일반적으로 방사선 선원의 강도는 거리의 역자승 법칙을 따른다. 그러나 방사선 선원과 검출기와의 거리가 가까울수록 거리의 역자승 법칙 실험은 이론과 실험의 일치하지 못하는 오류를 가져오게 된다. 본 연구에서는 방사선 선원과 검출기와의 거리에 따른 거리의 역자승 법칙이 실제 실험에서는 정확하게 성립하지 않는 이유를 실험적으로 확인하였다. 그리고 이 문제를 해결하기 위하여 측정된 방사능을 보정하기 위하여 보정계수를 실험적으로 얻었다. 측정에 사용한 검출기는 $2^{{\prime}{\prime}}{\times}2^{{\prime}{\prime}}{\phi}$ NaI(Tl) 신틸레이션 검출기를 사용하였고, 방사선에너지의 변화에 따른 효과를 확인하기 위하여 감마선 선원 $^{60}Co$(1.174 MeV, 1.333 MeV)와 $^{137}Cs$(0.662 MeV)에 대한 실험도 병행하였다. 측정에서 얻어진 거리의 역자승 법칙의 결과들을 보정계수를 이용하여 측정값들을 보정한 결과 거리의 역자승 법칙과 매우 일치하는 경향을 보였고, 오류에 대한 원인을 실험적으로 확인하였다. 이러한 결과는 유한한 체적을 가진 검출기를 사용하여 방사선의 강도가 거리의 역자승에 반비례하는 실험을 할 경우 모두 해당되는 문제이므로 본 연구의 결과는 방사선계측 분야에 매우 유용하게 사용되어질 것으로 사료된다.
본 연구는 손, 머리, 복부 등의 X선 촬영 시에 발생되는 공간선량이 어느 정도인지를 알아보고, 산란선에 의한 공간선량의 강도가 "거리 역자승 법칙"에 의해 감쇠하는지를 파악했다. 첫째, 손처럼 X선 산란선 발생량이 적은 촬영의 공간선량은 대부분 "거리 역자승 법칙"에 근접한 감쇠가 이루어지면서, 2m 거리에서는 전혀 측정되지 않았다. 둘째, 머리나 복부처럼 X선 산란선 발생량이 많은 촬영의 공간선량은 조사야 중심을 기준으로 30cm에서 1m 거리까지는 "거리 역자승 법칙"보다 더 높은 비율의 감쇠가 이루어지고, 1m에서 2m 거리까지는 "거리 역자승 법칙"에 의한 감쇠가 이루어졌다. 따라서 X선 촬영실 내에서는 손 촬영의 경우 조사야 중심으로부터 적어도 2m 이상 떨어져 있어야 하고, 머리나 복부 촬영의 경우 촬영실 내 모든 공간에서 보호용구를 이용한 X선 피폭 방어조치가 요구된다.
거리 역자승 법칙에 관한 엑스선 감약의 정도를 파악하고 이를 산란선 발생에서 적용하여 방사선사의 피폭을 저감할 수 있는 공간을 찾도록 알아보고자 하였다. 관전류량 10 mAs, 관전압 60 kVp, 70 kVp, 81 kVp, 90 kVp, 각각의 거리 60 cm, 120 cm, 180 cm에서 1차 선량을 측정하고, 산란선은 관전류량 20 mAs, 관전압 70 kVp, phantom의 중심부로부터 전면과 후면으로 42.5 cm, 52.5 cm, 62.5 cm 떨어진 곳에서 음 양극(좌우측)으로 각각 10 cm씩 60 cm까지 측정하였고, 거리역자승법칙과 비교하기 위해 전 후방 각각 42.5 cm, 85 cm, 127.5 cm에서 산란선을 측정하였다. 1차선은 거리가 2배에서는 20.52 mR(27.20%), 28.58 mR(25.20%), 38.82 mR(26.32%), 48.20 mR(26.27%)로 감약되고 거리가 3배에서는 7.06 mR(8.91%), 9.90 mR(8.73%), 13.64 mR(9.25%), 16.60 mR(9.05%)로 감약되는 것을 알 수 있었고, 산란선은 전 후방 각각 거리가 2배에서는 0.15 mR(23.09%), 0.15 mR(22.08%) 3배에서는 0.07 mR(10.43%), 0.06 mR(8.83%)로 감약되었다. 산란선의 발생량이 평균적으로 3사분면이 적게 발생하기에 환자를 붙잡고 촬영할 시에는 3사분면의 피사체에서 가능하면 거리를 두고 환자를 잡는 것이 피폭선량을 줄일 수 있다.
