• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권7호
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• pp.2489-2497
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• 2024

The current study aims to develop new clay bricks doped with metallic waste for radiation shielding applications. The aforementioned new bricks were fabricated with various metallic waste concentrations under a pressure rate reaching ≈114 MPa and firing temperature of 1100 ℃. The impacts of the metallic waste and the firing temperature on the developed brick samples' physical, radiation shielding, and structural properties were studied. In order to identify the fabricated bricks' mineral content, the X-ray diffraction pattern was used. Additionally, the fabricated bricks' porosity and density were experimentally determined, where the porosity was reduced by 28.03%, while their densities increased by ≈ 10.5% by raising the concentration of metallic waste. The linear attenuation coefficient (LAC) for the developed brick was investigated experimentally using a NaI (Tl) scintillation detector over the 0.033-1.408 MeV energy interval. The measured LAC values were enhanced by increasing the concentrations of metallic waste within the fabricated bricks over the examined energy interval. The fabricated brick's LAC enhancement improves the gamma-ray shielding characteristics. Therefore, the fabricated bricks are a cheap and suitable choice for radiation protection applications.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.5-5
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• 2011

The research and development of hybrid electric vehicle (HEV), plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and electric vehicle (EV) are intensified due to the energy crisis and environmental concerns. In order to meet the challenging requirements of powering HEV, PHEV and EV, the current lithium battery technology needs to be significantly improved in terms of the cost, safety, power and energy density, as well as the calendar and cycle life. One new technology being developed is the utilization of composite cathode by mixing two different types of insertion compounds [e.g., spinel $LiMn_2O_4$ and layered $LiMO_2$ (M=Ni, Co, and Mn)]. Recently, some studies on mixing two different types of cathode materials to make a composite cathode have been reported, which were aimed at reducing cost and improving self-discharge. Numata et al. reported that when stored in a sealed can together with electrolyte at $80^{\circ}C$ for 10 days, the concentrations of both HF and $Mn^{2+}$ were lower in the can containing $LiMn_2O_4$ blended with $LiNi_{0.8}Co_{0.2}O_2$ than that containing $LiMn_2O_4$ only. That reports clearly showed that this blending technique can prevent the decline in capacity caused by cycling or storage at elevated temperatures. However, not much work has been reported on the charge-discharge characteristics and related structural phase transitions for these composite cathodes. In this presentation, we will report our in situ x-ray diffraction studies on this mixed composite cathode material during charge-discharge cycling. The mixed cathodes were incorporated into in situ XRD cells with a Li foil anode, a Celgard separator, and a 1M $LiPF_6$ electrolyte in a 1 : 1 EC : DMC solvent (LP 30 from EM Industries, Inc.). For in situ XRD cell, Mylar windows were used as has been described in detail elsewhere. All of these in situ XRD spectra were collected on beam line X18A at National Synchrotron Light Source (NSLS) at Brookhaven National Laboratory using two different detectors. One is a conventional scintillation detector with data collection at 0.02 degree in two theta angle for each step. The other is a wide angle position sensitive detector (PSD). The wavelengths used were 1.1950 ${\AA}$ for the scintillation detector and 0.9999 A for the PSD. The newly installed PSD at beam line X18A of NSLS can collect XRD patterns as short as a few minutes covering $90^{\circ}$ of two theta angles simultaneously with good signal to noise ratio. It significantly reduced the data collection time for each scan, giving us a great advantage in studying the phase transition in real time. The two theta angles of all the XRD spectra presented in this paper have been recalculated and converted to corresponding angles for ${\lambda}=1.54\;{\AA}$, which is the wavelength of conventional x-ray tube source with Cu-$k{\alpha}$ radiation, for easy comparison with data in other literatures. The structural changes of the composite cathode made by mixing spinel $LiMn_2O_4$ and layered $Li-Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ in 1 : 1 wt% in both Li-half and Li-ion cells during charge/discharge are studied by in situ XRD. During the first charge up to ~5.2 V vs. $Li/Li^+$, the in situ XRD spectra for the composite cathode in the Li-half cell track the structural changes of each component. At the early stage of charge, the lithium extraction takes place in the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component only. When the cell voltage reaches at ~4.0 V vs. $Li/Li^+$, lithium extraction from the spinel $LiMn_2O_4$ component starts and becomes the major contributor for the cell capacity due to the higher rate capability of $LiMn_2O_4$. When the voltage passed 4.3 V, the major structural changes are from the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, while the $LiMn_2O_4$ component is almost unchanged. In the Li-ion cell using a MCMB anode and a composite cathode cycled between 2.5 V and 4.2 V, the structural changes are dominated by the spinel $LiMn_2O_4$ component, with much less changes in the layered $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, comparing with the Li-half cell results. These results give us valuable information about the structural changes relating to the contributions of each individual component to the cell capacity at certain charge/discharge state, which are helpful in designing and optimizing the composite cathode using spinel- and layered-type materials for Li-ion battery research. More detailed discussion will be presented at the meeting.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제38권4호
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• pp.337-345
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• 2015

