내부구조와 전파 입사각에 따른 원전용 디지털 모듈 보관 캐비닛의 차폐효과 분석

윤상운(Sang-Woon Youn),장도영(Do-Young Jang),추호성(Ho-Sung Choo),김영미(Young-Mi Kim),이준용(Jun-Yong Lee) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.1

본 논문에서는 원자력 발전소에서 사용되는 디지털 모듈을 포함하는 캐비닛의 전자파 차폐효과를 외부 전파원과 내부 디지털 모듈의 배치 변화에 따라 분석하였다. 차폐효과를 분석하기 위해서 FEKO EM 시뮬레이션 툴을 사용하여 캐비닛과 모듈을 모델링하였으며, 캐비닛의 유무에 따른 전계값을 통해서 차폐효과 분포를 도출하였다. 차폐효과는 2.4 GHz 주파수에서 캐비닛에 대한 입사각, 편파 그리고 모듈의 간격에 따라 관찰하 였다. 결과 검증을 위해 차폐효과 측정용 다이폴안테나를 설계 및 제작하고 이를 활용해 캐비닛의 차폐효과를 측정하였다. 결과에 따르면 캐비닛 구조는 입사되는 전파의 편파가 지면에 수평하고, 디지털 모듈간의 간격이 넓을 때 더 높은 차폐효과를 기대 할 수 있는 것으로 분석되었다. In this paper, the cabinet shielding effectiveness (SE) including digital modules for nuclear power plants is analyzed depending on the internal structure and electromagnetic (EM) wave incidence angle. To analyze the SE, the cabinet and modules are modeled using the FEKO EM simulation tool. The SE is then obtained by comparing the electric field with and without the cabinet. In addition, the cabinet SE is observed by changing various conditions such as the spacing of each digital module, incidence angle, and the polarization of the EM wave at the 2.4 G[Hz frequency. To verify the results, the dipole antenna for SE measurements is fabricated, and the SE is measured in a semi-anechoic chamber. The result demonstrates that the SE by the cabinet structure can be expected to be higher when the polarization of the incident EM wave is horizontal to the ground and the distance between the digital modules is wide.

고속철 전자유도현상에서의 터널 및 교량 차폐효과에 대한 고찰

신재범(Jae Bum Shin),서정민(Joung Min Seo),김선국(Sun Guk Kim),김상태(Sang Tae Kim),김학철(Hak Cheol Kim),최경(Kyung Choi) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

전기철도 운행시 발생되는 전자유도현상에 대하여 터널 및 고가 구조물에 대한 차폐현상을 분석하고 계산함으로써 차폐효과에 중요한 영향을 미치는 요소를 찾아내었으며, 이를 통하여 차폐계수의 정확성을 높였다. 또한 기타 차폐선 및 길이효과에 대한 분석을 더하여 차폐계수 적용의 타당성을 제고하였다. 본 연구에서는 차폐이론에 근거한 차폐효과를 현대 철도시설물의 실제적인 모델링을 통하여 재 계산하고 결과 분석을 통하여 차폐효과에 주된 영향을 미치는 요소를 추출하여 정확한 차폐계수 적용이 가능케 함으로써 고속열차 운행시 인접한 통신선로에 발생하는 피해정도를 정확하게 예측 할 수 있도록 하였다. For generated electromagnetic induction when train railroading on the electrified railway. We found elements that mainly affect electromagnetic shielding effectiveness through analyzing and calculating electromagnetic shielding phenomenon of tunnels and elevated structures. This leads to improving the accuracy of shielding coefficient. In addition to analysis of other shield wires and length effects, we also improved application propriety of shielding coefficient. In this paper, we recomputed electromagnetic shielding effectiveness based on shielding theory through practical modeling of modern railway facilities and we extracted elements that mainly affect electromagnetic shielding effectiveness through result analysis. It enables us to apply accurate shielding coefficient. So we can make an accurate estimate the degrees of damage on nearby telecommunication line when a hige-speed train is operating.

