• 제목/요약/키워드: Linear System

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정보보호 대책의 성능을 고려한 투자 포트폴리오의 게임 이론적 최적화 (Game Theoretic Optimization of Investment Portfolio Considering the Performance of Information Security Countermeasure)

  • 이상훈;김태성
    • 지능정보연구
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    • 제26권3호
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    • pp.37-50
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    • 2020
  • 사물 인터넷, 빅데이터, 클라우드, 인공지능 등 다양한 정보통신기술이 발전하면서, 정보보호의 대상이 증가하고있다. 정보통신기술의 발전에 비례해서 정보보호의 필요성이 확대되고 있지만, 정보보호 투자에 대한 관심은 저조한 상황이다. 일반적으로 정보보호와 관련된 투자는 효과를 측정하기 어렵기 때문에 적절한 투자가 이루어지지 않고 있으며, 대부분의 조직은 투자 규모를 줄이고 있다. 또한 정보보호 대책의 종류와 특성이 다양하기 때문에 객관적인 비교와 평가가 힘들고, 객관적인 의사결정 방법이 부족한 실정이다. 하지만 조직의 발전을 위해서는 정보보호와 관련된 정책과 의사결정이 필수적이며 적정 수준의 투자와 이에 대한 투자 효과를 측정 할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 게임 이론을 이용하여 정보보호 대책 투자 포트폴리오를 구성하는 방법을 제안하고 선형계획법을 이용하여 최적 방어 확률을 도출한다. 2인 게임 모형을 이용하여 정보보호 담당자와 공격자를 게임의 경기자로 구성한 뒤, 정보보호 대책을 정보보호 담당자의 전략으로, 정보보호 위협을 공격자의 전략으로 각각 설정한다. 게임 모형은 경기자의 보수의 합이 0인 제로섬 게임을 가정하고, 여러개의 전략 사이에서 일정한 확률 분포에 따라 전략을 선택하는 혼합 전략 게임의 해를 도출한다. 여러 종류의 위협이 존재하는 현실에서는 한 개의 정보보호 대책만으로 일정 수준 이상의 방어가 힘들기 때문에, 다수의 정보보호 대책을 고려해야한다. 따라서 다수의 정보보호 위협에 따른 정보보호 대책이 배치된 환경에서 정보보호 대책의 방어 비율을 이용하여 정보보호 대책 투자 포트폴리오를 산출한다. 또한 최적화된 포트폴리오를 이용하여 방어 확률을 최대화하는 게임 값을 도출한다. 마지막으로 정보보호 대책의 실제 성능 데이터를 이용하여 수치 예제를 구성하고, 제안한 게임 모델을 적용하고 평가한다. 본 연구에서 제시한 최적화 모델을 이용하면 조직의 정보보호 담당자는 정보보호 대책의 방어 비율을 고려하여 정보보호 대책의 투자 가중치를 구할 수 있고, 효과적인 투자 포트폴리오를 구성하여 최적의 방어 확률을 도출 할 수 있을 것이다.

Yonsei Cancer Center QA Set을 이용한 6DoF Couch의 이동 정확성 검증 (Verify Image-Guided Shifts for 6DoF Couch using Yonsei Cancer Center QA Set)

