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무인기를 이용한 광역부지 환경방사선측정 기술 현황 및 현장 적용 연구
Technical Status of Environmental Radiation Monitoring using a UAV and Its Field Application to the Aerial Survey 원문보기

한국산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, v.25 no.5, 2020년, pp.31 - 39  

지영용 (한국원자력연구원 환경안전평가연구부) ,  민병일 (한국원자력연구원 환경안전평가연구부) ,  서경석 (한국원자력연구원 환경안전평가연구부) ,  정성엽 (한국원자력연구원 환경안전평가연구부) ,  김경표 (한국원자력연구원 국제전략부) ,  박진호 (한국원자력연구원 원자력안전연구소)

초록
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후쿠시마 원전사고의 교훈으로 사고단계별 다양한 방사선 탐사 수단을 이용하여 포괄적인 환경방사선을 측정하는 것이 효율적인 사고대응과 위험관리를 위하여 바람직하다. 본 연구에서는 드론 등의 무인기를 이용한 환경방사선 탐사 기술 현황으로 분광분석이 가능한 고분해능의 방사선 검출기 2대를 활용한 환경방사선 탐사시스템을 개발하고, 이를 무인기에 장착하여 직접 사고현장에 적용함으로써 그 성능을 평가하였다. 최종적으로 다양한 비행고도에서의 탐사결과를 지상 1m 높이에서의 선량률로 환산하기 위한 보정인자를 도출함으로써 성공적인 현장 적용성 평가 결과를 도출할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

According to lessons learned from an accident of Fukushima Daiichi nuclear power plant, it is advisable to make a comprehensive radiation survey by the accident phase for efficient response and risk management using diverse survey platforms. This study focuses on the technical status of environmenta...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 개발된 다목적 환경방사선탐사시스템의 성능 평가를 위하여 드론을 활용한 항공탐사를 수행하고, 이로부터 선량률 평가의 적절성을 확인해 보았다. 먼저, 제주지역의 넓은 녹지에서 항공탐사를 수행하였으며, 이 지역을 선정한 이유는 공간감마선량률이 타 지역에 비해 비교적 낮고 137Cs이 낮은 농도지만 지표면에 분포하고 있기 때문이다.
  • 이때, 방사선계측기의 종류 및 탐사수단 등에 따른 측정결과들의 일관성을 유지하는 것이 반드시 필요하며, 이를 위해서는 종류별로 탐사절차 및 결과보정 방안 등이 수립되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 결과보정의 단순화를 위하여 Fig 1과 같이 하나의 방사선검출부를 구성하여 구조변경 없이 백팩, 차량 및 무인기 등에 활용할 수 있는 다목적 환경방사선 탐사시스템 (Multipurpose system for environmental radiation survey: MSERS)을 제작하였다 (Ji et al., 2019).
  • 본 연구에서는 고분해능 LaBr3(Ce) 섬광검출기 2개를 활용한 분광분석 기반의 다목적 환경 방사선탐사시스템을 제작하였으며, 이를 드론 등 무인기에 장착함으로써 항공탐사를 수행하기 위한 시스템을 구축하였다. 해당 다목적 탐사장비는 무인헬기에서부터 산업용 드론 등 다양한 탐사 수단에 대한 활용성을 높이고자 무게를 6kg 이하로 제작하여 무인기 장착시 적재중량의 여유도를 확보하였다.
  • 본 연구에서는 무인기를 활용한 광역부지 환경방사선 측정기술을 확보하기 위하여 소형 분광분석 (Sepctrometry) 기반의 방사선계측시스템을 개발하고, 이를 드론 등 무인기에 장착 가능하도록 구조화함으로써 공중방사선 탐사 시스템을 구축하였다. 여기에 GPS (Global positioning system) 및 레이저 고도계를 이용하여 측정 위치정보를 동기화하였으며, 또한 무인기를 활용한 항공탐사에서 지상과의 원활한 데이터통신을 위하여 블루투스 (Bluetooth) 기반의 인터페이스를 적용하였다.
  • 본 연구에서는 사고시 신속 대응을 위하여 다양한 비행속도에 따른 오염지역에서의 선량률 평가결과가 어떠한 영향이 있는지를 판단하고자 하였다. 이를 위해 사전에 설정된 비행경로를 2, 3, 및 5m/s의 속도로 비행하면서 측정된 결과를 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원자력산업 분야에 정보통신기술을 이용한 방사선 측정기술에 어떠한 수요가 늘어나고 있는가? 원자력산업 분야에서도 급격히 발전하고 있는 정보통신기술과 융합하여 무인기를 활용한 방사선측정기술 등의 필요성이 대두되고 있다. 특히, 사고시 사람이 접근하기 곤란하거나 광역 오염부지에 대한 신속한 방사능 평가가 필요한 경우를 대비하여 무인기를 활용한 공중방사선탐사(Aerial radiological survey)의 수요가 날로 증가하고 있는 실정이다. 통상적으로 무인기를 이용한 방사선 측정은 사고 초기 신속한 대응을 위하여 공기중 방사성핵종과 농도를 평가하고 광역 오염지역에 대한 방사능오염 지도를 작성 함으로써 적절한 방재대책을 수립할 수 있도록 의사결정을 지원하는 데 일차적인 목적이 있다(Sanada et al, 2016; Ochi et al.
방사선검출기에는 어떠한 종류가 있는가? 현재 국내외적으로 활용되고 있는 이동식 환경방사선 탐사시스템은 백팩형, 차량 거치형, 무인기 장착형 등 다양한 형태로 제작되고 있다. 방사선검출기 또한 간단한 기체충전형 GM(Geiger muler) 계수관에서 부터 분광분석으로 핵종판별이 가능한 고분해능의 LaBr3(Ce) 섬광 검출기까지 종류가 다양하다. 이때, 방사선계측기의 종류 및 탐사수단 등에 따른 측정결과들의 일관성을 유지하는 것이 반드시 필요하며, 이를 위해서는 종류별로 탐사절차 및 결과보정 방안 등이 수립되어야 한다.
이동식 환경방사선 탐사시스템은 어떠한 형태로 제작되는가? 현재 국내외적으로 활용되고 있는 이동식 환경방사선 탐사시스템은 백팩형, 차량 거치형, 무인기 장착형 등 다양한 형태로 제작되고 있다. 방사선검출기 또한 간단한 기체충전형 GM(Geiger muler) 계수관에서 부터 분광분석으로 핵종판별이 가능한 고분해능의 LaBr3(Ce) 섬광 검출기까지 종류가 다양하다.
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참고문헌 (10)

