• 방사성폐기물학회지
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• 제17권1호
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• pp.37-46
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• 2019

사고저항성 핵연료의 일환으로 $UO_2$ 입자가 세라믹 셀 벽으로 둘러싸인 미세구조를 갖는 세라믹 미소셀 $UO_2$ 소결체를 개발 중이다. 이는 핵분열생성물들을 $UO_2$ 펠렛 내에 포집하여 펠렛 외부로의 방출을 저감함으로써 봉내압 상승을 완화하고 응력부식균열 발생률을 낮춘다. 생성량이나 방사능 측면에서 위험한 핵분열생성물 중 하나로 여겨지는 세슘은 세라믹 미소셀소결체 내에서 셀 물질과 화학반응 하여 포집될 수 있다. 따라서, 세슘 포집능은 해당 화학반응의 열역학적, 속도론적 특성에 의해 결정된다. 역으로, 미소셀 소결체의 조성설계 시 해당 반응에 대한 열역학적 예측이 필수적이다. 본 연구는 세라믹 현재 개발 중인 여러 미소셀 조성(Si-Ti-O, Si-Cr-O, Si-Al-O)에 대해 세슘의 포집능을 평가하는 열역학적 계산을 다룬다. 계산에 앞서 먼저 HSC Chemistry를 이용해 세슘과 셀 물질의 물리/화학적 상태를 정의한 후, LWR 정상운전 모사환경에서 계산된 세슘포텐셜(${\Delta}G_{Cs}$)과 산소포텐셜(${\Delta}G_{O_2}$)에 근거하여 세슘포집 반응성을 평가하였다. 계산 결과에 근거하면, 세슘 포집반응은 상기 모든 조성에서 자발적일 것으로 예상되며 이로써 조성설계의 근거를 제시함과 동시에 세슘의 포집능을 평가하는 효과적인 방법을 제공한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권1호
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• pp.15-28
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• 2019

고리 1호기는 원전해체 계획에 따라 영구정지 이후 가능한 한 빠른 시일 내에 원자로냉각재계통의 화학제염을 수행할 계획으로, 계통제염 기술 확보를 위해 한수원에서는 2014년부터 '원전 해체설계를 위한 냉각재계통 및 기기제염 상용기술개발' 연구과제를 통해 화학제염기술을 개발하고 있다. 본 연구를 위해 Lab. 규모 계통제염 공정장치를 제작하였으며, 계통제염 대상의 주요재료인 STS304, 316, 410, Alloy600, SA508을 사용하여 화학제염 공정실험을 수행하였다. 화학제염 공정실험의 목적은 산화-환원공정의 최적시간, 최적제염제 및 공정횟수를 도출하기 위함이다. 화학제염 공정실험은 과망간산-옥살산 기반의 단위공정 및 연속공정 실험, 과망간산+질산-옥살산 기반의 연속공정 실험으로 나누어 수행하였다. 그 결과 단위공정실험을 통해 최적공정 시간인 산화공정 5시간, 환원공정 4시간을 도출하였으며, 연속공정실험을 통해 최적제염제와 공정횟수를 도출하였다. 최적제염제는 산화제의 경우 $200mg{\cdot}L^{-1}$ 과망간산 + $200mg{\cdot}L^{-1}$ 질산이고, 환원제는 $2000mg{\cdot}L^{-1}$ 옥살산이며, 공정횟수는 STS304와 SA508의 경우 2 cycle, Alloy600의 경우 3 cycle 이상 수행하는 것이 적절할 것으로 평가되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-94
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• 2019

