• 제목/요약/키워드: 몬테칼로 모사

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확산된 피크의 양성자에서 선량 증강 현상에 대한 분석 (Analysis of Radiation Dose Enhancement for Spread Out Bragg-peak of Proton)

  • 황철환;김정훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.253-260
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    • 2019
  • 방사선 선량 증강은 물질과의 상호작용 단면적을 높여 국소 부위에 대한 선량을 증가시키는 방법으로 선에너지부여 및 상대적 생물학적 효과비 증가로 치료가능비 향상에 기여할 수 있다. 선량 증강에 대한 선행 연구는 X, ${\gamma}$선에 대한 보고가 주를 이루고 있으나, 본 연구에서는 MCNP6를 이용한 몬테칼로 시뮬레이션을 바탕으로 양성자 선원에 대해 선량 증강 현상을 분석하였다. 수학적 모델 방법에 따라 확산된 피크의 양성자 선원에 대한 에너지 분포와 상대적 강도를 산출하였으며, 금, 아이오딘, 가돌리늄의 선량 증강 물질에 대한 선량증강비와 깊이 변화에 따른 에너지 분포를 평가하였다. 금을 이용한 증강 현상에서 1.085-1.120배, 가돌리늄에서는 1.047-1.091배의 선량증강비를 나타내었다. 또한 깊이에 따른 흡수에너지 변화로 인해 실질 비정과 95% 선량 구간의 감소를 나타내었으며, 이는 선량 증강 현상과 더불어 종양조직에 불확실한 선량 전달로 이어질 수 있으므로 증강 물질의 질량 저지능으로부터 확산된 피크 구간의 적절한 보정이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서 모의모사를 통한 선량 증강 현상의 분석은 실질적인 증강 효과 확인을 위한 체내 외 실험의 기초자료로써 활용될 것으로 기대한다.

Geant4 몬테칼로 전산모사 툴킷을 이용한 이중모드 컴프턴 카메라 최적화 설계 및 성능평가 (Preliminary Study of Performance Evaluation of a Dual-mode Compton Camera by Using Geant4)

  • 박진형;서희;김성훈;김영수;김찬형
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제37권4호
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    • pp.191-196
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    • 2012
  • 한양대학교에서는 핵물질 탐지를 위해 고에너지 감마선원 영상화에 적합한 이중산란형 컴프턴 카메라의 원형을 개발하였다. 이중산란형 컴프턴 카메라는 높은 영상해상도를 제공하지만, 기존의 단일산란형 컴프턴 카메라보다 상대적으로 영상감도가 낮다는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 개발된 이중산란형 컴프턴 카메라에 단일산란형 컴프턴 카메라의 기능을 추가함으로써 하나의 시스템에서 두 가지 모드로 작동하는 이중모드 컴프턴 카메라(고민감도(단일산란형)모드와 고해상도(이중산란형)모드)에 대한 개념설계와 이에 대한 최적화 설계를 수행하였다. 최적화된 시스템에서 고민감도 모드는 고해상도 모드에 비해 전 에너지 영역에서 약 100배 정도 높은 고유영상감도를 제공하는 것으로 평가되었으며, 고해상도 모드에서 영상해상도는 기존의 이중산란형 컴프턴 카메라와 거의 같은 결과를 보여 고해상도 영상을 제공하는 것으로 나타났다.

즉발감마선을 이용한 양성자 빔 위치 측정에 관한 연구 (Determination of Proton Beam Position Based on Prompt Gamma Ray Detection)

  • 서규석;김종원;김찬형
    • 한국의학물리학회:학술대회논문집
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    • 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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    • pp.69-71
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    • 2004
  • 양성자 치료는 양성자 빔의 선량분포 특성인 브래그 피크를 이용한 방사선 치료방법으로 기존의 전자 및 광자빔을 이용하는 방사선 치료와 비교하여 정상세포에는 현저히 적은 선량을 주고, 암세포에는 대부분의 선량을 줄 수 있어 최근에 각광받고 있다. 양성자 치료 빔은 치료 부위에서 완전히 멈추고 인체 내 각기 다른 밀도를 가진 장기들에 의해 양성자 빔의 비정이 불확실하기 때문에 체내 양성자 빔의 분포를 확인하고 빔을 조정하면서 치료할 수 있는 적절한 방법이 없다. 양성자 빔의 물질에 대한 흡수선량 분포와 물질과 양성자의 핵반응으로 방출되는 즉발 감마선의 상관관계를 이용한 측정시스템을 몬테칼로 전산코드로 전산모사하고 계산한 결과 체내 양성자 빔의 위치를 실시간으로 측정할 수 있음을 확인하였다.

