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문제 정의
- Biobeam8000 비커 내부의 위치에 따른 선량오차를 계산하였으며, 실제적인 선량분포를 확인하였다. 그에 따른 결과를 바탕으로 Biobeam8000 감마선 조사장치의 유용성을 검증하였고, 방사선 조사 시 효율적인 방사선 조사가 가능하도록 가이드 라인을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 선량선형성 및 재현성 평가와 선량분포 측정을 통하여 감마선 조사장치 Biobeam8000의 효율적인 사용을 위한 가이드라인을 제시하고자 하였다. Biobeam 8000의 선량을 평가하기 위하여 단독으로 사용이 가능하고 취급방법 및 사용방법이 비교적 간단한 유리선량계를 이용하였고, 방사선 조사 시 사용하는 비커 내부에 유리선량계를 배치하여 선량을 측정하였다.
제안 방법
- 1) 선량선형성 평가: Biobeam8000 감마선조사장치의 선량선형성 평가를 위하여 Fig. 2와 같이 BB75-4 비커 내부의 중심축 중심점과 가장자리의 중심점에 유리선량계를 고정시켜 측정하였다. 비커에 0.
- 2) 재현성 실험: Biobeam8000 감마선 조사장치 비커 내부의 동일한 위치에서 선량에 대한 재현성을 확인하기 위하여 중심축 중심점과 가장자리 중심점에 유리선량계를 고정시켰다(Fig. 2). 두 지점 각각 10개의 유리선량계에 대하여 선량 2 Gy와 25 Gy를 조사하였고, 오차율 및 편차를 계산하여 재현성을 평가하였다.
- 중심축과 가장자리에 9개씩 총 18개의 유리선량계를 사용하였으며, 비커의 가장 아래에서 윗부분까지 3 cm 간격으로 배치하였다. 25 Gy 선량을 조사하여 비커 내부의 방사선량분포를 측정하였으며 중심축과 가장자리의 위아래 선량분포를 비교, 분석하였다. 또한 비커 내부의 전체 선량 분포를 확인하기 위해 Fig.
- 본 연구에서는 선량선형성 및 재현성 평가와 선량분포 측정을 통하여 감마선 조사장치 Biobeam8000의 효율적인 사용을 위한 가이드라인을 제시하고자 하였다. Biobeam 8000의 선량을 평가하기 위하여 단독으로 사용이 가능하고 취급방법 및 사용방법이 비교적 간단한 유리선량계를 이용하였고, 방사선 조사 시 사용하는 비커 내부에 유리선량계를 배치하여 선량을 측정하였다. 0.
- Biobeam8000 감마선 조사장치 비커 내부의 선량측정을 위하여 유리선량계를 사용하였다. 일반적으로 열형광선량계와 비슷한 용도로 사용되며, 취급사항 또한 비슷하다.
- 조사 시 사용되는 비커 내부의 중심축과 가장자리 중심점에서 선량선형성 및 재현성을 평가하였고, 중심축과 가장자리의 위아래 선량분포를 측정하였다. Biobeam8000 비커 내부의 위치에 따른 선량오차를 계산하였으며, 실제적인 선량분포를 확인하였다. 그에 따른 결과를 바탕으로 Biobeam8000 감마선 조사장치의 유용성을 검증하였고, 방사선 조사 시 효율적인 방사선 조사가 가능하도록 가이드 라인을 제시하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 감마선 조사장치의 Cs-137 선원에 대한 유리선량계 선량값 판독을 위하여 먼저 Co-60 선원에서 이온전리함과 유리선량계를 이용하여 선량에 대한 보정계수(calibration factor)를 구하였다. 그리고 감마선이 조사된 유리선량계의 측정값에 구해진 보정계수를 대입하여 선량으로 환산하였다.
- 2). 두 지점 각각 10개의 유리선량계에 대하여 선량 2 Gy와 25 Gy를 조사하였고, 오차율 및 편차를 계산하여 재현성을 평가하였다.
- 따라서 본 연구에서는 감마선 조사장치의 Cs-137 선원에 대한 유리선량계 선량값 판독을 위하여 먼저 Co-60 선원에서 이온전리함과 유리선량계를 이용하여 선량에 대한 보정계수(calibration factor)를 구하였다. 그리고 감마선이 조사된 유리선량계의 측정값에 구해진 보정계수를 대입하여 선량으로 환산하였다.
