• 제목/요약/키워드: Scattered radiation

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STARS: A 3D GRID-BASED MONTE CARLO CODE FOR RADIATIVE TRANSFER THROUGH RAMAN AND RAYLEIGH SCATTERING WITH ATOMIC HYDROGEN

  • Chang, Seok-Jun;Lee, Hee-Won
    • 천문학회지
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    • 제53권6호
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    • pp.169-179
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    • 2020
  • Emission features formed through Raman scattering with atomic hydrogen provide unique and crucial information to probe the distribution and kinematics of a thick neutral region illuminated by a strong far-ultraviolet radiation source. We introduce a new 3-dimensional Monte-Carlo code in order to describe the radiative transfer of line photons that are subject to Raman and Rayleigh scattering with atomic hydrogen. In our Sejong Radiative Transfer through Raman and Rayleigh Scattering (STaRS) code, the position, direction, wavelength, and polarization of each photon is traced until escape. The thick neutral scattering region is divided into multiple cells with each cell being characterized by its velocity and density, which ensures flexibility of the code in analyzing Raman-scattered features formed in a neutral region with complicated kinematics and density distribution. To test the code, we revisit the formation of Balmer wings through Raman scattering of the far-UV continuum near Lyβ and Lyγ in a static neutral region. An additional check is made to investigate Raman scattering of O vi in an expanding neutral medium. We find a good agreement of our results with previous works, demonstrating the capability of dealing with radiative transfer modeling that can be applied to spectropolarimetric imaging observations of various objects including symbiotic stars, young planetary nebulae, and active galactic nuclei.

Experimental setup for elemental analysis using prompt gamma rays at research reactor IBR-2

  • Hramco, C.;Turlybekuly, K.;Borzakov, S.B.;Gundorin, N.A.;Lychagin, E.V.;Nehaev, G.V.;Muzychka, A. Yu;Strelkov, A.V.;Teymurov, E.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제54권8호
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    • pp.2999-3005
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    • 2022
  • The new experimental setup has been built at the 11b channel of the IBR-2 research reactor at FLNP, JINR, to study the elemental composition of samples by registration of prompt gamma emission during thermal neutron capture. The setup consists of a curved mirror neutron guide and a radiation-resistant HPGe high-purity germanium detector. The detector is surrounded by lead shielding to suppress the natural background gamma level. The sample is placed in a vacuum channel and surrounded by a LiF shield to suppress the gamma background generated by scattered neutrons. This work presents characteristics of the experimental setup. An example of hydrogen concentration determining in a diamond powder made by detonation synthesis is given and on its basis, the sensitivity of the setup is calculated being ~4 ㎍.

Near-infrared polarimetric study of near-Earth object 252P/LINEAR: An implication of scattered light from the evolved dust particles

  • Kwon, Yuna G.;Ishiguro, Masateru;Kwon, Jungmi;Kuroda, Daisuke;Im, Myungshin;Choi, Changsu;Tamura, Motohide;Nagayama, Takahiro;Kawai, Nobuyuki;Watanabe, Jun-Ichi
    • 천문학회보
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    • 제44권2호
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    • pp.44.2-44.2
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    • 2019
  • Comets, one of the least-altered leftovers from the nascent solar system, have probably preserved the primitive structure inside, whereas their surfaces become modified from the initial states after repetitive orbital revolutions around the Sun. Resurfacing makes the surface drier and more consolidated than the bulk nuclei, creating inert refractory dust layer ("dust mantle"). Near-infrared (NIR; 1.25-2.25 m) polarimetry is theoretically expected to maximize contrast of the porosity between inner fresh and evolved dust particles, by harboring more dust constituents in the single wavelength than the optical; thus, intensifies electromagnetic interaction in dust aggregates. Despite such an advantage, only a few studies have been made in this approach mainly due to the limited accessibility of available facilities. Herein, we present our new multi-band NIR polarimetric study of near-Earth object 252P/LINEAR over 12 days near perihelion, together with the results of optical (0.48-0.80m) imaging observations and backward dynamical simulation of the comet. Based on the results, we will characterize the dust properties of the comet and discuss the possible environmental (temperature and UV radiation) effects that could produce the observed phenomena.

