• 주저자 Dongkyu ‘Roy’ Lee
• 교신저자 Hwangnam Kim
• 공동저자 Sanghong Kim, Namkyung Yoon, Wonki Seo

논문요약

이 논문은 드론(UAV)의 확산으로 인한 안전 및 보안 문제를 해결하기 위해, 제한된 컴퓨팅 자원 환경에서도 효율적으로 드론을 탐지·추적·식별할 수 있는 새로운 영상 처리 방식을 제안하고 있다. 기존의 딥러닝 기반 탐지 기법은 정확도가 높지만, 모든 프레임마다 적용할 경우 연산 비용이 과도하게 발생한다는 한계가 있었다. 이에 저자들은 YOLOv7 기반 객체 탐지와 Optical Flow 기반 추적을 결합한 다단계 접근법을 통해 정확도는 유지하면서도 속도와 효율성을 개선하였다

시스템은 먼저 YOLOv7을 활용해 드론을 탐지하고, 해당 영역을 관심영역(ROI)으로 설정한다. 이후 비-I 프레임에서는 Optical Flow를 활용하여 ROI를 이동시키며 추적하므로 연산량을 줄인다. 더 나아가, ROI 영역은 고화질을 유지하고 ROI 외부는 고압축을 적용하는 XROI-DCT 인코딩 기법을 도입하여, 평균적으로 전체 영상 용량을 약 70%까지 줄이면서도 중요한 부분의 화질을 보존하는 성과를 거두었다. 이를 통해 영상 전송 효율성을 높이고, 제한된 네트워크 대역폭 환경에서도 활용 가능성을 입증하였다

또한, 제안된 시스템에는 CNN 기반 드론 모델 분류기가 통합되어 있어, 16종의 드론 모델을 높은 정확도로 식별할 수 있었다. ROC–AUC 점수는 0.9869로 매우 높은 수준을 기록했으며, 이는 드론의 단순 탐지를 넘어 모델 수준의 식별까지 가능함을 보여준다. 성능 평가 결과, 제안된 시스템은 YOLOv7을 모든 프레임에 적용했을 때보다 최대 315.86% 빠른 탐지 속도를 보였으며, 파일 크기는 37~85%까지 절감되었다. ROI 추적 정확도 또한 YOLOv7과 유사한 수준을 유지하여, 경량화와 효율성 향상에도 불구하고 성능 저하가 거의 없음을 확인할 수 있었다.

결론적으로, 이 연구는 드론 탐지와 추적, 식별, 영상 압축을 통합적으로 해결한 경량 UAV 감시 시스템을 제시하였다. 저자들은 향후 연구 방향으로 적외선 및 열화상 카메라 적용, UAV 모델 클래스 확대, IoT 장치 환경에 최적화된 인코딩 방안 개발 등을 제시하였다. 이는 보안, 군사, 민간 감시 등 다양한 분야에서 드론 관련 안전 문제를 해결하는 데 기여할 수 있는 잠재력을 보여준다

• 주저자 Namkyung Yoon, Kiseok Kim, Sangmin Lee
• 교신저자 Hwangnam Kim
• 공동저자 Jin Hyoung Bai

논문요약

이 연구는 배관 시스템에서 발생할 수 있는 누설(leak)을 빠르고 정확하게 탐지하고, 누설 위치와 유량을 동시에 추정할 수 있는 방법을 제안하고 있다. 기존의 음향방출(Acoustic Emission, AE) 기술은 누설 발생 시 발생하는 고주파 신호를 감지하여 누설을 조기에 발견할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 전통적인 기법은 신호 해석 과정이 복잡하거나, 위치 및 유량 추정에서 정확성이 떨어지는 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 딥러닝 기반 다중 회귀모델을 활용하여 누설 위치와 유량을 동시에 추정하는 새로운 방법을 제시하였다. 실험에서는 다양한 위치와 크기의 누설을 모의 배관 시스템에서 재현하고, AE 센서로 데이터를 수집하였다. 수집된 신호는 특성 추출 과정을 거쳐 딥러닝 모델의 학습 데이터로 활용되었으며, 모델은 누설 신호의 특징을 학습하여 위치와 유량을 동시에 산출할 수 있도록 설계되었다.