2011년 발생한 후쿠시마 원전 사고 이후, 국민의 방사선에 대한 관심이 급속히 증가하였으며 그에 따른 방사선의 위험성에 대한 우려 또한 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 일상생활 속에서 접할 수 있는 물질의 방사선 및 환경방사선을 측정하여 그 실태를 알아봄으로써, 국민의 방사선에 대한 올바른 이해를 돕고 더불어 방사선 피폭에 대한 우려를 경감하고자 하였다. 본 연구에서는 'Captus - 3000 갑상샘 섭취율 측정장치'를 이용하여 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 17가지 시료들을 대상으로 방사능을 측정하였으며, 측정에는 우물형 계수기를 이용하였다. 측정한 시료로는 연탄, 표고버섯, 명태, 전지분유, 알카라인 건전지, 단추형 건전지, 표토, 아스팔트, 휘발유, 솔잎, 현무암, 흑연(석탄), 고추냉이, 천일염, 담배, 맥주, 참치(캔)으로 선정하였고 각각의 시료에 대하여 토양자원, 수자원, 식품, 기타자원으로 분류하였다. 수자원으로 선정한 맥주는 식품으로 분류하였다. 또한 우물형 계수기의 감도측정을 위하여 기준선원으로 선 선원 형태의 137Cs을 이용하였다. 우물형 계수기로 137Cs 선선원의 계수값(cpm)을 측정한 후, 각각의 시료에서 얻은 계수값과 스펙트럼을 분석하였고, 식품의 경우에는 식약처의 방사능 허용기준단위인 Bq/Kg으로 환산하여 그 안전성을 판단하였다. 실험 결과, 측정한 시료들 중 유의할 만한 시료들을 집단 A로 분류하였고, 그 외에 배후 방사능과 큰 차이를 보이지 않은 시료들을 집단 B로 분류하였다. 집단 A의 경우 배후 방사능에 비해 알카라인 건전지가 7.67 %, 단추형 건전지가 4.65 %, 아스팔트가 8.03 %, 표토가 3.76 %, 연탄이 7.46% 높은 값을 보였다. 사용된 시료들 모두에서 측정된 방사능이 생활용품의 일부와, 식품의 경우에는 식약처에서 제시한 방사능 허용기준치 이내에 들어 있음을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.245-249
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• 2013

