• 인터넷정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.29-37
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• 2024

본 논문에서는 환자와 같은 특정 객체의 움직임을 감지하고 추적하기 위한 효율적인 영상처리 시스템을 제안한다. 이진화된 차 영상에서 객체의 윤곽선추출을 위하여 기존 알고리즘대비 대비 정밀한 감지가 가능하고 혼성모드설계에 용이한 세선화 알고리즘을 적용하여 영역을 추출한다. 연산량이 많은 이진화와 세선화 단계를 RTL(Register Transfer Level) 기반으로 설계하여 논리회로 합성을 거쳐 최적화된 하드웨어 블록으로 대체된다. 설계된 이진화 및 세선화 블록은 표준 180n CMOS 라이브러리를 이용하여 논리회로로 합성한 후 시뮬레이션을 통하여 동작을 검증하였다. 소프트웨어기반의 성능비교를 위해 32bit FPGA 임베디드시스템 환경에서 640 × 360 해상도의 샘플 영상을 적용하여 이진 및 세선화 연산에 대한 성능분석도 실시하였다. 검증결과 혼성모드 설계가 이전의 소프트웨어로만 이루어지는 처리속도에서 이진 및 세선화 단계에서 93.8% 향상될 수 있음을 확인하였다. 제안된 객체인식을 위한 혼성모드 시스템은 인공지능 네트워크가 적용되지 않는 엣지 컴퓨팅 환경에서도 환자의 움직임을 효율적으로 감시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제28권1호
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• pp.10-18
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• 2009

이동하는 수상 운동체는 반경 $8{\sim}200{\mu}m$ 크기의 미세기포군을 포함하는 기포항적을 발생시킨다. 경우에 따라 10여분 이상 지속되는 수중 미세기포는 음향산란을 일으키는 요인이 되며, 기포가 존재하는 동안 능동소나에 의한 지속적인 탐지가 가능하다. 본 논문에서는 기포항적에 존재하는 미세기포의 사공간적인 분포변화에 따라 산란되는 음파를 모의하는 잔향음 모델을 제시하였다. 기포항적 산란신호의 모델은 음향학적 모델과 운동학적 모델로 이루어져 있으며 음향학적 모델에서는 미세기포의 공간분포를 체적산란강도로 변환하여 공간에 대한 적분을 수행하고, 운동학적 모델은 해양공간의 고정좌표계와 능동소나에 고정된 국부좌표계 사이의 좌표변환을 위한 오일러변환을 기반으로 구현되었다. 구현된 모델의 점증을 위해 2007년 9월 한국해양대학교 앞 해상에서 실제 선박을 운항하여 기포항적을 발생시킨 후 일정간격으로 신호를 획득하여 분석하였고, 이를 모델에 적용하여 타당성을 검증하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.157-164
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• 2023

하굿둑은 내륙의 염분 침투를 방지하고 공급 용수를 확보하기 위해 설치되어 홍수기를 제외하고 닫힌 상태로 운용되고 있다. 그러나, 수문은 부영양화와 같은 수질 문제를 발생시켜 수질 개선과 용수 공급의 목적을 이루기 위해 수문 운영에 따른 염분 침투영향 파악이 필수적이다. 지하수는 지표하 조건과 느린 흐름 특성으로 인해 수치 모형을 통한 분석이 주로 수행된다. 본 연구에 이용된 OpenGeosys는 열-수리-역학-화학 현상을 모의할 수 있는 오픈소스 모형이다. 모의는 하굿둑이 없는 자연흐름 조건, 3~9월의 농번기를 고려하여 수문이 운영된 조건을 반영하여 수행되었다. 모형은 해석해와 검증하여 3.7%의 오차를 획득함으로써 염분 침투 가능성을 평가하였고, 모의 결과, 농번기를 고려한 수문 운영 조건의 염분침투 길이는 자연흐름 조건보다 46% 감소하여 약 74.36 m로 파악되었다. 본 모의의 결과는 지하수 관련 정책 수립 및 지하수 이용자의 지하수 이용 결정에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2024