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에너지 변조 필터를 이용한 이중 에너지 콘빔 CT의 선량 평가 (Evaluation of Radiation Dose for Dual Energy CBCT Using Multi-Grid Device)

  • 주은빈;안소현;조삼주;금기창;이레나
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제27권1호
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    • pp.31-36
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    • 2016
  • 본 연구에서는 이중에너지 영상을 획득하는 방법으로, 구리판을 이용한 에너지 변조 필터를 사용하였을 때의 선량을 계산 및 측정하였고, 기존의 다른 방법들과 선량을 비교하였다. 몬테칼로 전산모사를 이용하여 에너지 변조 필터에 의한 선량 변화를 평가하기 위하여 MCNPX를 사용하였다. 두경부, 흉부, 복부 촬영에 주로 사용되는 관전압인 80, 120 kVp에 대한 스펙트럼을 SPEC78 프로그램으로 생성하여 선원을 모사하였고, 구리 물질로 이루어진 에너지 변조 필터(밀도: $8.96g/cm^3$)는 두께를 0.5 mm부터 2.0 mm까지 0.5 mm 간격으로 변화시켜가면서 선원으로부터 20.0 cm 거리에 X-선 창을 절반만 가리도록 모델링 하였다. 몬테칼로 전산모사 값과 실제 선량 값을 비교하기 위해서는 교정 상수가 필요하므로, Gafchromic EBT3 필름에 알고 있는 선량을 조사한 후 판독하여 선량 교정 곡선을 획득하였다. 실험과 동일한 조건으로 MCNPX의 f6 tally로 획득한 결과값과 측정값 간의 선량 환산 인자는 $7.2*10^4cGy/output$으로 구해졌으며, 관전압 80 kVp과 관전류 6 mA의 조건으로 콘빔 CT 촬영 시, 평균 10.1 cGy (표준편차 2.7 cGy) 조사됨을 알 수 있었다. 에너지 변조 필터에 기반한 이중 에너지 영상 획득 기술을 적용한 본 연구에서는 이중 에너지 콘빔 CT 시스템의 선량이 단일 에너지 CT 시스템의 선량보다 33~40% 감소함을 알 수 있다. 또한, 에너지 변조 필터에서 발생한 산란선에 의한 선량 증가 효과는 거의 없었다. 따라서, 인체 내 물질 분별력이 우수하여 임상에 널리 응용되었던 기존 이중 에너지 CT 시스템의 상대적으로 피폭선량이 높다는 단점을 효과적으로 개선할 수 있다.

인형 모의피폭체내 MOSFET 선량계의 에너지 및 방향 의존도를 고려하기 위한 선량보정인자 결정 (Determination of Dose Correction Factor for Energy and Directional Dependence of the MOSFET Dosimeter in an Anthropomorphic Phantom)

  • 조성구;최상현;나성호;김찬형
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제31권2호
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    • pp.97-104
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    • 2006
  • 최근 방사선 치료 및 진단 분야에서 선량 측정을 위하여 다양하게 사용되고 있는 MOSFET 선량계는 검출부위가 실리콘으로 이루어져 있으며 다른 검출기들과 마찬가지로 어느 정도의 에너지 의존도와 방향 의존도를 보인다. 따라서 MOSFET 선량제가 공기 중이 아닌 모의피폭체 내에서 선량 측정에 사용될 경우 낮은 에너지를 갖는 산란 광자 등 이차 광자들로 인하여 선량을 실제보다. 높게 평가하게 된다. 본 연구에서는 MOSFET 선량계의 에너지 의존도와 방향 의존도로 인하여 발생하는 오차를 보정하기 위한 선량보정인자를 몬테카를로 전산모사 기법을 이용하여 계산하였다. 먼저 사용되는 인형 모의 피폭체의 체적소 모의피폭체(Voxel Phanom)를 CT 영상을 이용하여 제작하였으며 제작된 체적소 모의 피폭체를 몬테카를로 전산코드로 구현한 후, 모의피폭체 내 각 선량계 지점에서 입사하는 광자의 에너지 및 방향별 에너지 스펙트럼을 계산하였다. 각각의 선량계 지점에서 0.662 MeV와 1.25 MeV의 광자빔을 고려하였으며 또한 MOSFET 선량계의 방향은 실리콘 베이스 방향과 에폭시 방향을 고려하였다. 주어진 선량제 지점에서의 선량보정인자는 계산된 에너지 의존도들의 중간간을 이용하여 결정하였으며 이렇게 결정된 각 선량계 지점에서 선량보정인자는 0.89-0.97 범위의 값들을 나타내었다. 본 연구결과에 따르면 MOSFET 선량계를 이용하여 인형 모의피폭체 내에 선량을 측정할 때 에너지 의존도와 방향 의존도를 고려하지 않을 경우 측정 위치에 따라 $3{\sim}11%$ 정도의 측정오차가 발생할 수 있다. 그러므로 인형 모의피폭체 내의 선량을 정확하게 측정하기 위해서는 선량보정인자를 각 선량계에 필히 적용해주어야 한다.

