전자빔가속기를 이용한 펄스감마선 출력특성 분석용 빔프로파일링 장치개발

황영관,이남호,Hwang, Young-Gwan,Lee, Nam-Ho 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.12

전 세계적으로 비핵화를 추구하고 있으나 북한의 계속되는 핵실험 등으로 핵폭에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 핵 폭발 또는 우주환경에서의 발생되는 펄스형 감마선은 매우 짧은 시간동안 고에너지를 전달하기에 전자소자에 큰 피해를 줄 수 있다. 이러한 전자소자의 피해정도를 확인하기 위한 연구를 수행하려면 핵폭 또는 우주환경에서 발생할 수 있는 펄스형 감마선 조사시설이 필요하다. 본 논문에서는 펄스형 감마선 탐지 장치을 개발하고, 감마선 변환장치를 통해 펄스형 감마선을 생성한 후 그 출력을 분석하였다. 핵폭과 유사한 조건을 갖추기 위하여 포항가속기 연구시설의 전자빔가속장치를 이용하여 출력을 실험하였고, 그 결과 감마선 변환장치와 전지빔을 통해 생성한 펄스형 감마선의 방출과 그 출력특성을 확인하였다. 본 논문의 결과는 펄스감마선을 이용해야 하는 연구의 안정성과 정확성을 향상시키는데 기여할 것이다. Recently, most countries in the world have pursued a denuclearization. So it has been of interest to increase to Nuclear weapon in such as North Korea's continued nuclear test. Pulsed gamma rays produced in the nuclear explosion and the space environment can give the big damage to the electronic device in a very short period of time. To confirm the extent of damage of these electronic devices, pulsed gamma irradiation facility that can occur in nuclear weapon or space environment are required. In this paper, we implemented the pulsed gamma-ray detection module and analyzed output of the irradiation test. We have experimented using an electron beam accelerator research facilities in Pohang Accelerator similar conditions to equip and Nuclear weapon. As a result, we confirmed that the pulsed gamma rays emitted by the gamma radiation and electron beam conversion device. The results of this paper will contribute to improve the reliability and accuracy of studies for utilizing pulsed gamma rays.

회전형 콜리메이터 기반 방사능 오염원의 방향탐지 기법

황영관,송근영,이남호,Hwang, Young-Gwan,Song, Keun-Young,Lee, Nam-Ho 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.11

일반적인 방사선 측정장치는 방사능 오염원에 대한 선량률을 측정하는 공간 선량률 탐지 장치와 방사능 오염정보에 대한 2차원 또는 3차원 영상화 장치의 형태로 개발되었다. 이러한 방사선 계측 기법은 각각의 장단점을 가지고 있으나 방사능 사고 지역에서 인명피해를 최소화하며, 빠른 제염을 위해서는 두 가지 탐지 장치의 장점이 모두 필요하다. 방사능 오염원으로부터 방사능 피해를 최소화하기 위해서는 방출되는 방사선에 대한 선량률 뿐만 아니라 어디에서 방출되고 있는지를 빠르게 확인해야 하기 때문이다. 본 논문에서는 방사능 오염원 탐지를 위한 검출 센서와 회전체, 방향성을 갖는 콜리메이터를 이용하여 방사능 오염원에 대한 선량률 및 방향 정보를 실시간으로 측정 할 수 있는 기법을 고안하였다. 회전형 기반의 방사능 탐지 장치는 탐지 센서를 둘러싼 회전체가 회전하며 개구부와 일치할 때 획득되는 방사능 정보와 회전체의 위치정보를 통해 선량률과 방향을 확인할 수 있도록 구성하였으며, 다수개의 홀을 통해 수직, 수평 방향에 대한 측정 기법을 제안하였다. 탐지 결과 수평 방향에서의 탐지 시 방향 정보에 대한 측정오차는 1% 미만으로 확인하였다. AGeneral radiation measuring devices have been developed in the form of spatial dose rate detection devices that measure dose rates to radioactive contaminant and 2D or 3D imaging devices for radioactive contamination information. Each of these radiation detection techniques has advantages. The advantages of both detection devices are necessary to minimize personal injury and rapid decontamination in the area of a radioactive accident. In this paper, we proposed a technique that can measure the dose rate and direction information about the radioactive pollutant source in real time using a detection sensor, a rotating body, and a directional shield for radioactive pollutant detection. The rotational-based detection device is configured to check the dose rate and direction using the location information of the rotator and measurement value. We proposed a measurement technique for vertical and horizontal directions through multiple holes. It was confirmed that the measurement error for direction information was less than 1% when detected in the horizontal direction.

