• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제34권3호
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• pp.107-114
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• 2009

컴프턴 카메라는 컴프턴 산란 현상에 기반을 둔 감마선 영상장치로 기존의 영상장치가 가지는 여러 가지 한계점들을 극복할 수 있어서 차세대 영상장치로 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 4-D 전산모사 기법을 이용하여 회전형 컴프턴 카메라의 영상 특성을 평가하였으나, 원자력 산업용으로 활용될 수 있는 컴프턴 카메라에 대하여 가능성을 확인하여 보았다. 고정된 시스템 보다는 선원 주위를 회전하여 영상을 획득할 경우 선원의 위치 및 분포를 상대적으로 정확하게 결정할 수 있음을 확인하였다. 또한, 컴프턴 카메라의 3차원 영상가능을 통해 대형 원자력 시설해체 시 콘크리트 벽안에 존재하는 방사화된 철근구조의 위치 및 분포를 한 쪽 벽면에서 정확히 결정할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 활용한 4-D 전산모사 기법은 컴프턴 카메라 분야에 최초로 적용된 기술이며, 이는 움직이는 장기 및 LINAC 켄트리, 4-D CT 등 동적 구조에 대한 모델링이 가능하므로 다양한 응용분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.289-295
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• 2018

대부분의 진단용 방사선 장치는 엑스선을 사용하며, 엑스선은 다양한 에너지를 갖는 스펙트럼을 갖는다. 진단 영상에서 엑스선의 정량적 및 정성적 분석은 선량을 줄이면서 영상 화질을 유지하는데 필수적이다. 본 연구의 목적은 진단 영상에 사용되는 엑스선 스펙트럼을 몬테칼로 시뮬레이션으로 측정하는 것이다. 다양한 엑스선 에너지 스펙트럼이 몬테칼로 시뮬레이션으로 측정되었다. 이 스펙트럼들은 다항식을 보간 한 양극 텅스텐 모델에 의해 계산된 결과와 비교하였다. 엑스선 관전압은 50, 60, 80, 100, 110 kV 였다. 검출기로는 카드뮴 텔루라이드와 비정질 셀레늄 물질을 사용하였다. 엑스선 에너지 스펙트럼의 시뮬레이션 결과는 참조 결과와 일치하였고, NRMSD 값은 최소 1.1%에서 최대 5.7%를 보였다. 시뮬레이션 결과에 의하면 진단 영상을 획득할 때 적절한 관전압의 선택을 가능하게 할 것이다. 또한, 영상 획득 전 환자에 전달되는 선량을 예측하는데 기여할 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권3호
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• pp.126-133
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• 2007

세기조절방사선치료(Intensity modulated radiation therapy, IMRT) 선량의 정확도를 원격으로 점검할 수 있는 시스템 구축을 목적으로, 두경부용 팬텀을 제작하였다. 팬텀은 공기 및 뼈 구조물의 교체 장착을 통해, 균질 혹은 비균질 팬텀으로 이용할 수 있다. 일차적으로 단일 빔 및 세 빔의 조사에 대한 몬테칼로(Monte Carlo, MC) 전산모사를 시행하고, 이온 전리함 및 열형광선량계(thermoluminescent dosimeter, TLD)를 이용한 측정과 비교하였다. TLD의 판독은 독립된 두 기관에서 수행하였다. 단일 빔의 경우, 균질 및 비균질 팬텀에 대한 이온 전리함 측정 결과는 MC전산모사 결과와 대체로 2% 수준에서 일치하였으며, TLD 의 경우에는 기관에 따라 2% 혹은 7%수준의 차이를 보였다. 세 빔을 이용한 비교의 경우에는, 이온 전리함은 -5% 수준, TLD의 경우에는 $+2{\sim}+3%$ 수준의 차이를 보였다. 원격 선량 검증을 위해서는 TLD 판독의 신뢰도 향상이 필요한 것으로 판단되었다. MC 전산모사는 새로운 팬텀 개발 시에, 선량 측정값의 신뢰도 확보에 이용될 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.503-510
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• 2020