산지가 국토의 60%를 차지하는 우리나라는 집중호우, 태풍 등의 토석류가 발생 할 수 있는 요인들이 증가하여, 산사태, 토석류와 같은 재해의 위험성이 큼에도 불구하고 대부분의 지역에서 피해를 예방하기 보다 피해 후 복구에 편중되어왔으며, 토석류 발생지역에 대한 현장조사 및 토석류 수치해석에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 토석류 위험구간 분석을 위해서 실제 토석류가 발생한 지역을 대상으로 현장조사 및 드론측량을 실시하여 정밀도 높은 지형 데이터를 구축하고 수치해석 프로그램 RAMMS 모형을 활용하여 토석류 발생 유역을 대상으로 토석류 흐름 분석을 수행하고 실제 발생한 토셕류 분포를 비교 분석하여 모형의 적용성을 평가하였다. 그 결과 RAMMS 모형으로 산정된 토석류 발생면적은 실제 면적보다 18% 크게, 이동거리는 10% 작게 산정되었으나, 모형으로 계산된 토석류 발생 형상과 발생 이동경로가 실제자료와 유사하게 모의되어 모형을 통한 토석류 이동의 경향성을 파악할 수 있다고 판단하였다. 향후, 국내에 적합한 모형 검증 및 미계측 유역에 대한 토석류 해석을 통한 피해 예상 지역의 선정 등의 추가 연구를 수행하고자 한다.

• 한국조경학회지
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• 제39권3호
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• pp.51-63
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• 2011

본 연구는 3차원 시뮬레이션을 활용한 가로경관 평가를 위해 경관 재현 정도를 높여 줄 수 있는 시뮬레이션 제작기법을 선정하였으며, 이를 바탕으로 유사성 검증 및 계절별 가로경관의 이용자 심리변화를 평가하였다. 분석결과, 경관시뮬레이션의 자연물 중 수목은 근 중경의 경우 normal map 기법을 적용한 Low 기법을 사용하고, 원경은 Plane 기법을 활용하는 것이 효율적으로 나타났다. 형태적 유사성은 모든 지표가 4.50점 이상으로 평가되었으며, 심리적 유사성은 '질서없는-질서있는', '지저분한-깨끗한' 등의 지표를 제외한 대부분의 심리지표에서 차이가 없는 것으로 분석되었다. 계절별 경관시뮬레이션을 분석한 결과, 봄의 가로경관은 '밝은', '이름다운', '정적인' 등의 지표가 높게 평가되었다. 여름의 가로경관은 '시원한', '상쾌한', '생기 있는' 이미지가 높게 나타났으며, 가을은 '따뜻한', '어두운' 등이 높게 분석되었다. 겨울은 '질서 있는'을 제외한 모든 형용사가 중간 값 보다 낮게 평가된 것으로 나타났다. 계절별 가로경관에 대한 선호도는 여름과 봄의 선호도가 5.01, 4.98로 높게 나타났으며, 겨울이 3.48로 가장 낮았다. 계절별 선호요인을 분석한 결과, 봄의 가로경관은 심미성이 0.540으로 선호도에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 여름의 경우 정연성이 0.417로 영향력이 높게 분석되었으며, 가을은 다양성과 심미성이, 겨울은 다양성, 심미성, 정연성의 순서로 선호도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 경관시뮬레이션 기법을 적용해 다양한 도시가로를 비교분석 한다면, 각각의 가로에 적합한 수목으로 공간계획이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_2호
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• pp.249-261
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• 2020

다중 플랫폼/센서를 활용한 연안 모니터링은 연안 해양환경 변화와 다양한 재해/재난을 높은 시공간 해상도로 정확하게 이해하기 위한 매우 중요한 수단이다. 하지만 다중 플랫폼과 센서를 복합적으로 이용한 통합 관측 연구는 미비한 실정이고, 통합 관측을 통한 효율성, 융합 한계성 등에 대해 평가된 바 없다. 본 연구에서는 다중 원격탐사 플랫폼/센서를 이용한 모의실험을 통해 통합 관측 방법을 제시하고, 그 효용성과 한계점을 진단하였다. 다양한 해양 재해, 재난을 모사하기 위하여 Rhodamine WT (RWT) 형광염료를 이용하여 통합 현장조사를 수행하였다. 2019년 9월 남해-여수 해역에 형광염료를 주입 후 위성(Kompsat-2/3/3A, Landsat-8 Operational Land Imager (OLI), Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument (OLCI), GOCI), 무인항공기 (Mavic 2 pro, Inspire 2), 유인항공기 플랫폼을 이용하여 염료 패치의 분포와 이동을 탐지하였다. 형광염료 주입 초기 패치 규모는 2,600 ㎡ 이었고, 약 138분 후 62,000 ㎡ 규모까지 확산되었다. RWT 패치는 처음 주입된 지점으로 부터 점차 남서 방향으로 이동하였고, 이는 현장 모의 실험이 진행되는 동안 조위(고조: 7시 7분(286 cm), 저조: 13시 9분(73 cm))가 점차 낮아짐에 따라 조석이 남동 방향으로 흐르는 것과 유사하였다. 무인항공기 영상은 공간해상도와 시간해상도 측면에서 가장 높은 해상력을 보인 반면 탐지 영역이 가장 좁았다. 위성의 경우 탐지 영역은 넓었지만 재방문 주기가 길기 때문에 운용성 측면에서 타 플랫폼과 비교하여 다소 한계가 있었다. 또한 Sentinel-3 OLCI와 GOCI의 경우 분광해상도와 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)가 가장 높았지만 소규모 형광염료 탐지에는 공간해상도 측면에서 제한적이었다. 유인항공기에 탑재된 초다분광 영상의 경우 분광해상도가 가장 높았지만 이 역시 운용성 측면에서 다소 제한적이었다. 다중 플랫폼 통합관측 연구를 통해 시간과 공간뿐만 아니라 분광 해상력 증가 향상을 확인 가능하였다. 향후 이 연구 결과가 연안 수치모델과 연계된다면 오염 물질의 이동확산 예측이 가능할 것으로 생각되고, 수치모델의 입력 및 검증 자료로 활용하여 모델 정확도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제16권2호
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• pp.195-202
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• 1998