  • 정동민;박효국;윤종원;이상규;김주호;조정희
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.7-18
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    • 2017
  • 목 적: 영상유도를 통한 6DoF Couch의 이동 정확성의 검증을 위해 QA Set을 제작하였고, 그 유용성을 평가하였다. 대상 및 방법: 6DoF Couch와 CBCT가 설치된 두 대의 선형가속기를 대상으로 하였으며, 자체 제작한 YCC QA Set을 이용하여 수평수직(Translation; TX, TY, TZ)과 회전(Rotation, Pitch; RX, Roll; RY, Yaw; RZ) 여섯방향의 Off-Set 값이 설정된 Penta-Guide Phantom의 CBCT영상을 각각 15회에 걸쳐 획득하였다. 이를 통해 기준영상(Reference Image)과 보정영상(Registration Image)을 비교하였으며, 보정된 6DoF Couch의 이동정확성을 실측하여 오차를 분석하였다. 결 과: 기준영상과 보정영상의 Air Cavity에 해당하는 Pixel들은 모두 30에서 66 사이에 포함되어 보정정확도가 높게 나타났다. 6DoF Couch의 Off-set의 보정 결과 값과 실측치의 비교에서 수평수직방향의 오차는 TX방향은 $0.25{\pm}.18mm$ TY방향은 $0.25{\pm}.25mm$ TZ방향에서 $0.36{\pm}.2mm$로 나타났다. 그리고 회전방향의 오차는 RX방향은 $0.18{\pm}.08^{\circ}$ RY방향은 $0.26{\pm}.09^{\circ}$ RZ방향에서 $0.11{\pm}.08^{\circ}$로서, 임의의 값에 대하여 정확하게 보정되었다. 결 론: YCC QA Set을 이용해 매우 간단한 방법으로 6DoF Couch의 수평수직방향뿐 아니라 회전방향의 오차에 대한 검증을 할 수 있었으며, 이는 6DoF Couch의 Daily IGRT QA를 수행함에 있어서 유용할 것이라 사료된다.

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쐐기필터 사용 시 레디오크로믹 필름을 이용한 조직에 따른 선량분포 연구 (Dose Distribution According to the Tissue Composition Using Wedge Filter by Radiochromic Film)

  • 김연래;이정우;박병문;정재용;박지연;서태석
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제35권2호
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    • pp.157-164
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    • 2012
  • 본 논문의 목적은 쐐기필터를 사용한 방사선조사면에서 다양한 조직전자밀도가 선량분포에 미치는 영향을 분석하고자 함이다. 구성된 물질에 따라 밀도가 다른 고체 팬텀, 코르크팬텀, 그리고 공기층에서 동적쐐기필터와 금속쐐기필터를 이용하여 선량분포의 변형정도를 평가하였다. 본 실험에서는 매질 내 삽입이 용이하고 우수한 선량특성을 가지고 있는 레디오크로믹 필름(Gafchromic EBT2, International Speciality Products, NJ)을 사용하였다. 선형가속기 6 MV 광자선을 이용해서 $10{\times}10cm^2$ 조사면에 400 MU를 조사하였다. 필름의 선량분포는 선량 분석프로그램을 이용하여 조사면 내 영역과 반음영 영역을 분석하였다. 조직의 밀도가 같을 때 동적쐐기필터와 금속 쐐기필터의 선량분포는 금속 쐐기필터 선량이 동적쐐기필터 선량보다 높게 나타났다. 조직전자밀도가 다른 부위에 쐐기필터의 종류에 따른 선량분포는 고체팬텀과 코르크 팬텀에서 2% 이내 차이를 나타내고 있었다. 그러나 공기층에서 선량분포는 고체팬텀이나 코르크 팬텀의 선량분포와 큰 차이를 보이고 있다. 공기층에서 쐐기필터의 선량분포는 쐐기 사용 효과가 나타나지 않고 있다. 쐐기필터의 두꺼운 부분과 얇은 부분 밖에서 반음영의 크기는 1 cm에서 2 cm 정도 크게 두꺼운 부분에서 크게 나타났다. 그리고 금속 쐐기필터에서 반음영이 동적쐐기필터 보다 평균 6.4%정도 높게 반음영이 나타났다. 본 실험을 통해 공기층과 같이 조직전자밀도 현저히 작은 매질에서는 쐐기필터의 효과가 크게 떨어지는 것과 불균질 물질에 따라 흡수되는 선량분포가 크게 변형되는 것을 알 수 있었다. 따라서 조직전자밀도의 차이가 큰 부위의 방사선치료계획 시 쐐기필터의 적용에 따른 적절한 보정이 이루어져야 한다.