- 25 Gy 선량을 조사하여 비커 내부의 방사선량분포를 측정하였으며 중심축과 가장자리의 위아래 선량분포를 비교, 분석하였다. 또한 비커 내부의 전체 선량 분포를 확인하기 위해 Fig. 3b와 같이 4 cm 간격으로 가로 5개, 3 cm 간격으로 세로 9개, 총 45개의 유리선량계를 배치하고 25 Gy의 선량을 조사하였다.
- 본 연구에서는 유리선량계를 이용하여 한국원자력의학원에서 보유하고 있는 대용량의 사용이 가능한 Biobeam8000 (STS Steuerungstechnik &. Strahlenschutz GmbH, Braunschweig, Germany, Cs-137, 81.4 TBq) 감마선 조사 장치에 대한 선량평가를 진행하였다.
- 비커 내부에서 중심축과 가장자리의 선량분포를 확인하기 위하여 25 Gy 조사선량에 대한 위아래 방사선량 분포를 측정하였다. 유리선량계는 동일한 lot 안의 것을 사용하였고, 위아래 3 cm 간격으로 중심축 9개, 가장자리 9개 총 18개를 사용하였다.
- 2와 같이 BB75-4 비커 내부의 중심축 중심점과 가장자리의 중심점에 유리선량계를 고정시켜 측정하였다. 비커에 0.5 Gy에서 30 Gy 사이의 감마선을 조사하여 중심축과 가장자리 중심점에 대해 선량의 선형성을 평가하였고, 조사선량과 실제선량의 오차를 계산하였으며 각 위치에서 선형계수를 확인하였다.
- 4 TBq) 감마선 조사 장치에 대한 선량평가를 진행하였다. 조사 시 사용되는 비커 내부의 중심축과 가장자리 중심점에서 선량선형성 및 재현성을 평가하였고, 중심축과 가장자리의 위아래 선량분포를 측정하였다. Biobeam8000 비커 내부의 위치에 따른 선량오차를 계산하였으며, 실제적인 선량분포를 확인하였다.
- 5의 (a)와 (b)는 비커 중심축 중심점과 가장자리 중심점에 각각 유리선량계를 배치하여 Biobeam8000 감마선 조사장치의 2 Gy와 25 Gy 선량에 대한 재현성을 평가한 결과이다. 중심축과 가장자리 중심점에 각각 유리선량계를 위치시킨 후 15번에 걸쳐 실험을 반복하였다. 동일한 lot 안의 유리선량계를 사용하였고, 유리선량계의 균일성은 ±1.
- 3a와 같이 중심축과 가장 자리에 유리선량계를 배치하였다. 중심축과 가장자리에 9개씩 총 18개의 유리선량계를 사용하였으며, 비커의 가장 아래에서 윗부분까지 3 cm 간격으로 배치하였다. 25 Gy 선량을 조사하여 비커 내부의 방사선량분포를 측정하였으며 중심축과 가장자리의 위아래 선량분포를 비교, 분석하였다.
대상 데이터
- 일반적으로 열형광선량계와 비슷한 용도로 사용되며, 취급사항 또한 비슷하다. 실험에 사용된 유리 선량계(GD-301, Asahi Techno Glass Corporation, Shizuoka, Japan)는 보호캡으로 둘러싸인 원통형이고, GD-302M의 소자식별이 가능한 유리선량계와 달리 소자자체에 식별번호가 없기 때문에 직경은 1.5 mm로 같지만 길이는 8.5 mm로 더 짧다(Fig. 1). 성분은 P 31.
- 비커 내부에서 중심축과 가장자리의 선량분포를 확인하기 위하여 25 Gy 조사선량에 대한 위아래 방사선량 분포를 측정하였다. 유리선량계는 동일한 lot 안의 것을 사용하였고, 위아래 3 cm 간격으로 중심축 9개, 가장자리 9개 총 18개를 사용하였다. Fig.
데이터처리
- 선량값의 판독기에 대한 오차를 줄이기 위하여 조사된 15개의 유리선량계를 매거진의 첫 번째 위치에서 동일하게 판독하였으며, 각각의 초기 값을 뺀 후 10번 판독에 대한 평균값을 비교, 분석하였다.