핵연료 피복재 튜브의 원격장와전류 탐상을 위한 차폐된 관통형 탐촉자의 수치해석적 설계

신영길,신상호 한국비파괴검사학회 2001 한국비파괴검사학회지 Vol.21 No.6

본 논문에서는 핵연료 피복재 튜브를 검사하기 위한 차폐된 관통형 원격장와전류 탐촉자의 설계과정을 설명하고, 이 탐촉자에 의한 결함신호의 특성을 조사하였다. 먼저, 자기 에너지가 튜브 내부로 관통될 수 있도록 여자코일 외부를 전기적으로 절연된 얇은 철 박판을 적층시켜 차폐시켰다. 그리고 유한요소 해석을 통하여 차폐의 효과와 탐상주파수를 연구하였으며, 센서코일의 위치를 결정하였다. 그러나 이렇게 설계된 탐촉자를 사용하여 예측된 결함신호는 센서코일이 결함을 지날 때의 결함지시가 명확하지 않았으며, 여자코일이 결함을 지날 때의 결함지시도 차폐체로부터의 영향이 나타나는 등 여자코일로부터 자속이 직접적으로 센서코일에 영향을 미친다는 사실을 알게 되었다. 따라서 센서코일도 여자코일과 같은 형태로 차폐시켰는데 이 차폐의 효과는 놀라울 정도로 결함신호의 특성을 향상시켰다. 최종적으로 설계된 탐촉자를 사용하여 수치 모델링을 수행한 결과는 관내삽입 원격장와전류 탐촉자를 사용하였을 때의 신호와 매우 흡사한 신호특성을 보였다. 즉, 위상신호는 내부결함과 외부결함에 대하여 거의 동일한 민감도를 보였으며, 위상신호의 세기와 결함의 깊이 사이에 선형적인 관계가 있음이 관찰되었다. This paper explains the process of designing a shielded encircling remote field eddy current (RFEC) probe to inspect nuclear fuel cladding tubes and investigates resulting signal characteristics. To force electromagnetic energy from exciter coil to penetrate into the tube, exciter coil is shielded outside by laminations of iron insulated electrically from each other. Effects of shielding and the proper operating frequency are studies by the finite element analysis and the location for sensor coil is decided. However, numerically simulated signals using the designed probe do not clearly show the defect indication when the sensor passes a defect and the other indication appeared as the exciter passes the defect is affected by the shape of shielding structure, which demonstrates that the sensor is directly affected by exciter fields. For this reason, the sensor is also shielded outside and this shielding dramatically improves signal characteristics. Numerical modeling with the finally designed probe shows very similar signal characteristics to those of inner diameter RFEC probe. That is, phase signals show almost equal sensitivity to inner diameter and outer diameter defects and the linear relationship between phase signal strength and defect depth is observed.

몬테카를로 방법을 이용한 슬릿형태 구조물의 차폐능력 평가

김상록(Sangrok Kim),허재승(Jaeseung Heo) 한국방사선학회 2020 한국방사선학회 논문지 Vol.14 No.6

의료종사자의 피폭선량을 줄이기 위한 최근 연구에서, 방사선이 산란될 때 발생하는 광전효과를 이용하여 방사선치료실 입구에서의 선량을 줄이는 방법이 제안되었다. 이 방법은 특히 저에너지 광자에 효과적이기 때문에 본 연구에서는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 슬릿형태 구조물의 일반촬영실 산란 엑스선에 대한 차폐성능을 평가하였다. 두께 2 mm, 폭 50 mm, 길이 900 mm인 판을 2 mm 간격으로 수평 적재하는 형태의 슬릿형태 구조물은 알루미늄에 비해 철 또는 납으로 만드는 경우 차폐효과가 뛰어났다. 재질을 철로 한정한 경우 선원과 관심구역 사이에서 결정된 구조물의 설치위치는 차폐효과와 무관했으며, 판의 폭은 차폐효과에 비례했다. 폭 50 mm 철판을 사용한 경우 산란선이 직접 발생하는 바닥 및 환자의 높이를 제외하면 약 99.9% 또는 그 이상의 차폐효과가 있었다. As the use of radiation for medical purposes increases, the exposure dose of medical workers is also increasing. To reduce this dose, various studies on changing the shielding material have been conducted. Recently, a new method to reduce the dose at the entrance of the radiation treatment room was proposed by using the photoelectric effect that occurs when the radiation is scattered. Because this method is particularly effective for low-energy photons, in this study, a slit-type structure was proposed as a excellent shielding structure against scattered x-ray in a general photography room, and was evaluated the shielding effect by Monte Carlo simulation. As a result of the calculation, this study found that in the case of a structure in which steel plates with a thickness of 2 mm and a width of 5 cm are stacked at 2 mm intervals, a shielding effect was approximately 99.9% or more, excluding the heights of the floor and the patient where scattering occurs directly.