콘크리트는 원자력 시설의 차폐용 구조물로 광범위하게 사용되고 있는 재료이다. 하지만, 시설의 해체 시 양적으로 가장 많이 발생하는 방사성 폐기물이기도하다. 콘크리트는 중성자를 포획하여 다양한 방사성 핵종을 생성하기 때문에 해체 전에 시료를 채취하여 방사능 측정 및 평가를 수행해야 한다. 측정은 주로 HPGe 검출기를 이용하는데 시료의 정확한 방사능 판정을 위해는 기하학적 보정인자, 자가흡수 보정인자, 계측기의 절대효율 등 효과적인 보정인자를 측정치에 반영해야 한다. 보정인자는 기하학적 및 화학적 상태가 실제 시료와 동일한 표준시료를 이용해서 동일한 측정조건 하에서 획득한다. 하지만, 콘크리트는 다양한 구성물질과 높은 밀도로 전처리가 제한적이므로 콘크리트 표준시료를 제작하는 것은 매우 어렵다. 또한 코어드릴(core drill)을 사용하여 채취되는 콘크리트 시료는 체적선원이므로 직경에 대한 기하학적 보정과 밀도에 대한 자가흡수에 대한 보정이 필수적이다. 따라서, 최근에는 많은 연구자들이 표준선원을 제작 후 측정하는 대신 몬테카를로 전산모사(Monte Carlo simulation)을 이용하여 효과적인 보정인자들을 계산하는 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 Monte Carlo code 중 하나인 Geant4를 이용하여 방사화 콘크리트에서 가장 많이 생성되는 핵종인 ¹⁵²Eu, ⁶⁰Co에서 방출되는 감마선 에너지에 대한 콘크리트 코어시료의 직경과 밀도에 따른 보정인자를 산출하였다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2010년도 춘계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.60-61
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• 2010

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1087-1094
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• 2008

본 연구는 활성탄을 사용한 n-hexane의 흡착공정에 있어서 분자수준에서 시작하여 공정단계에 이르는 다중규모 모사에 관하여 기술한다. 분자모사에서는 GCMC(Grand Canonical Monte Carlo) 방법을 이용하여 활성탄에서 n-hexane의 등온흡착식을 예측하고, 2차원 전산유체역학(CFD; Computational fluid dynamics) 모사를 통하여 흡착컬럼 내 유체흐름에 대한 수력학적 특성을 파악한다. 공정모사단계에서는 분자모사 및 유체역학 모사에서 각각 얻은 등온흡착식과 축방향 확산계수값을 이용하여 n-hexane의 용출곡선을 얻는다. 이러한 3단계 다중규모 모사기법을 활용하여 얻은 공정모사 결과는 펄스응답의 실험결과와 비교해볼 때, 온도와 유량변화에 따른 1차 모멘트(평균 체류시간)에 관하여 약 20% 미만의 오차범위에서 일치함을 확인할 수 있다. 이 결과로부터 분자수준에서 시작하는 다중규모 모사는 필요한 실험횟수를 줄이면서 흡착공정 개발을 가속화할 수 있는 가능성을 보여준다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제29권4호
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• pp.263-268
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• 2004