목적 : 방사선수술의 치료계획에 필요한 기본자료를 얻기 위하여, 6 MV X-선의 소형 조사면을 측정하고, 동일 조사면에 대한 몬테칼로 계산을 수행하여 그 결과를 측정한 자료와 비교하였다. 재료 및 방법 : 연구에 사용한 조사면은 SSD 100 cm에서 직경 1.0, 2.0, 그리고 3.0 cm인 원형의 소형 조사면이며, 각 조사면에 대한 심부선량백분율 (PDD)과 빔측면도 (Beam profile)를 구하였다. 측정에는 소형 반도체검출기, 물팬텀 그리고 원격조정 장치를 이용하였다. 몬테칼로 계산은 EGS4를 이용하여 수행하였으며, 계산에는 6 MV X-선의 에너지 분포와 확산빔 (divergent beam), 원형 조사면 그리고 물팬텀을 고려하였다. 결과 : 심부선량백분율의 경우, 계산값은 측정간에 비하여 낮은 경향을 보였으며, 모든 조사면에 대하여 물팬텀속 깊이 2.0-20.0 cm에서 차이는 0.3-5.7%의 범위로 평가 되었고, 표면 영역에서는 0.0-8.9%로 나타났다. 물팬텀속 깊이 10.0 cm에서 90% 선량폭은 몬테칼로 계산과 잘 일치하였으나, 반음영의 계산값은 모든 조사면에 대하여 측정값보다 0.1 cm 작게 나타났다. 결론 : 측정한 소형 조사면에 대한 심부선량백분율과 빔측면도는 몬테칼로 계산과 근사적으로 일치하였다. 팬텀 표면영역과 반음영 영역에서 측정값과 계산값의 차이가 많이 발생하였으며, 이러한 이유는 몬테칼로 계산 수행시 단순한 기하구조를 가정했기 때문이다. 따라서 실제의 기하구조와 조사면에 대한 보다 정확한 자료를 적용 할 수 있도록, 지속적인 연구를 해야 할 것이며, 몬테칼로 계산은 측정과 검증이 어려운 경우에 대하여 정확한 정보를 얻을 수 있는 유용한 도구로서 많이 이용 될 것이다

• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.120-129
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• 2016

이용자 비용은 SOC 시설물의 효율적 자산관리를 위한 LCCA에서 시설물의 생애주기, 관리자 비용 그리고 할인율과 함께 반드시 고려되어야 하는 주요한 분석 항목이다. 특히, 도로분야에서는 청소 및 유지보수 등의 공사구간(Work zone)으로 인해 이용자들에게 막대한 지체비용이 발생되는 경우가 많으며, 이와 같은 경우 관리자는 보다 합리적인 의사결정을 위해 관리자비용 뿐만아니라 이용자비용까지도 고려해야만 한다. 그러나 최근까지도 대부분의 의사결정 단계에서 이용자 비용은 고려되지 않고 있으며, 이에 관한 연구들도 활발하지 못한 실정이다. 본 연구에서는 교통류 모형과 교통시설 투자 평가 지침의 직접편익 산정 모델을 이용하여 의사결정 단계에서 필요한 이용자 비용 및 지체비용을 산정 하는 방법론을 제안한다. 그리고 2014년 실제 유지보수가 시행되었던 국도 4개구간에 대해 VISSIM을 이용하여 교통류 모형을 추정하고 제안된 방법론을 토대로 이용자 비용 및 지체비용을 산정하였다. 분석결과, AADT 약 3만대의 A구간은 공사구간 발생 전 평균 17,569천원/$km{\times}day$의 이용자 비용이 발생하는 것으로 분석되었으며, 유지보수로 인해 1차로를 차단 할 경우 추가적으로 평균 10,193천원/$km{\times}day$(158%)의 지체비용이 발생하는 것으로 분석 되었다. AADT 약 2만대의 B구간과 D구간에서는 각각 1,507천원/$km{\times}day$(115%), 1,985천원/$km{\times}day$(119%)의 지체비용이 발생되는 것으로 분석되었으며, AADT 약 1만대의 C구간에서는 262천원/$km{\times}day$(105%)의 지체 비용이 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 교통류 모형을 시뮬레이션 기반으로 추정함으로서 실제 적용에는 한계가 있다. 향후 실제 관측 자료를 이용한 적정성 높은 모형의 개발과 시뮬레이션 검증을 통해 적용 가능성을 높이는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제26권2호
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• pp.118-125
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• 2008