연소도이득효과를 적용한 사용후핵연료 수송용기의 방사선원별 차폐영향 분석

김경오,김순영,고재훈,이강욱,김태만,윤정현,Kim, Kyung-O,Kim, Soon-Young,Ko, Jae-Hoon,Lee, Gang-Ug,Kim, Tae-Man,Yoon, Jeong-Hyun 한국방사성폐기물학회 2011 방사성폐기물학회지 Vol.9 No.2

한국방사성폐기물관리공단 주관 하에 개념 설계된, 연소도이득효과 적용 대용량 수송용기에 대해 방사선 차폐 안전성을 평가하였으며 여러 방사선원들이 수송용기 주변 선량률 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 가능한 모든 방사선원(중성자선원, 감마선원, 방사화선원)들을 고려하였으며 보수적인 가상의 핵연료(너비: WH 17 RFA, 축방향: CE Type)를 선정, 실제 상황과 동일한 조건이 되도록 계산모델을 구축하였다. 모든 조건(정상 및 가상사고 조건)에서 표면선량률과 외부선량률이 법적기준치를 만족하고 있었으며 축방향 높이에 따라 각 선원들의 기여도가 변하고 있었지만 정상조건에서의 최대 표면선량률과 외부선량률은 방사화선원에 의한 영향이 가장 높은 것으로 확인되었다. 가상사고 조건에서는, 중성자선원의 선량률 기여도가 대략 90%에 달하고 있었으나 수송용기 끝단에서는 방사화선원에 의한 선량률이 급격하게 상승함에 따라 BUC 적용 수송용기의 방사선 차폐해석시 충분히 보수적으로 해석되도록 방사화선원을 정밀하게 분석하여 설정하여야 할 것으로 판단되었다. The radiation shielding analysis for a Burnup-credit (BUC) cask designed under the management of Korea Radioactive Waste Management Corporation (KRMC) was performed to examine the contribution of each radiation source affecting dose rate distribution around the cask. Various radiation sources, which contain neutron and gamma-ray sources placed in active fuel region and the activation source, and imaginary nuclear fuel were all considered in the MCNP calculation model to realistically simulate the actual situations. It was found that the maximum external and surface dose rates of the spent fuel cask were satisfied with the domestic standards both in normal and accident conditions. In normal condition, the radiation dose rate distribution around the cask was mainly influenced by activation source ($^{60}Co$ radioisotope); in another case, the neutron emitted in active fuel region contributed about 90% to external dose rate at 1m distance from side surface of the cask. Besides, the contribution level of activation source was dramatically increased to the dose rates in top and bottom regions of the cask. From this study, it was recognized that the detailed investigation on the radiation sources should be performed conservatively and accurately in the process of radiation shielding analysis for a BUC cask.

EMP 차폐 도파관의 형상 결정 가이드라인 작성

방승기(Seung-Ki Pang),김재훈(Jae-Hun Kim),육종관(Jong-Gwan Yook),김유나(Yuna Kim),김상인(Sangin Kim) 한국에너지학회 2016 에너지공학 Vol.25 No.1

중재적 방사선 분야 방호용구 차폐효과

고신관(Shin-Kwan Ko),강병삼(Byung-Sam Kang),임청환(Chung-Hwang Lim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2007 방사선기술과학 Vol.30 No.3