현재 고려되고 있는 단층 심지층처분장 개념은 부지 소요면적이 지나치게 크기 때문에, 처분밀도를 향상시키기 위한 다층 심지층처분장 개념이 제안되고 있다. 심부암반에 건설된 다층 심지층처분장 주위에 형성된 암반손상대가 심지층처분장의 온도 분포에 미치는 영향이 분석되었다. 다층 심지층처분장의 열해석에는 완충재, 뒤채움재 및 암반에서 일어나는 재포화 현상을 고려한 열-수리 모델이 사용되었다. 암반손상대의 존재는 심지층처분장의 온도 분포에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 손상대의 크기와 열전도도 저하 정도에 따라 복층 및 삼층 심지층처분장의 최고첨두온도를 각각 최대 $7^{\circ}C$와 $12^{\circ}C$까지 증가시킬 수 있다. 다층 심지층처분장의 첨두온도에 영향을 크게 미치는 인자는 암반손상대에서의 열전도도 저하이며, 처분공 주위에 형성된 암반손상대가 처분터널 주변에 형성된 암반손상대보다 첨두온도에 더 큰 영향을 미친다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.75-86
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• 2019

원자력발전의 최대 걸림돌은 사용 후 핵연료인 고준위폐기물이다. 높은 방사능과 발생하는 열은 사용 후 핵연료의 안전한 처분을 어렵게 하고 있다. 현재 유일한 처리방법은 심지층 처분기술이다. 본 논문은 이와 같은 심지층 처분기술의 핵심기술 중의 하나인 처분용기의 구조안전성 설계문제를 다루고 있다. 특히 처분장에서 처분용기 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형에 대한 비선형구조해석을 수행하였다. 해석의 주된 내용은 심지층 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력을 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하고 이 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형을 유한요소 정적 구조해석 상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구한 것이다. 해석결과는 충돌 충격 시간 중 발생하여 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기, 특히 처분용기의 위 덮개 혹은 아래 덮개에 큰 응력과 대변형이 발생함을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.123-131
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• 2021

완충재는 고준위 방사성 폐기물을 처분하기 위한 공학적 방벽 시스템에서 중요한 구성요소 중 하나이며 사용 후 핵연료가 담긴 처분용기와 암반사이에 채워지는 물질이기 때문에 지하수 유입으로부터 처분용기를 보호하고, 방사성 핵종 유출을 저지하는 중요한 역할을 수행한다. 따라서 공학적 방벽 시스템의 처분용기로부터 발생하는 고온의 열량은 완충재를 통하여 전파되기에 완충재의 열전도도는 처분시스템의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 연구에서는 국내에서 생산되는 압축 벤토나이트 완충재의 열전도도 예측을 위한 경험적 회귀 모델의 정합성을 검증하고 정확도를 높이기 위해 예측모델의 구축에 기계학습법을 적용해 보았다. 벤토나이트의 건조밀도, 함수비 및 온도 값을 바탕으로 열전도도를 예측하고자 하였으며, 이때 다항 회귀, 결정 트리, 서포트 벡터 머신, 앙상블, 가우시안 프로세스 회귀, 인공신경망, 심층 신뢰 신경망, 유전 프로그래밍과 같은 기계학습 기법을 적용하였다. 기계학습 기법을 이용하여 예측한 결과, 부스팅 기반의 앙상블 기법, 유전 프로그래밍, 3차 함수 기반의 SVM, 가우시안 프로세스 회귀의 기계학습기법을 활용한 모델이 선형 회귀 분석 기법에 비해 좋은 성능을 보였으며, 특히 앙상블의 부스팅 기법과 가우시안 프로세스 회귀 기법을 사용한 모델들이 가장 좋은 성능을 보였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.37-43
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• 2021

