• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.91-111
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• 2024

전력구 터널은 송전선로 지중화 사업의 일환으로 대부분의 경우 쉴드 TBM을 활용하여 건설된다. TBM 챔버는 터널 내부 중 유일하게 암반과 흙을 마주하는 공간이며, 붕락과 부딪힘 사고 등 사고노출 빈도가 가장 높은 곳이다. 현재 챔버 외부에서 디스크커터 마모정도를 측정할 수 있는 방법이 부재하기 때문에 근로자의 수시점검이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 TBM 챔버 내부 안전사고를 예방하고, 챔버 오픈회수 절감을 통해 공사기간 단축의 효과를 기대하기 위하여 디스크커터 마모측정 기술 개념을 정립하고, 시작품을 제작하였다. 선행기술을 고찰하여 자기센서가 굴착환경에서 가장 적합하다고 판단하여, 자기센서, 무선통신 모듈, 전원공급, 외부 케이싱, 그리고 모니터링 시스템을 종합한 마모측정 센서 패키지를 개발하였다. 실제 굴착환경에서 시작품 성능검증을 수행하기 위해 3.6 m 토압식 쉴드 TBM을 활용한 실대형 굴진시험을 수행하였다. 실대형 굴진시험 결과 8개의 시작품 중 5개가 정상적으로 작동하였다. 최대 3,000 kN의 추력과 1.5 RPM의 회전속도 안에서 센서측정값이 무선통신을 통해 시스템에 원활하게 표출되는지 확인하였고, 센서 케이싱이 파손되지 않아 내구성을 확보하는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제34권4호
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• pp.312-329
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• 2024

지하 심부를 대상으로 하는 에너지 저장 및 개발, 방사성폐기물 처분 등 여러 지하연구사업들에서 심부 암반대수층 내 지하수 흐름의 주요 통로가 되는 투수성 암반균열의 특성 정보들은 연구시설의 설계와 건설 그리고 운영에 있어 중요한 평가 요소로 고려된다. 국내에는 심도가 매우 깊은 암반시추공에서 투수성 암반균열의 위치와 수리특성, 균열 사이에 발생할 수 있는 지하수 유동 양상에 관한 연구와 데이터베이스가 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 지온경사와 양수시험 자료분석을 통해 심부 암반대수층 내 투수성 암반균열의 수리특성을 평가하였다. 먼저 온도검층을 통해 심부 지온 분포를 확인하고, 심도별 온도자료를 이용하여 선형회귀분석을 통해 지온경사를 도출하였다. 또한 양수시험을 통한 용출온도를 이용해, 균열암반에 대한 수리특성을 분석하였다. 최종적으로 이러한 물리검층과 수리시험 자료를 통합 분석함으로써 투수성 암반균열의 잠재적 위치와 수리특성, 그리고 시추공 내 지하수 흐름을 평가하였다. 본 연구에서 제안된 심부 투수성 암반균열의 특성평가 과정과 결과들은 심부 암반대수층을 대상으로 하는 지하연구사업들의 성공적인 수행을 위한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 디자인학연구
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• 제19권4호
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• pp.133-144
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• 2006

