• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.196-197
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• 2011

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.170-171
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• 2011

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권2호
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• pp.601-607
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• 2022

In recent years, monitoring of spent nuclear fuel inside dry cask storage has become an important area of national security. Muon tomography is a useful method for monitoring spent nuclear fuel because it uses high energy muons that penetrate deep into the target material and provides a 3-D structure of the inner materials. We designed a muon tomography system consisting of four 2-D position sensitive detector and characterized and optimized the system parameters. Each detector, measuring 200 × 200 cm², consists of a plastic scintillator, wavelength shifting (WLS) fibers and, SiPMs. The reconstructed image is obtained by extracting the intersection of the incoming and outgoing muon tracks using a Point-of-Closest-Approach (PoCA) algorithm. The Geant4 simulation was used to evaluate the performance of the muon tomography system and to optimize the design parameters including the pixel size of the muon detector, the field of view (FOV), and the distance between detectors. Based on the optimized design parameters, the spent fuel assemblies were modeled and the line profile was analyzed to conduct a feasibility study. Line profile analysis confirmed that muon tomography system can monitor nuclear spent fuel in dry storage container.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.771-779
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• 2021

단일 에너지의 양성자 선원은 좁은 브래그 피크를 형성하므로 종양의 치료 범위를 포함하기 위해서는 여러 개의 피크를 중첩하여 확산된 브래그 피크를 형성한다. 선행 연구에서는 뇌종양의 밀도를 뇌 조직과 동일하게 구성하여 종양의 흡수선량을 계산하였다. 그러나 종양의 밀도는 일정한 값이 아니므로 본 연구는 몬테카를로 방법의 Geant4 전산모사를 이용하여 종양의 밀도 변화에 따른 양성자 선원의 확산된 브래그 피크를 평가하였다. 뇌 조직 팬텀을 구성하여 치료 범위를 고려하여 종양의 크기를 10 mm와 20 mm로 선택하였다. 종양의 위치와 크기에 맞는 확산된 피크를 형성하기 위하여 수학적 방법을 이용하여 양성자 선원의 에너지와 상대적 강도를 계산하였다. 종양의 밀도가 높아질수록 SOBP의 95% 선량 구간과 실정 비정은 감소하였으며 95% 선량 구간의 평균 흡수선량은 증가하였다. 종양의 밀도 증가는 양성자 선원의 선량 분포에 영향을 주어 종양의 크기보다 작은 확산된 브래그 피크를 형성하였다. 종양의 밀도 반영은 비정을 결정하는데 영향을 주어 치료구간의 여유 마진(margin)을 최소화하여 양성자 치료의 장점을 최대로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권4호
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• pp.303-308
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• 2012

뇌정위 방사선수술의 선량계산을 위해 Geant4 기반의 응용 프로그램을 개발 하였다. 선형가속기에서 발생하는 방사선의 스펙트럼을 입력하기 위하여 사전에 실행하여 구한 스펙트럼에 각 에너지별로 구한 가중치를 곱하여 확률밀도를 구하였다. 이를 누적밀도로 변환하여 입력하도록 하였다. 메신저 클래스를 이용하여 다양한 형태의 MLC 조사면을 설정할 수 있도록 하였다. 갠트리와 테이블의 회전을 모사하기 위하여 rotateX와 rotateY라는 회전행렬을 사용하였다. 월드좌표 속에서 갠트리와 테이블을 정의하여 각각 회전을 구현하였다. 실제 환자의 자료는 CT의 dicom 파일에서 픽셀 크기, 매트릭스 크기 등의 정보와 픽셀의 HU를 밀도로 변환한 파일을 생성한 다음 이 파일을 이용 환자의 모델링에 이용 하였다. 환자의 모델링은 팬텀월드 안에 픽셀의 크기에 해당하는 복셀을 정의하고 이 복셀에 픽셀의 밀도와 이 밀도에 해당하는 물질을 할당해주었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.4019-4025
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• 2023

Recently, a new monkey computational phantom, called Visible Monkey, was developed for non-ionizing radiation studies in animal research. In this study, we extended its applications to ionizing radiation studies by implementing the voxel model of the Visible Monkey into three general-purpose Monte Carlo (MC) codes: MCNP6, PHITS, and Geant4. The implementation work for MCNP and PHITS was conducted using the LATTICE, UNIVERSE, and FILL cards. The G4VNestedParameterisation class was used for Geant4. Then, organ dose coefficients (DCs) for idealized photon beams in the antero-posterior direction were calculated using the three codes and compared, showing excellent agreement (differences <3%). Additionally, organ DCs in other directions (postero-anterior, left-lateral, and right-lateral) were calculated and compared with those of the newborn and 1-year-old reference phantoms. Significant differences were observed (e.g., the stomach DC of the monkey was 5-fold greater than that of the 1-year-old phantom at 0.03 MeV) while the differences tended to decrease with increasing energy (mostly <20% at 10 MeV). The results of this study allows conducting MC simulations using the Visible Monkey to estimate organ-level doses, which should be valuable to support/improve monkey experiments involving ionizing radiation exposures.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.503-510
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• 2020