영상처리기반 감마선원 거리탐지 고속화 및 가시화 연구

황영관,이남호,Hwang, Young-Gwan,Lee, Nam-Ho 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.10

감마선 공간 탐지 장치는 감마선원을 스캔하여 영상화 한 후 스테레오 영상처리기술을 적용하여 탐지선원까지의 거리를 측정한다. 또한 실제 공간의 방사선원에 대한 분포 정보를 제공해 준다. 본 논문에서는 감마선 탐지장치가 3차원 공간상에서 장치로부터 선원을 찾기 위해 스캔하는 탐지 시간을 단축 시킬 수 있도록 감마선 탐지 고속화 알고리즘을 구현하였다. 그리고 감마선 조사 시험장에서 실험을 통해 그 성능을 검증하였다. 탐지시험 결과 고속 탐지를 위한 알고리즘을 적용할 경우 단일선원을 탐지할 경우 좌 우 스테레오 영상 획득 시보다 약 35% 의 탐지 시간을 단축시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 사용자에게 방사선 공간분포 정보를 효율적으로 전달하기 위한 감마선원 분포의 입체 가시화를 구현하여 방사선원에 대한 정보를 제공할 수 있도록 하였다. The stereo radiation detection system detects the gamma source and acquires two dimensional left and right images for gamma source and visible objects using the detection result. And then the system measures the distance to the radiation source from the system in 3D space using stereo vision algorithm. In this paper, we implemented the fast detection algorithm for gamma source from the system in 3D space to reduce the detection time with image processing algorithms. Additionally, the system's performance is verified through experiments on gamma irradiation facilities. As a result, if the fast detection algorithm applied to the system, we can confirm that the detection system represents a 35% better performance than the conventional detection method that is full scanning to acquire the stereo image. We also have visualized a gamma source distribution through a 3D monitor using the stereo vision algorithm in order to provide the information of radiation spatial distribution to the user efficiently.

3차원 형상복원 정보 기반의 검색 자동화를 위한 스테레오 X-선 검색장치에 관한 연구

황영관,이남호,Hwang, Young-Gwan,Lee, Nam-Ho 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.8

As most the scanning systems developed until now provide radiation scan plane images of the inspected objects, there has been a limitation in judging exactly the shape of the objects inside a logistics container exactly with only 2-D radiation image information. As a radiation image is just the density information of the scanned object, the direct application of general stereo image processing techniques is inefficient. So we propose that a new volume-based 3-D reconstruction algorithm. Experimental results show the proposed new volume based reconstruction technique can provide more efficient visualization for X-ray inspection. For validation of the proposed shape reconstruction algorithm using volume, 15 samples were scanned and reconstructed to restore the shape using an X-ray stereo inspection system. Reconstruction results of the objects show a high degree of accuracy compared to the width (2.56%), height (6.15%) and depth (7.12%) of the measured value for a real object respectively. In addition, using a K-Mean clustering algorithm a detection efficiency of 97% is achieved. The results of the reconstructed shape information using the volume based shape reconstruction algorithm provide the depth information of the inspected object with stereo X-ray inspection. Depth information used as an identifier for an automated search is possible and additional studies will proceed to retrieve an X-ray inspection system that can greatly improve the efficiency of an inspection. X-선 탐지장치는 검색 대상물에 대한 단면 정보만을 제공하기 때문에 내용물에 대한 판정의 한계가 있다. 스테레오 X-선 탐지 장치는 검색 대상체에 대한 단면 정보와 논문에서 제안된 볼륨기반의 3차원 형상복원 알고리즘을 통해 3차원 정보를 제공하여 검색효율을 높일 수 있다. 또한, 고속 검색을 위해 자동화 검색에 대한 식별자로 형상복원 결과를 적용하고자 유사한 모형의 15개 샘플에 대한 형상 복원 및 검출율을 분석하였다. 검색대상 모델에 대한 복원 결과는 실측 모델과 비교할 때 각각 폭 (2.56%), 높이 (6.15 %)와 깊이 (7.12 %)의 오차를 보이며 높은 정확도를 나타내었다. 또한 K-Mean 클러스터링 알고리즘을 적용하여 실험한 결과 97 %의 검출 효율이 보였다. 본 논문의 결과는 자동화 시스템을 위한 새로운 검색식별자를 제시하며 추가연구를 통해 검색 시스템의 효율성 향상을 위한 연구를 진행할 것이다.

스테레오 X-선 검색장치를 이용한 이중물체 형상복원 연구

황영관(Hwang, Young-Gwan),이남호(Lee, Nam-Ho),박종원(Park, Jong-Won) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.9

