• 한국수자원학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.167-179
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• 2021

하천 합류부는 두 하천이 만나 형성되는 지역으로 합류부 구간의 혼합 매커니즘을 이해하기 위해서는 지류의 다양한 유입조건에 따른 본류와의 수체혼합의 공간적인 패턴을 분석하는 것이 중요하다. 그러나, 대부분의 합류부 연구들은 실측을 통한 현장데이터를 획득하기 어렵기 때문에 수리 및 수질 수치모형을 통한 연구가 주로 수행되어 왔다. 본 연구에서는 지류와 본류의 합류의 혼합 현상을 규명하는 인자로 유속과 수심 등 기본적인 수리학적 인자들 외에 최근 하천 유사측정을 위해 부유사농도의 지표로 연구되고 있는 ADCP의 초음파산란도를 활용하여 합류부에서 상이한 유사특성을 가진 두 수체가 혼합되는 양상을 측정하여 합류부의 혼합 특성을 해석하고자 하였다. 초음파산란도는 부유사와 관련되는 인자로 SonTek ADCP 이동식으로 측정된 초음파산란도(SNR)자료를 빔퍼짐에 대한 보정, 물에 의한 흡수를 고려하여 보정한 후 3차원 혼합거동의 공간적인 분포를 도출하였다. 그리고 측정기간 중 드론(UAV), LISST를 이용하여 합류부의 혼합양상을 모니터링하여 초음파산란도를 이용한 분석결과와 비교하였다. 분석결과, ADCP로부터 제공되는 초음파산란도를 보정한 결과 합류부의 3차원적인 유사 혼합의 공간적 특성을 규명하는 데 적합한 인자라고 할 수 있었고, 상이한 본류와 지류의 유입을 고려하였을 때 다양한 혼합 거동을 분석하는데 지표로 사용이 가능함을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 남강과 낙동강의 합류부에 대해 초음파산란도를 활용하여 합류부의 혼합 특성을 분석하였다.

• 한국광학회지
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• 제34권6호
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• pp.241-247
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• 2023

본 연구에서는 355 nm 파장의 나노초 레이저를 비정질 실리콘 박막에 조사하여 형성된 주기적 laser-induced periodic surface structure (LIPSS) 구조의 분광학적 특성을 연구하였다. 지름 196 ㎛의 가우시안 빔을 단위면적당 레이저 펄스 190-280회, 레이저 빔의 세기는 100-130 mJ/cm² 범위에서 'ㄹ' 자 형태로 2차원 스캔하였다. 그 결과 Si 박막 표면에 ~300 nm 주기의 LIPSS 구조가 레이저 편광에 수직 방향으로 정렬되었다. 시료의 투과율 스펙트럼을 측정하여 transverse-electric 편광과 transverse-magnetic 편광에 대해서 각각 700 nm, 500 nm 근방에서 dip이 관측되었다. 이 현상을 설명하기 위해 1차원 격자구조 모델을 이용하여 rigorous coupled-wave analysis를 이용한 시뮬레이션을 하여 편광에 따른 도파모드 공진에 의한 특성임을 규명하였다.

• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.383-388
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• 2007

본 논문에서는 광파장 이하의 주기를 갖는 금속 격자형 가시광선 대역 컬러필터를 제안하고 구현하였다. 이 소자는 쿼츠 기판 위의 알루미늄 금속 층에 원형 홀이 2차원으로 배열된 격자로 구성되어 있다. 격자의 구조 파라미터 즉, 금속 박막 두께, 격자 주기, 홀 크기, 홀 구성 물질의 굴절률 등이 필터의 전달특성에 미치는 영향을 분석하여 소자를 설계하였다. 특히, 격자 홀을 구성하는 물질의 굴절률을 조절함으로써 필터의 특성을 최적화하고자 시도하였다. 본 논문에서는 전자빔 직접 기록 방식을 도입하여 두 개의 소자를 구현하였는데, 이들의 설계 파라미터를 살펴보면 격자 높이는 50 nm로 동일하며, 주기는 각각 340 nm와 260 nm였다. 측정된 결과를 살펴보면, 주기가 $\Lambda=340nm$인 소자의 경우에 중심파장은 680 nm이고 최대 투과율은 57%였으며, 주기가 $\Lambda=260nm$인 소자의 경우에는 중심파장이 550 nm이고 최대 투과율을 50%였다. 특히, 계산 결과를 통하여 격자 홀을 기판과 동일한 굴절률과 동일한 물질로 채움으로써 투과효율이 15% 이상 증가함을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권2호
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• pp.64-71
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• 2016

