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광현 봉
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1 기술논문 몬테카를로방법론을이용한측정대상의인체크기와측정위치에따른전신계수기계수효율평가 박민정 *,, 유재룡 *,, 하위호 *, 이승숙 *, 김광표 * 한국원자력의학원, 경희대학교원자력공학과 2013 년 12 월 2 일접수 / 2014 년 1 월 10 일 1 차수정 / 2014 년 1 월 28 일 2 차수정 / 2014 년 1 월 29 일채택 방사선사고시내부오염평가대상의범위는성인뿐만아니라소아까지전연령층으로확대된다. 본연구에서는전신계수기의측정정확도를향상시키기위해측정대상의인체크기와측정위치에따른계수효율을평가하였다. 본연구에서는한국원자력의학원에서사용하는전신계수기인 FASTSCAN 에대해방사선수송코드를이용하여전산모사하였다. 측정한계수효율과계산한계수효율의상대편중은 4 세소아의경우 2% 이하이였으며, 성인의경우에도 5% 이하로일치하였다. 측정대상의키가작을수록검출기와의거리가멀어지는문제를보완하고인체크기에따른계수효율의일관적인경향성을도출하기위해, 측정대상의측정위치를조절하여전신계수기의계수효율을평가하였다. 조절된측정위치에서의전신계수기계수효율을바탕으로측정대상의인체크기차이에의한내부오염도평가시측정오차를줄일수있는인체크기보정인자를도출하였다. 도출된보정인자는전신계수기측정결과에곱하여측정대상의내부오염도를쉽게평가할수있으며, 궁극적으로방사선사고시전신계수기를이용한내부오염도의측정정확도를크게향상시킬수있을것이다. 중심어 : 방사선사고, 내부오염도평가, 전신계수기, 계수효율, 몬테카를로방법론, 인체크기보정인자 1. 서론 1) 방사선사고시방사성물질이누출될경우, 호흡기나소화기또는상처를통해방사성물질이체내로유입되어내부오염이발생할수있다. 체내로유입된방사성물질은특정장기에침적되거나전신에분포하여피폭을유발시킨다. 이에따른방사선인체영향을감소시키기위한의학적개입의여부를판단하기위해내부오염의평가가필요하며, 방사선사고시내부오염평가를위해서는전신계수기가주로사용된다 [1,2]. 전신계수기는섬광검출기또는반도체검출기를사용하여체내에분포하고있는방사성핵종으로부터방출되는고에너지광자를직접측정하는기기이다. 전신계수란인체내부에존재하는방사성물질의정성분석및정량분석방법으로, 정성분석을위해서는에너지교정을수행해야하며, 정량분석을위해서는효율교정을수행해야한다. 전신계수기의계수효율은측정대상의크기와위치에따라변화하게되는데, 이것은측정대상의크기에따라서내부방사성물질의에너지감쇠정도가달라지고, 측정대상의위치에따라서검출기와측정대상간의거리가달라지기때문이다. 전신계수기로인체의내부오염을평가할때, 측정결과 교신저자 : 김광표, kpkim@khu.ac.kr 경기도용인시기흥구서천동 1 번지경희대학교원자력공학과 의오차를발생시키는대표적인원인은실제측정대상의인체크기가교정팬텀의크기와다른경우이다 [3]. 특히방사선사고시에는내부오염평가대상의범위가성인뿐만아니라소아까지전연령층으로확대되어측정대상의크기가다양하다 [4]. 따라서측정대상과교정팬텀의인체크기차이가커질수있고, 측정결과의정확도가감소할수있다 [5]. 기존연구에서도전신계수기의교정에단일크기의교정팬텀만을사용하는것이충분하지않으며, 교정에의한계통오차에의해측정결과가실제값과크게다를수있다는문제를제시하였다 [6, 7]. 또한전신계수기가표준성인의인체크기를기준으로설계되었기때문에표준성인보다작아질수록측정대상과검출기간의거리가멀어지게된다 [8]. 따라서인체크기가다양한측정대상의계수효율이인체크기뿐만아니라측정대상과계측기간의거리에의한영향을받게되므로측정대상크기와계수효율간의상관관계를도출하기어렵다. 따라서본연구의목표는전신계수기를사용하여성인뿐만아니라소아를포함한다양한크기의측정대상에대한내부오염평가시측정정확도를향상시키는것이다. 측정정확도를향상시키기위해서는측정대상의크기에따른계수효율을측정하여내부오염을평가해야한다. 그러나모든크기의교정팬텀및다양한측정위치에대한계수효율을직접측정하는것은많은시간과비용이소요된다 [9]. 따라서일부연구에서는교정팬텀크기에따른 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH

계수효율을계산하기위해몬테카를로방법론을이용하였다 [10, 11]. 본연구에서는몬테카를로방법론을이용하여연령별, 성별인체크기에따른전신계수기의계수효율을평가하였다. 또한측정대상의인체크기와계수효율간의상관관계를도출하기위해측정대상의인체크기가달라지더라도측정대상이일정한비율로검출기가위치하는높이에포함되는위치를선정하였다.

