• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.76-76
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• 1999

한국자원연구소 제작된 TOF spectrometer는 입자의 비행시간과 에너지를 동시에 측정 기록하여 질량분별된 에너지 스펙트럼을 얻고자 하는 목적으로 제작되었다. 그러나 질량분별이 필요치 않은 후방 산란실험에서는 비행시간의 측정만으로 훌륭한 에너지 계측기가 된다. 중이온 산란분석법(heavy ion RBS)은 He을 사용하는 산란분석법에 비하여 원리적으로 분해능이 우수하나 사용하는 반도체 검출기의 에너지 분해능의 불량이 이러한 장점을 상쇄하는 실정이다. 그러나 TOF spectrometer를 중이온 산란실험의 에너지 계측기로 사용하면 H, He에 대한 반도체 검출기 정도의 낮은 에너지분해능 수준을 유지할 수 있으므로 중이온 산란실험의 원리적인 장점을 살릴 수 있다. 한국자원연구소에서는 He RBS의 취약점으로 지적되어온 medium elements에 대한 질량분해능과 깊이 분해능을 향상시키고자 140$^{\circ}$ 산란각에 TOF spectrometer가 위치하는 Heavy Ion Rutherford Backscattering Spectrometry (HIRBS) 시스템을 설계하였다. 설계된 TOF spectrometer를 채용하였을 때 기대되는 질량분해능 향상효과와 분석의 최적조건에 관하여 논한다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.137.2-137.2
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• 2012

위성이 우주에서 노출되는 우주방사선 환경은 위성의 임무궤도 및 임무 기간에 따라 크게 달라진다. 지구 주위의 자기장에 의해 갇혀있는 양성자 및 전자의 환경은 고도에 따라 밀도 및 분포의 차이를 보인다. 특히 밴 앨런 밸트 내의 경계부분을 넘어서는 높은 고도에서의 방사선 입자별 노출 환경은 저궤도의 환경과는 구성 및 영향성이 크게 다르다. 본 논문에서는 전자 밸트 고도에서 운영되는 정지궤도 위성의 우주방사선 입자 환경을 분석하였다. 지구 자기장에 갇힌 입자, 태양입자 및 외부은하 입자 환경을 모델별로 분석하였으며 각 입자별 Flux 및 Fluence 스펙트럼을 이용하여 총 이온화 조사량과 중이온 스펙트럼을 도출하였다.

• 한국기술혁신학회:학술대회논문집
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• 한국기술혁신학회 2017년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1533-1549
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• 2017

정부 R&D성과의 질적 수준을 제고하고 중장기 국가 재정사업의 효율성을 높이기 위한 각 연구 기관의 시도들이 있어 왔다. 연구사업의 발굴, 기획 및 수행에 있어 효과적인 정부 R&D 예산의 배분, 우선순위를 도출, 기술개발 전략 수립을 하는 것이 매우 중요해지고 있다. 정부 재정사업인 국가 R&D사업은 국가 기간산업을 활성화하고 경제발전을 수반할 수 있는 중요한 모멘텀으로서의 역할을 하고 있다. 또한, 국가 R&D사업의 한 축인 거대과학은 최첨단 기술의 개발과 미래성장동력의 발굴이라는 대명제로 그 중요성이 강조되고 있다. 거대과학 연구는 그 분야의 특수성으로 인해 대학의 과학자, 공공 연구기관의 연구원, 기업의 엔지니어가 함께 참여하여야 하고 대규모 국가 예산을 동원하는 과학 연구 사업이다. 이는 대규모 예산을 기반으로 하고 있기에 집중적 투자가 수반된다면 단기적으로 기초과학의 발전을 이뤄낼 수 있다. 이것은 산업발전에 밑거름이 되어 그 분야 자체로 하나의 산업생태계를 구성하고 요소 기술들의 응용으로 파생기술이 전파된다면 새로운 신산업 창출 등 국가산업에 많은 혜택을 줄 수 있다. 하지만 많은 인력과 대규모 투자 그리고 중장기 프로젝트라는 특성으로 인해 실패 가능성도 높아 전략적 선택 및 추진이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 거대과학의 기술개발전략의 수립을 위하여 중이온 입자가속기 핵심부품 국산화 전략수립 사례를 중심으로 효율적인 R&D추진 방안을 도출해보고자 한다. 또한, 논문, 특허를 기반으로 한 3P분석을 통하여 중이온 가속기 핵심부품의 국산화 전략을 제안하고, 추진 우선순위 및 전략을 제시하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1101-1107
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• 2014

