명도가 통계학적으로 유의하게 개선되었다. 네 가지 영상 중 SBH-DLR 영상에서 SNR이 가장 높게 나타났다(p < 0.001). 염증 소견에 대한 판독자 간 일치율은 좋음에서 매우 좋음으로 나타났고(κ = 0.76-0.95) 시퀀스 간 일치율은 매우 좋음으로 측정되었다(κ = 0.92-0.94). 공간적 불일치는 SBH 영상보다 MBH 영상에서 통계학적으로 유의하게 빈도가 높았다(p < 0.001). 결론 SBH-DLR 영상은 MBH-CR 영상과 비교했을 때 동등한 영상 품질과 성능을 보여주었다. 또한, MBH 영상에 비해 절반 이하의 시간과 단일 호흡만으로 영상을 획득할 수 있으며 공간 불일치를 줄일 수 있는 대체제로 사용할 수 있다.

• 핵의학기술
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• 제15권2호
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• pp.41-46
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• 2011

영상장치를 이용한 검사 시 영상의 질은 검사결과와 밀접하게 연관되어 있으며, 이는 영상획득 조건들과 이에 대한 평가방법으로 인해 달라 질 수 있다. 본 연구에서는 영상획득 시 사전설정법(Pre-set method)차이에 따른 영상의 질을 평가하였다. 장비는 PET/CT Discovery STe16(GE Healthcare, Milwaukee, USA)을 사용하였으며, Chest PET Phantom (실험 1)과 94 NEMA Phantom (실험 2)을 이용하였다. 실험 1의 경우 3.5, 6.0, 8.6 kBq/mL, 실험 2의 경우는 3.3, 5.5, 7.7, 9.9, 12.1, 16.5 kBq/mL의 $^{18}F$-FDG를 채웠고, 열소와 배후방사능과의 방사능 농도는 4:1의 비율을 유지하였다. 각 실험은 CT 투과촬영 후 3D로 2분 30초/프레임으로 시간설정법(Time-set method)과 1억 계수의 계수설정법 (Count-set method)을 적용하여 방출촬영 하였다. 영상의 질에 대한 평가는 잡음 등가 계수율 (Noise Equivalent Count Rate, NECR)과 신호 대 잡음비 (Signal to Noise Ratio, SNR)를 이용하였다. 실험 1에서 NECR과 SNR은 방사능 농도의 증가에 따라 시간설정법에서 53.7, 66.9, 91.4 과 7.9, 10.0, 11.7로 평가 모두에서 증가함을 보였으나, 계수설정법은 53.8, 69.1, 97.8과 14.1, 14.7, 14.4로 SNR은 NECR과 다르게 증감현상을 보이지 않았다. 또 다른 모형실험인 실험 2에서도 NECR과 SNR은 방사능 농도가 증가에 따라 시간설정법에서 45.1, 70.6, 95.3 115.6 134.6 162.2 과 7.1, 8.8, 10.6, 11.5, 12.7, 14.0으로 증가함을 보였으나, 계수설정법에서는 42.1 67.3 92.1 112.2 130.7 158.7 과 15.2, 15.9, 15.6, 15.4, 15.5, 14.9로 실험 1에서와 마찬가지로 SNR에서는 증감현상을 보이지 않았다. 사전설정법 변화와 관계없이 단위 질량당 방사능량 증가는 영상의 질도 비례하여 향상된다. 그러나 동일한 단위 질량당 방사능량에서는 영상획득의 시간을 늘려 총계수값을 증가시켜도 NECR에 영향을 주지는 않는다. 이는 NECR을 이용한 영상 질 평가는 영상획득 시 얻은 총 계수 값보다는 단위 시간당의 계수율이 영향을 준다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 실험 모두에서 계수설정법으로 얻은 경우에는 단위 질량당 방사능량의 증가에도 불구하고 거의 비슷한 SNR값을 보이게 된다. 따라서 좋은 질의 영상을 얻기 위해서는 총 계수값의 증가보다는 단위질량당 방사능량을 높여야 하며, SNR만을 이용한 영상의 질에 대한 평가는 적절하지 않을 수 있다는 점을 고려하여야 한다.