검증 결과, 제안된 방법은 기존 방식에 비해 추정 오차가 현저히 줄어들었으며, 특히 누설 위치는 평균 오차가 수 센티미터 이내로 제한될 만큼 높은 정확도를 보였다. 또한 유량 추정 역시 실제 값과의 차이가 매우 작아, 산업 현장에서 활용 가능한 수준임이 확인되었다. 이러한 결과는 음향방출 신호와 인공지능을 결합함으로써, 기존보다 훨씬 정밀하고 신속한 누설 감시가 가능함을 보여준다

연구진은 본 방법이 발전소, 석유화학 플랜트, 가스 배관 등 안전성이 중요한 다양한 산업 분야에서 응용될 수 있을 것으로 기대하였다. 또한 향후에는 다양한 배관 조건과 복잡한 환경에서도 적용할 수 있도록 학습 데이터의 범위를 확대하고, 실시간 모니터링 시스템과의 연계를 통해 상용화 가능성을 높일 필요가 있음을 제안하였다

• 주저자 이찬양
• 교신저자 김광표
• 공동저자 임영기

논문요약

본 연구는 원자력발전소 해체 및 방사선 취급 작업 환경에서, 기존의 단순화된 선량 평가 기법이 가지는 한계를 극복하기 위해 비정형 3차원 선량분포맵 기반 누적 피폭선량 계산 시스템을 제안하였다. 기존의 방사선 피폭선량 평가는 주로 등가선량률 지도를 활용하거나 특정 지점에서의 측정값을 단순 보간하는 방식으로 이루어져 왔다. 이러한 방식은 실제 작업자가 이동하면서 받는 누적 선량을 충분히 반영하지 못하고, 복잡한 구조물과 다양한 방사선원 조건이 공존하는 해체 현장에서는 더욱 부정확할 수 있다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 먼저 **비정형 격자(unstructured grid)**를 활용한 3차원 선량분포맵을 생성하였다. 이는 MCNP(Monte Carlo N-Particle) 계산과 실측 데이터를 기반으로 구축되었으며, 작업자가 실제로 이동하는 경로를 해당 맵과 결합하여 누적 피폭을 계산할 수 있도록 하였다. 구체적으로, 작업자가 특정 경로를 따라 이동하면서 각 위치에서의 선량률을 시간에 따라 적분하는 방식으로 누적선량을 산출하였다.

개발된 시스템은 작업 시나리오 기반으로 설계되었다. 사용자는 3D 가상환경에서 작업 경로를 정의하고, 경로별 작업자의 피폭 누적치를 자동으로 산출할 수 있다. 또한, 복수의 작업자가 동시에 투입되는 경우 개별 누적선량과 집단선량을 모두 계산할 수 있도록 하였다. 시스템에는 시각화 기능이 포함되어 있어, 작업자가 이동한 경로와 각 지점에서의 선량률 분포를 직관적으로 확인할 수 있다.

사례 연구에서는 원전 해체 과정에서의 특정 작업 시나리오를 적용하여 시스템의 성능을 검증하였다. 기존 단순 계산 방식과 비교했을 때, 제안된 방법은 작업 경로와 체류시간의 영향을 정밀하게 반영하여 보다 현실적인 누적선량을 제공하는 것으로 나타났다. 이는 방사선 방호 최적화 원칙(ALARA)을 지원하고, 안전한 작업 계획 수립에 기여할 수 있음을 보여준다

결론적으로 본 연구는 정밀한 피폭선량 관리와 안전성 제고를 위해, 비정형 3차원 선량분포맵과 작업 경로 기반 누적 피폭 계산 방식을 결합한 새로운 시스템을 제시하였다. 향후에는 실시간 위치 추적 시스템과 연동하여 현장 적용성을 높이고, 다양한 방사선 작업 환경에 확대 적용할 수 있을 것으로 기대된다