천연 탄탈의 중성자포획에 의한 공명에너지를 측정하기 위하여 교토대학의 원자로연구소의 46-MeV 전자선형가속기의 광핵반응에서 발생하는 중성자를 이용하였다. 중성자포획에서 발생되는 즉발감마선을 BGO($Bi_4Ge_3O_{12}$)섬광검출장치로 측정하였다. 검출장치는 탄탈 시료에서 발생되는 즉발감마선을 기하학적으로 모두 측정하도록 만들어져 있으며 측정되어진 전기적 신호를 탄탈의 중성자 공명에너지 동정하는 스펙트럼구성에 사용하였다. 연구에서 사용되어진 중성자의 에너지는 1 ~ 200 eV 영역에 대하여 각각의 공명에너지를 분석하였다. 중성자에너지 측정은 중성자 비행시간법(TOF: Time-of-Flight)을 통하여 측정하였다. 광핵반응을 통한 중성자발생에서는 고에너지영역에서 강한 제동복사선이 발생하므로 수 keV영역 이하 영역의 중성자에너지에 대해서만 중성자공명을 측정하였다. 얻어진 Ta에 대한 중성자 포획 공명에너지 측정결과는 이전의 실험에 의한 측정 결과들 및 ENDF/B-VI와 Mughabghab의 평가된 값들과 비교 및 검토를 하였다. 측정되어진 공명들은 4.28 eV에서 거대 공명들을 측정하였고 그 이상의 에너지 영역의 다른 공명들도 이론에 의해서 계산되어진 값들과 비교하였다. 144.3 eV를 제외한 공명들은 평가값들과 거의 일치하는 경향을 보였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.475-481
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• 2014

이 연구의 목적은 감마선 검출 시스템을 개발하여 평행구멍형 조준기와 바늘구멍 조준기를 이용하여, 각각 소동물용 감마영상 획득과 환경 방사선 검출 영상을 획득하는 것이다. 본 연구에서는 크기가 $50{\times}50mm$ 이며, 6 mm 두께의 CsI(Tl) 섬광체와 $50{\times}50mm$ 크기의 Hamamatsu H8500C 위치민감형 광전자증배관, 저항분배회로, 전치증폭기, 성형증폭기, NIM 모듈 및 아날로그 디지털 변환기로 구성된 감마카메라를 개발하였다. 또한. 바늘구멍 감마카메라와 전하결합소자 카메라를 결합하여 환경모니터링에 적용할 수 있는 장비를 개발하였다. 본 연구 결과는 평행 구멍형 조준기와 바늘구멍 조준기를 이용한 감마카메라를 각각 소동물용 감마영상 획득과 환경방사선 측정에 적용 할 수 있음을 보여주었다. 이 시스템은 소 동물전용 감마카메라와 환경방사선 측정 시스템으로 활용 될 수 있을 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제14권4호
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• pp.228-236
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• 1995

본 연구에서는 비파괴검사 방법의 하나인 gamma scanning test에 의한 대단위 차폐체의 결함을 평가하는 방법을 제시하고 방사선 차폐를 해석하는 유용한 방법중의 하나인 Monte Carlo 코드로 이에 대한 검증을 하였다. Gamma scanning test로 차폐체의 결함을 평가하기 위한 모델은 원통형 차폐체를 대상으로 하였다. 먼저 방사성물질 운반용기에 대한 설계기준에 따라 기준차폐체를 설치하여 Co-60 선원과 섬광계수기로 기준치를 측정하고, 그 다음 실물의 원통형 차폐체를 측정하였다. 기준치로 원통형 차폐체의 납두께를 환산한 결과 결함두께는 최대 12mm로 평가되었다. 이를 검증하기 위한 MCNP 코드의 계산에서는 결함두께가 실험적 결과에 비해 4.1%에 해당하는 최대 11.6mm를 나타내었으며, 두 결과가 만족할 정도로 일치함을 보여주고 있다. 따라서 이러한 평가방법은 방사성물질을 사용하는 시설에 설치되는 대단위 방사선 차폐체나 대용량의 운반용기 차폐능 검사시 현장에서 적용시킬 수 있으며 측정치의 신뢰도를 제고할 수 있다. 앞으로 보다 정확한 측정을 위하여 차폐체의 두께 측정결과가 화면에 직접 표시되는 측정장치의 연구 개발이 요구된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.45-49
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• 2007