2 계수효율을계산하기위해몬테카를로방법론을이용하였다 [10, 11]. 본연구에서는몬테카를로방법론을이용하여연령별, 성별인체크기에따른전신계수기의계수효율을평가하였다. 또한측정대상의인체크기와계수효율간의상관관계를도출하기위해측정대상의인체크기가달라지더라도측정대상이일정한비율로검출기가위치하는높이에포함되는위치를선정하였다. 최종적으로선정된측정위치에서평가한인체크기별전신계수기계수효율을이용하여다양한크기를가진측정대상의전신계수시적용할수있는인체크기에따른계수효율보정인자를도출하였다. 도출된보정인자는전신계수기측정결과에곱하여측정대상의내부오염도를쉽게평가할수있으며, 궁극적으로방사선사고시전신계수기를이용한내부오염도의측정정확도를크게향상시킬수있을것이다. Table 1. Dimensions for the Reference BOMAB Phantoms[14].* Phantom Height (cm) Fill Volume (cm 3 ) 4-year child , year child ,590 Reference female ,990 Reference male ,720 95th percentile male ,600 * The thickness of shell walls is 0.5 cm 2. 재료및방법 2.1. 전신계수기본연구에사용된전신계수기는 Canberra 사에서제작한 FASTSCAN Model 2250 이며입식전신계수기이다. 따라서측정대상은검출기를둘러싼차폐체내부에선자세로위치하며검출기와평행하게된다. 전신계수기내부에는크기가 7.6 cm 12.7 cm 40.6 cm 인두개의 NaI(Tl) 검출기가위, 아래직렬로배치되어있으며검출기의배치위치는작업자인구의인체측정학적자료를기반으로설계되었다 [12]. FASTSCAN 전신계수기는백그라운드차폐를위해검출기의전면을제외한모든면을 10 cm 두께의코발트불순물을제거한철판으로차폐하고있다. 전신계수기가차지하는바닥의면적은 1.24 m 0.9 m 이고높이는 2.11 m 이며차폐체를포함한총무게는 4,800 kg 이다. 또한 FASTSCAN 은주로 300 kev 에서 1.8 MeV 의에너지를갖는방사성핵종의측정을위해사용된다 [13] 전신계수기교정팬텀및표준선원전신계수기의계수효율은방사능량을알고있는방사성물질이포함된팬텀을이용하여교정한다. 이때사용하는교정팬텀은인체와비슷한형태및질량감쇠계수 (Mass Attenuation Coefficient) 를가지므로실제측정대상인인체의계수효율을대변할수있다. 본연구에서전신계수기교정을위해사용된교정팬텀은 Bottle Manikin Absorption (BOMAB) 팬텀이며해당팬텀은 200 kev 이상의높은광자에너지를가지는광자를방출하고체내에균일하게분포하는방사성핵종을측정하기위해설계되었다 [14]. BOMAB 팬텀은 4 세, 10 세, 성인여성, 성인남성, 95% 백분위수성인남성에대해개발되었는데, 각팬텀의크기를 Table 1 에요약하였다 [14]. BOMAB 팬텀은 Fig. 1 에나타난것과같이인체부위별 10 개의실린더로구성되어인체를모사하는데실린더의형태는타원형과원형으로나누어진다. 머리, 가슴, 골반부분은타원형의실린 Fig. 1. Different sized BOMAB Phantoms. From left to right 4-year child, 10-year child, adult female, and adult male phantoms. 더이고종아리, 허벅지, 팔, 목부분은원형의실린더이다. 실린더의재질은고밀도폴리에틸렌이며각실린더의내부를물로채우고액체형태의표준선원을실린더내부에고르게분포시켜서사용하게된다. 팬텀의구성물질로폴리에틸렌과물이사용된이유는광자에너지범위 200 kev 부터 3 MeV 사이에서, 폴리에틸렌과물의질량감쇠계수가조직의질량감쇠계수와각각 10% 와 5% 이내의차이를나타내어조직을잘모사할수있기때문이다. 사용된표준선원은액체형태의혼합감마선원이며 Eckert & Ziegler Analytics 사 (Atlanta, Georgia) 에서제작되었다. 해당표준선원내에는 109 Cd, 57 Co, 139 Ce, 203 Hg, 113 Sn, 137 Cs, 88 Y, 60 Co 이포함되어있다. 표준선원이방출하는감마선의에너지는 88, 122, 166, 279, 392, 662, 898, 1173, 1333, 1836 kev 이다. 방사성핵종의체내균일한분포를모사하기위해표준선원을 BOMAB 팬텀내부에균일하게분포시켜사용하였다 몬테카를로방법론을이용한방사선수송전산모사전신계수기의계수효율을계산하기위해 Monte Carlo N-Particle Extended (MCNPX) v 을이용하였다. 또한본연구에서는전신계수기의계수효율을전산모사하기위해입사된방사선에의해방사선계측기에생성되는펄스의에너지분포를계산하는데사용되는 f8 tally 를이용하였다. 전신계수기교정시사용한표준선원이방출하는광자에너지를전산모사에이용하였으며, 사용된광자에너지는 88, 122, 166, 279, 392, 662, 898, 1173, 1333, 1836 kev 이다. 각광자에너지를단일에너지로지정하고, 47 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH 2014