• 핵의학기술
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• 제14권2호
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• pp.122-127
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• 2010

광대역 재구성 기법(Wide Beam Reconstruction : WBR)은 잡음을 감소시켜 신호 대 잡음 비를 증가시키고, 또 광속 확산 함수 효과(Beam spread function effect)를 저하시킴으로써 기존의 여과 후 역투영법(Filtered Back Projection : FBP)와 비교하였을 때 영상의 질은 동등하고 영상획득 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다고 보고 있다. 본 연구는 UltraSPECT(Haifa,Israel)사 광대역 재구성 기법 인 Xpress3.$cardiac^{TM}$를 이용하여 기존의 FBP기법에 대한 WBR기법의 유용성을 알아보고자 한다. 1. Phantom 실험 : Anthropomorphic torso phantom을 사용하여 심근과 연부조직 그리고 폐 영역에$^{201}Tl$을 각각 74 kBq(2 ${\mu}Ci$)/cc, 11.1 kBq (0.3 ${\mu}Ci$)/cc, 2.59 kBq (0.07 ${\mu}Ci$)/cc의 비율로 투여하여 검사 시 실제 환자의 count와 유사하게 phantom을 제작하였다. 영상획득은 게이트법 적용 없이 Tl-201 심근관류 SPECT를 시행하였다. FBP로 재구성 한 영상은 투사영상 당 50초로 영상을 획득하였고, WBR으로 재구성 한 영상은 시간을 1/4로 단축하여 투사영상 당 13초로 영상을 획득하였다. 두 가지 기법으로 재구성한 영상을 Xeleris ver. 2.0551을 이용하여 반치폭(Full Width at Half Maximum : FWHM)과 평균 영상 대조도를 비교하였다. 2. 환자 정량분석 값 비교 : 2010년 1월 ~ 4월까지 본원에서 Tl-201 심근관류 SPECT 시행한30명의 환자를 대상으로 분석하였다. 먼저 아데노신 부하 후 stress 촬영 시 투사영상당 50초로 약 15분 동안 영상을 획득한 후 곧바로 투사영상당 13초로 약 4분 동안 영상을 다시 획득하였다. 또 rest 촬영시에도 동일하게 획득하였다. 투사영상 당 50초로 획득한 데이터는 FBP기법으로, 투사영상 당 13초로 획득한 데이터는 WBR기법으로 재구성하여 SSS, SDS, SRS, EDV, ESV, EF 값을 산출하여 비교 하였다. Phantom 실험 후 분해능 측정 결과, WBR기법으로 재구성한 경우 FBP기법에 비하여 FWHM은 29.46% 향상되었다(WBR data: 5.47 mm, FBP data: 7.07 mm). 또 평균 영상 대조도 증가하는 것으로 나타났다(WBR data: 0.90, FBP data: 0.56). 반면 환자 데이터를 분석한 결과, SSS, SDS, SRS, EDV, ESV, EF 등 정량분석 값들은 상호간에 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 상관계수는 SSS, SDS, SRS에서 각각 0.18, 0.34, 0.08로 통계적으로 유의한 차이를 보였지만 EDV, ESV, EF에서는 각각 0.88, 0.89, 0.71로 좋은 상관관계를 보였다. Phantom 실험 결과 WBR기법은 FBP에 비해 분해능이 향상된 결과를 보였고, 평균 영상 대조도 역시 증가하는 것으로 나타났다. 환자 데이터를 분석하였을 때, WBR기법과 FBP기법 간의 정량분석 값들은 유의한 차이를 보였고, 상관계수 또한 SSS, SRS, SDS에서 유의한 차이가 보였으나, EDV, ESV, EF값에서는 높은 상관관계를 나타났다. 본 연구를 통하여 phantom 실험에서는 영상 획득 시간의 단축 및 영상의 질 향상을 확인할 수 있었다. 단, 환자 데이터에 대한 정량분석에서는 기존의 FBP기법에 비하여 많은 차이가 있어 임상에 적용 시 이에 대한 고려 및 추가적인 연구가 필요할 것이라고 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.27-35