구(sphere)형의 섬광체를 사용한 방사선 스펙트로스코피 검출기를 설계하였고, 여러 대의 검출기를 사용하여 방사선원의 위치를 추적하는 시스템을 개발하였다. 방사선원의 위치 추적은 방사선의 수는 거리의 역자승 법칙에 따라 감소하는 이론을 바탕으로 위치 추적 알고리듬을 설계하였으며, 여러 위치의 방사선원에서 발생된 방사선의 수를 측정하여 알고리듬을 통해 위치를 계산하였다. 방사선원에서 발생되는 방사선은 각 검출기에서 서로 다른 계수로 검출되며, 이러한 검출되는 계수의 차이는 거리의 역자승에 비례하여 달라진다. 설계한 방사선원 위치 추적 시스템의 성능을 검증 및 평가하기 위해 Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE) 시뮬레이션을 실시하였으며, 서로 다른 위치에 놓이 방사선원에서 발생된 방사선을 각 검출기로 계수하였다. 측정된 방사선의 수는 방사선원 위치 추적 알고리듬을 통해 위치가 추적되었으며, 실제 방사선원의 위치와 알고리듬으로 계산된 위치와의 오차를 평가하였다. 실제 방사선원의 위치와 계산된 위치와의 오차는 평균 X축 0.11%, Y축 0.37%로 측정되었으며, 매우 정확하게 위치를 측정할 수 있음이 검증되었다.
Time Stretched Pulse (TSP)는 공간적으로 임펄스(Impulse)를 효율적으로 전달하고 분석하기 위해서 사용되어 진다. 하지만 발신기와 수신기의 전달함수를 포함시키지 않으면, 시간 영역에서의 분석은 직, 간접 신호의 중첩으로 공간의 자유음장 특성을 파악하기 불가능하다. 일반적으로 공간의 자유음장(Free Field)은 표준 ISO 3745 Annex A에 의해서 평가되고 있는데, 일정 주파수 간격의 1/3 옥타브 밴드 신호를 연속적으로 발신 및 수신하여 거리별 신호 감소를 역자승 법칙(Inverse Square Law)을 적용하여 판단하고 있다. 본 논문은 자유음장 분석에서 TSP 신호를 적용하여 일반적인 ISO 3745의 1/3 옥타브 밴드 신호와 비교하였다. 역자승 모델 값과의 차이점을 분석한 결과 TSP 신호 또한 1/3 옥타브 밴드 신호와 유사한 결과를 보이고 있으며, 측정 시간 및 확장성에 대해서는 우수하게 판단되었다. 본 실험에서는 ISO 3745에 의해서 제한된 주파수 범위에서 자유음장과 반자유음장(Hemi-free Field)을 검증 받은 무향실을 사용하였다.
본 연구에서는 건설 공사소음 예측 및 가설방음벽 설계를 위해 개발한 공사장 소음예측 프로그램에 대해 소개하고자 한다. 또한, 건설장비가 운영되는 동안 이격거리별 소음측정을 수행한 후 측정결과와 해석결과와의 비교검토를 통해 개발 프로그램의 타당성을 검증하고자 하며, 상용되고 있는 소음해석 전용 소프트웨어를 이용해 다양한 경우에 대한 소음해석을 수행한 후 해석결과를 개발 프로그램의 해석결과와 비교함으로서 개발 프로그램의 타당성을 검증하는 것을 본 연구의 목적으로 한다.
고선량의 RALS(Remote Afterloding Syetem)를 이용한 근접조사에서 선원의 위치에 따라 선량분포는 거리제곱의 반비례 형태로 변화되므로, 관심점의 흡수선량은 선원의 교정에 의해 크게 영향을 받는다. 자궁경부암 강내치료시 정확한 흡수선량을 결정하고자 선원을 교정하고, 선원의 위치에 따른 선량분포도에 의한 계산값과 반도체 검출기와 전리함을 이용한 설측값과 차이를 비교하고 보정 방법을 논의 하였다. Bulcher-RALS를 이용하여 치료에 사용된 선원의 교정은 공기커마와 사각형 아크랄 팬톰을 이용하여 r 인자에 의한 거리 역자승법칙으로 계산하였고, Co-60 선원의 8cm 거리에서 검교정된 측정기를 이용한 선량율을 비교치로 이용하였다. 선량측정치의 재현성은 팬톰내에서 0.3~1.1% 였으며, 측정치의 분포는 Bulcher-RALS 선량분포도에 의한 계산값과 팬톰측정치의 비교에서 -3~17%, 강내치료를 받은 18 명의 환자를 대상으로한 직장내 흡수선량에서 체내 실측값과 차이는 환자와 선원의 위치에 따라 -6~+21%로 측정값이 평균 6.3% 높게 나타났다.