중이온 입자가속기는 중이온을 radio frequency (RF) 주파수로 가속하는 장치이다. RF 공동부에 인가된 전기장은 입력된 RF 파에 의해 전자기파의 위상에 맞춰 중이온을 연속적으로 가속한다. 이를 위해서는 안정적으로 RF 파를 공동부 내부에 전달할 수 있는 커플러의 형상설계가 요구된다. 중이온 가속기에서의 RF 커플러는 입력부와 RF 주파수의 파를 방출하는 커플러 양 끝단 간의 온도차이가 매우 크다. 이 온도차를 극복하기 위해선 초저온(약 0K)부터 상온 간(약 300K)의 열 변형을 고려한 해석 및 설계기술이 필요하다. 본 연구는 RF 커플러의 구조에 따른 출력 전기장의 세기와 온도 분포, 열 손실과 열 변형을 고려한 내구도 분석을 통해 성능 향상을 위한 방안들을 도출하는 것을 목적으로 하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.163-173
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• 2001

본 논문에서는 아리랑 2호가 운용될 궤도의 우주방사능 환경 및 single event 영향(SEE)에 관하여 분석하였다. 위성체 외부 및 내부 방사능 환경으로서 지구 자기장 내부에 포획되어 활동하는 포획된 양자, 태양 및 태양계 외부에서 전달되는 SEP(solar energetic particle) 및 GCR(galactic cosmic ray)고 에너지 입자에 대하여 양자와 중이 온으로 구분하여 그들의 스펙트럼을 분석하였다. 아리랑 2호 전자소자로 사용 예정인 Intel 계열 80386 마이크로 프로세서 CPU에 대한 SEU 및 SEL발생률을 추정하였다. 분석결과, 정상적인 조건에서 포획된 양자나 고 에너지 양자에 의한 SEU 영향은 아리랑 2호 위성이 운용되는 3년동안 발생하지 않을 것으로 추정된다. 반면에, GCR 중이온에 의한 SEU 발생은 운용 중에 수차례 발생할 수 있는 것으로 추정되었다. 아리랑 2호는 탑재 소프트웨어의 프로세서 CPU오류 감지기능을 이용하여 SEU발생에 대처할 수 있는 시스템 레벨의 설계를 반영하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.233-233
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• 2011

ECR 이온원을 가볍고 작게 하면서 운전을 단순화함으로써 유지보수를 최소화하는 것은 특히 의료용 중입자 가속기에서 매우 중요한 조건 중 하나가 된다. 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 의료용 중입자가속기의 이온원으로 영구자석형 ECR 이온원을 개념 설계하였다. 영구자석은 이온원 입출구에서 강력한 축방향 자장을 만들기 위한 솔레노이드 자석 두 개와 반경방향 자장을 만들어 주기 6극 자석으로 구성된다. 또한 축방향 자장 흐름을 효과적으로 만들어주기 위한 두 개의 링 형 자석을 추가하여 자장의 강도를 높였다. 그러나 영구자석으로만 만들어진 자장 구조는 제작과 동시에 고정이 되어 수정이 불가능하기 때문에 제작 후 매우 제한적인 운전영역을 가질 뿐 만 아니라 최악의 경우에는 운전조건을 찾지 못하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 본 설계에서는 그림과 같이 두 개의 작은 보조 솔레노이드 전자석을 추가하여, 최소한의 운전조건으로 ECR 이온원의 공명영역을 결정하는 최소 자장의 구조뿐만 아니라 축방향 자장의 세기도 각각 능동적으로 제어할 수 있도록 하였다. 또한 마이크로파원으로는 TWT (Traveling Wave Tube)를 사용하여 10 GHz에서 14 GHz 까지 다양한 주파수에서 운전이 가능할 수 있도록 설계하였다. 이러한 설계를 통하여 다양한 운전조건을 가질 수 있는 안정된 ECR 이온원을 부피가 작으면서도 유지보수를 최소화하는 구조로 만들 수 있으며, 본 이온원은 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 목적뿐 만 아니라 다양한 중이온을 작은 규모로 만들어내기 위한 장치에서도 사용될 수 있다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제42권6호
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• pp.413-422
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• 2019

Heavy ion particle, represented carbon ion, radiotherapy is currently most advanced radiation therapy technique. Conventional radiation therapy has made remarkable changes over a relatively short period of time and leading various developments such as intensity modulated radiation therapy, 4D radiation therapy, image guided radiation therapy, and high precisional therapy. However, the biological and physical superiority of particle radiation, represented by Bragg peak, can give the maximum dose to tumor and minimal dose to surrounding normal tissues in the treatment of cancers in various areas surrounded by radiation-sensitive normal tissues. However, despite these advantages, there are some limitations and factors to consider. First, there is not enough evidence, such as large-scale randomized, prospective phase III trials, for the clinical application. Secondly, additional studies are needed to establish a very limited number of treatment facilities, uncertainty about the demand for heavy particle treatment, parallel with convetional radiotherapy or indications. In addition, Bragg peak of the heavy particles can greatly reduce the dose to the normal tissues front and behind the tumor compared to the photon or protons. High precision and accuracy are needed for treatment planning and treatment, especially for lungs or livers with large respiratory movements. Currently, the introduction of the heavy particle therapy device is in progress, and therefore, it is expected that more research will be active.