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• 2017

본 연구의 목적은 DR (digital radiography) 장비에서 팬텀을 이용하여 간접변환방식의 CsI:Tl 검출기와 $Gd_2O_2S$ 검출기를 중심으로 두께가 두꺼운 흉부 팬텀과 중간 두께의 대퇴부 팬텀, 그리고 피사체의 두께가 얇은 손 팬텀의 영상을 획득하고 SNR과 CNR을 분석하여 검출기의 특성을 알아보고자 하였다. 피사체 두께 변화에 따른 SNR과 CNR을 측정한 결과 중간 두께의 대퇴부 팬텀과 두께가 얇은 손 팬텀을 촬영 하였을 때 SNR과 CNR은 $Gd_2O_2S$ 검출기보다 CsI:Tl 검출기에서 높게 나타났음을 확인 할 수 있었다. 그러나 두께가 두꺼운 흉부 팬텀을 사용하였을 때는 $Gd_2O_2S$ 검출기의 SNR이 80~125 kVp 일 때와 CNR이 80~110 kVp 일 때 CsI:Tl 검출기 보다 값이 높게 나타났고, 저관전압에서 고관전압으로 갈수록 SNR과 CNR은 모두 증가하였다. 중간 두께의 대퇴부 팬텀에서 CsI:Tl 검출기의 SNR과 CNR은 40~50 kVp 일 때 증가하다 고관전압으로 갈수록 감소하는 것을 확인 할 수 있었고, $Gd_2O_2S$ 검출기의 SNR과 CNR은 40~60 kVp 일 때 증가하다 고관전압으로 갈수록 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 두께가 얇은 손 팬텀에서 CsI:Tl 검출기의 SNR과 CNR은 저관전압에서 감소하다가 고관전압으로 갈수록 증가하면서 100~110 kVp에서는 감소하였고, $Gd_2O_2S$ 검출기의 SNR과 CNR은 고관전압으로 갈수록 감소하는 것을 확인하였다. MTF는 0.5~3 lp/mm에서 CsI:Tl 검출기가 $Gd_2O_2S$ 검출기보다 6.02~90.90%로 높음 보여주고 있고, DQE는 0.5~3 lp/mm에서 CsI:Tl 검출기가 $Gd_2O_2S$ 검출기보다 66.67~233.33% 높음 보여주고 있다. 결론적으로 MTF와 DQE의 비교에서는 CsI:Tl 검출기가 $Gd_2O_2S$ 검출기보다 높게 나타났지만, 두꺼운 흉부팬텀에서 일정 관전압 구간에서는 저가의 $Gd_2O_2S$ 검출기가 고가의 CsI:Tl 검출기보다 SNR과 CNR이 높다는 것을 확인하였다. 흉부 X선 검사 시 CsI:Tl 검출기보다 $Gd_2O_2S$ 검출기를 사용하여 우수한 화질의 흉부영상을 구현함으로써 검사에 유용할 것으로 판단되어지며, 사용자 입장에서 검출기 형태를 결정 할 때 가격대비 성능을 고려 해볼 사항으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.371-379
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• 2019

관상동맥 조영술(CAG)의 씨네(Cine) 촬영에서 엑스선 촬영 조건의 변화가 입사 표면 선량(ESD)과 흡수선량(DAP)에 미치는 관계를 알아보고자 하였고 image J 프로그램을 통해 촬영된 혈관 조영 영상의 SNR과 CNR을 측정 분석하여 조건 변화가 선량관계 및 영상의 질에 미치는 유용성을 분석하고자 하였다. 2017년 11월부터 2018년 3월까지 본원에서 CAG를 시행한 33명(남24, 여9)의 데이터를 대상으로 하였고, 연령대는 37-76세(평균 $59{\pm}10$세), 몸무게53-104kg (평균 $72{\pm}10kg$), 키150-185cm (평균 $166.82{\pm}9.5kg$), BMI 18.3-33.2(평균 $25.8{\pm}3.2$)이었다. 