• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.324-326
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• 2006

CCD형 영상소자는 방사선 피폭 시 표면과 격자내부에 모두 손상을 받게 되며, 감마방사선이나 X선과 같은 고에너지의 이온화 방사선에 노출될 경우 격자 실리콘 내부에 전자-전공쌍(Electron-hole pair, EHP)이 발생된다. 이러한 EHP는 CCD의 순간 출력 광전류로 변환되어 백색 화소 형태의 영상잡음으로 가시화되며, 이 화소 수는 피폭 방사선량에 비례하여 증가하는 특성을 지니고 있다. 따라서 출력 영상정보를 분석하면 조사된 방사선의 양과 특성을 측정할 수 있다. 본 연구에서는 CCD를 이용하여 가상의 방사능 물질 누출 공간에서 방사선원의 방향과 거리정보를 고속으로 탐지하기 위한 장치와 고속 측정 알고리즘을 구현하고 실제 방사선장에서 실증시험을 수행하였다. 방사선 탐지기는 콘형 납 콜리메이터(Collimator)와 가시광 변환용 신틸레이터(CsITl) 및 차폐체로 구성된 센서부와 제어 및 방사광 신호처리를 수행하는 PC부로 구성된다. 감마방사선($^{60}Co$) 방사선장 실증시험에서 방사선원간 거리 83cm에서 측정된 거리 탐지는 5.3%의 오차로 확인되었다. 이 방사선 탐지기는 임의의 고방사선 누출사고에 대한 초기대응 작업을 수행하기 위한 무인 이동로봇용 방사선 탐지기로 활용이 가능하다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1981-1989
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• 2017

세계적으로 해운물류 안전 보안체계가 강화됨에 따라 국가물류보안 체계 구축을 위한 해운물류 안전 보안 핵심기술에 관심이 높아지고 있다. 이러한 국제적 정서에 발맞추어, 국내에서도 감마선 핵종 검출을 위한 휴대용 방사선 검출기의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한 많은 부품이 국산화 되고 있다. 본 논문에서는 기존의 휴대용 방사선 검출기에 사용되던 Pulse Shaping Board를 대신하여 핵종을 판별하고 Scintillator의 온도 변환 효율을 보정하는 알고리즘을 구현하였다. 이를 통해 검사 성능을 향상시키고 소형화 된 A9기반의 디지털 휴대용 방사선 검출기 구현에 대한 연구를 제안한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.15-21
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• 2019

자외선보다 파장이 짧은 X-선은 투과력이 매우 좋아 산업 분야 및 의료분야에 융합되어 많이 사용되고 있다. 특히 산업분야에서는 비파괴 검사 장비인 x-ray를 이용하여 금속과 같은 제품의 생산 과정에서 발생할 수 있는 금속 내부의 이물질에 검출에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있는 실정이다. X-ray 영상 이미지를 디지털 방식으로 획득하는 DR(Digital Radiography) 방사선 촬영 방식의 확산으로 디텍터의 사용이 활발해지고 있으나 내부의 센서 잡음 및 감도에 따라 이물질 검출이 불가능한 경우도 발생하고 있다. 금속 제품을 생산할 경우 이물질의 혼입으로 생산 제품의 불량률이 높아질 수 있기에 정확한 검출이 필요하다. 이에 본 논문에서는 금속 내부의 이물질과 같은 결함 검출의 효율을 향상시키기 위하여 획득한 X-ray 이미지의 보정 모델을 제안한다. 제안 모델을 통하여 금속 제품 생산 공정의 불량 검출에 적용하면 제품 결함의 검출을 정확하고 신속하게 처리할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.137-147
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• 2022

지하시설물의 정확한 매설위치를 파악하기 위해 다양한 지구물리탐사방법이 사용되고 있고, 정확도를 개선하기 위해 다수의 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 우주선 뮤온이라는 입자를 활용하여 새로운 개념의 탐사 방법을 통해 지하매설물 탐사 가능성을 분석하였다. 신틸레이터(scintillator)와 광증배관(silicon photomultiplier)을 조합하여 소형 뮤온 검출기 시작품을 제작하고, 뮤온 입자 계수에 대한 보정 작업을 수행하였다. 시작품을 활용하여 모형 토조의 지반두께를 측정하였으며, 실측값과 약 3%의 오차로 실측값에 가까운 값을 추정할 수 있었다. 또한 뮤온 검출기를 지하매설물 탐사용으로 활용하기 위해 토모그래피 해석기술에 대한 이론적 기반을 분석하고, 천정각(zenith angle) 보정 방법을 제시하였다. 연구 결과 뮤온 입자에 의한 탐사는 밀도 그 자체를 고해상도로 해석하는 것이 가능한 기술로써 지하매설물 탐사를 위해 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권4호
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• pp.202-209
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• 2004