목적: 온보드 영상장치(On-Board Imager, OBI) 및 콘빔CT(Cone Beam Computerized Tomography, CBCT)를 이용하면 치료실에 위치한 환자의 자세 및 위치와 모의치료 시점의 환자의 자세 및 위치를 비교할 수 있다. 온라인 영상유도방사선치료(on-line Image Guided Radiation Therapy, on-line IGRT)에서는 이러한 정보를 이용하여 방사선 치료 직전에 환자의 위치를 확인하고 보정한다. 이때 모의치료 시 획득한 영상과 치료실에서 실시간 얻은 kV X선 영상 또는 콘빔CT 영상을 이용하여 2차원/2차원 맞춤(2D/2D Match) 또는 3차원/3차원 맞춤(3D/3D Match)의 이미지 퓨젼 프로그램을 사용하여 그 편차를 산출한다. 이 과정에서 주어지는 편차가 환자 자세에 대한 오차를 정확히 반영하고 있는지에 대해 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 신체 내부 구조가 모사된 팬톰(The $RANDO^{(R)}$ Phantom, Alderson Research Laboratories Inc., Stamford, CT, USA)을 사용하여 실제 방사선 치료와 동일한 과정을 따라 모의치료 및 치료계획을 시행한 후 치료 테이블 위에 팬톰을 셋업한다. 그리고 모의치료 시 표시된 팬톰의 표면 지점에 치료실의 레이저에 일치시킨다. 이때, CT 모의치료실과 가속기가 있는 치료실의 벽면 고정 레이저에 대한 정렬의 일치만 확인하면, 치료테이블에 놓여진 팬톰의 위치는 모의치료 시 위치와 정확히 일치한다. 실제로는 팬톰 표면에 나타나는 레이저 선의 두께 정도되는 오차를 무시한다면, 두 시점에서 팬톰의 위치가 정확히 같다고 말할 수 있다. 정확히 위치가 재현되었다고 가정되는 팬톰에 대해 평행이동 또는 회전이동의 변화를 만들어 준 후, 위치가 옮겨지고 틀어진 팬톰에 대해 온보드 영상장치로부터 kV X선 영상을 그리고 콘빔CT로부터 CT 영상을 얻는다. kV X선 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 이용하여 OBI 프로그램에서 제공되는 2차원/2차원 맞춤의 결과를 얻는다. 그리고 콘빔CT 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 가지고 이미지 퓨젼 과정을 거쳐 3차원/3차원 맞춤의 결과를 얻는다. 이렇게 얻은 2차원/2차원 맞춤 및 3차원/3차원 맞춤의 결과와 처음에 팬톰에 인위적으로 만들어준 위치 변화를 비교한다. 결과: 온보드 영상장치로 획득한 kV X선 영상과 모의치료 시 영상을 비교하는 2차원/2차원 맞춤에서는 팬톰의 위치에 회전이동만 존재한다고 가정했을 때에는 평균 $0.06^{\circ}$의 오차 내에서 모의치료 시 팬톰의 위치에 대한 편차를 찾을 수 있었다. 또한 평행이동만 존재한다고 가정했을 때에는 편차 벡터의 크기가 평균 1.8 mm였다. 그리고 회전이동과 평행이동이 동시에 존재하는 일반적인 경우에는 편차 벡터의 크기는 평균 2.1 mm, 테이블 회전 방향으로 평균 $0.3^{\circ}$의 오차 내에서 모의치료 시 팬톰의 위치를 찾을 수 있었다. 콘빔CT로 획득한 영상을 이용하는 3차원/3차원 맞춤의 과정에서 팬톰의 위치가 회전이동만 존재할 때에는 평균 $0.03^{\circ}$의 오차 내에서, 평행이동만 있는 경우는 편차 벡터의 크기의 평균이 0.16 mm 내에서, 틀어지고 이동된 팬톰의 위치를 찾을 수 있었다. 그리고 회전이동과 평행이동이 동시에 존재하는 일반적인 경우에는 편차 벡터의 크기는 1.5 mm, 테이블 회전 방향으로 평균 $0^{\circ}$의 오차 내에서, 모의치료 시 팬톰의 위치와 맞출 수 있었다. 결론: 온보드 영상장치와 콘빔CT를 이용한 영상유도방사선치료(on-line IGRT)에서 모의치료 시 팬톰의 위치는 가속기의 치료테이블 위에서 매우 정확히 재현되어졌다. 온보드 영상장치는 kV X선 영상을 이용하여 간단하게 위치의 검증과 보정을 할 수 있었고, 콘빔CT를 이용하는 경우에는 2차원적인 정면 또는 측면 영상이 아니라, 3차원 영상을 비교함으로서 더욱 정확한 위치보정이 가능하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권1호
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• pp.137-147
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• 2014