동경공업대학교의 3MV 펠레트론가속기를 사용하여 10에서 90keV 영역에 대하여 $^{197}Au$의 중성자포획 스펙트럼을 측정하였다. 중성자 펄스빔은 $^7Li(p,n)^7Be$반응을 통하여 발생되었다. 사용되어진 양성자 빔의 폭은 1.5-ns였다. 금 시료에 입사된 중성자의 에너지 스펙트럼은 $^6Li$-glass 섬광검출기의 중성자 비행시간법을 사용하여 측정하였다. 금 시료의 중성자포획에 의해서 발생된 감마선은 anti-Compton NaI(TI) 검출장비를 사용하여 측정되었다. 본 연구에서는 5개의 중성자 에너지 역영을 선택했고, 각각의 에너지영역에서 얻어진 감마선파고스펙트럼을 표시하였다. 본 연구에서 얻어진 스펙트럼은 처음으로 얻어진 결과이며, 중성자 결합에너지부근에 몇 개의 천이 피크가 보인다.

• 분석과학
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• 제18권6호
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• pp.495-499
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• 2005

방사선에 대한 거부감에도 불구하고 RT(radiation technology)의 발전과 더불어 이용량뿐만 아니라 적용분야도 계속적으로 증가하고 있다. 이러한 방사선을 안전하게 관리하기 위해서는 방사선 측정 소재의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 표면오염 측정용 장비의 소재로 주로 이용되고 있는 얇은 필름 형태의 플라스틱 검출기를 제조하였다. 플라스틱 유기섬광체는 다양한 형상으로 쉽게 제조가 가능하고 제조 방법이 간단한 용매법을 이용하였다. 이러한 용매법을 이용하기 위해서 높은 투명도를 지니면서 용매에 쉽게 녹을 수 있는 고분자 소재인 폴리설폰을 선정하여 제조하였으며, 방사선 측정용 섬광체로서 광학적 특성 및 방사선 검출 등을 평가하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권2호
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• pp.87-92
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• 2009

방사선량 측정을 위하여 섬광체와 광섬유를 이용한 원격 측정용 센서를 개발하였다. 유리 광섬유와 상용화된 플라스틱섬광체로 원거리 측정 가능성을 시험하였고, 에폭시 수지로 자체 개발한 섬광검출소재로 방사선 측정센서로써의 성능을 평가하였다. 에폭시 수지와 유기섬광물질의 배합별 물질 특성을 측정하여 최적의 조건을 도출하였다. 광섬유와 섬광체를 연결할 때, 불완전한 접속으로 인한 광 손실을 줄이기 위하여 섬광검출소재 제조 과정 중 소재내로 광섬유를 삽입하여 일체형으로 센서를 제조하였다. 일체형 센서는 유리광섬유의 단점을 보완하여 플라스틱 광섬유를 적용하였으며, 방사선 반응 체적별 검출효율을 평가하기 위하여 검출소재 밑단으로부터 일정 거리의 광섬유를 배치하여 측정하였다. 개발한 방사선 검출용 센서는 오염도 원거리 측정뿐만 아니라 측정센서로써의 적용도 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권3호
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• pp.256-260
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• 2014

Columnar-structured cesium iodide (CsI) scintillators doped with thallium (Tl) are frequently used as x-ray converters in medical and industrial imaging. In this study we investigated the imaging characteristics of CsI:Tl films with various reflective layers-aluminum (Al), chromium (Cr), and titanium dioxide ($TiO_2$) powder-coated on glass substrates. We used two effusion-cell sources in a thermal evaporator system to fabricate CsI:Tl films on substrates. The scintillators were observed via scanning electron microscopy (SEM), and scintillation characteristics were evaluated on the basis of the emission spectrum, light output, light response to x-ray dose, modulation transfer function (MTF), and x-ray images. Compared to control films without a reflective layer, CsI:Tl films with reflective layers showed better sensitivity and light collection efficiency, and the film with a $TiO_2$ reflective layer showed the best properties.