간외담도종양에서 방사선치료의 역할 (The Role of Radiotherapy in the Treatment of Extrahepatic Bile Duct Carcinoma)

  • 신현수;김귀언;이형식;서창옥;노준균;이종태
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제9권2호
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    • pp.253-263
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    • 1991
  • 1985년부터 1990년까지 연세대학교, 연세암센터 치료방사선과에 내원하였던 27명의 간외담도종양환자를 대상으로 외부방사선조사 및 관내 근접조사(intraluminal brachytherapy)를 병용하였을 경우 적절한 국소관해율을 얻을 수 있는지에 대한 후향적 분석을 하였고 이러한 치료방법에 대한 결과를 불완전한 절제술후 방사선치료를 시행한 군의 치료성적과 비교분석하였다. 16명은 남성이었고 11명은 여성이었으며, 평균나이는 58세($34\~70$세)였다. 외부방사선치료는 10 MV Linear Accelerator, 4 문조사방법을 이용하였고 총 조사량은 $45\~55$ Gy이었다. 관내 근접조사는 외부방사선조사후 시행하였고 Ir-192를 사용한 고선량치료기기인 Gamma-Med 12i를 이용하여 총 15Gy를 조사하였다. 최소 추적조사기간은 12개월이었다. 치료방법에 따라 3개의 군으로 대별해 보았는데, 1군(6명)은 불완전 절제술후 미시적 잔류암존재로 방사선치료를 시행했던 경우이고 2군(13명)은 수술불가능하여 방사선치료 단독으로 치료하였던 경우이며, 3군(8명)은 외부방사선조사와 관내근접조사를 병용하였던 경우로 분류하였다. 치료실패요인은 대부분 국소실패였고 원격전이는 관찰되지 않았다. 중앙생존기간은 10개월이었고 2년 생존율은 $30\%$이었다. 각 치료군에 따른 치료실패율은 1군 $67\%(4/6),\;2군\;79\%(10/13),\;3군\;38\%(3/8)$이었으며 중앙생존기간은 각각 10개월, 6개월, 10개월이었다. 또한 2년 생존율은 각각 $56\%,\;18\%,\;50\%$로서 종합적으로 1군과 3군간의 생존율과 중앙생존기간은 의미있는 차이는 없었다. 따라서 본 저자들은 간외담도종양 환자의 경우 외부 방사선치료만으로는 만족할 만한 결과를 얻을 수 없었으며 외부방사선 치료와 관내근접조사를 병용하였을 경우 수술적 절제술이 시행되었던 경우와 비슷한 치료성적을 얻었기에 이를 보고하는 바이며 향후 이러한 결과를 바탕으로 생존율을 향상시키기 위해 적극적인 방사선치료 방법이 모색되어야 하리라 생각하는 바이다.

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비인두암의 방사선치료 결과 (Results of Radiotherapy in Nasopharyngeal Cancer)

