[논문]Cortex-A9 기반 휴대용 방사선 검출장치에서의 검출성능 향상을 위한 연구

권태경; 김영길

doi:10.6109/jkiice.2014.18.6.1488

[국내논문] Cortex-A9 기반 휴대용 방사선 검출장치에서의 검출성능 향상을 위한 연구
Research of Detection performance enhancement from portable radiation detection platform based on Cortex-A9 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.6, 2014년, pp.1488 - 1493

권태경 (Department of Electronic Engineering, Ajou University) , 김영길 (Department of Electronic Engineering, Ajou University)

초록
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전 세계적으로 해운물류 안전 보안체계가 강화됨에 따라 국가물류보안 체계 구축을 위한 해운물류 안전 보안 핵심기술 개발이 이루어지고 있다. 이러한 국제적 정서에 발맞추어, 국내에서도 감마선 핵종을 검출할 수 있는 휴대용 방사선 검출 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 Cortex-A9을 이용한 휴대용 방사선 검출장치 플랫폼 검출 성능의 향상을 위한 연구하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Shipping and logistics safety, security system is strengthening worldwide, the development of shipping and logistics safety security core technology for national security logistics system construction has been carried out. Interest in portable radiation detection device capable detecting gamma rays nuclides is increasing. In this paper, I would like to propose the study of resolution enhancement for accurate analysis of nuclides in the platform of the radiation detector portable with Cortex-A9.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고자 휴대용 방사선 검출장치의 성능 향상 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 스무딩 기법을 사용하여 노이즈를 줄이고, 반치폭(Full Width at Half Maximum ; FWHM)을 줄이는 여러 알고리즘 적용하여 분해능의 향상 시키는 연구를 진행하고자 한다.
분해능향상에 좋지 않은 영향을 주는 요소로 신호의 통계적 변동과, 증폭기, 검출기 자체의 전기적 잡음등이 있다. 분해능 향상을 위하여 반치폭을 줄이는 알고리즘을 사용하고, 본 연구에서 사용된 센서(ORTEC 3BY3 Integral NaI(TI) Detector)의 성능 향상을 확인 하고자 한다.

제안 방법

본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고자 휴대용 방사선 검출장치의 성능 향상 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 스무딩 기법을 사용하여 노이즈를 줄이고, 반치폭(Full Width at Half Maximum ; FWHM)을 줄이는 여러 알고리즘 적용하여 분해능의 향상 시키는 연구를 진행하고자 한다.
정상적으로 Cs-137이 검출되었지만 근접한 핵종 Na-22가 자칫 함께 검출될 우려가 있는 그래프이다. 여기에 반치폭을 줄이는 알고리즘을 적용하여 테스트를 진행하였다. 각각의 고유 에너지를 인덱스로 한 배열에 검출된 카운트 수 만큼 저장하고 있는 데이터에서 반칙폭을 줄이기 위하여 피크를 기준으로 양옆의 고유에너지의 검출 카운트수를 일정 %로 점차 줄였다.
Smoothing기법은 노이즈 신호를 제거해 신호를 부드럽게 해주는 기법이다. 스무딩 기법을 테스트하기 위해 알고리즘으로 데이터를 변경할 수 있는 소프트웨어를 생성하여 테스트를 진행하였다.
검출되어진 결과를 파일로 저장하여 해당 데이터를 가지고 실험을 진행하였다. 아래 그림은 휴대용방사선 검출 장치로부터 저장된 데이터를 이용하여 표현한 그래프이다.
노이즈를 제거하기 위하여 각 데이터를 10개씩 카운트하여 평균값을 측정하고, 그 평균값에서 x%를 Maximum로 지정하고 y%를 Minimum으로 지정하여 해당범위를 벗어나는 데이터는 평균값으로 설정하도록 하였다.
본 논문에서는 방사선 검출의 성능을 높이기 위하여 스무딩 기법과 분해능 향상 기법을 적용하였다. 두 가지의 알고리즘을 적용한 결과 그래프의 적은 노이즈와 향상된 분해능을 확인할 수 있었고, 실제로 검출 성능의 향상을 확인 할 수 있었다

대상 데이터

본 논문에서는 Android 4.0버전인 Ice Cream Sandwich를 사용하였다.

