많은 선행 연구에서는 무연 차폐재를 제작하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 방사선 차폐 능력과 경량화에 대한 가능성을 제시하고 있다. 하지만, 이는 바인더 및 미세 기공에 대한 구현이 어렵기에 제품화 공정에 필요한 정보를 충분히 제공하지 못하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 제품화 공정에 요구되는 겔 페이스트에 대한 정보를 사전에 제공하기 위하여 스크린 프린팅 공법을 활용하여 충전율에 따른 방사선 차폐 능력에 대한 결과를 제시하였다. 본 연구에서는 방사선 차폐 능력을 평가하기 위해 IEC 61331-1: 2014와 KS A 4025에 부합하도록 실험 환경을 설계하였으며, 방사선 조사 조건은 KS A 4021 규격을 준용하여 총 여과 2.0 mmAl로 여과된 100 kVp를 이용하였다. 본 연구 결과, TVL를 기준으로 Pb 1270 μm, BaSO4 3035 μm, Bi2O3 1849 μm, WO3 2631 μm에서 근사한 값으로 분석되었다. 또한, 충전율은 BaSO4 38.6%, Bi2O3 27.1%, WO3 30.15%로 분석되었다. 하지만, 차후 저온고압 성형을 적용한다면 충전율을 높이면서도 기공률을 낮춤으로서 방사선 차폐 능력의 개선이 충분히 가능할 것으로 기대된다.

방사선 영상 기술은 피사체의 조성 및 두께에 따라 변화되는 X선의 흡수계수 차이를 기반으로 형성되는 대조도를 영상화하는 기술로서 영상 검출기에 입사하는 1차선 뿐 만 아니라 산란선이 영상 품질에 큰 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 피사체 두께, 조사야 변화에 따라 발생하는 산란선이 영상 품질에 미치는 영향을 고찰하고자 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 FSR 및 SPR 분석을 수행하였다. 연구 결과, 피사체 두께에 따른 FSR은 최대 15.3%p, SPR은 2.00 ~ 4.54로 분석되었으나, 조사야 변화에 대해서는 일정한 값을 유지하는 것으로 분석되었다. 이러한 결과를 바탕으로 피사체 두께는 영상 품질에 영향을 미치는 인자로서 고려되어야 하지만, 조사야는 영상 품질에 영향을 미치지 못하는 인자임을 검증하였다. 이러한 본 연구 결과는 영상 품질 개선을 위한 산란선에 대한 기초 자료로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 피사체 두께 증가에 따른 산란선 발생이 의료 영상화질에 미치는 영향을 정량적으로 분 석하기 위한 연구를 수행하였다. 기존 병원에서 검사빈도가 높은 흉부를 조직등가물질로 제작한 미국표준 협회(ANSI; American National Standards Institute) 팬텀을 이용하여 피사체 두께가 증가함에 따라 발생하는 산란선 비율을 MCNPX 전산모사 하였으며, 실제 측정값과의 비교 분석을 수행하였다. 또한 피사체 두께 증가에 따라 획득된 X선 영상을 이용하여 RMS 입상성 평가, RSD 및 NPS 분석을 통해 산란선 발생 증가 에 따른 화질 영향을 평가하였다. 흉부 팬텀위에 두께 1 인치의 아크릴 팬텀을 추가적으로 증가시키면서 분석한 결과, 표준 두께인 6.1 inc h에서 산란선 비율은 48.9 %를 기준으로 1 인치 증가시마다 57.2 %, 62.4 %, 66.8 %로 증가하는 것으로 나 타났으며, 이는 MCNPX 모의실험과 실제 측정한 산란선량은 유사한 결과를 보였다. 획득한 영상의 RMS 측정 결과, 피사체 두께가 증가함에 따라 표준편차가 낮아지는 값으로 도출되었다. 하지만 이를 평균 입사 선량을 고려한 RDS 분석에서는 6.1 inch에서 0.028, 7.1 inch의 경우 0.039, 8.1 inch 경우 0.051 및 9.1 inch에 서 0.062으로 증가하는 결과를 나타났다. 이는 피사체 두께 증가에 따른 산란선 발생 증가가 신호대 잡음비 를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. 또한 검출기에 입사한 산란선 분포만 이용하여 측정한 NPS 결과에서 도 피사체 두께가 증가할수록 노이즈가 증가하는 결과로 도출되었다.