  • 신병철;마선영;문창우;염하용;정태식;유명진
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제13권3호
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    • pp.215-223
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    • 1995
  • Purpose : The aim of this study was to assess the effectiveness, survival rate and complication of radiation in nasopharyngeal cancer. Materials and Methods : From January 1980 to May 1989. Fifty patients who had nasopharyngeal carcinoma treated with curative radiation therapy at Kosin Medical Center were retrospectively studied. Thirty seven patients($74{\%}$) were treated with radiation therapy alone(Group I) and 13 patients ($26{\%}$) treated with combination of chemotherapy and radiation (Group II). Age distribution was 16-75 years(median : 45.8 years). In histologic type, squamous cell carcinoma was in 30 patients($60{\%}$), undifferentiated carcinoma in 17 patients($34{\%}$), and lymphoepithelioma in 3 patients($6{\%}$). According t AJCC staging system. 4 patients($8{\%}$) were in $T_1$, 13 patients($26{\%}$) in $T_2$. 20 patients($40{\%}$) in $T_3$, 13 patients($26{\%}$) in $T_4$ and 7 patients($14{\%}$) in $N_0$, 6 patients($12{\%}$) $N_1$, 23 patients($46{\%}$) in $N_2$, 14 patients($28{\%}$) in $N_3$. Total radiation dose ranges were 5250-9200cGy(median : 7355 cGy) in Group I and 5360-8400cGy(median : 6758cGy) in Group II Radiotherapy on 4-6MV linear accelerator and/or 6-12MeV electron in boost radiation was given with conventional technique to 26 patients($52{\%}$), with hyperfractionation(115-120cGy/fr., 2times/day) to 16 patients($32{\%}$), with accelerated fractionation(160cGy/fr., 2 times/day) to 8 patients($16{\%}$). In chemotherapy, 5 FU 1000mg daily for 5 consecutive days, pepleomycin 10mg on days 1 and 3, and cisplatin 100mg on day 1 were administered with 3weeks interval, total 1 to 3 cycles(average 1.8cycles) prior to radiation therapy. Follow up duration was 6-140 months(mean : 58 months). Statistics was calculated with Chi-square and Fisher's exact test. Results : Complete local control rates in Group I and II were $75.7{\%},\;69.2{\%} Overall 5 year survival rates in Group I and II were $56.8{\%},\;30.8{\%}$. Five year survival rates by histologic type in Group I and II were $52.2{\%},\;14.3{\%}$ is squamous cell carcinoma and $54.5{\%},\;50{\%}$ in undifferentiated carcinoma. Survival rates in Group I were superior to those of Group II though there were not statistically significant. In both group, survival rates seem to be increased according to increasing total dose of radiation up to 7500cGy, but not increased beyond it. There were not statistically significant differences in survival rates by age, stage, and radiation techniques in both group. Twenty four patients($48{\%}$) experienced treatment failures. Complications were found in 12 patients($24{\%}$). The most common one was osteomyelitis(4 patients, $33.3{\%}$) involving mandible (3 patients) and maxilla(1 patient). Conclusion : Chemotherapy in combination with radiotherapy was found to be not effective to nasopharyngeal cancer and the survival rate was also inferior to that of radiation alone group though it was statistically not significant due to small population in chemotherapy combined group.

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4D-CT와 결합한 호흡게이트 PET을 이용한 PET영상의 호흡 인공산물 분석 (Analysis of Respiratory Motion Artifacts in PET Imaging Using Respiratory Gated PET Combined with 4D-CT)

  • 조병철;박성호;박희철;배훈식;황희성;신희순
    • 대한핵의학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.174-181
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    • 2005
  • 목적: 호흡게이트PET(이하 RGPET)을 이용하여 호흡에 의한 PET영상의 인공산물의 감소 효과를 호흡모형 팬톰을 제작하여 분석하였다. 특히 4D-CT를 시행하여 얻은 동일 호흡위상의 CT영상을 이용하여 RGPET의 감쇠 보정에 이용할 수 있도록 CT영상을 재구성하는 방법을 제시하였다. 대상 및 방법: 반복주기 6초, 진동 폭 26mm의 운동 팬톰에 각각 3 ml syringe와 10, 30 ml의 vial에 18.5 MBq (0.5 mCi) 18-F FDG를 주입한 후, 게이트의 유무에 따라 Discovery ST (GE Medical System, Milwaukee. WU) PET-CT 스캐너를 사용하여 PET/CT스캔을 시행하였다. 이때 호흡추적장치로는 적외선 CCD카메라 방식의 Real-Time Position Management (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)을 사용하였다. 호흡게이트PET 및 4D-CT스캔은 10% 호흡위상백분위 별로 총 10세트의 영상을 각각 획득하였다. 이와 같이 운동주기를 10개의 소 구간으로 분할하여 얻은 PET과 CT영상으로부터 각 물체의 위치를 분석하였고, 물체의 크기에 따른 운동 인공산물의 크기와 PET 계수 값의 감소간의 상관관계를 분석하였다. 결과: RGPET과 4D-CT상에서 물체의 중심위치를 호흡위상별로 분석한 결과, 오차범위 내에서 실제 위치와 잘 일치하였다. 게이트를 시행하지 않은 PET에서 관측된 물체의 크기는 상대적 운동크기에 비례하여 증가하여, 운동범위가 물체 크기의 2배가 되면 부피를 2.5배 가량 과대 평가하였다. 반면, 최대 uptake수치는 50% 가량 줄었다. 결론: RGPET을 통해 PET영상에서 나타나는 호흡으로 인한 인공산물의 대부분을 제거할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 4D-CT스캔을 통해 획득한 동일위상의 CT 영상을 이용하여 보다 정확한 감쇠 보정 및 영상융합 결과를 얻었다.