3 크기별 BOMAB 팬텀에서각에너지를독립적으로전산모사하였다. 전산모사의결과로선원으로부터방출된광자하나당, 검출기에포집된광자수가계산되며위쪽과아래쪽에위치한각검출기에서의전산모사결과를합하여전신계수기의계수효율을계산하였다. 몬테카를로코드로계산된결과의상대오차는결과의통계적신뢰도를나타내며상대오차가 0.05 이하일때일반적으로신뢰할만한수준이다 [15]. 본연구에서전산모사에사용된광자수는 10 7 개이고계산결과의상대오차는 수준이었다. BOMAB 팬텀의모델링은 ANSI N13.35 의 BOMAB 팬텀규격에관한자료를바탕으로하였으며모델링에사용된교정팬텀의종류는 95% 백분위수남성, 표준남성, 표준여성, 10 세, 4 세 BOMAB 팬텀이다. BOMAB 팬텀의내부구성물질은물이고외벽의구성물질은고밀도폴리에틸렌이다 [14]. FASTSCAN 의모델링은해당전신계수기의제작사에서제공하는검출기위치와차폐체구성, 물질정보를바탕으로하였다. 전신계수기내부의두검출기는위쪽과아래쪽으로나뉘어세로로배열되어있으며작업자인구의키에맞추어아래쪽검출기는전신계수기바닥으로부터높이 cm 에위치하고위쪽검출기는 cm 에위치한다. 검출기의전면을제외한모든면은 10 cm 두께의코발트불순물을제거한철판으로차폐되어있고검출기의전면은폴리에틸렌으로덮여있다. 측정대상의위치에따른전신계수기의계수효율을평가하기위해전신계수기내에 BOMAB 팬텀의위치조건을두가지로나누어전산모사하였다. 먼저기본측정위치인교정팬텀이바닥에서있는위치를조건 1 로설정하였다. 전신계수기의검출기는일정한높이에고정되어있기때문에, 조건 1 에서는측정대상의키가표준남성보다작아질수록측정대상이검출기의높이에포함되는부분이줄어들게된다. 따라서측정대상의크기가달라질때계수효율이측정대상의크기뿐만아니라측정대상의위치에의한영향을받는다. 조건 2 는표준남성교정팬텀이검출기가위치하는높이에포함되는비율을모든크기의측정대상에적용시킨위치이다. 전신계수기는길이가각각 40.6 cm 인상부및하부두개의검출기와두개의검출기사이의거리인 17.4 cm 를포함하여총 98.6 cm 길이의검출기영역을포함한다. 따라서키가 170 cm 인표준남성팬텀의경우전체길이중검출기영역에해당하는부분의비율은 58% 이다. 두개의검출기사이의거리를고려하지않고검출기의길이만을고려하는경우총검출기의길이는 81.2 cm 로표준남성팬텀의경우검출기에해당하는부분의비율은 48% 이다. 따라서 4 세, 10 세, 표준여성팬텀의경우에도비슷한수준의비율을측정대상에일정하게적용시키기위한측정높이를계산하여조건 2 로설정하였다 전신계수기계수효율측정전산모사를통해계산한계수효율을검증하기위해 BOMAB 팬텀의계수효율을측정하고전산모사를통해 계산한계수효율과비교하였다. 기존에수행된연구에서는표준남성교정팬텀의측정효율과단일검증을수행하여실제크기가다른팬텀의측정효율과방사선수송전산모사를통한계산효율간의관계를파악하기어려웠다 [5, 16]. 따라서본연구에서는전산모사결과를검증하기위해성인의인체크기를대표하는표준남성교정팬텀과가장작은팬텀에해당하는 4 세 BOMAB 팬텀을측정하였다. 방사성핵종의체내균일한분포를모사하기위해각팬텀내부에표준선원을균질하게분포시키고 8,000 초동안측정하여전신계수기의계수효율을교정하였다. 측정시간을 8,000 초로선정한이유는체르노빌사고이후오염된지역주민의내부오염평가를위해수행된전신계수기교차분석 (German- Belasussian project) 에서 FASTSCAN 의계수효율교정시측정시간을 7,200 초로설정하였으므로이를근거로전신계수기를교정하기에충분히긴측정시간이라고판단하였기때문이다 [17] 인체크기보정인자도출전신계수기의계수효율교정시주로사용되는교정팬텀은방사선작업자인구를대표하는표준남성교정팬텀이다. 표준남성교정팬텀의계수효율로전신계수기를교정하고해당팬텀보다인체크기가큰사람이나작은사람을측정하는경우각각의측정결과는실제값보다과소평가혹은과대평가된다 [16]. 전신계수기의계수효율은일반적으로측정대상의인체크기가커질수록낮아진다. 따라서측정대상의인체크기가표준남성교정팬텀보다큰경우측정계수값은상대적으로작아지고, 측정대상의인체크기가표준남성교정팬텀보다작은경우측정계수값은상대적으로커져측정오차가발생한다. 이러한측정오차를줄이기위해측정대상의크기가작아질수록계수효율이높아지는상관관계를가지는측정위치조건에서의크기별 BOMAB 팬텀계수효율을이용하여크기보정인자를도출하였다. 전신계수측정결과는측정계수를계수효율로나눈값이므로, 전신계수측정결과에크기보정인자를바로적용하기위하여표준남성의계수효율에대한크기별 BOMAB 팬텀계수효율의비의역수로크기보정인자를도출하였다. 