한국원자력연구소에서 감마선과 전자를 동시측정하기 위한 목적으로 제작된 Prototype phowich를 이용하여 감마선에 대한 섬광체의 비선형성에 대한 연구를 수행하였다. 제작된 Prototype phoswich는 $2'{\times}2'$ CsI(Tl)와 Plastic scintillator 그리고 하나의 PMT로 구성되어 있다. 몬테칼로 방법을 이용하여 $^{137}Cs$과 $^{60}Co$ 선원의 Prototype phoswich 계측기의 반응함수(Detector Response Function, 이하 DRF)를 구하였으며 이를 점증하기 위하여 제작된 Prototype phoswich를 이용, 실험을 통하여 DRF를 구한 뒤 비교하였다. 계측기의 DRF를 정확하게 모사하기 위하여 CsI(Tl) 섬광체의 Electron response와 섬광체 내에서의 광전효과를 고려하는 Simplified elec윤on cascade sequence 정보를 이용하여 CsI(Tl) 섬광체의 감마선에 대한 비선형성을 계산하였다. $^{137}Cs$ 선원의 경우 전산모사를 통하여 구한 DRF 결과는 실험값과 비교적 잘 일치함을 알 수 있었으나 $^{60}Co$의 경우에는 선원의 결과와는 달리 전산모사 결과와 실험값에 약간의 차이가 남을 알 수 있었다. 이는 $^{137}Cs$ 선원과는 달리 $^{90}Co$은 1.17 MeV와 1.13 MeV 두 개의 광자를 동시에 방출하기 때문에 동시효과에 의한 불착실성 등이 그 외 다른 불확실성 등과 함께 증폭되어 나타나기 때문이다. 본 연구를 통해 Phoswich내 CsI(Tl)의 감마선 비선형성에 대한 분석을 수행하였으며 이를 통하여 비선형성이 고려된 개선된 Phoswich DRF를 생산하고 이를 실험값과 비교 검증할 수 있었다. 섬광체의 Electron channel운g effect, Doppler broadening effect 및 Transfer resolution 등과 같은 후속연구가 추가된다면 좀더 정확한 Phoswich의 DRF를 전산 모사하는 것이 가능해질 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제16권1호
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• pp.38-42
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• 2006

본 1부 연구에서는 스파크 플라스마 열에 의한 그린 세라믹의 소결에서 열전달 및 가압력으로 인한 상대밀도의 변화를 유한요소법(FEM)으로 해석하고 그 결과에 따른 입자성장을 몬테카를로법(MCM)을 이용하여 전산모사하는 방법을 제시하기 위하여 SPS의 FEH 해석과 MCM 해석의 이론적 배경을 기술한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.351-359
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• 2009

원추형 빔 단층촬영 시스템의 효과적인 모사를 위하여 상용 몬테칼로 코드인 MCNP를 기반으로 한 전산모사 시뮬레이터를 개발하였다. 기본적으로 Visual $C++^{(R)}$를 이용하여 제작하였으며, 모델의 시각화를 위해 $OpenGL^{(R)}$ 라이브러리를 이용하여 개발하였다. 컴퓨터 단층촬영 시뮬레이션 수행을 위한 입력파일의 생성과 MCNP를 이용한 시뮬레이션 실행, 그리고 투과영상 생성과 단층영상 재구성을 수행할 수 있는 기능을 구현하였다. 개발한 시뮬레이터의 검증을 위하여 콘트라스트 팬텀(contrast phantom)에 대해 실험과 시뮬레이션을 수행하였다. 산란 엑스선, 영상센서의 잡음 및 픽셀 결함에 의한 structured noise 등을 시뮬레이션에서 고려하지 못했기 때문에 두 결과가 정확하게 일치하지는 않았으나, 매우 유사한 비교 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 개발한 MCNP 기반의 CBCT 전산모사 시스템은 CBCT의 이해, 실제 시스템의 설계 및 제작시에 도움을 줄 것으로 기대된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제29권4호
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• pp.269-273
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• 2004

고계수율 환경에서의 G-M 계수기의 가용 범위를 확장하기 위하여 두 가지 불감시간(연장가능 및 연장불능)을 채택한 복합 모형이 개발되었으며, 이 복합모형 참 계수율과 실측 계수율간의 상관관계를 보다 정확히 설명한다. 이 논문에서는 몬테칼로 모사법에 근거한 G-M 계수기 불감효과 분석 프로그램 GMSIM을 개발하여 연장가능 불감시간 모형 및 연장불능 불감시간 모형에 적용하여 그 정확도를 확인하였다. GMSIM을 이용하여 복합 불감시간 모형을 따르는 G-M 계수기의 계수 통계 특성을 분석한 결과, 두 가지 이상적 모형의 중간적 특성을 보였다. 향후 GMSIM은 세 가지 모형의 불감시간 특성을 분석하는데 사용될 수 있다.