성장기 돼지의 단백질대사에 사료단백질의 질이 미치는 영향 -수치모델을 사용하여- (Effects of Feed Protein Quality on the Protein Metabolism of Growing Pigs - Using a Simulation Model -)

  • 이옥희
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.704-713
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    • 1997
  • Simulation의 결과와 PAF식으로 계산된 성장기의 단백질 축적량과의 상대적 차이는 8.8%를 보여 본 연구의 타당성이 확인되었다. 성장률을 나타내는 총 체단백질량에 대한 단백질 축적량은 양질의 단백질을 섭취 할 경우 성장함에 따라 parabolic 형태를 띄나, 사료단백질의 질이 낮아짐에 따라 150일 simulation 기간내에 이러한 형태는 사라졌다. 성장하는 동안 단백질 회전의 두요소가 항상 병행하여 증가하였다 단백질 합성량과 분해량은 서로 병행하여 단백질 질에 따라 차이를 보였는데, 질이 높은 단백질을 섭취하였을 때 단백질 축적의 증가는 높은 단백질 합성량과 분해량에 의해 일어남 을 보여 주었다. 이는 근육단백질의 대사형태(5)를 반영하며, 그리하여 돼지의 총 단백질대사는 근육단백질에 의해 결정됨을 확인해 주었다. 그리고 단백질 질이 낮을 경우 매일의 단백질 대사율과 성장률이 저하할 뿐 아니라 성장지연도 일어남을 보여 주었다 본 연구에서 추정된 필수아미노산의 총 필요량은 28.1g이며, 일반적으로 돼지 사료의 제1 제한 아미노산인 lysine의 필요량은 4.2g이다. 이러한 아미노산 필요량은 NRC에서 권장하는 균형잡힌 아미노산 조성과 유사하다. 이와 같이 본 연구는 동위원소를 사용한 실험을 시행할 필요없이 simulation을 통해 다양한 질의 사료단백질에 따른 단백질 축적량에 대한 자료만으로 성장기의 단백질 회전률과 단백질대사의 동적행위를 나타내어 식이의 단백질 질의 변화에 적응하는 기전을 나타낼 수 있음을 보여주었다.

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기상청 농업기상관측망 토양수분 관측자료 보정식 개발 (Development of Correction Formulas for KMA AAOS Soil Moisture Observation Data)