최근 소비자보호원의 발표에 의하면, 신 개축 건물의 많은 입주자들이 통증을 호소하고 있으며, 예방을 위해 건축자재의 선별에 있어 각별한 주의가 요구된다고 한다. 국제적 동향 역시, 친환경성에 기초한 자재의 지속가능성을 사용자의 건강, 환경보전, 산업경쟁력의 제고 요인으로 인식하고 있다. 본 연구는 소비자가 친환경 건축자재에 대해 바르게 이해하고, 적극 활용할 수 있도록 정보를 제공하는데 목적이 있으며 이를 위해 웹 사이트 검색, 업체 카탈로그, 면담 등을 종합하여 목질계 바닥재, 합성수지바닥재, 타일, 벽지, 카펫 등에 대해 원자재, 생산, 사용 및 설치, 사용 후 등 각 단계별로 제품의 친환경적 측면을 조사 분석하였다. 조사결과, 1. 국내 자재 업체에서는 마케팅 전략의 일환으로 유해물질 저방출과 생산 과정에서 주성분 이외에 기능성(원적외선, 음이온, 황토, 숯, 옥 등) 성분을 첨가하여 친환경 개념을 강조한 제품개발과 신제품 출시에 박차를 가하고 있다. 그러나 제품의 전 라이프사이클을 통한 친환경적 측면이 재인식되어야하며 이에 부합하는 친환경제품이 개발되어야한다. 2. 국내제품 선택 시 가장 신뢰할 수 있는 기준은 EL, HB, GR 마크 획득인데, GR마크를 획득한 재활용 제품은 찾아보기 힘든 실정이므로 폐기물을 이용한 재활용 내장재 활성화를 위해 재활용 기술수준 향상과 지속가능한 소비를 위한 노력이 요구된다. 3. 친환경 관점에서 현재 국내 실내건축 자재를 평가할 때 가장 취약한 부분은 원자재였으며, 이를 극복하기위해서는 사용 후 폐기 시 분리수거가 가능하도록 제품을 디자인하는 방법, 폐자원을 재활용하여 훌륭한 제품을 개발하는 방법, 제품 소각 시 이를 에너지화하는 방법 등이 더욱 연구되어야할 것이다. 4. 지속가능한 개념의 생산과 소비가 촉진되기 위해서는 친환경 건축자재에 대한 바른 정보가 필요하며 이를 쉽게 정리한 가이드북이나 매뉴얼이 시급히 요구된다. 5. 국내 제품에 대한 표본조사 결과, 많은 업체들이 자사 제품에 대한 친환경성을 강조하고 있으나 친환경성이 입증되지 않은 제품에 대해서도 친환경 소재임을 내세워 소비자의 판단을 흐리는 경우가 많으므로 이에 대한 시정이 필요하다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권4호
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• pp.366-377
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• 2016

물 이용 효율(water use efficiency, WUE)은 생태계의 에너지-물질-정보의 흐름과 연관된 프로세스-구조 사이의 관계에 대한 정보를 제공하는 중요한 생태학적 지표로 간주된다. 생태계 단위의 WUE 는 총일차생산량(gross primary productivity, GPP)과 증발산(evapotranspiration, ET)의 비로 정의될 수 있다. 이 연구에서는 국립수목원에 위치한 전나무(Abies holophylla) 조림지의 WUE 를 조사하기 위해 KoFlux 에서 장기간(2007-2015) 에디공분산 방법으로 관측된 이산화탄소와 수증기 플럭스를 사용하였다. 연구의 목적은 전나무 조림지의 WUE의 계절 및 경년 변동을 규명하여 탄력(resilience) 평가를 위한 총체적인 생태학적 지표의 개발에 활용하는 것이다. 분석 결과에 따르면, 전나무 조림지의 WUE는 8월에 최소값($1.8-3.3g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$), 2월에 최대값($5.1-11.4g\;C\;(kg\;H_2O)^{-1}$)을 갖는 오목한 형태의 계절 변동을 보였다. 성장기(4 월-10 월)의 WUE 는 평균 $3.5{\pm}0.3g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$ 이었고, 휴면기(11 월-3 월)의 WUE는 평균 $7.4{\pm}1.0g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$로서 경년 변동의 폭이 컸다. 이 전나무 조림지의 WUE 는 문헌에 보고된 다른 온대 지역 침엽수림의 WUE 와 비교했을 때, 상대적으로 높은 범위에 속한다. 성장기는 4 월부터 10 월까지의 기간으로 정의하였으나, 실제 성장기의 길이(growing season length, GSL)는 매년 변화하였고, 이러한 GSL의 변화가 성장기 WUE의 경년 변동의 62%를 설명하였다. 이 연구는 생태계 단위 WUE의 장기 변동을 정량화 한 국내 첫 결과로서, 산림생태계 모형, 위성 알고리즘 및 탄력을 시험하는 데 활용할 수 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제18권4호
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• pp.234-265
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• 2013