방사선 치료용 고에너지 전자선의 조직 내 선량분포 특성에 관한 연구 (Study on Characteristics of Dose Distribution in Tissue of High Energy Electron Beam for Radiation Therapy)

  • 나수경
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.175-186
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    • 2002
  • The purpose of this study is directly measure and evaluate about absorbed dose change according to nominal energy and electron cone or medical accelerator on isodose curve, percentage depth dose, contaminated X-ray, inhomogeneous tissue, oblique surface and irradiation on intracavitary that electron beam with high energy distributed in tissue, and it settled standard data of hish energy electron beam treatment, and offer to exactly data for new dote distribution modeling study based on experimental resuls and theory. Electron beam with hish energy of $6{\sim}20$ MeV is used that generated from medical linear accelerator (Clinac 2100C/D, Varian) for the experiment, andwater phantom and Farmer chamber md Markus chamber und for absorbe d dose measurement of electron beam, and standard absorbed dose is calculated by standard measurements of International Atomic Energy Agency(IAEA) TRS 277. Dose analyzer (700i dose distribution analyzer, Wellhofer), film (X-OmatV, Kodak), external cone, intracavitary cone, cork, animal compact bone and air were used for don distribution measurement. As the results of absorbed dose ratio increased while irradiation field was increased, it appeared maximum at some irradiation field size and decreased though irradiation field size was more increased, and it decreased greatly while energy of electron beam was increased, and scattered dose on wall of electron cone was the cause. In percentage depth dose curve of electron beam, Effective depth dose(R80) for nominal energy of 6, 9, 12, 16 and 20 MeV are 1.85, 2.93, 4.07, 5.37 and 6.53 cm respectively, which seems to be one third of electron beam energy (MeV). Contaminated X-ray was generated from interaction between electron beam with high energy and material, and it was about $0.3{\sim}2.3\%$ of maximum dose and increased with increasing energy. Change of depth dose ratio of electron beam was compared with theory by Monte Carlo simulation, and calculation and measured value by Pencil beam model reciprocally, and percentage depth dose and measured value by Pencil beam were agreed almost, however, there were a little lack on build up area and error increased in pendulum and multi treatment since there was no contaminated X-ray part. Percentage depth dose calculated by Monte Carlo simulation appeared to be less from all part except maximum dose area from the curve. The change of percentage depth dose by inhomogeneous tissue, maximum range after penetration the 1 cm bone was moved 1 cm toward to surface then polystyrene phantom. In case of 1 cm and 2 cm cork, it was moved 0.5 cm and 1 cm toward to depth, respectively. In case of air, practical range was extended toward depth without energy loss. Irradiation on intracavitary is using straight and beveled type cones of 2.5, 3.0, 3.5 $cm{\phi}$, and maximum and effective $80\%$ dose depth increases while electron beam energy and size of electron cone increase. In case of contaminated X-ray, as the energy increase, straight type cones were more highly appeared then beveled type. The output factor of intracavitary small field electron cone was $15{\sim}86\%$ of standard external electron cone($15{\times}15cm^2$) and straight type was slightly higher then beveled type.

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치료 방사선 선속(Flux)에 포함된 산란전자의 분포와 에너지 측정 (The Measurements of Energy and Distribution of Scattered Electrons in Therapeutic X-Ray Beam)