  • 최성원;박주한;강민석;김종호;손승원;조성식;전현정;정기열
    • 한국농림기상학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.13-34
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    • 2022
  • 기상청은 농작물의 생육 및 관개를 비롯한 여러 농경활동에 미치는 토양수분의 중요성을 인식하고, 전국 11개 농업기상 관측지점에서 관측을 수행하고 있다. 그러나 이 자료가 폭넓게 활용되지 못하고 있어 우선적으로 관측자료의 신뢰도를 확보할 필요가 있다. 이 연구에서는 현업 토양수분 자료의 정확도를 검증하고, 품질 향상을 위해 적용할 보정식을 개발하는데 목표를 두었다. 먼저 관측 노장의 토양을 채취하여 토양수분함량에 영향을 미치는 용적밀도, 용적수분함량, 토성 및 보수력 등의 물리적 성질을 분석하였다. 토성은 대부분의 관측지점에서 모래가 주성분인 사양토 또는 양질사토로 분류되었으며, 1.5 g/cm3 내외의 용적밀도를 나타냈다. 미사와 점토 함량이 상대적으로 높았던 능주와 익산 지점은 용적밀도와 보수력도 다른 곳보다 더 높게 나타난 것으로 볼 때, 토성과 용적밀도, 보수력 사이에 밀접한 연관성이 있는 것으로 판단된다. 자체 설계·제작한 '레퍼런스 토양수분 관측시스템'에 이러한 관측지 토양의 특성을 반영하여 레퍼런스 센서로 사용할 EnviroSCAN 모델의 실험실 보정이 이루어졌다. 보정 작업은 load cell에서 측정한 무게 변화로부터 계산된 토양수분함량과 보정할 센서의 측정값을 비교하는 방식으로 진행되었으며, 제조사의 default 보정식에 대해 추가 보정의 필요성은 없는 것으로 결정되었다. 보정이 완료된 레퍼런스 센서와 현업 센서의 비교 관측 실험이 11개 각 지점에서 3회 이상 실시되었다. 전반적으로 레퍼런스 센서와 현업 센서의 측정값이 변화하는 패턴은 유사하게 나타났지만, 현업 센서가 레퍼런스 센서에 비해 상대적으로 토양수분을 과소평가하는 지점이 많았다. 두 센서 간의 편차는 장기간 건조 상태가 지속될 경우 일정한 추세를 유지하지만, 강수가 빈번한 시기에는 그 양상이 복잡해지는 특징이 있다. 비교 관측 실험의 결과를 바탕으로 각 기간별로 두 센서에 의해 관측된 자료의 범위와 평균을 이용하여 지점 및 깊이별 선형보정식을 개발하였다. 이 보정식을 수원 지점에 시범적으로 적용하여 뚜렷한 개선효과를 확인하였다. 또한 연속데이터에 보정식을 적용할 수 있도록 보정식이 산출되지 않은 기간의 구체적인 보정값 산정 방법도 제시하였다. 이 연구의 결과를 종합해 보면, 모든 관측지점에 대해 1년에 2회 정도의 주기적인 보정 작업이 토양수분 관측자료의 품질 향상을 위해 필수적인 것으로 판단된다.

학술 경연대회가 중국 대학생들의 혁신과 기업가 정신에 미치는 영향에 대한 실증적 연구 (An empirical study on the impact of academic competitions on innovation and entrepreneurship among Chinese university students)