촬영조건 및 데이터 획득은 관전류(mA)를 높게 한 A그룹(397.2mA)과 mA를 낮게 한 B그룹(370.7mA)의 ESD와 DAP를 후향적으로 획득하여 비교 분석 하였고 Image J를 통한 SNR과 CNR 측정 분석은 획득한 데이터를 공식에 대입하여 결과 값을 도출하였다. 통계프로그램은 SPSS (PASW)를 사용하여 촬영조건 변화에 따른 ESD와 DAP 및 SNR CNR의 상관관계 등을 분석하였다. 촬영조건의 mA에 변화를 주어 촬영한 A그룹과 B그룹의 ESD($A:483.5{\pm}60.1$, $B: 464.4{\pm}39.9$)와 DAP($A:84.3{\pm}10.7$, $B:81.5{\pm}7$)간의 관계는 통계적으로 유의하지 않았다(p>0,05). Image J를 통한 SNR과 CNR의 관계에선 B그룹의 좌심장동맥(LCA)을 촬영해 얻은 영상의 SNR($5.451{\pm}0.529$), CNR($0.411{\pm}0.0432$)이 A그룹 좌심장동맥(LCA)의 SNR($4.976{\pm}0.433$), CNR($0.459{\pm}0.0431$)보다 SNR $0.475{\pm}0.096$, CNR $-0.048{\pm}0.0$로 차이가 있었으나 통계적으로 유의하지는 않았다(p<0.05). 우심장동맥(RCA)을 촬영해 획득한 SNR과 CNR에선 A그룹의 SNR($4.731{\pm}0.773$)과 CNR($0.354{\pm}0.083$)이 B그룹의 SNR($3.24{\pm}0.368$), CNR($0.166{\pm}0.033$)보다 SNR $1.491{\pm}0.405$, CNR $0.188{\pm}0.005$로 증가된 수치를 나타냈으며 그 중 CNR이 통계적으로 유의했다(p<0.05). 상관관계 분석 결과에서는 SNR (LCA) & CNR (LCA), SNR (RCA) & CNR (RCA), ESD & DAP, ESD & sec, DAP & CNR (RCA), DAP & sec간에 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<0.05). SNR과 CNR이 높을수록 선명하고 좋은 화질을 나타냄을 의미하는데 화질평가 및 선량변화 유용성에 관한 분석 연구를 진행한 결과 mA를 증가시켜 촬영 한 CAG의 RCA영상에서 SNR과 CNR이 증가된 수치를 보였다. 특히, CNR이 통계적으로 유의한 차이를 나타낸 것을 보았을 때 RCA촬영 시 mA를 향상시켜 촬영 할 경우 영상의 질 중 대조도가 한층 더 향상 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 핵의학기술
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• 제15권2호
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• pp.36-40
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• 2011

PET/CT 검사에서 환자에게 주입되는 $^{18}F$-FDG 투여량은 장비업체에서 제시하는 권고치와 각 병원에서 적용하는 기준치가 서로 다르다. 기준치의 차이로 인한 부적절한 $^{18}F$-FDG 투여량은 환자의 피폭선량을 증가시키고 영상의 질을 감소시킬 수 있다. 본 실험에서는 PET/CT 검사에서 영상의 질을 유지하면서 환자의 피폭선량을 감소시킬 수 있는 적정한 $^{18}F$-FDG 투여량에 대한 평가를 하고자 한다. 모형 실험은 NEMA NU2-1994를 이용하여 열소와 배후 방사능비를 4:1로 유지한 상태에서 열소의 방사능 농도를 1, 3, 5, 7, 9 MBq/kg으로 증가시키며 $^{18}F$-FDG를 주입하였다. CT를 이용한 투과촬영 후 2분 30초/bed의 방출영상을 3차원 (3D) 모드로 획득하였다. 열소와 배후방사능 부위에 각각 관심영역을 설정하고 최대 표준섭취계수(Standard Uptake Value maximum, $SUV_{max}$)를 얻은 후 해당 위치에서의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 비교 분석하였다. 