3. 결과및논의 3.1. 몬테카를로전산모사결과 측정조건 1 에서인체크기별계수효율조건 1( 측정대상이전신계수기바닥에서있는조건 ) 에서광자에너지에따른인체크기별계수효율을 Fig. 2 에나타내었다. 모든광자에너지에서 10 세에서성인까지는인체의크기가작을수록전신계수기의계수효율이증가하는경향을보였다. 하지만 4 세의경우에는 10 세보다낮은계수효율을보였다. 전신계수기의계수효율은인체의크기에따라달라지는데, 일반적으로인체가작을수록내부오염에서방출되는광자가인체를통과하면서상대적으로적게감쇠되므로계수효율이증가하게된다 [16]. JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH

4 Counting Efficiency (Counts/Photon) Fig. 2. Counting efficiency of the FASTSCAN when standing at the ground level of the whole body counter. 하지만전신계수기의계수효율은측정대상의인체크기뿐만아니라, 계측기에대한인체의상대적인위치에따라영향을받는다. 조건 1 에서각팬텀의계수효율을계산한결과 10 세교정팬텀의계수효율이가장높게나타났다. 이것은 4 세교정팬텀의경우키가 106 cm 로, 위쪽검출기가시작되는높이인 126 cm 보다낮아 4 세교정팬텀과위쪽검출기간의거리가멀어지므로위쪽검출기의계수효율이현저히낮아지기때문이다. 계수효율은방출되는광자의에너지에따라달라진다. 본연구에서사용한 FASTSCAN 전신계수기의경우대략 279 kev 이하의저에너지에서는광자의에너지가증가함에따라계수효율은급격히증가하였다. 하지만 279 kev 이상의광자에너지에대해서는광자의에너지가증가함에따라계수효율이지속적으로감소하는경향을보였다. 또한표준여성및표준 4 세교정팬텀의계수효율간에는전신계수기의계수효율에대한인체크기와광자의에너지에의한복합적인영향이나타나고있다. 표준여성교정팬텀의계수효율은광자에너지가대략 600 kev 보다작은경우에는표준 4 세교정팬텀보다낮게나타났으며, 600 kev 이상의광자에너지에대해서는표준 4 세교정팬텀보다높아지는경향을보였다. 이는표준여성교정팬텀의인체크기가표준 4 세교정팬텀보다크므로팬텀내부에서방출되는광자의자기감쇠정도가표준 4 세교정팬텀보다크게나타나기때문이다. 하지만광자의에너지가증가할수록표준 4 세교정팬텀에비해표준여성팬텀으로부터방출되는광자의상대적인자기감쇠정도가저에너지에비해상대적으로줄어든다. 따라서광자에너지에따른계수효율의감소가일어나기시작하는대략 279 kev 이상에서는표준여성교정팬텀의광자에너지에따른계수효율의감소정도가표준 4 세교정팬텀보다상대적으로줄어든다. 그러므로최종적으로위와같이약 600 kev 이상의광자에너지에대해서는계수효율의역전현상이나타난다 측정조건 2 에서인체크기별계수효율조건 1( 측정대상이전신계수기바닥에서있는조건 ) 에서 FASTSCAN 전신계수기는인체크기가감소함에따라 계수효율이증가하다가다시감소하여, 인체크기에따른계수효율의변화의일반적인경향성을도출하는데어려움이있다. 따라서키가작을수록검출기와의거리가멀어지는문제를보완하여교정팬텀크기에따른계수효율의경향성을도출하기위해측정대상의위치를조절하여전신계수기의계수효율을평가하였다. 소아와같이측정대상의키가작아지더라도계수효율이위치에따라영향을받지않도록하기위해조건 2 를설정하였다. 앞에서설명한바와같이표준남성교정팬텀의경우전체팬텀길이에서검출기사이의거리를포함한검출기영역에해당하는부분의비율은 58% 이며, 검출기사이의거리를고려하지않고실제검출기에해당하는부분의비율은 48% 이다. 이와비슷한수준의비율을다양한키의측정대상에적용하기위해, 측정대상의키를 10 cm 단위로나누어그룹화한후각측정그룹이위치해야할높이를계산하였다. 측정대상중 80 cm 미만의어린이는서서측정할수없으므로측정그룹에서제외하였다 [8]. Table 2 에조건 2 에서측정대상의키에따른측정높이를나타내었다. Table 2. Standing Position of People by Height for the Measurement Condition 2. Counting Efficiency (Counts/Photon) Group Height (cm) Standing Position (cm) Group Group Height<170 4 Group Height<160 8 Group Height< Group Height< Group Height< Group Height< Group Height< Group 9 90 Height< Group Height< Fig. 3. Counting efficiency of the FASTSCAN when younger person standing at higher position. 49 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH 2014