  • 왕금령;왕녕
    • 국제교류와 융합교육
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    • 제3권1호
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    • pp.51-75
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    • 2023
  • 본 연구는 중국 대학교의 대학생을 대상으로 중국 대학생의 아카데미 경기에 참가한 경험을 바탕으로 중국 대학의 창업 교육에 존재하는 문제점에 대해 알아보고, 아카데미 경기가 중국 대학생의 창업에 미치는 영향에 대한 실증 연구를 하였다. 이를 위해 온·오프라인을 통해 설문조사를 하였으며, 이렇게 수집한 데이터를 SPSS 26 통계 소프트웨어를 활용하여 분석하였다. 설문지는 성별, 학업 단계 및 전공에 따른 혁신과 기업가 정신에 관련된 학생들의 인식과 대학의 혁신, 기업가 정신에 관한 교육의 문제점을 포함하였다. 또한 아카데미 경연 대회의 참여가 혁신과 기업가 정신에 미치는 영향의 규모에 관한 설문으로 구성하여 27개 지표로 구성하여 조사하였다. 계통층화추출법으로 중국 북부, 중부, 남부 연구에 설문조사를 하여 총 237개의 유효한 설문 결과를 얻어 빈도 분석과 요인 분석, 회귀 분석을 하였다. 그 결과 중국 대학생들은 창업 관련 경기에 높은 관심을 보였고, 학력 단계별로 대학생들의 창업에 대한 관심도가 일정한 차이가 나타남을 알 수 있었다. 또한 절반 이상의 중국 대학생이 창업 경기에 참가한 적이 있으며 학년에 따라 창업 경기에 참가하는 능동성도 다르게 나타났다. 현재 중국 대학생이 인식하는 창업 교육이 직면한 가장 큰 문제는 전문적인 창업 교사팀의 부족과 창업 관련 정책의 지도가 부족하다는 결과를 얻었다. .또한 창업과 관련된 장학 제도가 불합리하고 교사와 학생들의 창업 경기 참가의 적극성이 높지 않은 것도 하나의 문제점으로 나타났다. 일원선형 회귀분석한 결과 대학생들의 창업에 대한 관심도가 창업 의식과 창업 실천에 영향을 미친 것으로 나타났다. 또한 대학생 창업 경기의 참가 능동성은 창업효과에 영향을 주었다. 이 연구 결과는 대학의 혁신과 기업가 정신 교육에 대한 기초자료로서 사용되며, 앞으로 대학생 창업 경기의 참가 능동성을 높일 수 있는 방법과 정책을 고안해 낸다면 청년의 창업에 대한 실천성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.

Heavy concrete shielding properties for carbon therapy

  • Jin-Long Wang;Jiade J Lu;Da-Jun Ding;Wen-Hua Jiang;Ya-Dong Li;Rui Qiu;Hui Zhang;Xiao-Zhong Wang;Huo-Sheng Ruan;Yan-Bing Teng;Xiao-Guang Wu;Yun Zheng;Zi-Hao Zhao;Kai-Zhong Liao;Huan-Cheng Mai;Xiao-Dong Wang;Ke Peng;Wei Wang;Zhan Tang;Zhao-Yan Yu;Zhen Wu;Hong-Hu Song;Shuo-Yang Wei;Sen-Lin Mao;Jun Xu;Jing Tao;Min-Qiang Zhang;Xi-Qiang Xue;Ming Wang
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권6호
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    • pp.2335-2347
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    • 2023
  • As medical facilities are usually built at urban areas, special concrete aggregates and evaluation methods are needed to optimize the design of concrete walls by balancing density, thickness, material composition, cost, and other factors. Carbon treatment rooms require a high radiation shielding requirement, as the neutron yield from carbon therapy is much higher than the neutron yield of protons. In this case study, the maximum carbon energy is 430 MeV/u and the maximum current is 0.27 nA from a hybrid particle therapy system. Hospital or facility construction should consider this requirement to design a special heavy concrete. In this work, magnetite is adopted as the major aggregate. Density is determined mainly by the major aggregate content of magnetite, and a heavy concrete test block was constructed for structural tests. The compressive strength is 35.7 MPa. The density ranges from 3.65 g/cm3 to 4.14 g/cm3, and the iron mass content ranges from 53.78% to 60.38% from the 12 cored sample measurements. It was found that there is a linear relationship between density and iron content, and mixing impurities should be the major reason leading to the nonuniform element and density distribution. The effect of this nonuniformity on radiation shielding properties for a carbon treatment room is investigated by three groups of Monte Carlo simulations. Higher density dominates to reduce shielding thickness. However, a higher content of high-Z elements will weaken the shielding strength, especially at a lower dose rate threshold and vice versa. The weakened side effect of a high iron content on the shielding property is obvious at 2.5 µSv=h. Therefore, we should not blindly pursue high Z content in engineering. If the thickness is constrained to 2 m, then the density can be reduced to 3.3 g/cm3, which will save cost by reducing the magnetite composition with 50.44% iron content. If a higher density of 3.9 g/cm3 with 57.65% iron content is selected for construction, then the thickness of the wall can be reduced to 174.2 cm, which will save space for equipment installation.