임상실험은 2009년 11월부터 2010년 8월까지 내원한 환자를 대상으로 PET/CT 검사를 시행한 환자영상에서 간병변이 없는 97명의 환자를 선별하여 간(liver)과 대퇴부(thigh) 영역에 관심영역을 설정하고 $SUV_{max}$를 측정하여 투여량에 따른 영상의 차이를 비교 분석하였다. 모형 실험에서 단위 질량 당 주입된 방사능 농도는 1, 3, 5, 7, 9 MBq/kg으로 $SUV_{max}$는 23.1, 24.1, 24.3, 22.8, 23.6, SNR은 0.48, 0.54, 0.56, 0.55, 0.55로 나타났다. 5 MBq/kg 이하의 방사능 농도에서는 투여량의 증가에 따라 $SUV_{max}$와 SNR이 증가하지만 7 MBq/kg 이상에서는 감소하였다. 임상 실험의 경우는 단위 질량 당 주입된 방사능 농도가 4.72, 5.34, 6.16, 7.41, 8.68 MBq/kg으로 증가할수록 $SUV_{max}$는 2.68, 2.67, 2.26, 1.88, 1.95, SNR이 0.52, 0.53, 0.46, 0.46, 0.44로 5 MBq/kg의 투여량을 초과할 경우 모형 실험에서와 같은 감소양상을 보였다. 환자의 체중을 고려한 $^{18}F$-FDG 투여량의 증가는 일정 범위 내에서 영상의 질을 향상시키지만 그 범위를 초과할 경우 우발동시계수 및 산란계수의 증가로 인하여 오히려 영상의 질이 저하된다. 실험 결과로부터 3D PET/CT 검사 시 단위질량 당 주입된 방사능 농도 5 MBq/kg이 최적의 주입선량이라는 것을 알 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.403-409
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• 2016

MRI검사는 조직의 대조도가 우수하여 근골격계 진단에 유용한 검사방법이다. 근골격계 검사 시 환자상태에 따라 보조기구가 이용되는 보조기구의 종류가 다양하지 않을 뿐 아니라 비용도 비싸다. 이에 본 연구는 3D 프린팅 기술의 활용하여 MRI 검사 보조기구를 제작하였다. 보조기구 제작과정으로는 3D 모델링(3D MAX.2014, Fusion360)을 사용해 STL파일로 변환 후 슬라이싱 프로그램(Cubicreater 2.1ver., Cura 15.4ver)을 통해 G-code로 변환시킨 후 FDM방식의 프린트(Cubicon Style, MICRO MAKE)로 출력하였다. 출력물이 MRI영상에 미치는 SNR을 평가하기 위해 FDM에서 사용하되는 PLA, ABS, TPU를 두께 3mm로 된 Water Phantom 케이스를 제작하여 case 사용 전, 후를 시험을 실시하여 비교하였으며, 보조기구 사용 전, 후의 임상영상을 정성적으로 평가 하였다. 영상을 획득하여 나타난 Warter Phantom의 SNR은 T1 NON $123.778{\pm}28.492$, PLA $123.522{\pm}28.373$, ABS $124.461{\pm}25.716$, TPU $124.843{\pm}27.272$ 로 평가되었다. T2 NON $127.421{\pm}26.949$, PLA $124.501{\pm}2 7.768$, ABS $128.663{\pm}26.549$, TPU $130.171{\pm}25.998$ 로 평가되었다. 그 결과 통계 적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. 보조기구의 사용 전, 후의 임상영상 평가 결과 고식적 방법 $3.20{\pm}0.88$, 보조기구 사용 $3.95{\pm}0.76$ 으로 보조기구 사용 후 영상의 질이 향상되었다. 향후 3D프린팅을 이용한 보조기구의 제작은 임상적으로 사용이 가능할 것으로 생각되고, 환자들의 검사 시 보다 안전하고 편안한 보조기구제작을 할 수 있어 기존에 쓰이는 보조기구의 문제점들을 개선하는 대안이 될 것으로 전망된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제39권1호