5 측정그룹은키에따라 10 개의그룹으로나누었으며그룹 1 은 170 cm 이상의측정대상을모두포함하고그룹 10 은가장키가작은 80 cm 이상에서 90 cm 미만의측정대상을포함한다. 측정그룹단계가한단계증가할때마다측정높이는 4 cm 씩증가하였다. Table 2 에주어진조건의경우 4 세, 10 세, 표준여성팬텀의검출기영역에해당하는부분의비율은각각 62%(4 세 ), 61%(10 세 ), 60%( 표준여성 ) 이었다. 또한검출기사이의거리를포함하지않고실제검출기에해당하는부분의비율은각각 46%(4 세 ), 48%(10 세 ), 49%( 표준여성 ) 이었다. 조건 2( 측정대상의키를고려하여측정대상자가전신계수기바닥으로부터일정높이에서있는조건 ) 에서의광자에너지에따른크기별 BOMAB 팬텀계수효율을 Fig. 3 에나타내었다. BOMAB 팬텀중표준남성 BOMAB 팬텀보다키가작은팬텀에는표준여성, 10 세, 4 세 BOMAB 팬텀이있다. 이세가지교정팬텀의키는각각 161 cm, 142 cm, 106 cm 이다 [14]. 각교정팬텀의키에따라, 표준남성교정팬텀은그룹 1, 표준여성교정팬텀은그룹 2, 10 세교정팬텀은그룹 4, 4 세교정팬텀은그룹 8 의높이에위치시키고계수효율을계산하였다. 조건 2 에서는측정대상의크기가작아지더라도검출기가위치하는높이에일정하게포함되므로계수효율이측정대상의위치에의한영향을크게받지않는다. 성인남성을제외하고측정대상자의측정위치를바닥으로부터일정높이로조정하였기때문에, 조건 2 에서 BOMAB 팬텀의크기별계수효율은조건 1 에비해성인남성을제외하고증가하였다. 광자에너지가 279 kev 인경우에계수효율은 4 세교정팬텀의경우 65%, 10 세교정팬텀의경우 7%, 표준여성교정팬텀의경우 4% 증가하였다. 또한측정대상의인체크기가작아질수록계수효율이증가하는일관적인경향성을보였다. 따라서가장큰팬텀인 95% 백분위수남성교정팬텀의계수효율이가장낮고가장작은팬텀인 4 세교정팬텀의계수효율이가장높게나타났다. Relative Bias (%) yea Refere Fig. 4. Relative bias of counting efficiencies of measurements and radiation transport simulations. Ratio Fig. 5. Relative counting efficiencies of a whole body counter by human body size. The efficiencies were normalized by efficiency of adult male 몬테카를로방법론을이용한방사선수송전산모사검증방사선수송전산모사결과를검증하기위해, BOMAB 팬텀을이용하여직접측정한전신계수기의계수효율과전산모사를통해계산한계수효율을비교하였다. 앞에서언급하였듯이본연구에서는표준남성교정팬텀뿐만아니라, 소아인 4 세교정팬텀에대해서도계수효울측정실험을수행하였다. Fig. 4 에성인남성과 4 세소아에대해측정한계수효율과전산모사를통해계산한계수효율간의상대편중을나타내었다. 측정효율과계산효율의상대편중은 4 세교정팬텀의경우 -1.7% 에서 1.8% 로나타났고표준남성교정팬텀의경우에는 -4.9% 에서 4.8% 로나타나 5% 이내에서잘일치하는것을확인할수있었다 측정대상의크기에따른측정결과보정조건 2 에서측정대상의인체크기가작아짐에따라계수효율이증가하는경향성을나타내었으므로조건 2 에서의계수효율을바탕으로인체크기보정인자를도출하였 다. Fig. 5 에는표준남성교정팬텀의계수효율에대한다양한크기의팬텀계수효율의비를나타내었다. 이는표준남성교정팬텀을기준으로팬텀의크기변화가계수효율에영향을미치는정도를나타내며기본계수효율인표준남성교정팬텀의계수효율로다른크기를가진사람을측정한경우상당한오차가발생할수있음을알수있다. 예를들어표준남성교정팬텀보다인체가큰 95% 백분위수남성의크기에해당하는사람을기본계수효율로측정하는경우측정결과가실제값보다 배낮게측정되어과소평가가발생할수있다. 또한크기가가장작은 4 세교정팬텀의크기에해당하는사람을기본계수효율로측정하는경우에는 배높게측정되어과대평가가발생할수있다 측정대상의 BBI 에따른측정그룹설정기존의연구에서전신계수기의계수효율은측정대상의 Body Build Index (BBI) 와상관관계가있다는것이증명 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH

6 되었으므로측정대상의크기를 BBI 로나타내었다 [16]. BBI 는 kg 단위의몸무게를 m 단위의키로나눈값의제곱근이다. BOMAB 팬텀은국제방사선방호위원회보고서 -23 에서제공하는인체해부학적수치를바탕으로제작되었으므로국제방사선방호위원회표준인의키와몸무게로 BOMAB 팬텀의 BBI 를계산하였다. 95% 백분위수남성, 표준남성, 표준여성, 10 세, 4 세교정팬텀의 BBI 는각각 7.6, 6.4, 6, 4.9, 4.1 이었다. 다양한크기의측정대상전신계수시측정대상의 BBI 에따라알맞은크기를가지는팬텀의계수효율을적용하여측정함으로써측정오차를줄일수있다. 이를위해크기별 BOMAB 팬텀의 BBI 를기준으로측정대상의 BBI 를다섯그룹으로구분하였으며 Table 3 에측정대상의 BBI 에따라적용시킬표준효율분류를나타내었다. 측정대상에해당하는실제계수효율보다높은계수효율로측정하는경우에는인체내내부오염이실제보다과소평가되기때문에, 본연구에서는보수적인평가를위해각 BOMAB 팬텀의 BBI 보다작은 BBI 를가지는측정대상으로측정그룹을나누었다. 따라서각 BBI 그룹내에있는측정대상은실제계수효율보다낮은계수효율로측정하게된다. BBI Classification for Body Size Correction 6.4 BBI<7.6 95% male 6.0 BBI<6.4 Reference adult male 4.9 BBI<6.0 Reference adult female 4.1 BBI< year child <4.1 4-year child Size Correction Factor Table 3. Classification for Body Size Correction by Object BBI Fig. 6. Scaling factor of counting efficiencies by human body size 인체크기에따른전신계수기계수효율보정인자전신계수기교정시사용되는기본효율인표준남성의계수효율을이용하여다양한측정대상의내부오염도를평가하기위해인체크기에따른전신계수기계수효율보정인자를도출하였다. 도출된보정인자는측정결과에곱하여쉽게사용하기위해표준남성의계수효율에대한인 체크기별계수효율의비의역수로계산하였다 (Fig. 6 참조 ). 만일인체크기보정인자를적용하지않고 4 세교정팬텀의크기에해당하는사람을기본계수효율로측정하는경우에는측정결과가실제값보다약 2 배이상과장될수있다. 이는 ANSI N13.30 에서제시하는직접측정법측정오차기준인 -25% 에서 50% 를벗어나는값으로측정결과의정확도가매우낮다 [18]. 그러나계수효율에측정대상의 BBI 에따른그룹별로크기보정인자를적용하여측정하는경우에는측정대상의실제계수효율과차이가줄어들게되므로측정결과의정확도를높일수있다. 4. 결론 방사선사고시내부오염평가대상의범위는성인뿐만아니라소아까지전연령층으로확대된다. 전신계수기를이용한내부오염도의측정정확도를향상시키기위해서는측정대상의인체크기에따른계수효율의변화를고려해야한다. 따라서본연구에서는전신계수기의측정정확도를향상시키기위해몬테카를로방법론을이용하여측정대상의인체크기와측정위치에따른계수효율을평가하였다. 전신계수기의계수효율평가를위해두가지측정위치조건에서인체크기에따른계수효율을계산하였다. 본연구에서사용한 FASTSCAN 전신계수기의경우, 측정대상이전신계수기바닥에서있는조건에서는인체크기가감소함에따라계수효율이증가하다가, 4 세소아에서는다시감소하여, 인체크기에따른계수효율변화의일반적인경향성을도출하는데어려움이있었다. 따라서키가작을수록검출기와의거리가멀어지는문제를보완하고인체크기에따른계수효율의일관적인경향성을도출하기위해, 측정대상의위치를조절하여전신계수기의계수효율을평가하였다. 측정대상의키를고려하여측정대상자가전신계수기바닥으로부터일정높이에서있는조건의경우기존조건에비해계측효율이크게증가하였으며, 측정대상의인체크기가작아질수록계수효율이지속적으로증가하는경향성을가졌다. 계산된전신계수기의계수효율결과를바탕으로측정대상의인체크기차이에의한내부오염도평가시측정오차를줄일수있는인체크기보정인자를도출하였다. 도출된보정인자는전신계수기측정결과에곱하여측정대상의내부오염도를쉽게평가할수있으며, 궁극적으로방사선사고시전신계수기를이용한내부오염도의측정정확도를크게향상시킬수있을것이다. 감사의글본연구는한국원자력의학원에서수행중인방사선피폭환자치료기술개발 (No ) 사업의지원으로수행되었습니다. 51 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH 2014