현재 평판 디텍터를 이용한 디지털 방사선 촬영기술은 방사선 진단 기술 분야에 있어서 매우 중요하고 유용하게 사용되고 있다. 비정질 실리콘 광센서를 사용하는 디지털 방사선 촬영기에는 흡수되는 방사선 에너지를 가시광선으로 변환하는 신틸레이터로 보통 CsI(TI)를 사용한다. 신틸레이터에서 만들어진 가시광선은 이차원 평면으로 구성된 비정실 실리콘 광 다이오드에서 전기적 신호로 전환된다. 좋은 질의 영상을 얻기 위해서는 디지털 방사선 촬영기(Digital Radiography, DR) 디텍터의 방사선에 대한 세부적인 특성 연구가 필수적이다. 이러한 이유로 조사선량과 디지털 방사선 촬영기의 신호의 관계에 대해서 많은 연구가 이루어졌지만 현재까지의 연구에서는 고정된 관전압의 조건에서 두 변수의 관계에 대한 연구가 이루어졌다. 이에 본 연구에서는 X선 스펙트럼 모델인 SPEC-78을 사용하여 조사선량 대신 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호와의 관계를 규명하였다. SPEC-78의 주요 입력변수인 X-ray 튜브의 고유 필터 값을 구하기 위해 조사선량을 측정하여 계산한 조사선량과 비교하였다. 물질에 흡수되는 X-ray의 에너지를 계산하는 알고리즘을 상정하여 디텍터에 흡수되는 에너지를 계산하고 다양한 조건에서 실제 X선 영상의 화소값을 획득하였다. 두변수의 관계를 이용해 특성곡선을 얻었으며 이 결과를 검증하기 위해서 물과 알루미늄으로 제작된 팬텀을 이용하였다. 다양한 조건에서 팬텀 영상의 화소값을 측정하였고 특성곡선과 비교하였다 이러한 과정으로 진행된 연구의 결과로 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호는 거의 선형적임을 알 수 있었다. 또한 팬텀을 이용한 실험에서도 산란된 광자의 영향으로 유발된 약간의 오차에도 불구하고 측정되어진 화소값은 특성곡선과 잘 일치하였다 본 연구를 통해 규명되어진 두 변수의 관계는 예상과 거의 일치하였지만 산란선에 대한 부분은 흡수에너지 계산 알고리즘에서 빠져있어 더 연구가 되어야 할 부분이다. 본 연구를 통해 얻어진 자료들은 디지털 방사선 촬영기의 전처리 과정에 있어서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제27권2호
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• pp.29-33
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• 2004

1980년대 초까지 우리들은 라돈이 우리의 건강을 해친다는 생각을 하지 못하고 살아 왔다. 그러나 과학자들은 오래 전부터 우리가 사는 실내에 라돈 방사능의 위험이 도사리고 있다는 사실을 알게 되었다. 특히 우리나라에서는 라돈에 대한 위해와 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 저조하다. 최근 들어 라돈 오염에 대한 의식을 가지고 서울 지하철의 일부 역, 학교 시설의 실내 공기, 주택 내 공기 중 라돈 문제의 중요성과 위험성에 대해 알리고 측정, 관리하는 관심을 가지게 되었다. 일반적으로 건물의 지반에서 방출된 라돈가스가 건물 바닥 갈라진 틈새 등을 통해 실내로 들어옴으로써 라돈이나 라돈낭핵종의 실내 공기 중 농도는 증가하게 된다. 따라서, 균열된 건물 바닥의 틈, 지하로부터 실내로 들어오는 상하수 파이프와 지반 사이에 틈새가 많을 수록 실내의 라돈 농도는 높아진다. 이와 같이, 라돈은 지각 뿐만 아니라 건축 자재물 상수, 취사용 천연가스 등을 통해서도 실내로 들어오지만 라돈의 85%이상은 지각으로부터 방출된 것이다. 폐암의 한 원인으로 지목 받는 라돈과 라돈 낭핵종에 의한 건강상의 위해는 토양 중 우라늄의 함량이 높은 지역과 광산의 갱내, 동굴, 주택과 같이 밀폐된 공간에서 특히 높아진다. 라돈 농도의 안전한 준위란 알 수 없으며 크든 작든 간에 항상 위험이 존재한다. 그러므로 중요한 것은 주택 및 건물 내에서 라돈의 농도를 낮춤으로써 폐암의 위험을 감소시키는 것이다. 따라서 일반 주택 라돈 농도 측정이 필요한 것으로 생각되어, 신틸레이터 라돈 모니터를 이용하여 월별로 라돈 농도를 측정하였다. 연구결과는 지상보다는 지하가 1년 내내 높게 나타났으며, 여름보다는 겨울이 높게 나타났다. 특히 미국 환경 보호청이 권고하는 주택 내 4 pCi를 넘는 달은 지하 내에서만 나타났으며, 12개월 중 4개월로 나타나 라돈 피폭 심각성을 알게 되었다. 그러므로 라돈에 관한 기준치의 설정과 규제 및 저감 대책의 마련이 시급하다는 생각이 들며, 라돈 농도 측정한 결과를 알리고자 한다.