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산업공정반응기의 감마선 전산 단층촬영기술 개발
Development of Tomographic Scan Method for Industrial Plants

김종범    (한국원자력연구원   ); 정성희    (한국원자력연구원   ); 문진호    (한국원자력연구원   ); 권택용    (한국원자력연구원   ); 조규성    (한국과학기술원  );
  • 초록

    본 논문에서는 평행빔, 팬빔, 콘빔 등 기존의 정형화된 전산화 영상촬영장치로 측정이 불가능한 산업 공정에 전산화 단층 촬영기술을 적용하기 위하여 개별 검출기 설치, 감마선 조사기 및 선원유도관을 통한 단면계측방법을 제안하였다. 단면 복원을 위해 검출기 볼륨을 고려한 가중치 함수를 제안하고 통계적 기반의 반복적 알고리즘을 적용하였다. 그리고 이와 같은 검출 구조에 따른 측정 결과물을 예측하고 본 방법의 타당성을 검증하기 위하여 두 종류의 팬텀에 대해 Monte Carlo 전산모사를 수행하였으며 이중 한개의 모델에 대하여 동일 계측조건을 갖는 Lab. 규모 측정 실험을 수행하였다. 전산 모사 결과 photopeak 에너지만 선별하여 계측한 경우가 전에너지에 대해 계측한 경우에 비해 높은 통계적 오차에도 불구하고 보다 참값에 근접한 결과를 보였다. 또한 동일 모형에 대한 전산 모사 및 측정 실험의 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 이를 통하여 제안된 측정 기법의 유용성을 검증하였으며, 향후 석유화학시설의 설비 진단에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.


    In this paper, a new tomographic scan method with fixed installed detectors and rotating source from gamma projector was presented to diagnose the industrial plants which were impossible to be examined by conventional tomographic systems. Weight matrix calculation method which was suitable for volumetric detector and statistical iterative reconstruction method were applied for reconstructing the simulation and experimental data. Monte Carlo simulations had been performed for two kinds of phantoms. Lab scale experiment with a same condition as one of phantoms, had been carried out. Simulation results showed that reconstruction from photopeak counting measurement gave the better results than from the gross counting measurement although photopeak counting measurement had large statistical errors. Experimental data showed the similar result as Monte Carlo simulation. Those results appeared to be promising for industrial tomographic applications, especially for petrochemical industries.


  • 주제어

    방사성동위원소 .   감마선 .   전산화 단층 촬영기술 .   산업공정 .   감마선 조사기 .   몬테칼로 전산모사.  

  • 참고문헌 (19)

    1. 정성희, 김종범, 진준하, "감마선을 이용한 가동중 증류탑 진단 실험", 공업화학회지, 제 13권 1호, pp. 19-24, (2002) 
    2. 김진섭, 정성희, 김종범, "밀봉감마선원$(^{137}Cs)$을 이용한 석유화학산업의 유체 이송배관내 가동중 이상진단기술", 공업화학회지, 제 16권 6호, pp. 794-799, (2005)     
    3. Jin-Seop Kim, Sung-Hee Jung and Jong-Bum Kim, "In-service identification of the heterogeneous zone in petrochemical pipelines by using sealed gamma-ray sources $(^{60}Co, ^{137}Cs)$," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 26, No. 3, pp. 169-173, (2006)     
    4. 김진섭, 정성희, 김종범, 김재호, 이나영, "투과 감마선 계측신호의 cross correlation기법 적용에 의한 다중상 유체의 유량 측정", 방사선방어학회지, 제 33권 1호, pp. 13-19, (2008)     
    5. 정성희, 진준하, 이면주, "방사성동위원소 추적자를 이용한 침적형 고정 미생물 반응조 진단", 대한환경공학회, 제 22권 6호, pp. 1149-1158, (2000) 
    6. 정성희, 김종범, 진준하, "혐기성 슬러지 소하조의 청소후 방사성 추적자를 이용한 수리학적 성능 진단", 대한환경공학회, 제 23권 10호, pp. 1641-1648, (2001) 
    7. 김진섭, 정성희, 김종범, "방사성동위원소 추적자를 이용한 폐수처리시설의 응집조에서 유입수의 체류시간분포 분석", 비파괴검사학회지, 제 26권 1호, pp. 1-6, (2006)     
    8. Jongbum Kim, Sunghee Jung and Jinsup Kim, "A study on industrial gamma ray CT with a single source-detector pair," Nuclear Engineering and Technology, Vol. 38 No. 4, (2006) 
    9. Jongbum Kim, Sunghee Jung, Jinseop Kim, Nayoung Lee and Gyuseong Cho, "Study on the influence of the scattered radiation in the industrial transmission CT," Journal of Nuclear Science and Technology, Supplement, pp. 371-374, (2008) 
    10. S. Legoupil, "An experimental single photon emission computed tomograph method for dynamic 2D fluid flow analysis," Applied Radiation and Isotopes, Vol. 48, pp. 1507-1514, (1997) 
    11. C. Boyer and B. Fanget, "Measurement of liquid flow distribution in trickle bed reactor of large diameter with a new gamma-ray tomographic system," Chemical Engineering Science Vol. 57, pp. 1079-1089, (2002) 
    12. G. A. Johansen, "Nuclear tomography methods in industry," Nuclear Physics A 752, pp. 696c-705c, (2005) 
    13. U. Hampel, D. Hoppe, A. Bieberle and C. Zippe, "Measurement of fluid distributions in a rotating fluid coupling using high resolution gamma ray tomography," Journal of Fluids Engineering, Vol. 130/ 091402-1-091402-8, (2008) 
    14. Avinash C. Kak and Malcolm Slaney, Principles of Computerized Tomographic Imaings, Electronic Copy IEEE Press, (1999) 
    15. Jeffrey A. Fessler, Iterative Methods for Image Reconstruction, ISBI Tutorial May 14, (2008) 
    16. Kenneth Lange, Mark Bahn and Rodehck Little, "Theoretical study of some maximum likelihood algorithms for emission and transmission tomography," IEEE Transactions on Medical Imaging, Vol. MI-6 No. 2, (1987) 
    17. IAEA, Industrial Gamma Process Tomography, TECDOC-1589, (2008) 
    18. Country Report from Indonesia, IAEA RCA Progress Review Meeting, Korea, (2008) 
    19. Ed. Sonka and Milan, Handbook of Medical Imaging, Volume 2, Medical Image Processing and Analysis, SPIE Press, (2001) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Park, Kyung-Jo ; Kim, Chung-Yup 2013. "Sludge Detection Inside Pipes Using Torsional Guided Waves" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, 23(3): 282~290     
    2. Park, Kyung-Jo 2014. "Feasibility Study of Sludge Detection inside Pipes Using Torsional Guided Waves" 한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, 18(5): 100~105     

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