성능/효과
- 4는 유리선량계를 비커 내부의 중심축 중심점과 가장자리 중심점에 위치시켜 선량을 측정한 결과이다. 0.5 Gy부터 30 Gy까지 선량을 측정한 결과 중심축의 경우 조 사선량에 비해 평균 0.23 Gy 더 많은 선량이 조사되었고, 1에 가까운 0.9999의 선형계수를 가지고 선형성을 보이는 것을 확인하였다. 백분율로 환산한 결과 중심축 중심점에서 측정되는 선량은 조사하고자 하는 선량에 대해 평균 4.
- 0.5 Gy에서 30 Gy까지의 선량을 조사한 후 유리선량계의 측정값을 분석한 결과 중 심부와 가장자리 두 지점 모두 선량 선형성을 나타내었으며, 중심부의 선량은 조사선량에 대하여 5% 미만의 오차를 가지고 비교적 정확한 결과를 나타냈으나 가장자리에서는 조사선량에 대해 10% 이상 큰 오차를 가지는 것을 확인하 였다.
- 2 Gy 조사선량에 대하여 중심축 중심점의 경우 평균 0.96± 0.081%의 오차율을 보였고, 가장자리 중심점의 경우 −4.22 ±0.085%의 평균오차율을 보였다.
- 95%의 평균오차율을 보였다. 2 Gy와 25 Gy 두 경우 모두 비커 가장자리에 비해 중심축에서 조사선량에 대한 재현성이 더 좋은 결과를 나타내었다.
- 하지만 열형광선량계는 흡수선량의 정확한 측정을 위해 각각소자에 대한 복잡한 보정작업을 필요로 하며 조사 후 퇴행(fading) 현상이 나타나는 문제점이 있다. 4) Gafchromic 필름은 유효체적이 작아 단독으로 쓰일 수 있고, 사용이 간편하지만 절대선량을 측정하거나 고선량의 선량을 측정하는데 어려움이 따른다. 5,6) 따라서 작은 유효체적으로 비커 내부에서 단독으로 쓰일 수 있고, 배열을 통해 2차원적 선량분포의 측정이 가능하며 퇴행이 거의 없고 판독과정 및 취급방법이 비교적 간단한 유리선량계가 감마선 조사장치의 선량을 평가하는데 유용할 것이다.
- 8) 선량 측정범위는 10μGy∼500 Gy까지로 넓은 선량 영역에서의 측정이 가능하며 3% 이내의 에너지 특성과 5% 이내의 방향 특성을 나타낸다.
- Gammacell3000 Elan (Nordion International, Kanata, Ontario, Canada, Cs-137, 38.7 TBq)과 같은 기존의 감마선조사기의 경우 조사대상을 넣을 수 있는 비커의 크기와 용량이 작았으며, Cs-137 방사선원이 고정되어 감마선이 조사되기 때문에 비커 내부의 불균일한 방사선량 분포를 보였다. 또한 원하는 선량을 조사하기 위해서는 선량감쇄율에 따른 시간 테이블이 필요한 단점을 가진다.
- 기존의 연구결과에서는 조사시간에 대한 선량변화의 내용이었으므로 본 연구와 비교하는 것에는 약간의 어려움이 따르나 10초(약 0.5 Gy)에서 ±25%, 20초(약 1 Gy)에서 ±10%, 40초(약 2 Gy)에서 ±7.5%의 선량변화 차이를 나타내었고, 유리선량계를 이용한 선량분포 측정 결과 위치에 따른 선량변화는 최대 22% 차이를 보였다12).
- 5 Gy에서 30 Gy까지의 선량을 조사한 후 유리선량계의 측정값을 분석한 결과 중 심부와 가장자리 두 지점 모두 선량 선형성을 나타내었으며, 중심부의 선량은 조사선량에 대하여 5% 미만의 오차를 가지고 비교적 정확한 결과를 나타냈으나 가장자리에서는 조사선량에 대해 10% 이상 큰 오차를 가지는 것을 확인하 였다. 동일한 선량에 대한 재현성을 측정한 결과 중심점의 경우 선량에 상관없이 1% 미만의 오차를 보였으나, 비커 가장자리의 경우 중심점에 비해 상당히 큰 오차를 보인 것을 확인할 수 있었다. 또한 상대적으로 고선량이 조사되었을 때 가장자리의 재현성은 더 나빠지는 것을 확인하였다.
- 동일한 선량에 대한 재현성을 측정한 결과 중심점의 경우 선량에 상관없이 1% 미만의 오차를 보였으나, 비커 가장자리의 경우 중심점에 비해 상당히 큰 오차를 보인 것을 확인할 수 있었다. 또한 상대적으로 고선량이 조사되었을 때 가장자리의 재현성은 더 나빠지는 것을 확인하였다. 따라서 동일한 선량을 이용한 반복 실험 시 조사대상을 반드시 비커 내부의 중심부에 위치시켜야 정확한 방사선 조사가 가능할 것이다.