삼차원 프린터(3DP)를 이용하여 환자맞춤형 전자선 치료용 볼루스(patient specific customized bolus, PSCB)를 제작하는 절차를 고안하고 제안된 방법으로 제작한 PSCB의 선량 정확도를 평가했다. 치료계획장치에서 치료계획표적용적(PTV)에 적합한 전자선 빔과 조사면 크기를 선택하고 초기 선량계산을 수행했다. 계산된 선량분포를 기반으로 PSCB를 그리고 재계산을 수행했다. 수 차례 반복을 통해 최상의 PSCB를 설계하고 설계된 윤곽자료를 DICOMRT 프로토콜을 이용해 자체 제작한 변환프로그램으로 전송했다. PSCB의 윤곽자료는 자체 변환프로그램을 이용해 3DP에서 인식 가능한 파일(STL 포맷)로 변환한 후 3DP를 이용해 제작했다. PSCB의 유용성을 검증하기 위해 2명의 가상 환자(오목, 볼록 유형)를 생성했고 각각의 환자에 가상의 PTV와 정상장기(OAR)을 생성했다. 3D-PSCB 를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 선량체적히스토그램(DVH)와 선량 특성을 비교했다. 3D-PSCB 제작의 정확도를 분석하기 위해 필름 선량측정을 통해 선량 정확도를 평가했다. 치료계획 결과와 필름을 이용한 선량분포를 중첩한 후 빔 중심축에서의 심부선량곡선을 구했고 감마분석(3% 선량 오차와 3 mm 거리오차)을 수행 했다. 2명의 가상환자 모두에서 PSCB를 사용한 경우 PTV 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. PSCB를 사용할 경우 PSCB를 사용하지 않는 경우에 비해 OAR의 최대 선량, 최소선량, 평균선량은 각각 평균 9.7%, 36.6%, 28.3% 감소했다. 처방선량의 90% 선량($V_{90%}$)을 받는 OAR의 용적은 PSCB를 적용할 경우 약 99% 낮아졌다(14.40 vs $0.1cm^3$). 또한 처방선량의 80% 선량을 받는 OAR 체적도 PSCB를 사용할 경우 약 91% 줄었다(42.6 vs $3.7cm^3$). 감마분석 결과(3%, 3 mm) 오목 및 볼록 볼루스를 적용한 경우 각각 95%, 98% 통과율(pass rate)을 보였다. 3DP를 이용해 PSCB를 제작하는 절차를 정립하고 선량적 정확도를 평가해서 임상적용이 가능한 만족할 만한 결과를 얻었다. 3DP 기술의 빠른 발전에 힘입어 PSCB의 임상적용이 좀 더 쉬워지고 적용대상이 확장될 것으로 생각된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제18권1호
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• pp.35-41
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• 2006