국내에는 다수의 원자력시설이 존재하며, 지리적으로 비핵화 대상국인 북한을 주변국으로 두고 있다. 변화하는 국제 정세에 따른 선제적 대응으로 대상시설에 대한 핵감식 데이터를 구축할 필요가 있다. 이를 위해 국내 원자력시설 및 핵연료 주기를 고려하여 핵물질 및 기타 방사성물질의 기원 또는 출처를 파악하는데 사용되는 표지물질을 제시하였다. 국내에서는 경수로 및 중수로를 운용하고 있으며 각각 핵연료로 농축 우라늄과 천연우라늄을 사용한다. 국내 선행핵연료주기에서 표지물질은 중수로형 원자력발전소의 연료인 천연우라늄과 우라늄 농축과정의 UF6으로 생각할 수 있다. 국내 후행핵연료주기는 재처리 과정을 제외된 비순환 주기를 채택하고 있어 주요 표지물질은 사용후핵연료가 된다. 해당 물질들에 대해 IAEA 문헌에서 권고하는 표지물질의 시그니처 중요도를 판단하고 조사 항목을 제시하였다. 향후 핵감식에서 핵물질 관리에 대한 무결성 입증과 국가 핵감식 역량을 높이기 위한 핵감식 라이브러리 구축을 위해 국내 원자력시설과 핵연료주기를 고려한 표지물질을 파악하고 해당물질 별 시그니처 데이터를 확보해야 할 것으로 생각된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.307-312
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• 2021

핵의학에서 Dose calibrator는 단일 핵종의 방사능을 측정하기 위해 사용하는 장비이다. 인체에 정확한 용량의 투여는 진단과 치료에 중요한 요인으로 작용하며, 투여 전 Dose calibrator를 통한 방사능 측정은 가장 중요한 요소이다. 이러한 Dose calibrator는 각 의료기관에서 설치 후 일상적인 정도 관리를 시행한다. 정도관리는 설치 후 품질관리를 보증하는 하나의 방편이며 진료의 질을 향상시키고 환자의 안전을 도모하는 데 필수적이다. 이에 정확하고 표준화된 성능 평가 방법을 구축해야 한다. 따라서 본 연구는 정도관리의 정확도와 기준성을 높여 품질 관리의 정량적 평가를 위해 3D 프린트를 이용하였다. 연구 방법은 정도관리를 위한 Q.C 표준선원이 중앙에 장착될 수 있는 3D 프린트를 이용한 보조기구를 재작하였다. 재현성 검사를 시행하였을 때 3D 프린트의 장착 유무에 따른 정도관리 선원의 오차율 값의 차이를 비교하였다. 연구 결과 표준선원의 정도관리 기댓값과 판독값의 오차 범위가 F-18 핵종에서는 0.302% 감소하였고, ^99mTc-pertechneate 핵종에서는 0.09% 로 나타났다. 향후 정량적이고 표준화된 정도관리를 통해 장비의 노후화, 표준선원의 반감기에 따른 계산 오류 등 정도관리의 영향을 주는 요인을 감소시키고 정확한 방사성의약품을 투여할 수 있는 기본적인 요인으로 작용할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권1호
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• pp.76-87
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• 2021

본 연구에서는 2001년부터 2020년까지 지진과 관련된 지하수위, 수질, 라돈, 원격탐사, 전기비저항, 중력, 지자기 분야의 세계적으로 학술지에 게재된 논문 편수를 Web of Science에서 검색하여 그 경향성을 분석하였다. 그리고 논문 편수와 Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상 지진 발생 건수를 비교 분석하였다. 지진과 관련한 중력, 라돈, 지하수(지하수위, 수질), 전기비저항, 지자기분야 논문 편수는 장기적으로 증가하는 추세를 보인다. 이는 원격탐사 기술의 발달, 측정 장비의 고도화, 빅데이터 분석 등을 통한 종합적인 자료 해석이 가능해지면서 여러 분야에서 지진 전조 및 지진 현상 연구가 활발해지고 있기 때문이다. Mann-Kendall과 Sen 추세 검정에 의하면, 중력 관련 논문의 경우 1.30편/년의 증가추세를 보이고, 라돈 0.60편/년, 지하수 0.70편/년, 전기비저항 0.25편/년, 원격탐사 0.67편/년의 증가추세를 보인다. Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상의 지진발생 건수와 경향성을 제거한 분야별 논문 편수 간의 교차상관분석에 의하면, 라돈과 원격탐사 분야의 교차상관성이 높으며, 지연시간은 1년이다. 또한 2004년과 2005년 수마트라 지진, 2008년 쓰촨성 지진, 2010년 아이티 지진, 2010 칠레 지진 등의 큰 규모의 지진 발생이 논문 편수 증가와 관련되는 것으로 추정된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제44권6호
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• pp.645-653
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• 2021