• 분석과학
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• 제18권4호
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• pp.263-270
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• 2005

핵분열트랙은 우라늄, 플루토늄, 토륨 등의 방사성핵종 분석이나, 리튬이나 붕소와 같이 열중성자와 핵반응을 하는 원소분석에 매우 유용하다. 이 방법은 대기 중의 방사성핵종 분석을 통해 핵무기 실험을 검출한다거나, 우주공간의 중이온에 대한 선량측정이나 운석의 우주선 조사과정 추정, 원자력분야의 핵분열률 측정, 암석의 연대 및 역사를 파악하거나, tracer로 사용하는 등 여러 분야에 적용 가능하다. 현재 원자력연구소에서는 알파트랙기입법을 이용한 미량의 보론 분석이나, 핵분열트랙을 이용한 우라늄 등의 핵물질을 포함한 입자분석에 적용하고 있다. 본 총설에서는 트랙형성의 이론적 배경, 에칭된 트랙을 얻는 실제 과정 및 앞으로의 전망 등에 대해 살펴보았다.

• 대한화학회지
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• 제47권5호
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• pp.447-459
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• 2003

일반화된 이차원 상관 분광학은 모든 분자 분광학 즉, 적외선 (infrared, IR), 근적외선 (near-infrared, NIR), 라만 (Raman) 및 형광 (fluorescence) 분광학뿐만 아니라 X-ray 회절, X-ray 흡수 분광학 (XAS), 크로마토그래피 (chromatography) 등에 적용되어 시간뿐만 아니라 온도, 압력, 농도, 조성과 같은 다른 물리적 변화인 외부 섭동 (perturbation) 아래에서 얻은 스펙트럼 분석의 새로운 분광학으로 다양한 분야의 연구가 활발히 진행 중이다. 또한 같은 외부 섭동 아래에서 얻은 완전히 다른 두 스펙트럼의 2D hetero-spectral correlation analysis가 가능하므로 다양한 분야 즉, 생체 물질, 고분자, 나노입자 등의 연구가 활발히 진행 중이다. 이런 다양한 분야의 응용성 때문에 ？일반？?이차원 상관 분광학？？물리, 분석, 고분자, 나노물질 및 생화학 연구에 새로운 방향을 제시할 수 있을 뿐만 아니라 바이오 나노기술 연구에 상승 효과를 제공할 수 있다. 본 논문은 "일반화된 이차원 상관 분광학"의 원리와 그 다양한 응용성을 본 저자들의 연구를 중심으로 소개하고자 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.12-17
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• 2015

본 연구에서 한국형 중이온 가속기 RAON에서의 의생물 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족할 수 있도록 Monte Carlo 전산모사를 통한 노즐 설계를 최적화하고자 하였다. 의생명 실험을 위한 빔 조건으로 최대 조사면 크기, 선량균일도 그리고 빔 오염도의 특정 조건을 만족하는 $C^{12}$ 빔 생산이 요구되었다. 이때 최적화된 빔 노즐 설계를 위하여 Monte Carlo 시뮬레이션인 GEANT4 toolkit이 사용되었다. $15{\times}15cm^2$ 이상의 빔 조사면 크기와 3% 이내의 선량 균일도 그리고 전체 선량의 5% 보다 낮은 빔 오염도를 기본적인 조건으로 설정 되었다. 조사면 크기는 쌍극자 자석에 의해서 빔의 각도를 기울여 원형으로 회전하면서 쌍극자 자석의 아래쪽에 위치한 산란판의 두께를 조정하여 최적화 하였다. 빔 스캐닝 각도와 산란판의 두께는 Monte Carlo 시뮬레이션 분석에 의해서 각각 $0.5^{\circ}$와 0.05 cm로 최적의 값을 나타내었다. 선량 균일도와 최대 조사면 크기를 만족하기 위하여 static과 scanning beam을 복합하는 기술을 이용한 새로운 빔 전달 방법을 소개하였다. 중앙 고정용 빔과 빔 축으로부터 $0.5^{\circ}$ 경사각을 가지고 회전하는 빔과 경사각이 없이 바로 들어오는 빔을 조합하여 선량균일도가 1.1%와 빔 조사면의 최대크기가 $15{\times}15cm^2$가 되는 것을 확인하였다. 빔 오염도는 $C^{12}$ 이온과 다른 입자들에 의해서 전달된 흡수선량의 비율로 나타내었다. 물등가 깊이(water equivalent depth) 5 cm에서 17 cm 사이에서의 빔 오염도는 전체 선량에서의 2.5% 미만임을 확인하였으며 이와 같은 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 의생명 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족하는 노즐 구조를 설정할 수 있었다.