7 참고문헌 01. Li C, Wilkins R, Dai X, Sadi B, Ko R, Kramer GH. Canada's efforts in developing capabilities in radiological population monitoring. Health Phys. 2011;101(2): International Atomic Energy Agency. Rapid monitoring of large groups of internally contaminated people following a radiation accident. IAEA TECDOC-746. Vienna, Austria Genicot JL, Koukouliou V, Carinou E. Monte Carlo calculations applied to the parametrical studies in a whole body counter. Radiat. Prot. Dosim. 2008;128(1): US Centers for Disease Control and Prevention. Population monitoring in radiation emergencies: a guide for state and local public health planners. Atlanta USA Carinou E, Koukouliou V, Budayova M, Potiriadis, Kamenopoulou V. The calculation of a size correction factor for a whole body counter. Nucl Instrum Meth A. 2007;580(1): Palmer HE, Roesch WC. A shadow shield wholebody counter. Health Phys. 1965;11(11): Toohey R, Palmer E, Anderson L, Berger C, Cohen N, Eisele G, Wachholz B, Burr W. Current status of whole body counting as a means to detect and quantify previous exposures to radioactive materials. Health Phys. 1991;60(S1): Oginni BM. Report on the use of Canberra Fastscan systems for in-vivo assay of a general population. Canberra Krstic D, Cuknic O, Nikezic D. Application of MCNP5 software for efficiency calculation of a whole body counter. Health Phys. 2012;102(6): Moraleda M, Gomez-Ros JM, Lopez MA, Navarro T, Navarro JF. A MCNP-based calibration method and a voxel phantom for in vivo monitoring of 241 Am in skull. Nucl Instrum Meth A. 2004; 11.Gualdrini G, Daffara C, Burn KW, Battisti P, Ferrari P, Pierotti L. Monte Carlo modelling of a voxel head phantom for in vivo measurement of bone-seeker nuclides. Radiat. Prot. Dosim. 2005; 115(1 4); Panero J, Zelnik M. Human Dimension and Interior Space: a source book of design reference standards. Whitney Library of Design. New York Canberra. Model 2250 FASTSCAN high-throughput whole body counter American National Standards Institute/Health Physics Society. Specifications for the Bottle Manikin Absorption Phantom. McLean, VA: Health Physics Society; ANSI/HPS N Briesmeister JF. MCNP-A general Monte Carlo code for neutron and photon transport. LA-7396-M, Rev. 2. Los Alamos Kramer GH, Burns LC, Guerriere S. Monte Carlo simulation of a scanning detector whole body counter and the effect of BOMAB phantom size on the calibration. Health Phys. 2002;83(4): Schlager M, Dederichs H, Lennartz R, Hill P, Hille R, Babenko VI, Nesterenko AV, Nesterenko VB. Intercalibration and intervalidation of in vivo monitors used for whole-body measurements within the framework of a German-Belarussian project. IRPA (Published on CD-ROM). 18. American National Standards Institute. Performance Criteria for Radiobioassay. ANSI/HPS N Health Physics Society (3): JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH

8 Assessment of Counting Efficiency of a Whole Body Counter by Human Body Size and Standing Position Using Monte Carlo Method Min Jung Pak *,, Jae Ryong Yoo *,, Wi-Ho Ha *, Seung-Sook Lee *, and Kwang Pyo Kim * Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, KyungHee University Abstract - For the case of radiation emergency, it is required to assess internal contamination of the public, including children as well as adults. The objective of the present study was to assess counting efficiency of a whole body counter by human body size and standing position of the measurement person. In this study, the FASTSCAN whole body counter used at National Radiation Emergency Medical Center of Korean Institute of Radiological and Medical Science was simulated by a radiation transport computer code. The simulation results of the counting efficiencies agreed well with measurements within the 2% of discrepancy for 4-year child and 5% for adults. The standing positions of the people were adjusted by body size to find the consistent trend of the counting efficiencies by human body size. Body size scaling factors of the whole body counter were derived to consider human body size and improve the measurement accuracy. The counting efficiency assessment methodology in this study can be successively used to improve the measurement accuracy when using a whole body counter for the case of radiation emergency. Keywords : Radiation emergency, Internal contamination, Whole body counter, Counting efficiency, Monte Carlo method, Scaling factor by body size 53 JOURNAL OF RADIATION PROTECTION, VOL.39 NO.1 MARCH 2014

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<3033C7CFC0A7C8A35F462E687770> 논문 방사선비상시내부피폭신속분류를위한휴대용 NaI 검출기의계측효율전산모사 하위호 *,, 유재룡 *, 윤석원 *, 박민정 *, 김종경 * 한국원자력의학원국가방사선비상진료센터, 한양대학교원자력공학과 2015 년 8 월 28 일접수 / 2015 년 11 월 4 일 1 차수정 / 2015 년 11 월 16 일 2 차수정 / 2015 년 11 월 16 일채택 원자력사고등의방사선비상시환경으로누출된방사성물질은일반인의내부피폭을야기할수있다.