With the recent development of precision medicine(Theranostics), interest and utilization of the quantitative function of SPECT/CT are increasing. This study aims to investigate the effect on the radioactivity concentration estimate by the increase or decrease in the total time of SPECT/CT imaging conditions. A standard image was obtained by the conditions of a total acquisition time of 600 sec(10 sec/f × 120 frames) by diluting ^99mTc 91.76 MBq in a cylindrical phantom filled with sterile water, and a comparative image was obtained by increasing the total acquisition time by -90%, -75%, -50%, -25%, +50%, +100%. The CNR, radioactive concentration estimate(cps/ml), and the variation rate(%) of the recovery coefficient(RC) were analyzed by measuring the overall coefficient of interest in each image. The results[CNR, Radiation Concentration, RC] by the change in the number of projections for each increase or decrease rate(-90%, -75%, -50%, -25%, +50%, +100%) of total acquisition time are as follows. [-89.5%, +3.90%, 1.04] at -90%, [-77.9%, +2.71%, 1.03] at -75%, [-55.6%, +1.85%, 1.02] at -50%, [-33.6%, +1.37%, 1.01] at -25%, [-33.7%, +0.71%, 1.01] at +50%, [+93.2%, +0.32%, 1.00] at +100%. and also The results[CNR, Radiation Concentration, RC] by the acquisition time change for each increase or decrease rate(-90%, -75%, -50%, -25%, +50%, +100%) of total acquisition time are as follows. [-89.3%, -3.55%, 0.96] at -90%, [-73.4%, -0.17%, 1.00] at -75%, [-49.6%, -0.34%, 1.00] at -50%, [-24.9%, 0.03%, 1.00] at -25%, [+49.3%, -0.04%, 1.00] at +50%, [+99.0%, +0.11%, 1.00] at +100%. Image quality(CNR) showed a pattern of change in proportion to the increase or decrease in the total acquisition time of SPECT/CT, but the result at quantitative evaluation showed a change of less than 5% in all experimental conditions, maintaining quantitative accuracy(RC less than 0.05) without much influence.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.165-175
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• 2022

지진은 지각내 단층운동과 함께 수십억 년 전부터 발생하여 왔다. 1960년대부터는 미국에서는 지진과 지하수위의 연관성 연구를 본격적으로 시작하였으나, 국내에서는 2010년 경부터 지진과 지하수위 및 수리지화학적 연관성에 대한 연구를 시작하였다. 본 연구에서는 국내학자들이 과거부터 2021년까지 연도별로 지진과 지하수의 관련성을 연구한 논문을 Web of Science에서 검색하고, 분야별(지하수위, 수리지화학, 지하수위와 수리지화학 병행, 그 외 분야) 연구 특성을 검토하였다. 국내학술지에 게재된 지진과 지하수 관련성 연구 논문을 보면, 연도별 논문 편수는 2011년에 동일본 대지진, 2016년에 경주지진, 2017년에 포항지진과 발생과 관련되며, 이에 따라 2011년, 2018년, 2019년, 2020년에 국내 및 국제학술지 게재 논문수가 증가하였다. 대부분의 지하수위와 지진의 관련성 연구는 지진과 동시기의 지하수위 변화에 관한 연구이며, 지진 전조와 관련한 연구는 거의 없다. 지하수위 관측자료와 함께 여러가지 수리지화학적 정보와 미생물은 지진에 의한 기반암내 지하수의 유동과 화학적인 반응을 보다 상세하게 이해하는데 도움을 줄 수 있다. 지진감시 및 예측을 위해서는 지진감시를 위한 지하수관측공 네트워크를 전국적으로 구축할 필요가 있다.