- 7 Gy 이상 낮은 결과를 보였다. 또한 조사선량 25 Gy와 가장 근접한 선량은 중심 점에서 65 mm 떨어진 곳에서 24.82 Gy로 측정되었으며, 중심점을 기준으로 위아래로 갈수록 선량이 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보였다.
- 12 Gy의 최저선량을 나타냈다. 또한 최고 선량과 최저선량의 차이가 평균 18% 이상 나타났으며, 25 Gy 선량에 가장 근접하게 나타난 중심점 선량에 대해 위선량은 평균 17.15%, 아래선량은 평균 18.88% 차이가 나타났다.
- 9999의 선형계수를 가지고 선형성을 보이는 것을 확인하였다. 백분율로 환산한 결과 중심축 중심점에서 측정되는 선량은 조사하고자 하는 선량에 대해 평균 4.30% 높게 측정되었다. 비커 가장자리의 경우 0.
- 30% 높게 측정되었다. 비커 가장자리의 경우 0.9996의 선형계수를 가지고 선형성을 보였으며, 0.5 Gy부터 30 Gy까지 각각의 조사선량에 대하여 평균 1.26 Gy, 낮은 선량이 조사되었고, 백분율로 환산한 결과 평균 14% 낮게 측정되는 것을 확인하였다. 비커의 중심축과 가장자리 중심점의 선량은 중심축의 선량이 가장자리에 비해 1.
- 비커 내부의 가장자리 선량분포의 경우 중심축에 비해 비교적 불균일한 선량분포를 보였으며, 중심점 부근 선량은 조사선량 25 Gy에 대해 평균 1.7 Gy 이상 낮은 결과를 보였다.
- 따라서 동일한 선량을 이용한 반복 실험 시 조사대상을 반드시 비커 내부의 중심부에 위치시켜야 정확한 방사선 조사가 가능할 것이다. 비커 내부의 중심축과 가장자리의 방사선량분포에 대한 결과 역시 중심축과 가장자리의 차이가 나는 것을 확인하였고 선량이 높아질수록 중심점 선량에 대한 위아래 선량차이는 심하게 나타났다. 비커내부의 전체 선량 분포는 중심부에서 비교적 균일한 결과를 보였으나 가장 윗부분과 아랫부분은 조사선량에 대하여 선량이 적게 들어가는 것을 알 수 있었다.
- 비커 내부의 중심축과 가장자리의 방사선량분포에 대한 결과 역시 중심축과 가장자리의 차이가 나는 것을 확인하였고 선량이 높아질수록 중심점 선량에 대한 위아래 선량차이는 심하게 나타났다. 비커내부의 전체 선량 분포는 중심부에서 비교적 균일한 결과를 보였으나 가장 윗부분과 아랫부분은 조사선량에 대하여 선량이 적게 들어가는 것을 알 수 있었다. Biobeam8000 감마선 조사장치는 균일한 방사선조사를 위해 Cs-137 방사선원이 위 아래 일정한 주기로 왕복 이동하고, 비커는 360도 회전하므로 위치별로 방사선원이 머무는 시간(dwell time)에 따라 비커 내부의 가장자리와 위아래 선량분포의 오차가 발생하는 것으로 사료된다.
- 중심축의 경우 중심점을 기준으로 위아래 35 mm 이내에서 2%미만의 오차를 가지고 정확한 선량을 나타내었다. 비커의 위 아래로 갈수록 선량이 감소하는 것을 확인하였고, 비커의 가장아래에서 20.12 Gy의 최저선량을 나타냈다. 또한 최고 선량과 최저선량의 차이가 평균 18% 이상 나타났으며, 25 Gy 선량에 가장 근접하게 나타난 중심점 선량에 대해 위선량은 평균 17.
- 26 Gy, 낮은 선량이 조사되었고, 백분율로 환산한 결과 평균 14% 낮게 측정되는 것을 확인하였다. 비커의 중심축과 가장자리 중심점의 선량은 중심축의 선량이 가장자리에 비해 1.49 Gy 높게 나타났으며, 위의 결과를 토대로 중심축 중심점의 선량이 조사선량에 더 근접한 것을 확인하였다.