  중재적 시술의 시술자를 대상으로 방사선 방호용구의 안과 밖의 실제 방사선량을 측정하여 이를 바탕으로 방사선 방호용구의 방사선 차폐율을 비교 분석하는 것이다.<BR>  2005년 5월부터 9월까지 중재적 시술 중에서 시행 빈도가 높은 TACE, PTBD를 시행하는 중재적 시술자 4인에게 방사선 방호용구의 착용 시 피폭선량 감쇄효과를 측정하기 위해 각 신체부위별 방호용구 안과 밖에 TLD를 부착하여 피폭선량을 측정하였다. TLD 부착부위는 Goggle inside, Goggle outside, Thyroid protector inside, Thyroid protector outside, Apron inside(waist level), Apron outside(upper chest level), Hand 4th finger(ring type TLD)와 환경방사선을 측정하기 위해 TLD 10개를 Control room 여러 곳에 위치시켰다.<BR>  TACE 검사시 0.07mmPb Goggle의 사용으로 연속투시방식에서는 평균 53.8%의 선량율감쇄를 보였으며 펄스투시방식에서는 77.6%의 감쇄효과를 보였고, 0.5mmPb Thyroid protector의 사용에서는 연속투시방식에서는 평균 88.9%의 선량율감쇄를 보였으며 펄스투시방식에서는 92.8%로 선량율감쇄에서는 유의한 차이가 없었다.<BR>  PTBD 검사시 0.07mmPb Goggle의 사용으로 평균 62.7%의 선량율감쇄를 보였으며, 0.5mmPb Thyroid protector의 사용에서는 평균 89.1% 선량율이 감쇄 되었고 0.5mmPb Apron의 사용에서도 평균 87.9%의 감쇄효과가 있었다. PTBD 시술은 TACE 시술에 비해 평균 투시시간은 6.14min이나 적었으나 피폭선량은 체부에서 약 3배, 손에서는 40배 이상 피폭되었다.<BR>  납당량이 두꺼운 방호용구를 착용하거나 최소한 권고되어지는 0.5mmPb 이상의 것을 착용하여야 하며, 시술시 눈을 보호하는 Goggle의 착용을 생활화해야 한다. 테이블 아래쪽에 납커튼을 장착하면 복부의 피폭선량율은 평균 38.4% 감쇄하므로 납커튼을 장착하여 산란선을 차폐하여야 한다. 펄스투시방식을 이용하면 연속투시에 비해 피폭선량율이 평균 59.0% 감쇄되므로 연속투시보다 펄스투시방식을 선택하여 피폭선량을 감소시켜야 한다.   The purpose of this study is to evaluate shielding effect of radiation protector for interventional radiologists in procedures by measuring inside and outside of radiation protector.<BR>  In this study, we measured the radiation dose of 4 interventional radiologists during TACE and PTBD procedure for 4 month(2005.05-2005.09).<BR>  Absorbed dose were measured by TLD placed underneath and over radiation protector such as Goggle, Thyroid protector, Apron and placed on the 4th finger of Hand. In addition, we measured background radiation dose in the control room using TLD.<BR>  During TACE procedure, using 0.07mmPb Goggle decreased average 53.8% of radiation dose rate in continuous fluoroscopic mode and decreased average 77.6% of radiation dose rate in pulse fluoroscopic mode. Using 0.5mmPb Thyroid protector decreased average 88.9% of radiation dose rate in continuous fluoroscopic mode and decreased average 92.8% in pulse fluoroscopic mode.<BR>  During PTBD procedure, using 0.07mmPb Goggle decreased radiation dose rate average 62.7%, 87.9% by 0.5mmPb Thyroid protector, 90.5% by 0.5mmPb Apron.<BR>  The average fluoroscopic time of PTBD was 6.14min. shorter than TACE procedure, but radiation exposure dose rate of PTBD was 3 times higher in total body dose, and 40 times higher in hand dose rate than TACE.<BR>  Interventional radiologists must wear thicker protector recommended over 0.5mmPb. Also, they must use lead Goggle during interventional procedure.<BR>  Abdomen dose decreased average 38.4% by drawing a lead curtain under the patient"s table, therefore, they must draw a lead curtain to shield scattering ray.<BR>  Radiation exposure dose decreased average 59.0% by using pulse fluoroscopic mode. So radiologists would better use pulse fluoroscopic mode than continuous fluoroscopic mode to decrease exposure dose.

두꺼운 박막 성장시 Steering 효과 연구

서지근,김재성,Seo J.,Kim J.S. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.4

Epitaxial 성장에서 screening 및 steering 효과 등과 같은 증착과정 중 나타나는 dynamic effects를 kinetic Monte Carlo 시뮬레이션으로 고찰하였다. 증착원자와 토대 원자와의 상호 작용을 엄밀하게 고려하기 위해 이 시뮬레이션 프로그램에 molecular dynamics 시뮬레이션을 결합시켰다. 기울어진 각도로 증착 시킬 경우 표면의 형상은 1) 증착 각도가 기울어짐에 따라 거칠기가 증가한다는 것, 2) 비대칭적인 언덕의 형성된다는 것, 그리고 3) 언덕의 면방향에 따라 비대칭적인 기울기를 갖는다는 세가지 특징을 보았다. 증착 각도나 온도 의존성에 대한 시뮬레이션 결과는 기존의 실험 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 기울어진 각도로 증착했을 때 나타나는 이러한 결과는 steering과 screening 효과에 따른 초기 증착 밀도의 불균일에 기인함을 알 수 있었고, 여기서 steering 효과가 screening 효과 보다 주요한 역할을 하는 것을 보았다. 시뮬레이션 계산에서 확인된 새로운 결과는 기울기 선택 (slope selection)이 이루어졌어도 언덕의 각 면이 단일한 기울기로 형성되어 있지 않고 여러 종류의 facet가 섞인 형태이며, 따라서 기울기 선택이 바로 facet 선택을 의미하지는 않는다는 것이다. The dynamic effects, such as the steering and the screening effects during deposition on an epitaxial growth is studied by kinetic Monte Carlo simulation. In the simulation, we incorporates molecular dynamic simulation to rigorously take the interaction of the deposited atom with the substrate atoms into account, We find three characteristic features of the surface morphology developed by grazing angle deposition: (1) enhanced surface roughness, (2) asymmetric mound, and (3) asymmetric slopes of mound sides, Regarding their dependence on both deposition angle and substrate temperature, a reasonable agreement of the simulated results with the previous experimental ones is found. The characteristic growth features by grazing angle deposition are mainly caused by the inhomogeneous deposition flux due to the steering and screening effects, where the steering effects play the major role rather than the screening effects. Newly observed in the present simulation is that the side of mound in each direction is composed of various facets instead of all being in one selected mound angle even if the slope selection is attained, and that the slope selection does not necessarily mean the facet selection.