중등학교 과학 및 지구과학 교과서의 해류도는 해양에 대한 학생들의 호기심과 관심을 유도하는 데 중요한 역할을 한다. 이 해류도들은 급변하는 기후변화와 지구상의 에너지 균형 문제와 관련이 있는 해류에 대해 학생들이 학습할 수 있는 중요한 기회를 제공할 수 있다. 그럼에도 불구하고 중등학교 교과서의 해류도들은 최근의 해류관련 과학적 지식과 비교해 볼 때 다양한 과학적 오류들을 내포하고 있었다. 이 연구는 오류가 없는 해류도를 제작하고 다양한 동해 해류도들을 하나로 통일하기 위하여 해류도 제작의 기본적인 틀과 방법을 제안하였다. 먼저 중등 과학교과서 27종의 해류도와 기존의 과학 연구 논문에서 제시한 주요 해류도 27개의 도법을 통일하였으며 동해의 난류와 한류들의 수치화된 정량적인 위치 정보를 추출하였다. 대한해협에서 대마난류의 분지 양상, 대마난류의 일본연안분지와 외해분지, 동한난류의 연안거리와 북상한계, 쓰가루해협, 소야해협을 통한 대마난류의 유출 양상과 환류, 리만한류와 북한한류의 분포 양상 등 해류도 제작을 위한 분석 항목들을 선정하였다. 해양 현장관측을 기반으로 형성된 해양학자들의 과학적 전문지식과 연구결과들을 활용하여 동해 해류도 초안을 제작한 후 이를 바탕으로 국내 학회 회원들을 대상으로 동해 해류도 초안에 대한 의견을 묻는 설문조사를 실시하였다. 또한 2013년 춘계 해양학회 특별세션을 기획하여 학회의 의견을 수집하였으며 해양학자들과의 수차례에 걸친 논의를 통하여 일련의 동해 해류도를 제작하고 수정하는 과정을 반복하였다. 최종적으로 해류도에 대한 학계 해류 전문가들의 평가와 의견을 모았으며 이를 최종해류도 제작을 위하여 해류도를 수정하는데 활용하였다. 향후 교과서 해류도 제작과정에서의 오류를 방지하기 위하여 완성된 동해 해류도 결과를 디지털화하여 위 경도 정보를 제시하였다. 이 연구는 황해와 북서태평양을 포함한 우리나라 주변해의 종합적인 해류도를 완성하기 위한 첫걸음이며 향후 중등학교 교과서 해류도 완성을 위한 해양학자들의 관심을 촉진하는 계기가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권9호
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• pp.543-551
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• 2023

눈은 기후계와 지표면 에너지 평형에 영향을 끼치는 필수 기후 인자이며, 겨울 동안 저장한 고체 형태의 물을 봄에 유출, 지하수 함양 등에 제공하여 물 평형에도 결정적인 역할을 한다. 본 연구에서는 Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS), Modern.-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, version 2 (MERRA-2), ERA5-Land 적설심 자료의 통계 분석을 통해 남한에서의 활용 가능성을 평가하였다. 기상청에서 제공하는 Automated Synoptic Observing System (ASOS) 지상관측자료와 재분석자료간의 통계분석 결과, LDAPS와 ERA5-Land의 상관계수가 0.69 이상으로 상관성이 높게 나타났으나 LDAPS는 RMSE가 0.79 m로 오차가 크게 나타났다. MERRA-2의 경우 일부 기간 동안 일정한 값이 연속적으로 산출되어 자료간 증감 추이를 적절하게 모의하지 못하였기에 상관계수가 0.17로 상관성이 낮게 나타났다. LDAPS와 ASOS의 지점별 통계분석 결과 상대적으로 평균 강설량이 높게 나타나는 강원도 인근에서 성능이 높게 나타났으며, 평균 강설량이 낮게 나타나는 남부 지역에서 성능이 낮게 나타났다. 마지막으로, triple collocation (TC)를 통해 본 연구에서 활용된 4개의 독립적인 적설심자료 간의 오차 분산을 산정하였으며, 나아가 가중치 산정을 통해 융합된 적설심 자료를 생산하였다. 재분석자료는 LDAPS, MERRA-2, ERA5-Land 순으로 오차 분산이 높게 나타났으며, LDAPS의 경우 오차 분산이 높게 산정되어 가중치가 낮게 산정되었다. 또한, ERA5-Land 적설심 자료의 공간 분포가 변동성이 적게 나타나, TC로 융합된 적설심 자료는 저해상도 영상인 MERRA-2와 유사한 공간 분포가 나타났다. 자료의 상관성, 오차, 불확실성을 고려하였을 때, ERA5-Land 자료가 남한을 대상으로 적설 관련 분석을 하기 적합한 것으로 판단된다. 또한, 타 자료와 경향성은 높게 나타나나 과대 산정되는 경향이 있는 LDAPS 자료를 대상으로 적절한 보정이 수행될 시, 지역 및 기후적 다양성을 높은 해상도로 표출할 수 있는 LDAPS 자료를 적극적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지능정보연구
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• 제28권1호
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• pp.329-352
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• 2022