- 위치에 따른 유리선량계 각각의 선량값을 3차원 그래프로 나타내었다. 전체적으로 비커내부에서 조사선량 25 Gy에 대하여 중심부의 경우 비교적 균일한 선량분포를 보였으나 비커의 가장 윗부분과 아랫부분에서는 약 15% 이상 선량이 적게 들어가는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 4) Gafchromic 필름은 유효체적이 작아 단독으로 쓰일 수 있고, 사용이 간편하지만 절대선량을 측정하거나 고선량의 선량을 측정하는데 어려움이 따른다. 5,6) 따라서 작은 유효체적으로 비커 내부에서 단독으로 쓰일 수 있고, 배열을 통해 2차원적 선량분포의 측정이 가능하며 퇴행이 거의 없고 판독과정 및 취급방법이 비교적 간단한 유리선량계가 감마선 조사장치의 선량을 평가하는데 유용할 것이다. 7-10)
- 연구결과 방사선원이 위치별로 머무는 시간에 따른 비커내 부의 선량차이가 많이 발생하는 것을 확인하였기 때문에 각 위치별 방사선원의 지속시간에 따른 선량측정 실험이 추가되어야 할 것이다. 그리고 방사선 조사 시 사용되는 여러 가지 실험용 용기와 실제 조사대상에 대해 직접 선량계를 적용하여 각각의 용기와 대상에 대한 구체적인 선량정보를 제공할 것이다.
- 5%의 선량변화 차이를 나타내었고, 유리선량계를 이용한 선량분포 측정 결과 위치에 따른 선량변화는 최대 22% 차이를 보였다12). 따라서 가능한 비커의 가장자리보다는 중심부에 조사대상을 위치시킨 후 방사선 조사가 시행되는 것이 바람직할 것이다. 또한 기존의 연구 결과에 따르면 20초 이하의 선량을 조사할 경우 비커내부 선량분포는 10% 이상의 선량변화를 보이기 때문에 가급적 1 Gy (20초) 이상의 선량을 조사하는 것도 효율적인 조사장치 사용을 위한 방법이 될 것이다.
- 또한 상대적으로 고선량이 조사되었을 때 가장자리의 재현성은 더 나빠지는 것을 확인하였다. 따라서 동일한 선량을 이용한 반복 실험 시 조사대상을 반드시 비커 내부의 중심부에 위치시켜야 정확한 방사선 조사가 가능할 것이다. 비커 내부의 중심축과 가장자리의 방사선량분포에 대한 결과 역시 중심축과 가장자리의 차이가 나는 것을 확인하였고 선량이 높아질수록 중심점 선량에 대한 위아래 선량차이는 심하게 나타났다.
- 따라서 가능한 비커의 가장자리보다는 중심부에 조사대상을 위치시킨 후 방사선 조사가 시행되는 것이 바람직할 것이다. 또한 기존의 연구 결과에 따르면 20초 이하의 선량을 조사할 경우 비커내부 선량분포는 10% 이상의 선량변화를 보이기 때문에 가급적 1 Gy (20초) 이상의 선량을 조사하는 것도 효율적인 조사장치 사용을 위한 방법이 될 것이다.
- 앞으로 더 수행해야 할 연구 방향은 감마선 조사장치 사용 시 정확한 선량정보 제공을 위해 비커 내부의 위치에 따른 선량 값의 세밀하고 구체적인 정보에 대한 연구이다. 연구결과 방사선원이 위치별로 머무는 시간에 따른 비커내 부의 선량차이가 많이 발생하는 것을 확인하였기 때문에 각 위치별 방사선원의 지속시간에 따른 선량측정 실험이 추가되어야 할 것이다.
- 앞으로 더 수행해야 할 연구 방향은 감마선 조사장치 사용 시 정확한 선량정보 제공을 위해 비커 내부의 위치에 따른 선량 값의 세밀하고 구체적인 정보에 대한 연구이다. 연구결과 방사선원이 위치별로 머무는 시간에 따른 비커내 부의 선량차이가 많이 발생하는 것을 확인하였기 때문에 각 위치별 방사선원의 지속시간에 따른 선량측정 실험이 추가되어야 할 것이다. 그리고 방사선 조사 시 사용되는 여러 가지 실험용 용기와 실제 조사대상에 대해 직접 선량계를 적용하여 각각의 용기와 대상에 대한 구체적인 선량정보를 제공할 것이다.
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