본 연구에서는 연성을 형광체 층이 가질 수 있다면 외부의 기계적 외력에 대하여 장기간 안정성을 확보 할 수 있을 것으로 기대하였다. 이에 본 연구에서는 스크린 프린팅 공법을 통하여 유연한 Gd2O2S:Tb 증감 지를 제작하였고 장기적인 외력에 의한 피로누적과 반복적인 외력에 의한 피로누적에 따른 영향을 고찰하 고자 RMS 분석과 히스토그램을 분석을 통하여 영상 균일도를 평가하였다. 연구 결과, 지속적인 외력에 대 하여는 지배적인 픽셀 영역이 일정하게 유지되면서 RSD가 10% 이내를 만족하였으나, 반복적인 외력의 경우 지배적인 픽셀 영역이 3 영역으로 분할되며 영상 균일도에 악영향을 미치며 RSD가 10% 이상으로 증가 하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 기존 방사선증감지에 대비하여 기계적 안정성을 확보함으 로써 곡면 검출기의 적용 가능성을 제시하였으나 아직까지 플렉시블 검출기에 적용하기 위해서는 추가적 인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이러한 결과 유연성을 가진 방사선 증감지는 다양한 곡면에 적용이 가 능하므로 향후 핵의학, 치료용, 산업 분야 등과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

In the non-destructive inspection field, we invest a lot of time and resources in developing the radiation source system to ensure the safety of the workers. However, the probability of accidents is still high. In order to prevent potential radiation accidents in advance, it is necessary to directly verify the position of the radiation source, but the research is still insufficient. In this study, we developed a monitoring system that can detect the position of the radiation source in the source guide tube in the gamma-ray irradiator. The characteristics of the radiation detector are estimated by monte carlo simulation. As a result, the radiation detector for Ir-192 gamma-ray energy was analyzed to have secondary electron equilibrium at 150 μm regardless of the semiconductor material. Also, it is expected that the gamma ray response characteristic is the best in HgI2. These results are expected to be used as a basis for determining the optimal thickness of the radiation detector located in the detection part of the future monitoring system. In addition, when developing a monitoring system based on this, radiation workers can easily recognize the danger and secure safety, as well as prevent and preemptively respond to potential radiation accidents.

현 임상에서는 저에너지 광자를 감소시키기 위한 알루미늄 재질의 부가필터를 이용하고 있다. 하지만, 부가필터의 이용은 X-ray 경화현상으로 인하여 발생하는 산란선량이 화질에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 부적절한 필터 두께를 이용은 환자에게 불필요한 노출이 발생하는 선량 크리프 현상이 나타날 수 있다. 이에 본 연구에서는 부가필터 사용 시 X선 빔 경화현상으로 인한 평균 에너지 증가에 따른 전방 산란선량발생이 영상 화질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 RMS 및 RSD를 측정하였다. 연구 결과, 부가필터 두께가 증가할수록 전방산란율과 더불어 상대표준편차가 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 상대표준편차는 평균값에 대한 표준편차가 상대적 크기를 의미한다. 평균값을 신호로 표준편차를 노이즈 성분으로 판단할 때 영상의 해상력에 지표인 신호 대 잡음비가 감소하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 부가필터 사용에 따른 전방산란율과 화질의 상관관계가 있음을 정량적으로 검증하였다. 결과적으로, 북미방사선방호측정위원회에서 70 kVp 이상의 관전압에서 권고하는 2.5 mmAl 두께의 필터 사용 시 사용하지 않았을 때에 비해 14.6%가 증가되었다. 이러한 연구 결과는 영상 품질 개선을 위한 필터 연구 시 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