콘크리트는 원자력 시설의 차폐용 구조물로 광범위하게 사용되고 있는 재료이다. 하지만, 시설의 해체 시 양적으로 가장 많이 발생하는 방사성 폐기물이기도하다. 콘크리트는 중성자를 포획하여 다양한 방사성 핵종을 생성하기 때문에 해체 전에 시료를 채취하여 방사능 측정 및 평가를 수행해야 한다. 측정은 주로 HPGe 검출기를 이용하는데 시료의 정확한 방사능 판정을 위해는 기하학적 보정인자, 자가흡수 보정인자, 계측기의 절대효율 등 효과적인 보정인자를 측정치에 반영해야 한다. 보정인자는 기하학적 및 화학적 상태가 실제 시료와 동일한 표준시료를 이용해서 동일한 측정조건 하에서 획득한다. 하지만, 콘크리트는 다양한 구성물질과 높은 밀도로 전처리가 제한적이므로 콘크리트 표준시료를 제작하는 것은 매우 어렵다. 또한 코어드릴(core drill)을 사용하여 채취되는 콘크리트 시료는 체적선원이므로 직경에 대한 기하학적 보정과 밀도에 대한 자가흡수에 대한 보정이 필수적이다. 따라서, 최근에는 많은 연구자들이 표준선원을 제작 후 측정하는 대신 몬테카를로 전산모사(Monte Carlo simulation)을 이용하여 효과적인 보정인자들을 계산하는 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 Monte Carlo code 중 하나인 Geant4를 이용하여 방사화 콘크리트에서 가장 많이 생성되는 핵종인 ¹⁵²Eu, ⁶⁰Co에서 방출되는 감마선 에너지에 대한 콘크리트 코어시료의 직경과 밀도에 따른 보정인자를 산출하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.511-515
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• 2020

본 연구의 목적은, 새롭게 제안된 Gadolinium Aluminum Gallium Garnet (GAGG) 기반 감마카메라를 Geant 4 Application for Tomographic Emission (GATE) 모사 도구(simulation tool)를 통해 설계하고, National Electrical Manufacturers Association International Electrotechnical Commission에서 제작한 몸통 팬텀 모사를 통해 기존의 사용되고 있는 NaI(Tl) 섬광체 기반 감마카메라 시스템과 99mTc 방사성동위원소를 이용해 900 초 동안 영상을 획득했다. Contrast to noise ratio (CNR) 과 Coefficient of variation (COV) 의 정량분석 방법을 사용해 해당 관심영역에 대해 영상을 평가하였다. CNR 과 COV 결과에 따라, 결과적으로 GAGG 기반 감마 영상의 질이 우수함을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.773-778
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• 2019

X-선을 이용한 영상은 진단에 필수적인 요소지만 영상에서의 noise발생이 불가피하다. 이를 보완하기 위해 환자의 피폭선량은 낮추면서 영상의 질은 높여주는 total variation (TV) 알고리즘이 제시되었다. 본 연구의 목적은 시뮬레이션을 통해 부가 여과판의 두께에 따라 방사선 영상 촬영 시 영상의 화질에 미치는 영향을 확인하고, TV 알고리즘의 유용성을 평가하는 것이다. 부가 여과판의 두께변화에 따른 각 알고리즘 적용 시 Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE) 시뮬레이션 영상을 이용하여 Polymethylmethacrylate(PMMA) 팬텀의 실제 크기, 모양과 재질을 동일하게 하고 대조도 대 잡음비 (contrast to noise ratio, CNR)과 변동계수 (coefficient of variation, COV)값을 비교하였으며 그 결과 TV 알고리즘 적용 시 CNR 값이 가장 높고 COV 값이 가장 낮다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 모든 알고리즘에서 0 mmAl을 사용할 경우 가장 우수한 CNR과 COV값을 얻을 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권5호
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• pp.1754-1761
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• 2024

In hadrontherapy, secondary fragments are generated by nuclear interactions of the incident heavy ion beam with the atomic nuclei of the target. It is important to determine the yield of production and the dose contribution of these secondary fragments in order to determine the radiobiological effectiveness more accurately. This work aims to fully identify the secondary fragments generated by nuclear interactions of proton and helium (⁴He) ion beams in a High-Density Polyethylene (HDPE) target and to investigate the dose contributions by secondary fragments. Incident protons with energies of 55.90 MeV and 105.20 MeV and helium ions with energies of 52.55 MeV/u and 103.50 MeV/u in the HDPE phantom have been investigated by the means of Geant4 Monte Carlo (MC) simulations. Simulated results were validated using NASA Space Radiation Laboratory (NSRL) Bragg curves experimental data. The results showed that the dose contribution of secondary fragments deriving from helium ion beams is three times higher than in the case of proton beams. This is due to a higher production of nuclear fragments in the case of helium ion beams. This work contributes to a better understanding of secondary fragments generated by protons and helium ions in the HDPE target.