목 적 : 호흡연동 용적변조 회전방사선치료(Gated Volumetric Modulated Arc Therapy)에서 환자의 호흡주기 변화에 따른 선량전달의 정확성을 검증하고자 한다. 대상 및 방법 : 실험에는 TrueBeam STxTM(Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)치료기를 사용하였다. 인체모형등가팬텀(Rando Phantom, Alderson Resarch Laboratories Inc. Stamford. CT, USA)의 전산화단층영상에 전산화치료계획시스템(Eclipse 10.0, Varian, USA)을 이용하여 10 MV FFF(Flatenning Filter Free), 선량률 1200 MU/min으로 1500 cGy/fx(Case1, 2, 3)과 220 cGy/fx(Case4, 5, 6)의 치료계획을 수립하였다. $QUASAR^{TM}$ Respiratory Motion Phantom(Modus Medical Devices Inc)을 이용하여 1.5, 2.5, 3.5, 4.5 sec의 일정한 호흡주기와 평균호흡주기가 2.2, 3.5 sec인 환자의 호흡주기를 재현하였고 위상모드 30~70% 구간에서 방사선이 조사되도록 설정하였다. 각각의 호흡 조건에서 2차원 이온전리함 배열 검출기(I'mRT Matrixx, IBA Dosimetry, Germany)와 MultiCube Phantom(IBA Dosimetry, Germany)을 이용하여 측정하였고 세기변조 방사선치료 분석 프로그램(OmniPro I'mRT, IBA Dosimetry, Germany)을 이용하여 Gamma pass rate(3 mm, 3%)을 비교하였다. 결 과 : Case 1, 2, 3, 4, 5, 6의 Gamma pass rate은 일정한 호흡주기 1.5 sec에서 100.0, 97.6, 98.1, 96.3, 93.0, 94.8%, 2.5 sec에서 98.8, 99.5, 97.5, 99.5, 98.3, 99.6%, 3.5 sec에서 99.6, 96.6, 97.5, 99.2, 97.8, 99.1%, 4.5 sec에서 99.4, 96.3, 97.2, 99.0, 98.0, 99.3%의 결과를 보였다. 환자의 호흡을 재현한 경우 평균 호흡주기 2.2 sec에서는 97.7, 95.4, 96.2, 98.9, 96.2, 98.4%, 3.5 sec에서는 97.3, 97.5, 96.8, 100.0, 99.3 99.8%의 결과를 보였다. 결 론 : 2.5 sec이상의 일정한 호흡주기와 환자의 호흡을 재현한 실험에서 Gamma pass rate 95%이상의 임상적으로 신뢰할 만한 결과를 보였다. 일정한 호흡주기 1.5 sec의 Case 5, 6 에서 93.0, 94.8%의 결과를 보였으나 100명의 환자 호흡주기 분석 결과 1.5 sec의 호흡을 지속했던 경우는 없었던 점으로 보아 대부분의 호흡조건에서 정확한 선량전달이 가능함을 확인 하였다. 다만 극히 짧은 호흡주기로 인한 오차발생 가능성을 배제할 수 없기 때문에 치료전 선량전달 정확성 검증이 선행되어야 하며 모의치료시 환자 교육으로 안정된 호흡을 유지하고 정확한 모니터링을 통해 치료중 환자 호흡변화에 대처한다면 더욱 안정적이고 정확한 치료가 이루어질 것으로 사료된다.