성능/효과

ARM Cortex-A9은 싱글 및 멀티코어 프로세서로 ARM 7 아키텍처를 기반으로 설계되었다. 기존의 Cortex-A8보다 향상된 성능을 보여주고 공정의 미세화로 전력소모는 줄어들었다. 클럭은 1GHz이상이며, 기존 CortexA8보다 성능이 약 1.
기존의 Cortex-A8보다 향상된 성능을 보여주고 공정의 미세화로 전력소모는 줄어들었다. 클럭은 1GHz이상이며, 기존 CortexA8보다 성능이 약 1.25배 향상되었다[3].
여기에 반치폭을 줄이는 알고리즘을 적용하여 테스트를 진행하였다. 각각의 고유 에너지를 인덱스로 한 배열에 검출된 카운트 수 만큼 저장하고 있는 데이터에서 반칙폭을 줄이기 위하여 피크를 기준으로 양옆의 고유에너지의 검출 카운트수를 일정 %로 점차 줄였다. 실험에서는 피크 양 옆의 데이터를 100~50% 로 점차 줄여나가 평균적으로 75%의 데이터로 줄였다.
각각의 고유 에너지를 인덱스로 한 배열에 검출된 카운트 수 만큼 저장하고 있는 데이터에서 반칙폭을 줄이기 위하여 피크를 기준으로 양옆의 고유에너지의 검출 카운트수를 일정 %로 점차 줄였다. 실험에서는 피크 양 옆의 데이터를 100~50% 로 점차 줄여나가 평균적으로 75%의 데이터로 줄였다. 이로 인해 피크수치를 제외한 양옆의 폭이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다[4].
알고리즘을 적용한 이후 표준편차를 비교해보면 적용전과 적용후가 각각 12.19, 9.07로 약 1.35%향상된 것을 확인 할 수 있다.
본 논문에서는 방사선 검출의 성능을 높이기 위하여 스무딩 기법과 분해능 향상 기법을 적용하였다. 두 가지의 알고리즘을 적용한 결과 그래프의 적은 노이즈와 향상된 분해능을 확인할 수 있었고, 실제로 검출 성능의 향상을 확인 할 수 있었다

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	휴대용 방사선 측정 장치의 한계는 무엇인가?	하지만 방사선 검출센서 자체의 성능 한계와 주변의 노이즈의 문제, 그리고 기타 여러 가지 환경적인 요소로 인하여 방사선의 핵종검출이 정확하게 이루어지지 않는 경우가 발생하고 있다.
	국내산 수산물에 대한 방사선 검사의 필요성이 높아진 원인은 무엇인가?	이에 따라 전체적으로 해안물류의 안전 보안체계가 강화 되고 있는 추세이다. 또한 원전사고로 유출된 방사선 물질이 수년 안에 국내연안에 영향을 미칠 가능성도 제기되고 있어 국내산 수산물에 대한 방사선 검사의 필요성도 높아지고 있다.
	휴대용으로 개발된 방사선 측정 장치는 어떻게 설계되어 있는가?	이러한 방사선을 검출하는 장치인 방사선 측정 장치가 최근에는 휴대용으로 개발되어 출시되고 있다. 휴대용 방사선 측정 장치는, 방사선을 검출하는 센서로 부터 측정된 방사선의 고유 에너지 값을 통하여 핵종을 구분 할 수 있도록 설계되어있다[1].

참고문헌 (4)

J. H. Lee, Y. K. Kim "Research for realization of platform of portable radiation detector using NaI(Tl) Scintillator" Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 16, no. 10, pp. 2323-2328, 2012.

원문보기 상세보기
Nal Scintillation Probe And Gamma Spectroscopy,[Internet]. Available: http://www.pocketmagic.net/?p1541
ARM Processors, ARM Holdings, Available: http://arm.com/products/processors/index.php
Android Architecture, Google, Available: developer.android.com/about/index.html

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