  • Vahc, Young-Woo;Park, Kyung-Ran;Ohyun Kwon;Lee, Yong-Ha;Kim, Tae-Hong;Kim, Sookil
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제13권1호
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    • pp.1-8
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    • 2002
  • 치료방사선 선형가속기에서 출력되는 광자선의 선속 (flux)에는 gantry head로부터 발생되는 오염전자를 포함하고 있으며, 오염전자의 발생은 주로 gantry head의 부속장비 또는 방사선 치료를 위해 gantry head 밑에 설치되는 부속장치 등에서 광자선과 매질의 전자쌍생성, 또는 컴프톤 산란전자 등의 물리적 현상으로 발생된다. 오염전자는 표면영역의 수cm 깊이의 선량 분포에 영향을 주고 있으며, 이것은 방사선 치료 시 skin-sparing 효과를 감소시키는 등 임상적인 측면에 영향을 주고 있다. 그러므로 선형가속기에서 발생되는 오염전자의 특성을 이해 할 필요가 있다. 본 연구는 선형가속기 (Clinac 1800, Varian )에서 출력되는 15MV 광자 선속에서 조사야의 크기가 0.0$\times$10.0 to 30.0$\times$30.0 $\textrm{cm}^2$에서 30.0$\times$30.0 $\textrm{cm}^2$ 대해 구리판(Cu)의 부분적 오염전자 제거 능력과, 조사야의 부분 차폐 방법을 이용하여 물팬톰 내의 선량분포의 변화를 측정하므로써 오염전자의 특성을 분석하였다. 그 결과 오염전자는 조사야의 중심축으로부터 넓게 퍼진 cone 모양의 분포를 하고 있었으며, 또한 오염전자가 갖는 평균 에너지는 약 3.0MeV로 나타났다. 그러므로 오염전자는 표면으로부터 2.5cm 깊이까지 분포하였다. 이러한 결과로써 광자선속에 포함된 오염전자를 제거하고 순수한 광자선을 이용한다면 buildup 영역 및 표면선량이 감소되고, 최대선량지점이 좀더 깊어진다.

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방사선 세기 조절 치료에서 선량을 규명하는 데 사용된 BlnS System의 특성 (The Properties of Beam Intensity Scanner (BInS) for Dose Verification in Intensity Modulated Radiation Therapy)

  • 박영우;박광열;박경란;권오현;이명희;이병용;지영훈;김근묵
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제15권1호
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    • pp.1-8
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    • 2004
  • 방사선 치료과정에서 가장 중요한 것은 환자에게 조사된 흡수선량을 검증하는 것이다. IMRT에 사용되는 방사선의 물리적 특성을 결정하고 환자에 조사된 선량분포를 검증할 수 있는 정밀한 선량 측정 장치가 필요하다. 본 연구에서 2차원 광자선의 선량검증을 위해 만들어진 BInS (Beam Intensity Scanner)에 관하여 논의한다. BInS에 있는 Scintillator는 광자선이나 전자선에 조사되면 형광을 발생하는 Gd$_2$O$_2$S:Tb를 주성분으로 한다. Scintillator에서 발생된 형광은 디지털 비디오카메라에 의해 수집되어 디지털 신호로 바뀌고 자체 제작한 소프트웨어에 의해 분석되며 상대적인 선량 분포가 3차원 그림으로 표시된다. BInS가 IMRT에서 사용가능한지를 알아보기 위하여 치료에 관련된 몇 가지 측정을 하였다. IMRT의 주요 작동방식 중의 하나인 SMLC (static multileaf collimator) 방식에서는, leaf들의 동작을 통제하여 만들어지는 여러 개의 정적 조사면적(static portal)을 통하여 IMB (intensity modulated beam)이 만들어진다. 따라서 여러 개의 정적 조사면적이 연달아 맞닿아 있는 경우, 연속된 두 조사면적의 경계면에서 penumbra와 산란된 광자들이 겹쳐지고 따라서 hot spot이 생기게 된다. 이와 같이 SMLC 방식에서 나타나는 inter-step hot spot들의 존재를 BInS를 이용하여 측정하여 가시화하였고 또한 그것들을 제거하는 실험적 방법도 제시하였다. IMRT에서 사용되는 다른 주요한 작동방식인 DMLC (dynamic multileaf collimator)는 광자선이나 전자선을 제어하는 leaf의 작동방식이 다르기 때문에 SMLC 방식과는 다른 특성을 보인다. 따라서 BInS를 이용하여 SMLC와 DMLC 방식에 의해 실제로 target에 투사된 선량을 측정 비교하였다. 비록 같은 선량을 target 부위에 투사하기로 계획했을지라도, 실제로는 산란된 광자와 전자들 때문에 DMLC 방식에 의한 선량이 SMLC 방식에 의한 선량보다 14.8%나 큰 것으로 측정되었다.