목 적: 유방암 방사선치료 시 유방(breast), 흉벽(chest wall, 국부적 임파관(loco-regional lymphatics) 등에 적정한 선량을 조사하기 위하여 다양한 치료계획이 이루어지고 있는데 이에 따른 선량분포를 정성적, 정량적으로 분석하여 최적의 방사선치료계획 기법을 고찰해 보고자 한다. 대상 및 방법: 최적의 유방암 방사선치료계획 기법을 평가하기 위해 기존의 전통적인 방법(2D)과 전산화단층촬영 영상에서 각각 유방체적을 설정하여 3차원적으로 접근하는 방법인 입체조형치료방법(3-dimensional conformal radiotherapy, 3DCRT)과 강도조절방사선치료 방법(intensity modulated radiotherapy, IMRT)을 비교하였다. 이를 위해 인체팬텀에 유방(breast), 흉벽(chest wall, 국부적 임파관(loco-regional lymphatics), 폐(lung) 등의 관심영역을 정하여 표지한 후 전산화단층촬영(Volume, Siemens, USA)을 시행하였다. 획득한 전산화단층촬영영상을 이용하여 입체조형치료방법과 강도조절방사선치료 방법을 적용하여 방사선치료계획(XiO 5.2.1, FOCUS, USA)을 수립하였고, 이는 기존의 전통적인 방법과 비교하였다. 비교, 분석은 방사선치료계획기법(2D, 3DCRT, IMRT)에 따른 방사선량분포와 선량-체적 간 히스토그람(dose-volume histogram, DVH) 및 관심영역의 점 선량 등을 분석하여 시행하였고, 또한 시간-노동력에 따른 치료효율성에 대해서도 평가하였다. 결 과: 유방체적을 설정하여 3차원 방사선치료계획 기법을 사용한 경우가 기존의 전통적인 방법에 비해 종양 설정과 빔 방향 및 조사면 경계 확인 등에 유용하다는 것을 알 수 있었다. 결 론: 유방암 방사선치료 시 방사선치료계획 기법에 따른 정성적, 정량적 분석을 통해 최적의 방사선치료계획 기법을 제시할 수 있었다. 그러나 3차원 방사선치료계획 시 치료계획종양용적(planning target volume, PTV) 설정과 유방 고정의 어려움에 따른 환자자세 재현성에 대한 문제를 알 수 있어 이에 대한 추가 연구가 필요할 것이라 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제28권4호
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• pp.238-248
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• 2010

목적: 폐암환자의 종양추적 정위방사선치료에서 삼차원 및 사차원치료계획의 선량분포 차이를 비교하였고 선량계산 알고리즘에 따른 폐의 비균질성 보정 결과에 커다란 차이가 있음을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 7명의 폐암환자를 대상으로 전향적 호흡동조된 사차원 컴퓨터단층촬영 영상을 얻었다. 획득한 영상은 환자의 호흡에 대응하는 10개의 삼차원단층촬영 영상이며 이를 바탕으로 사차원치료계획이 수립되었다. 사차원 치료계획에서는 종양과 주변장기의 움직임을 고려하여 X선의 방향과 선량분포를 최적화한다. 사차원치료계획에서 최적화된 빔을 호흡의 50% 위상에 해당하는 한 개의 삼차원단층촬영 영상에 동일하게 적용하여 삼차원치료계획을 만들었다. 삼차원 및 사차원 치료계획에서 선량계산을 위하여 각각 Ray-tracing과 몬테칼로 알고리즘을 사용하였다. 수립된 4개의 치료계획에서 처방선량의 종양체적 포함률 종양체적의 95%를 포함하는 선량인 D95, 종양의 최대선량, 그리고 척수의 최대선량을 비교하였고 종양의 위치에 대한 연관성도 함께 고찰하였다. 결론: 몬테칼로 알고리즘을 사용한 삼차원 및 사차원 치료계획에서 종양이 폐의 하엽에 위치해 있는 경우에는 사차원치료계획에서 종양 포함률이 평균 4.4% 높았던 반면에 종양이 폐의 중엽이나 상엽에 위치해 있는 경우에는 반대로 평균 4.6% 낮았다 또한 D95도 종양이 폐의 하엽에 위치해 있는 경우에는 사차원치료계획에서 평균 4.8% 높았던 반면에 종양이 폐의 중엽이나 상엽에 위치해 있는 경우에는 반대로 평균 1.7% 낮았다. 척수의 최대선량에 대한 비교에서도 종양과 유사한 경향이 나타났다. 치료계획의 차원과 무관하게 Ray-tracing과 몬테칼로 알고리즘 사이의 선량계산 차이는 평균 30% 정도로 몬테칼로 알고리즘을 사용하였을 때 처방선량이 포함하는 종양의 부피는 크게 줄어들었다. 결론: 폐 종양의 삼차원 및 사차원 치료계획 사이의 차이를 종양과 척수의 선량분포를 통해 비교하였다. 두 치료계획 사이에서 planning target volume (PTV) 포함률이나 D95와 같이 종양과 관련된 선량학적 인자들의 차이 또는 척수의 최대선량 차이는 종양의 이동크기와 형태변화의 정도에 밀접하게 연관되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 치료계획의 차원과 무관하게 몬테칼로 알고리즘을 사용하면 처방선량이 포함하는 PTV 포함률이나 D95가 크게 줄어드는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.617-626
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• 2011