미세먼지는 폐나 혈관에 침투해 각종 심장 질환이나 폐암 등의 호흡기 질환을 일으키는 것으로 보고되고 있다. 지하철은 일 평균 천만 명이 이용하는 교통수단으로, 깨끗하고 쾌적한 환경조성이 중요하나 지하터널을 통과하는 지하철의 운행 특성과 터널에 갇힌 미세먼지가 열차 풍으로 인해 지하역사로 이동하는 등의 문제로 지하역사의 미세먼지 오염도는 높은 것으로 나타나고 있다. 환경부와 서울시는 지하역사 공기질 개선대책을 수립하여 다양한 미세먼지 저감 노력을 기울이고 있다. 스마트 공기질 관리 시스템은 공기질 데이터 수집 및 미세먼지 농도를 예측하여 공기질을 관리하는 시스템으로 미세먼지 농도 예측 모델이 중요한 구성 요소이다. 그동안 시계열 데이터 예측에 관한 다양한 연구가 진행되어왔지만, 지하철 역사의 미세먼지 농도 예측과 관련해서는 통계나 순환신경망 기반의 딥러닝 모델 연구에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 시공간 트랜스포머를 포함한 4개의 트랜스포머 기반 모델을 제안한다. 서울시 지하철 역사의 대합실을 대상으로 한 시간 후의 미세먼지 농도 예측실험을 수행한 결과, 트랜스포머 기반 모델들의 성능이 기존의 ARIMA, LSTM, Seq2Seq 모델들에 비해 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다. 트랜스포머 기반 모델 중에서는 시공간 트랜스포머의 성능이 가장 우수하였다. 데이터 기반의 예측을 통하여 운영되는 스마트 공기질 관리 시스템은 미세먼지 예측의 정확도가 향상될수록 더욱더 효과적이고 에너지 효율적으로 운영될 수 있다. 본 연구 결과는 스마트 공기질 관리 시스템의 효율적 운영에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권4호
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• pp.322-331
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• 2016

연안 및 해양에 유출된 기름의 자연적 또는 인위적 제거 경로와 양을 파악하고 방제활동이 필요한 잔류기름 양을 산정하는 것을 유출유 수지분석이라 한다. 2010년 멕시코만 딥워터 호라이즌호 사고 시 개발된 유출유 수지분석 모델은 현장 방제기술 분석 수단의 하나로서 미국 국가사고지휘본부에 방제전략 수립를 위한 핵심적인 정보를 제공하였고 방제활동의 언론 및 대국민 홍보 등에 성공적으로 활용되었다. 본 연구에서는 유출유 수지분석 기법의 이론적 내용을 분석하고 향후 국내 적용 가능성을 검토하였다. 국내외의 재난적 해양오염사고들의 유출유 수지분석 결과를 비교해보면, 유회수기를 활용한 기계적 수거로 유출량 대비 3~8%, 소각 1~5%, 유처리제에 의한 화학적 분산으로 4.8~16%의 기름이 제거되었고, 자연적 풍화작용(증발, 용해, 자연분산 등)에 의해서 37~56%가 제거된 것으로 분석되었다. 이는 유회수기와 함께 소각 및 화학적 분산이 효과적인 해상방제 기술로 적용될 수 있으며, 자연적인 풍화작용 또한 유출유 제거에 효과적임을 보여준다. 유출유 수지분석 모델이 국내 방제활동에 활용되기 위해서는 국내의 계절적 해양환경, 유류 및 방제장비 특성, 방제방법 등을 고려한 최적화된 매개변수 설정연구가 선행되어야 하며, 해안방제에 의한 유출유 제거량 산정 기법이 새로이 개발되어야 한다. 향후 국내 환경에 최적화된 유출유 수지분석 모델을 개발하여 방제 현장에 적용할 경우 보다 체계적이며 신뢰성 있고 일관성 있는 방제전략 수립, 방제작업 현장관리, 대국민 홍보 및 언론 보도 등에 유용하게 활용가능 할 것으로 사료된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.288-295
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• 2010