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부분유방 방사선조사 시 저자기장이 선량분포에 미치는 영향 (Effect of Low Magnetic Field on Dose Distribution in the Partial-Breast Irradiation)

  • 김정인;박소연;이양훈;신경환;우홍균;박종민
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제26권4호
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    • pp.208-214
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    • 2015
  • 이 연구 목적은 부분유방 방사선조사 시 저자기장이 선량분포에 주는 영향을 조사하는 것이다. 11명의 초기 유방암 환자들이 뷰레이 시스템에서 38.5 Gy를 10회의 부분유방 방사선 조사 방법으로 치료를 받았다. 모든 치료계획은 저자기장이 있을 때와 없을 때의 선량분포를 각각 계산하고, 각 구조물에 대하여 선량과 용적의 차이값을 평가하였다. 치료계획용적에 대해서는 평균선량, 최소, 최대 선량 그리고 처방선량의 최소한 90%, 95%, 107%를 조사받는 용적을 각각 분석에 포함하였다. 정상조직장기 중 치료와 동일한 방향 폐는 평균선량, 20 Gy를 받는 용적을 평가하고, 반대방향의 폐는 평균선량만 평가하였다. 심장은 평균선량, 최대선량과 20 Gy를 받는 용적을 각각 평가하였다. 내 외각 껍질구조에 대해서는 평균선량, 최소, 최대 선량을 각각 평가하였다. 치료계획용적의 경우 저자기장에 의한 선량 분포의 영향은 최대 2%의 용적 변화, 4 Gy 선량 변화 차이를 보였다. 정상조직 장기에 대해서는 자기장에 의한 선량 분포의 영향은 발견되지 않았다. 내 외각 껍질구조에서 두 선량분포 계산에서 평균값의 차이는 작지만 평균선량의 차이가 유효하게 나타났다. 최소 선량 분석에서는 내 외각 껍질구조에서 차이가 없었다. 자기장에 의한 선량 분포의 영향은 외각 껍질구조에서 최대선량 값 분석에서 $5.0{\pm}10.5Gy$으로 나타났다. Co-60 빔을 이용한 세기조절 방사선치료계획의 부분유방 방사선조사 치료에서 0.35 T 저자기장에 의한 선량 분포 영향은 인체 내부에서는 크게 발견되지 않았다. 다만 인체 외부에서 선량 증가가 관찰되었고, 이는 치료시스템 헤드에서 발생되는 이차전자와 인체 표면 부근에서 산란된 이차전자가 자기장의 방향으로 이동하면서 선량 분포를 형성하고 있다.

방사선촬영 중 제어실 문의 열린 방향에 따른 차폐효과 (Shielding Effect according to the Direction of Control Room Door Opening during Radiography)

  • 최원근;김정훈;강보선;배석환;임창선
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제11권9호
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    • pp.3347-3352
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    • 2010
  • 방사선촬영검사 시에는 제어실 문을 닫고 촬영하도록 권고하고 있으나 응급 환자나 소아 환자 등의 방사선 촬영검사 시에는 발생할 수 있는 긴급 상황에 대한 신속한 조치 수행을 위해서 불가피하게 제어실 문을 열어 놓은 상태에서 촬영해야 하는 경우가 있다. 또한 일반 단순촬영의 경우에도 환자들의 대기시간 단축 등을 고려할 때 촬영시 제어실 문을 열어 두는 것이 더 효율적일 수 있다. 이러한 상황을 감안하여 제어실 문을 열어 놓고 촬영업무를 수행하는 경우에 방사선작업종사자에 대한 방사선피폭선량을 평가하여 방사선피폭을 최소화하면서 업무의 효율을 올릴 수 있는 방안을 모색하고자 본 연구를 수행하였다. 실제 선량률은 유리선량계를 이용하여 측정하였으며, 제어실 문이 열린 상태에서 촬영 시 방사선작업종사자 위치에서 의 선량률은 주당 100 mR(약 0.88 mGy)을 약 2.3배 초과하는 2.02 mGy가 측정되었다. 이 결과를 통해 문이 열린 경우에는 상당량의 산란선이 작업종사자의 피폭선량을 증가시킴을 알 수 있었으며, 제어실 문이 열린 상태에서 촬영할 경우 작업종사자의 과다피폭 가능성이 매우 높다는 것을 확인하였다. 또한 몬테카를로 전산 모의실험을 수행하여 동일한 조건에서도 제어실 문의 방향에 따라 방사선작업종사자가 위치한 곳의 선량률을 대략 1/100까지 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 결론적으로, 제어실 문을 열고 촬영하더라도 제어실 문의 방향에 따라 동일한 차폐효과를 기대할 수 있으므로 방사선차폐시설을 함에 있어 이에 대한 고려가 요구된다.