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기준깊이 변화에 따른 중심전극 보정인수(Pcel)변화 (Monte Carlo study on the effect of reference depth change to the central electrode correction factor)

  • 민철희;김성훈;신동오;김찬형
    • 한국의학물리학회:학술대회논문집
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    • 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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    • pp.39-42
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    • 2004
  • 빔선질보정인수(kQ)의 인자 중에서 이온함 중심전극 물질의 공기 비등가성에 대한 보정인수 Pcel 값은 TG-51이 기준 깊이로 정한 물 깊이 10cm에 기반하지 않고 5cm에 기반한 데이터를 사용하고 있다. 본 연구의 목적은 선량계의 깊이가 5cm 에서 10cm로 변화함에 따라 광자의 에너지스펙트럼의 변화가 예상되며 이로 인한 Pcel 값 (그리고 이에 따른 Pcel 결정식)의 변화 정도를 몬테칼로 전산모사 방법을 통하여 확인하는데 있다. 확인 결과, 선량계의 깊이가 5cm에서 10cm로 변화하더라도 Pcel 값은 0.2% 통계오차 범위 내에서 차이가 없음을 알 수 있었다.

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몬테칼로 모의모사를 이용한 유방성형술 환자의 유방선량평가 (Evaluation of Breast Dose in Mammography for Breast Implant Patient using a Monte Carlo Simulation)

  • 김지수;조용인;김정훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.253-259
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    • 2020
  • 유방촬영은 경제적이고 간편하며 미세석회화 검출에 효과적이라는 장점이 있으나, 유방은 감수성이 높은 장기이므로 확률적 영향에 의한 암 발생 위험을 동반한다. 이를 최소화하기 위해 정확한 유방 선량 평가가 필요하나, 현재 유방선량 평가는 일반여성들에게 한정되어 유방성형술 환자에게는 제한적이다. 본 연구는 유방성형환자의 정확한 선량 평가를 위하여 유방 보형물이 삽입된 모의피폭체를 구성하여 관전압에 따른 선량변화를 알아보고자 하였다. 그 결과, 유방 보형물이 있는 경우, 보형물이 없을 때의 선량보다 낮은 결과를 나타내었다. 검사 시 관전압 조건에 따른 선량 분포는 보형물의 유·무와 관계없이 관전압이 높아질수록 선량이 높아지는 양상을 보였다. 추후 본 연구를 통해 유방성형환자의 선량 관리 측면의 진단참고 수준 확립을 위한 기초적인 자료로서 활용 가능할 것으로 사료된다.

발전용원자로에서 뱃치방식으로 배출되는 액체상 방사성물질의 방사능 평가결과에 대한 불확도 해석 (Uncertainty Analysis of the Calculated Radioactivity in Liquid Effluent Released as Batch Mode from a Nuclear Power Plant)

