• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.233-241
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• 2014

본 연구에서는 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 이용하여 방사선 치료계획 시 3차원 흡수선량 분포 검증을 위한 정도 관리 소프트웨어를 개발하여 겔을 이용한 3차원 선량분석 방법을 제시하고자 한다. 우선 치료계획상의 3차원 흡수선량 데이터와 측정한 겔 광학밀도 데이터의 입출력 기능을 구현하였고, 변환 테이블을 이용하여 광학밀도를 흡수선량으로 변환하는 기능을 구현하였다. 겔에서 측정된 흡수선량과 치료계획상의 흡수선량 분포간의 기하학적 매칭을 위하여 3D 볼륨 데이터의 x, y, z 방향 및 회전 변환을 구현하였다. 매칭이 완료된 두 선량 분포간에 일치도를 검증하기 위하여 3차원 감마 인덱스알고리듬을 구현하였고, 감마 통과 지도(gamma passing map) 기반의 일치도 확인 기능을 구현하였다. 광학밀도와 흡수선량간의 관계를 분석하기 위하여 원기둥 형태의 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 대상으로 X-선 전산화 단층촬영기를 이용하여 CT 영상을 획득하였고, 방사선 치료계획 시스템(Eclipse, Varian, Palo Alto)을 이용하여 원반 형태의 6개의 가상 표적을 생성하여, 각각에 1 Gy에서 6 Gy까지 선량이 전달되도록 입체조형 방사선 치료계획을 수립하였다. 다음으로 광학 CT 스캐너($Vista^{TM}$, Modus Medical Devices Inc, Canada)를 이용하여 기준 투영 영상들을 획득하였고, 치료계획과 동일하게 겔에 방사선을 조사하였다. 조사2시간 후 매 2시간 간격으로 광학 CT 스캐너로 투영 영상 셋을 획득 후 3차원 광학밀도 데이터로 재구성하였다. 실린더 중심축을 따라 치료계획상의 흡수선량 프로파일과 광학밀도 프로파일을 추출하여 광학선량 대비 흡수선량 대응 테이블을 정의하였다. 이후 본 연구에서 개발한 소프트웨어를 이용하여 3차원상의 선량 분포의 일치도를 평가하였다. 광학밀도와 흡수선량간에는 supra-linear 관계가 나타났으며, 광학밀도는 그 크기에 따라 24시간당 60% 전후로 감쇄하였다. 측정된 흡수선량은 중심축 부근에서는 치료계획 선량과 잘 일치하였으나, 주변부로 갈수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 이로 인하여 3D 감마 통과율은 선량 차이율과 DtoA 각각 3%/3 mm의 조건하에 70.36%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 광학 CT 스캐너 내부의 오일과 $PRESAGE^{REU}$ 겔간의 굴절률이 정확하게 매칭되지 않아서 광학 스캔 시 빔이 굴절되어 부정확한 데이터를 만들어 내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 정도 관리소프트웨어는 3차원 겔 선량을 비교 분석하기에 유효한 것으로 평가되었으나, $PRESAGE^{REU}$ 겔로부터 정확한 흡수선량데이터를 획득하기 위해 겔 선량측정 과정의 많은 개선이 요구된다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.45-53
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• 2022

디젤엔진의 배출물 개선을 위해 탄소수가 낮은 천연가스를 혼합하여 사용하는 천연가스-디젤 혼소 연소가 각광받고 있다. 특히 자발화 특성에 차이가 있는 디젤과 천연가스의 특성을 이용한 반응성 제어 압축착화(reactivity controlled compression ignition, RCCI) 연소 전략을 통해 기존 디젤엔진의 효율과 배출가스를 동시에 개선시키는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 상사점보다 앞당겨진 디젤 직접 분사시기 적용을 통해 실린더 전체 영역의 균일 혼합기를 형성하여 전체적으로 희박한 자발화 기반 연소를 달성함으로써 질소산화물 (NOx) 및 입자상물질 (PM) 저감과 제동열효율 개선을 동시에 달성할 수 있다. 하지만 매우 희박한 저부하 영역에서 불완전 연소량이 증가하는 단점이 존재하며, 안정적인 연소 구현을 위해 디젤 분사시기가 민감하게 제어되어야 하는 어려움도 존재한다. 본 연구에서는 앞서 언급된 저부하 영역에서의 천연가스-디젤 혼소 엔진의 효율 및 배기 개선을 확인하고, 동시에 발전용 엔진 구동 영역에서 디젤 분사시기에 따른 연소안정성을 평가하였다. 실험에는 6 L급 상용디젤 엔진이 사용되었으며, 1,800 rpm, 50% 부하 영역 (~50 kW)에서 실험이 진행되었다. 제동효율 및 연소안정성을 개선하기 위한 전략으로 분무 패턴이 다른 2개의 인젝터를 적용하였으며, 천연가스/디젤 비율과 디젤 분사시기를 바꿔가면서 실험이 진행되었다. 실험 결과, 협각 분사가 추가된 수정 인젝터에서 제동 열효율이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 연소안정성 및 출력, 그리고 강화된 배기 규제를 고려하였을 때 수정 인젝터의 분무 패턴이 예혼합연소 형성에 적합하였고 이를 통해 질소산화물 배출량을 Tier-V 기준치인 0.4 g/kWh 이하로 저감함으로써 RCCI 연소 가능 영역을 확장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.