포스트텐션 경량 콘크리트(LWC) 보 시험체 7개가 상부 대칭 2점 집중 하중 하에서 실험되었다. 주요 변수는 부착 주철근 양 및 유효 프리스트레스 양이다. 경량 콘크리트의 설계강도 및 단위 용적 중량은 각각 30 MPa과 1,770 $kg/m^3$이다. 포스트텐션 보통 중량 콘크리트에서와 같이 균열 진전과 비부착 긴장재의 응력은 부착 철근 및 유효 프리스트레스 양에 의해 영향을 받았다. 부착 철근 및 유효 프리스트레스 양의 증가와 함께 보의 사용성과 휨 내력은 향상되는 반면 비부착 긴장재의 응력은 감소하였다. 포스트텐션 경량 콘크리트 보의 균열 제어를 위해서는 ACI 318-08에서 제시하는 최소 부착 철근이 요구되었다. 포스트텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동 및 비부착 긴장재의 응력 증가는 제시된 비선형 해석 모델에 의해 적절하게 예측될 수 있었다. 반면 ACI 318-08 기준은 포스트텐션 LWC 보의 휨 내력 및 비부착 긴장재의 응력 증가에 대해 지나치게 안전측에 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.39-48
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• 2011

이 연구에서는 상부 2점 집중하중을 받는 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동을 부분 프리스트레싱 비와 긴장재의 유효 프리스트레스에 따라 평가하였다. 절건비중 1,770 $kg/m^3$의 경량 콘크리트 설계강도는 35 MPa이었으며, 항복강도 383 MPa의 일반 이형철근과 인장강도 2,040 MPa의 3연선을 각각 주 인장철근과 프리스트레싱 긴장재로 사용하였다. 실험 결과, 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 내력은 부분 프리스트레싱 비의 증가와 함께 증가하지만 긴장재의 유효 프리스트레스에는 거의 영향을 받지 않았다. 동일 휨 보강지수에서 프리텐션 경량 콘크리트 보의 무차원 휨 내력은 Harajli and Naaman 및 Bennet에 의해 실험된 프리텐션 보통중량 콘크리트 보와 비슷한 수준이었다. 한편 프리텐션 경량 콘크리트 보의 변위 연성비는 부분 프리스트레싱 비의 감소와 함께 그리고 유효 프리스트레스의 증가와 함께 증가하였다. 프리텐션 경량 콘크리트 보의 하중-변위 관계는 비선형 2차원 해석모델에 의해 적절하게 평가될 수 있었다. 또한 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 균열 내력 및 최대 휨 내력은 각각 탄성이론 및 ACI 318-08의 등가응력블록과 긴장재의 응력평가 식을 이용하여 안전측에서 예측될 수 있었다.