  • 정재학;박원재
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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    • pp.562-571
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    • 2003
  • 발전용원자로에서 뱃치방식으로 환경으로 배출된 액체유출물 내에 함유된 방사능 평가 결과에 오차를 유발하는 시료채취, 제조, 방사능 계측, 유출물 배출체적 측정 등 다양한 인자를 분석하였다. 환경배출 방사능 평가에 포함된 많은 인자들은 단일 측정에 의해 얻어지고 환경배출 방사능의 참값을 알 수 없음에 따라, 평가결과의 오차를 예측하는 것은 원칙적으로 불가능하다. 이에 따라 1993년 ISO가 권고한 측정의 불확도 표현지침에 근거하여 액체폐기물 배출방사능에 대한 불확도 평가모델을 수립하고 가상적인 조건에 대한 액체유출물 환경배출 방사능 평가결과의 불확도를 평가하였다. 그 결과, 액체유출물을 통한 환경배출 방사능 평가결과에 불확도를 유발하는 인자의 상대적인 기여도는 배출폐액의 체적, 시료의 체적, 총방사능 계측값의 순서를 갖는 것으로 나타났다. 또한 개별 변수의 확률분포와 특성값을 토대로 몬테칼로 모사법을 적용하여 최종 환경배출 방사능 평가결과의 확률분포를 해석함으로써, 지금까지 단일 값을 평가 및 보고되었던 발전용 원자로의 액체상 방사성물질 환경배출량이 실제로는 일정한 확률분포를 갖고 있음을 확인하였다.

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몬테칼로 전산모사를 이용한 감마선 투과계측 증류탑 진단기술의 타당성 연구 (Feasibility Study of Gamma Ray Transmission Technique in Distillation Column Using Monte Carlo Simulation)

  • 문진호;김종범;박장근;정성희
    • 방사선산업학회지
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    • 제7권2_3호
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    • pp.115-119
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    • 2013
  • The density profile measurement technology by gamma transmission has been widely used to diagnose processes in the field of refinery and petrochemical industry. This technology can reveal a clue and position of abnormal phenomenon of industrial processes during their operation. In this paper, the feasibility of the gamma transmission technology for detecting changes in the amount of fluid in a distillation column was evaluated by using Monte Carlo simulations. The simulations assumed that $^{60}Co$ (1.17, 1.33 MeV) sources and NaI (Tl) detectors (${\Phi}5{\times}5cm$) are located in opposite sides of a column and it concurrently moves in vertical direction. To determine the dependency of a spatial resolution on aperture size of a collimator, the simulation model for a tray in a column were simulated with the aperture sizes of 1 and 2 cm. The thickness of the high density area including a tray and fluid was 7.6 cm in the simulation. The spatial resolution of the tray was 8.2 and 8.5 cm, respectively. As a result, it was revealed that the conventional density profile measurement technique is not able to show the deviation of liquid level on a tray in a column.

열가소성 플라스틱 재질과 3D 프린트 필라멘트 재질에 대한 방사선량 분석에 관한 연구 (A Study on the Analysis of Radiation Dose for Thermoplastic Material and 3D Print Filament Materials)

  • 이동연
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제15권2호
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    • pp.181-189
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    • 2021
  • 본 연구는 방사선치료 시 사용하는 고정용구 인 열가소성 플라스틱 마스크를 3D 프린트로 제작하기 위한 선행 연구로써 열가소성 플라스틱을 대체할 수 있는 필라멘트 재질을 분석하고자 진행하였다. 시중에 상용화되어 있는 필라멘트 재질 중 열가소성 플라스틱 마스크와 특성이 유사한 재질을 선택하여 방사선량을 비교 분석하였다. 실험은 몬테칼로 시뮬레이션을 이용하였으며, 마스크가 두부를 고정한 형태를 ICRU구를 대상으로 모사하고 열가소성 플라스틱 재질과 필라멘트 재질을 적용하여 피부 Hp(0.07), 수정체 Hp(3), 전신 Hp(10) 지점에서 광자 플루언스를 계산하였다. 그 결과 열가소성 플라스틱 재질을 기준으로 상대적인 선량을 보면 차이가 4% 이내로 근사한 값을 나타내었으며, 가장 유사한 선량을 보인 재질은 PA-nylon으로 나타났다. 적절한 필라멘트 재질 선택에 있어서 경제성, 방사선 영향 등 다양한 조건을 종합적으로 고려하여 선택해야 할 것이며, 본 연구 결과를 기초적인 자료로써 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

방사선 방어시설 구축 시 활용 가능한 관전압별 납 시트 차폐율 성능평가 및 실측 검증 (Evaluation and Verification of the Attenuation Rate of Lead Sheets by Tube Voltage for Reference to Radiation Shielding Facilities)