근접방사선치료는 방사선동위원소를 신체 내부에 넣어 종양에 방사선을 집중적으로 조사하는 치료법이다. 근접방사선 치료는 고선량율의 방사선동위원소 선원을 사용하기 때문에 정확한 선원의 위치 및 선량등을 파악하는 것이 매우 중요하다. 하지만 임상에서는 ruler, autoradiograph등을 통하여 육안으로 부정확하게 평가하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 Lead(II) Iodide(PbI2) 물질을 사용하여 방사선근접치료에 사용할 수 있는 선량계를 개발하고, 재현성, 선형성, PID 항목을 분석하여 적용가능성을 평가하였다. 재현성 평가 결과, RSD 값은 1.41%로 평가기준 1.5%를 만족하였다. 선형성 평가결과, R2값은 0.9993으로 평가기준 0.9990을 만족하였다. PID 평가 결과 50% 선량 감약지점에서 거리의 역자승 법칙의 이론값과 비교하여 0.06 cm의 차이만을 나타내었다. 본 실험에서 제작된 선량계는 모든 평가에서 기준치를 만족하는 결과값을 나타내어 방사선근접치료 영역에서의 선량계 적용 가능성이 충분한 것으로 판단된다.
복층이 있는 공간의 음향 특성을 계산식, 시뮬레이션 및 실측을 통해 비교해 보았다. 언더발코니 스피커의 바로 뒤 지역은 메인스피커와 딜레이 차이가 생기며, 중/저음 부분에서 충분한 음압저하가 이뤄지지 않아 컴필터링(Comb-Filtering) 현상이 크게 발생하게 된다. 또한 언더발코니 스피커의 바로 하부 지역은 스피커와 거리가 2~3m 내외로 언더발코니 스피커의 음압이 메인 스피커보다 커져 강대상과 음상일치가 깨지게 된다. 언더발코니 스피커에서 5~6m 이상 벗어나는 지역은 음의 역자승법칙에 따라 언더발코니 스피커 하부 지역보다 10dB이상 차이가 발생하며, 메인스피커에서도 중/고역 주파수(Mid/High Frequency) 음이 유입되지 않아 주파수별 음압 편차가 크게 발생하여 집중도가 떨어지게 된다. 이러한 음향 문제를 최소화하기 위해서 메인스피커의 위치 및 출력에 따른 언더발코니 스피커의 적절한 배치와 출력이 요청된다. 발코니 하부 지역을 더 쾌적한 음향 환경으로 개선하기 위해서는 언더발코니 스피커에 대한 적절한 음향설계 방향이 제시되어야 한다.
비파괴 검사에 사용되는 방사선원은 투과력이 높고 주변 물질과의 충돌을 통해 산란선을 야기하며 이는 주변 공간선량 변화를 발생시킨다. 이에 본 연구는 몬테카를로 모의 모사를 활용하여 비파괴 검사 시 작업환경 내 선원별 공간선량 분포를 평가 및 분석하고자 하였다. 본 연구는 모의 모사 코드인 FLUKA를 활용하여 비파괴 검사에서 사용되는 60Co(3,700 GBq), 192Ir(1,850 GBq), 75Se(2,960 GBq) 선원을 모의모사하고, 산출된 선량률을 보건물리학회 자료와 비교하여 선원항의 신뢰성을 확보하였다. 이후 방사선안전시설(RT-room) 내 비파괴 검사를 설계하여 선원으로부터 거리에 따른 공간선량률을 평가하였다. 공간선량률 평가 결과, 75Se 선원이 정면 위치에서 가장 낮은 선량 분포를 보였으며, 60Co는 75Se에 비해 약 15배, 192Ir 보다 약 2배 높은 선량을 나타내었다. 또한 거리에 따른 공간선량 분포는 선원과의 거리가 증가할수록 거리 역자승 법칙에 따라 감소되는 경향을 나타내었다. 예외적으로 60Co, 192Ir, 75Se 선원 모두 2 m 지점 이내에서 선량이 다소 증가하는 것을 확인하였다. 방사성동위원소를 이용한 비파괴 검사 시 작업환경 내 피폭선량 관리를 위해 75Se 선원과 같은 낮은 에너지를 방출하는 선원의 사용과 작업 시 방사선안전시설 내 선원과의 거리를 4 m 이상으로 유지한다면, 방사선작업종사자의 피폭선량 최적화에 도움 될 것으로 판단된다. 추후 본 연구 결과를 토대로 비파괴 검사 시 방사선안전시설 내 종사자의 안전관리를 위한 보조자료로서 활용될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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