• 대한소아치과학회지
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• 제50권2호
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• pp.155-167
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• 2023

이 연구의 목적은 상악 확장 속도에 따른 치아치조성, 골격성 효과 및 상기도에 대한 효과를 CBCT를 통해 3차원적으로 분석하여 저속 상악 확장의 효과를 확인하는 것이다. 전북대학교 소아치과에서 Banded hyrax를 이용하여 상악 확장을 시행한 23명(평균 8.93 ± 1.61세)의 환자가 포함되었다. 확장 속도에 따라 저속 상악 확장군과 급속 상악 확장군으로 분류되었다. 치료 전후의 치아치조성, 골격성, 기도 부피 변화를 평가하기 위해 치료전(T0)과 치료 종료 및 유지 후(T1)에 촬영한 CBCT를 사용하였다. 상악 확장 결과 두 군 모두에서 치아치조성, 골격성 측정 값 및 상기도 부피의 유의한 증가가 관찰되었다. 또한 모든 측정 값에서 저속 상악 확장과 급속 상악 확장 간의 유의한 차이를 보이지 않았다. 이 연구는 혼합치열기 어린이에서 저속 상악 확장의 효과에 대해 확인하였다. 저속 상악 확장은 치아치조성, 골격성 측정 값 뿐만 아니라 기도 부피, 상악동 기체 부피에서도 유의한 효과를 보였다. 또한, 급속 상악 확장의 효과와 비교하였을 때 유의한 차이를 보이지 않았다. 따라서 소아치과의사는 성장기 어린이의 치주 조직의 생리적 측면, 불편감에 따른 협조도 등을 고려하여 급속 상악 확장과 저속 상악 확장 중 적절한 방법을 선택할 수 있을 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.113-119
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• 2010

GafChromic EBT2 필름 dosimetry에 필요한 품질 관리용 소프트웨어를 개발하였다. 개발한 프로그램에서는 EBT2 필름특성에 맞게 붉은색, 초록색, 파란색 및 회색 채널에 따른 필름 교정이 가능하도록 하였다. 또한 평판형 스캐너의 빛의 산란 효과나 필름 내 방사선에 반응하는 물질(active layer)의 두께 차이가 선량 검증에 미치는 영향을 평가할 수 있도록 하였다. EBT2 필름을 이용한 측정 결과는 방사선 치료계획 시스템, ECLIPSE 또는 2차원 이온 전리함 배열의 선량 값과 비교할 수 있다. 개발한 소프트웨어를 이용한 GafChromic EBT2 필름의 선량 검증은 파일 입력, 잡음 제거, 배경 보정(background) 및 반응 물질 보정(active layer correction), 선량 계산 및 평가 단계를 통해서 이루어진다. 절대적 또는 상대적 배경 보정 방법을 선택적으로 적용할 수 있으며 필름 교정 결과 및 교정 곡선에 대한 적합식(fitting equation)은 결과 파일로 출력할 수 있다. 선량 행렬의 화소 크기 조정을 위한 보간법, 대화식 영상 이동 및 회전 기능을 이용하여 선량 행렬 간 구조적 위치를 일치시킨 후, 빔 측면도(beam profile) 및 등선량곡선(isodose curve)을 비교할 수 있다. 또한 거리 및 선량 차이에 대한 허용값을 적용하여 gamma index 및 gamma histogram을 이용한 선량 분석이 가능하다. 60도 동적 쐐기 조사면과 전립선 세기조절방사선치료의 조사면을 이용하여 개발한 소프트웨어의 기초 성능 평가를 수행하였을 때, 동적 쐐기 조사면에서 ECLIPSE와 EBT2 필름 간 절대적 빔 측면도는 3% 오차 범위 내에서 일치하였다. EBT2 필름을 이용한 두 종류의 선량 검증 모두, 99% 이상의 영역이 3 mm, 3%의 gamma index의 평가 기준을 만족하였다. 개발한 선량 검증용 소프트웨어를 이용하여 주기적으로 수행되는 일반적인 품질관리뿐만 아니라 빔의 세기가 조절된 복잡한 조사면의 품질관리에도 활용할 수 있으며, Radiochromic 필름을 이용한 선량 평가에 필요한 유용한 분석 툴을 제공할 수 있다.