  • 이기윤;정경환;한동희;김장오;한만석;길종원;백철하
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제17권4호
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    • pp.489-495
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    • 2023
  • 방사선 방어시설은 진단용 방사선 발생장치가 설치되어 있는 장소에 구축되어 환자, 방사선 작업 종사자 등의 피폭을 방지한다. 본 연구에서는 이러한 방사선 방어시설의 주 재료인 납에 대해 최대관전압별 차폐 두께의 경향성을 몬테칼로 시뮬레이션과 실측을 통해 비교 검증하고자 한다. 몬테칼로 시뮬레이션 코드 중 Monte Carlo N-Particle 6를 활용하였으며 해당 시뮬레이션 상에 모사한 납 차폐 구조도는 선원과 납 시트 사이의 거리는 100 cm, 조사야 크기는 10 × 10 cm2이며 관전압은 80, 100, 120, 140 kVp로 설정하였다. 각 관전압별 에너지 스펙트럼을 산출하여 시뮬레이션에 적용하였다. 80, 100, 120, 140 kVp별 각각 50, 70, 90, 95% 차폐율을 보이는 납 두께를 산출하였다. 80 kVp에서 각 차폐율에 해당하는 두께는 각각 0.03, 0.08, 0.2 1, 0.33 mm이며, 100 kVp에서는 0.05, 0.12, 0.30, 0.50 mm, 120 kVp에서는 0.06, 0.14, 0.38, 0.56 mm, 140 kV p에서는 0.08, 0.16, 0.42, 0.61 mm로 나타났다. 산출된 납 두께에 대해 실측을 진행하였으며 사용된 방사선 발생장치는 GE Healthcare 사의 Discovery XR 656이며 선량계측기의 경우 IBA 사의 MagicMax이다. 실측결과 80 kVp에서 각 두께별 차폐율은 43.56, 70.33, 89.85, 93.05%였으며 100 kVp에서는 52.49, 72.26, 86.31, 92.17%, 120 kVp에서는 48.26, 71.18, 87.30, 91.56%, 140 kVp에서는 50.45, 68.75, 89.95, 91.65%.로 나타났다. 시뮬레이션과 실측을 비교한 결과 두 값의 차이가 평균 약 3% 이내로 작은 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 몬테칼로 시뮬레이션의 신뢰성을 검증함과 동시에 향후 방사선 방어시설의 구축에 있어 기초 데이터로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

진단X선에 의한 성인의 진단행위별 유효선량평가 (Assessment of Effective Dose from Diagnostic X-ray Examinations of Adult)

  • 김우란;이춘식;이재기
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제27권3호
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    • pp.155-164
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    • 2002
  • 몬테칼로 모사를 통해 여러 가지 진단X선 검사를 받는 성인의 유효선량을 평가하는 방법체계를 구축하였다. 피사체 인형팬텀으로서 MIRD5 남성 팬텀과 ORNL 여성팬텀이 이용되었고 사용 X선 스펙트럼은 SPEC78 코드로 생산하였다. 같은 진단절차에 대해 NRPB 평가결과와 비교함으로써 계산체계를 검증하였다. 계산체계를 이용하여 흉곽, 복부, 두부 및 척추의 진단에서 AP, PA, LLAT 및 RLAT 방향으로 입사하는 X선에 대한 장기 등가선량과 유효선량을 평가하였으며 가장 보편적인 흉곽 PA와 복부 AP의 경우 유효선량이 각각 0.029mSv와 0.44mSv로 나타났다. 흉곽 PA 1회 촬영 시 피폭하는 선량이 전통적 평가치인 0.3mSv(또는 30mrem)보다 매우 작게 나타나는 것은 진단방사선 기술의 발전뿐만 아니라 적용하는 선량개념의 차이에 기인하는 것으로서 여러 방사선 의료절차에 대한 집중적인 환자선량 평가의 필요성을 강조하는 것이다. 여기서 개발된 선량평가 체계는 CT 선량, 임부의 진단으로 인한 태아의 선량, 소아과 X선에 의한 선공 등 다른 방사선 의료절차에도 용이하게 응용될 수 있다.