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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.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권3호
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• pp.307-321
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• 2016

대기경계층고도 (Planetary Boundary Layer Height, PBLH)는 기상예측모델과 대기확산모델에 중요한 예측 인자이다. PBLH는 지역의 특성에 따라 시공간 빠르게 변화하기 때문에 이를 분석하기 위하여 시공간 고해상도로 관측된 자료가 필요하다. 본 연구에서 국립기상과학원 재해기상연구센터에서 운영중인 차량에 탑재된 라이다 시스템(Lidar observation Vehicle, LIVE)을 소개하고 이것으로 관측된 PBLH의 분석결과를 제시하였다. 분석기간 (2014년 6월 26일~30일) LIVE에서 산출된 PBLH는 WRF와 라디오존데에서 산출된 값과 비교하여 결정계수가 각각 0.68, 0.72로 높은 상관도를 나타내었다. 하지만, 라이다로 산출된 PBLH는 WRF, 라디오존데와 비교하여 값을 과대모의 하는 경향을 보였다. 이는 라이다가 중첩고도 이하 (< 300m)에서 나타나는 PBLH를 찾아내지 못하고 중첩고도 이상에서 나타나는 잔류층 (Residual Layer, RL)을 PBLH로 산출한 결과라 생각된다. 라이다를 활용하여 10분 시간 해상도로 산출된 PBLH는 일출 뒤 성장하다 태양의 남중이 최고가 되는 시점의 2시간 이후 서서히 감소하는 전형적인 일변화 경향을 보여주었다. 분석기간 평균 PBLH의 성장률은 1.79 (-2.9 ~ 5.7) m $min^{-1}$ 였다. 또한, 이동 중 관측된 라이다 신호를 고정관측 기반자료와 비교한 결과 잡음이 적은 것으로 나타났다. 이동 중 관측된 PBLH의 평균은 1065 m 였으며 인근 속초에서 비양된 라디오존데 (1150 m)와 유사한 값을 보였다. 본 연구에서 LIVE가 고해상도의 시공간 자료를 안정적으로 산출 할 수 있음을 제시하였다. 이 같은 LIVE의 장점은 에어로졸 및 대기구조에 대한 새로운 관측 패러다임 제시와 관측기술선진화에 기여도가 클 것으로 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.197-202
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• 2009

사중극 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, QMS) 이온전류의 안정성은 진공공정 가스를 모니터링 하는데 중요한 요소 중 하나이다. 진공챔버에 질소가스를 주입하여 압력을 일정하게 유지하면서 시간에 따른 이온전류의 변화를 모니터링 하였다. 진공챔버는 측정하기 전에 잡음신호를 줄이기 위해 ${\sim}3{\times}10^{-9}\;Torr$ 까지 배기하였고, 두개의 이온소스를 측정했다; 하나는 오염된 것으로 갈색 또는 검은색을 띄고 있고 다른 하나는 새 것이다. 질소 압력 $1{\times}10^{-5}\;Torr$에서, 오염된 이온소스의 이온 전류는 시간이 지남에 따라 더 빨리 감소했다. 대략 5.5 시간이 지난 후, 감소율은 새 것이 ${\sim}46%$이고 오염된 것은 ${\sim}84%$였다. 필라멘트 재질이 이온 전류감소에 미치는 영향을 관찰하기 위해서 텅스텐 선의 반을 산화이트륨($Y_2O_3$)으로 코팅하여 필라멘트를 제작하였다. 유사한 이온전류 감소현상이 재질이 다른 두 필라멘트에서 나타났는데 이것은 필라멘트 재질에 의한 온도의 변화 즉 baking 효과로는 이온전류 감소의 원인을 개선할 수 없다는 것을 의미한다. 전반적으로 이온전류의 감소율은 필라멘트 재질보다 이온소스의 오염과 더 밀접하게 관계되어 있다.