환경 내 미량금속 오염의 지표생물로 널리 이용되고 있는 갯지렁이의 체내 미량금속 축적 및 생체지표 변화를 연구하기 위하여 구리와 카드뮴에 혼합 노출시킨 Perinereis nuntia의 체내 미량금속의 농도, 금속결합 단백질(metallothioneinlike proteins, MTLPs) 및 항산화효소 중 하나인 글루타치온 S-전이효소(glutathione S-transferase, GST)를 분석하였다. 갯지렁이 체내 미량금속의 농도는 노출 시간과 농도에 따라 증가하였으며, 특히 카드뮴 노출 초기의 축적률과 시간에 따른 증가율이 구리에 비해 높았다. 시간에 따른 미량금속 체내 축적률(net accumulation rate)은 카드뮴의 경우 초기에 높은 값을 보인 후 시간에 따른 증감이 보이지 않았으나, 구리는 노출시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 노출시킨 구리의 농도에 따라 두 원소의 축적이 저해되었으며, 이는 원소에 따라 다른 체내 흡수 기작이 있음을 보여주고 있다. 금속결합 단백질은 노출 후 6 시간째 가장 높은 농도를 보였으며 이후 노출시간 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으나, 구리의 농도를 $100{\mu}g/L$, $200{\mu}g/L$으로 처리한 실험군의 48 시간째를 제외하고 노출시간과 농도에 따라 유의한 변화를 보이지 않았다. 항산화효소인 글루타치온 S-전이효소의 경우 시간과 농도에 따라 증가하는 경향을 보였으며 갯지렁이 체내 미량금속의 농축 비와 유사하게 높은 구리 농도에서 24 시간 이후 감소하는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 구리와 카드뮴이 동시에 영향을 미칠 때 P. nuntia의 체내 미량 금속의 축적과 생체지표의 반응에 대한 정보를 얻을 수 있었으며, 향후 다양한 오염물질에 대한 체내 축적 및 생체지표를 이해하기 위한 연구가 요구된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권1호
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• pp.1-7
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• 1999

본 연구에서는 $\beta$선 방출 동위원소들 중에서 $^{32}$P으로부터 방출되는 $\beta$선에 의한 홉수선량 분포를 방사선원의 형태와 기하학적인 조건을 달리하여 컴퓨터를 이용한 모사실험을 통해 예측함으로써 balloon catheter 및 radioactive stent의 이용과 관련된 정보를 얻고자한다. $^{32}$p로부터 방출된 $\beta$선이 인체내에서 에너지를 전달하는 과정에 대한 모사실험은 EGS4 code system 을 이용하여 수행되었다. 인체내의 방사선 흡수선량은 선원의 형태와 위치를 고려하여 축방향과 반경방향으로 등간격으로 나누어 각 격자에서 계산되었다. $^{32}$P 에서 방출되는 $\beta$선 에너지는 Coulomb 포텐셜에 대한 Dirac방정식의 해를 이용하여 계산된 $\beta$선 스펙트럼의 결과를 사용하여 무작위로 선정되었다. 체적 선원과 표면선원에서 시료 표면으로부터 반경방향으로 깊이 0.5 mm내에 있는 표적체에서의 선량률은 각각 12.133 cGy/s per GBq (0.449 cGy/s per mCi, uncertainty: 1.51%)와 24.732 cGy/s per GBq (0.915 cGy/s per mCi, uncertainty: 1.01 %)이다. 선량률은 시료표면으로부터 축방향과 반경방향으로의 거리에 따라 감소한다. 본 연구 결과를 근거로하여 balloon catheter 및 radioactive stent에 $^{32}$P 핵종을 사용할 때 치료선량을 20 Gy로 할 경우 치료에 적합한 초기 방사능량은 각각 29.69 mCi(치료시간을 3분으로 제한할 때) 와 1.2278 $\mu$Ci (영구삽입)로 계산되었다. 또한 원통형 체적선원과 표면선원에 대하여 초기방사능의 크기를 1 mCi/ml의 방사능 체적 밀도와 0.1 mCi/$cm^2$의 방사능 면 밀도로 나타내었을 때 각 표적체에서의 흡수선량률을 계산하였다. 통일한 값의 방사능 체적 밀도와 방사능 면 밀도는 크기가 다른 모델에 대해서 비슷한 크기의 홉수선량을 유도하므로 $^{32}$p 방사선원의 초기 방사능 체적 밀도와 초기 방사능 면 밀도를 알고 있을 때 본 연구의 계산 결과를 이용하면 직경과 길이가 다른 $^{32}$P 핵종의 원통형 모델 주위의 홉수선량 분포를 쉽게 계산할 수 있다.