A Study on the Radiation Source Effect to the Radiation Shielding Analysis for a Spent-Fuel Cask Design with Burnup-Credit

Kyung-O KIM,Sooo Youog KIM,Jaehoon Ko,Gangug Lee,Taeman Kim,Jeonghyun Yoon 한국방사성폐기물학회 2011 방사성폐기물학회지 Vol.9 No.2

한국방사성폐기물관리공단 주관 하에 개념 설계된, 연소도이득효과 적용 대용량 수송용기에 대해 방사 선 차폐 안전성을 평가하였으며 여러 방사선원들이 수송용기 주변 선량률 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 가능한 모든 방사선원(중성자선원, 감마선원, 방사화선원)들을 고려하였으며 보수적인 가상의 핵 연료(너비: WH 17 RFA, 축방향: CE Type)를 선정, 실제 상황과 동일한 조건이 되도록 계산모델을 구축 하였다. 모든 조건(정상 및 가상사고 조건)에서 표면선량률과 외부선량률이 법적기준치를 만족하고 있었 으며 축방향 높이에 따라 각 선원들의 기여도가 변하고 있었지만 정상조건에서의 최대 표면선량률과 외 부선량률은 방사화선원에 의한 영향이 가장 높은 것으로 확인되었다. 가상사고 조건에서는, 중성자선원 의 선량률 기여도가 대략 90%에 달하고 있었으나 수송용기 끝단에서는 방사화선원에 의한 선량률이 급 격하게 상승함에 따라 BUC 적용 수송용기의 방사선 차폐해석시 충분히 보수적으로 해석되도록 방사화선 원을 정밀하게 분석하여 설정하여야 할 것으로 판단되었다.

해저터널 급속차폐시스템의 Inflater 분할구조에 따른 터널 내 차수효율에 대한 실험적 연구

유광산,이지현,김연덕,김상환,Yoo, Kwang-San,Lee, Ji-Hyun,Kim, Yeon-Deok,Kim, Sang-Hwan 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.3

This paper presents the study of leakage effect due to multi-cell inflater of rapid protection system to protect the possibilities of tunnel damages by flooding threats and unusual leakage to be occurred during and after subsea tunnel construction. Particularly, this protect system should be necessary in subsea tunnel. This research concentrates the physical model tests due to several multi-cell inflater to study protection capacity of leakage between the inflater and tunnel liner. A 27:1 small scale model are used in the model tests. The leakage rate, water pressure and axial displacement of inflater are measured during the model tests. According to the results, the minium leakage rate clearly shows in the case of two-cell inflater compared with in other cases. It is concluded that the results of this research will be very useful to understand the fundamental information of inflater structure design and development the technology of tunnel protection structures in the future. 본 논문은 해저터널 시공 및 운영 시 발생되는 돌발용수 및 이상누수에 의한 사고에 대비하기 위한 해저터널 급속차폐시스템의 Inflater 분할구조에 따른 터널 내 차수효율에 대한 실험적 연구이다. 해저터널 특성상 해수 유입 또는 지하수 유입, 호우로 인한 침수 등 물과 관련된 피해에 대한 방호시스템은 필수적이다. 이 연구에서는 이러한 급속차폐를 위해 고안된 Inflater 구조에 대하여 형태 및 분할에 따른 차폐능력, 누수량, 수압 그리고 축방향 변위 등을 연구하기 위하여 27:1 축소율을 적용한 실내모형을 다양한 Inflater 분할구조별로 실시하였다. 연구결과에 의하면 2분할 Inflater 구조인 경우가 다른 분할에 비해 시간당 누수량 및 축방향 변위가 낮아 차폐능력이 좋은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 해저터널의 제원에 따라 다소 차이는 있을 것으로 예측되나 기본적으로 차폐시스템 설계 및 개발기술 발전에 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.