스테레오 X-선 검색장치는 기존의 대상물의 단면 정보만을 제공하는 검색 시스템보다 대상체에 대한 추가적 인 정보를 제공하여 검색 효율을 높이기 위해 고안되었다. 이를 위하여 선행연구를 통해 스테레오 X-선 검색장치를 개발하고 기하학적 구조개선, 단일 오브젝트에 대한 윤곽선 정합 및 볼륨기반 형상복원 연구 등을 수행하였다. 본 논 문에서는 선행 연구를 통해 개발된 스테레오 X-선 검색장치를 개선하여 정밀한 제어를 통해 두 개의 중첩 대상물을 스캔하여 대상체의 외형분리 복원을 위한 연구를 수행하였다. 중첩된 두 종의 대상체에 대한 외형정보를 분리 복원하 기 위하여 벡터정보의 거리값을 계산하여 내․외부 복셀을 분리하고 중첩 부분에 대한 제거는 Z축을 기준으로 임계치 를 두어 외형정보를 복원하기 위한 연구를 진행하였다. 본 연구의 결과는 3차원 스테레오 X-선 검색장치에 대한 스 캔영상의 형상복원 알고리즘 개선을 통해 제한된 스캔환경에서 집적화된 대상체의 검색을 가능하도록 할 것이다. The Stereo X-ray inspection system is designed for effectively providing the additional information of objects than the conventional inspection system that offers only 2D cross-section of objects. We studied the geometric improvement of the stereo X-ray inspection system, the stereo matching algorithm of the single object using the edge and the volume reconstruction method for the inspected object. In this paper, we conduct a matching algorithm to find the correspondences between the images and reconstruct 3-D shapes of real objects using the stereo X-ray images. Also, we apply a new 3D reconstruction algorithm for the discrimination of two objects. For the separation of the overlapping objects, we calculate the vector of the object and divide inner and outer voxel of objects. And for the elimination of the overlapping area, we study the reconstruct 3D shapes using the threshold based Z-axis. The experimental results show that the proposed technique can enhance the accuracy of stereo matching and give more efficient visualization for overlap objects in the restricted environment.

방사선 선원 위치탐지 및 영상화에관한 연구

황영관(Young-Gwan Hwang),이남호(Nam-Ho Lee) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.2014 No.2

본 논문에서는 원전사고 또는 누출 방사선원으로 인한 피해를 최소화하기 위해 선원 제거를 효율적으로 하기 위한 방사선원 탐지 및 영상화 기법에 대해 분석하고, 장치를 구현하여 감마선 조사실험을 통해 성능을 비교하였다. 일반적으로 활용되는 감마선 영상화 기법으로는 주사선 방식의 포인트 스캔 방식과 2차원 정보를 직접 취득하는 영상획득 방식이 있으며, 본 논문에서는 제작된 2종의 감마선 탐지측정 장치를 동일한 조건으로 감마선 조사실험을 수행하여 획득된 영상정보의 비교를 통해 각각의 감마선 탐지장치가 갖는 특징을 확인할 수 있었다.

스테레오 감마선 탐지 장치를 이용한 방사선원 영상 취득 시스템 연구

황영관(Young-Gwan Hwang),이남호(Nam-Ho Lee) 대한전기학회 2014 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2014 No.10

MOS 커패시터의 구조별 전리방사선 감도 특성 분석

황영관(Young-Gwan Hwang),이승민(Seung-Min Lee) 대한전기학회 2013 전기학회논문지 Vol.62 No.7

Ionizing Radiation effects on MOS devices provide useful information regarding the behavior of MOS based devices and circuits in the electronic instrumentation parts and instructive data for making the high sensitive sensors. The study presents the results of the analysis on the structural characteristics of MOS capacitor for sensing the ionizing radiation effect. We performed numerical modeling of Ionizing-radiation effect on MOS capacitor and simulation using Matlab program. Also we produced MOS capacitors and obtained useful data through radiation experiment to analyse the characteristic of ionizing radiation effect on MOS capacitor. Increasing the thickness of MOS capacitor"s oxide layer enhanced the sensitivity of MOS capacitor under irradiation condition, but the sensitivity of irradiated MOS capacitor is uninfluenced by the area of MOS capacitor. The high frequency capacitance of the MOS capacitor is found to be strongly affected by incident ionizing radiation.

스테레오 감마선 탐지장치의 고속 방사선 탐지기법에 관한 연구

황영관(Young-Gwan Hwang),이남호(Nam-Ho Lee) 대한전기학회 2014 전기학회논문지 Vol.63 No.9

In this paper, we propose the fast and efficient detection method using the continuous measurement technique for the gamma-ray signal acquisition. This method is improved than the conventional method for the getting information of the radiation distribution. First, we implement the stereo radiation detection system using gamma-ray sensors and the motion controller. We apply continuous measurement technique to the gamma-ray detector and conduct gamma-ray irradiation test for the comparison of detection techniques. The results show that the continuous measurement technique has the high efficient performance than the conventional method.

스테레오 X-선 투시장치 전산 모사를 위한 수치적 팬텀 설계

황영관(Young Gwan HWANG),이승욱(Seung Wook LEE),이남호(Nam Ho LEE),문명국(Myung Kook MOON) 대한전기학회 2009 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.7

스테레오 X-선 영상시스템 개발을 위하여 수치적 프로젝션을 획득하는 방법론 및 수치적 팬텀 영상을 고안하고 시험하였다. 오픈소스인 TAKE21을 사용하여 수치적 팬텀을 설계하고 그로부터 프로젝션 이미지를 획득하였다. 스테레오 영상을 위한 평행 원근 투영(Parallel-Perspective) 기하구조에 대한 스테레오 프로젝션 영상을 얻기 위해서 계측기의 계와 선원의 위치에 대해 동차 좌표계(Homogeneous coordinate)에서의 선형변환(Linear Transform)을 적용되는 방식을 이용하였다. 이러한 시뮬레이션은 스테레오 X-선 검색 장치의 설계 및 알고리즘 개발에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.