선량 크리프는 임상적 오류 중 하나로 검사자의 미숙 또는 부주의에 기인하여 발생하는 현상으로 AAPM Task Group #116에 의하면 디지털 방식의 시스템에서 지속적인 발생이 보고되고 있다. 이러한 현시점에서 선량 크리프 현상을 최소화할 뿐만 아니라 재현성 향상이 가능한 자동노출제어장치의 요구가 증가하고 있 다. 이에 본 연구에서는 제작이 쉬울 뿐만 아니라 고효율 반도체 센서에 대한 연구를 수행함으로써 선량 크리프 현상을 저감할 수 있는 자동노출제어장치의 센서에 대하여 고찰하고자 하였다. 연구 수행 결과, 제 작된 I형 센서 및 PIN형 센서의 경우 Ref 센서와 비교하면 광학적 특성이 우수하여 음영효과가 적게 나타 날 것으로 사료되고, 대체로 낮은 민감도 특성이 나타나지만, 조사 조건 변화에 따른 일정한 추세를 가짐으 로써 정확한 피드백 신호를 자동노출제어장치에 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

현재 CCD 및 TFT LCD 기반의 평판형 디지털 X선 센서를 이용한 많은 디지털 X선 영상장치가 활용되 고 있으며, 특히 포톤계수형 센서 기술에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 포톤계수형 센서 의 정량적 성능 평가 항목인 포톤계수효율을 측정하기 위해 포톤계수형 센서 물질에 입사되는 X선 플루엔 스 측정하였다. IEC 61223-1-2 권고안의 RQA-M2 Radiation beam quality를 이용하여 포톤 플루엔스 를 측정한 결과, 10 μm 핀홀 영역에서 입사 광자 플루엔스는 4 photon/unit area․ ․ μGy, 30 μm 핀홀 영역 에서 약 50 photons/unit area ․ μGy, 100 μm 핀홀 영역에서 698 photons/unit area ․ μGy의 플루엔스로 규정할 수 있었다. 셋업된 입사 플루엔스를 이용하여 포톤계수형 센서 물질에서의 X선 조사시 출력파형을 측정함으로써 실제 포톤계수효율을 측정할 수 있을 것으로 판단된다.

디지털 방사선촬영 기술은 영상 정보를 획득하는 원리에 따라 광도전체를 이용하는 직접 방식과 형광체를 이용하는 간접 방식으로 구분되지만, 모두 다양한 장단점을 내포하고 있다. 이에 본 연구에서는 X-ray 민감도를 개선하고자 형광체 및 광도전체를 병용한 Hybrid형 검출기의 구조에 대한 기초 연구를 수행하였다. 실험 결과, 조사 시간을 30 ms로 고정하고 관전압을 변화할 경우 전체적으로 직접 방식의 구조에서 우수한 민감도가 나타났으나, 조사 시간이 50 ms 이상에서는 Hybrid 구조의 경우가 더 우수한 것으로 나타났다. 이는 임상에서 다양한 검사를 수행할 경우에 일반적으로 50 ms 이상의 조사시간을 이용한다는 점에서 충분한 연구적 가치를 가질 것으로 사료된다.

국외의 경우 의료기기의 품질보증(QA)의 중요성이 대두되고 있으나, 국내의 경우 품질보증 평가기준이 명확하게 제시되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 국내·외 문헌 조사 및 비교 및 분석을 통하여 개선된 새로운 품질보증 평가기준 및 평가방법을 제시하고자 하였으며, 모의 평가 수행을 통하여 적합성을 확인하였다. 국내의 문헌 조사 결과, 다수의 항목이 주관적인 평가 방법을 이용하고 있으며, 정확성 및 재현성 평가로는 부족한 횟수로 측정을 수행하고 있다.따라서 문제점들을 해결하기 위하여 객관적인 평가 방법 및 명확한 기준을 제시하고자 하였으며, 측정 횟수를 10회로 하여 정확성 및 재현성에 대하여 고려하였다. 모의 평가 결과, 제시한 평가 기준 및 평가방법에 모두 만족하는 것을 확인하였다. 그러나 국내에서만 시행하고 있는 항목과 고대조도 공간분해능에 대해서는 적합한 평가 기준 및 평가 방법을 정립하지 못하였다. 차후 국내 실정에 맞게 정립 연구가 필요할 것으로 사료된다.