  1. Azami, K., Ootagaki, T., Ishida, M., and Sanada, Y. (2018). Characteristics of Radiocesium Contamination of Dry Riverbeds Due to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident Assessed by Airbrone Radiation Monitoring, Landscape and Ecological Engineering, 14, 3-15. 

  2. IAEA (1991). Airborne Gamma Ray Spectrometer Surveying, IAEA Technical Reports Series, No. 323. 

  3. IAEA (2003). Guidelines for Radioelement Mapping Using Gamma Ray Spectrometry Data, IAEA-TECDOC-1363. 

  4. Ji, Y.-Y., Chung, K. H., Lee, W., Park, D. W., and Kang, M. J. (2014). Feasibility on the Spectrometric Determination of the Individual Dose Rate for Detected Gamma Nuclides using the Dose Rate Spectroscopy, Radiation Physics and Chemistry, 97, 172-177. 

  5. Ji, Y.-Y., Chung, K. H., and Lee, W. (2018). JAEA R&D Review for the Response of Fukushima Nuclear Accident: Environmental Radiation Survey, KAERI/ AR-1177/2018. 

  6. Ji, Y.-Y., Chung, K. H., and Kang, M. J. (2019). Development of the Multipurpose System for Environmental Radiation Survey and Its Field Application, KAERI/TR-7812/2019. 

  7. Kim, B.-J., Sasaki, M., and Sanada, Y. (2019). Comparison of the Fukushima Radioactive Mapping by Two Different Aerial Radiation Monitoring System, Progress in Nuclear Science and Technology, 6, 130-133. 

  8. Ochi, K., Sasaki, M., Ishida, M., Hamamoto, S., Nishimura, T., and Sanada, Y. (2017). Estimation of the Vertical Distribution of Radiocesium in Soil on the Basis of the Characteristics of Gamma-Ray Spectra Obtained via Aerial Radiation Monitoring Using an Unmanned Helicopter, International Journal of Environmental Research and Public Health, 14, 926, https://doi.org/10.3390/ijerph14080926. 

  9. Sanada, Y., Orita, T., and Torii, T. (2016). Temporal Variation of Dose Rate Distribution around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station using Unmanned Helicopter, Applied Radiation and Isotopes, 118, 308-316. 

  10. Tsuda, S., and Saito, K. (2017). Spectrum-Dose Conversion Operator of NaI(Tl) and CsI(Tl) Scintillation Detectors for Air Dose Rate Measurement in Contaminated Environments, Journal of Environmental Radioactivity, 166, 419-426. 

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