• 주저자 박길순
• 교신저자 서원기
• 공동저자 배기훈, 김용권

논문요약

본 연구는 방사선 작업환경에서 작업자의 피폭 위험을 보다 효과적으로 관리하기 위해 실시간 능동형 안전관리 플랫폼과 위치 기반 개인선량계를 개발한 사례를 다루고 있다. 기존의 방사선 관리 방식은 주로 열형광선량계(TLD)와 같은 수동적 관리 도구에 의존하고 있어, 피폭 사실이 뒤늦게 확인되거나 심각한 경우 사고가 은폐되는 한계가 존재한다. 특히 고선량을 사용하는 비파괴검사 분야에서는 이러한 문제점이 빈번하게 나타나므로, 실시간으로 작업자 위험을 모니터링할 수 있는 능동적 시스템의 필요성이 제기되었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 플랫폼-디바이스 이중 구조를 제안하였다. 플랫폼은 LTE·Wi-Fi 통신을 통해 작업자의 위치와 선량률 데이터를 수신하고, 개인별 위험 수준을 세 단계로 분류하여 위험 증가 시 관리자와 작업자에게 즉각적으로 경보를 발령한다. 디바이스는 SiPM(Silicon Photomultiplier)과 CsI(Tl) 섬광체를 결합하여 방사선을 검출하며, GPS와 LTE 모듈을 통해 작업자의 위치와 실시간 피폭 선량률을 서버로 전송한다. 또한 소형·경량으로 제작되어 작업자가 휴대할 수 있도록 설계되었으며, LCD 디스플레이와 경보 기능을 갖추어 현장에서 즉시 위험을 인지할 수 있다.

안전관리 플랫폼은 WebGL 기반 2D·3D 맵을 통해 작업자의 위치와 방사선 피폭 상황을 시각적으로 매핑하였다. 또한 피어슨 상관분석, B-Spline 추정 등 데이터 분석 기법을 적용하여 작업자의 피폭 패턴을 데이터베이스화하고, 이를 기반으로 유사한 위험 상황이 발생할 경우 사전 경보를 발송할 수 있도록 설계하였다. 이를 통해 단순한 모니터링을 넘어 예측적 안전관리가 가능함을 보여주었다.

현장 검증 결과, 개발된 개인선량계는 137Cs 교정선원을 통한 시험에서 정확한 선량률 측정이 가능했으며, 관제 플랫폼은 실시간으로 작업자 위치와 피폭 정보를 수신·표시할 수 있음을 확인하였다. 작업자의 위험은 단계별로 구분되어 시각화되었고, 데이터 전송과 알람 기능이 정상적으로 동작하였다.

결론적으로 본 연구는 기존의 사후 대응형 관리 체계에서 벗어나 실시간·능동형 방사선 안전관리 체계를 제시하고 그 실효성을 검증했다는 점에서 의의가 있다. 또한, 향후에는 비파괴검사뿐 아니라 병원, 연구소 등 다양한 방사선 위험 환경에도 적용할 수 있도록 확장할 계획이며, UWB 기반 실내 측위 기술을 추가 도입하여 보다 정밀한 위치 추적이 가능하도록 개선할 예정이다. 이러한 성과는 방사선 안전관리의 신뢰성을 높이고, 작업자의 건강과 복지를 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 주저자 김준혁
• 교신저자 배진형
• 공동저자 윤선홍, 차길용

논문요약

본 연구는 원전 사고 발생 시 작업자의 방사선 피폭을 효율적이고 안전하게 관리하기 위한 방법론을 제시하는 데 목적이 있다. 미국, 독일, 프랑스 등 주요 원전 운영국가들은 이미 3차원 실감형(3D-VR) 피폭선량 평가 소프트웨어를 활용하여 사고 상황에서의 작업자 방호를 지원하고 있으며, 국내에서도 이에 상응하는 기술 확보가 필요하다.

연구팀은 사고 및 대응 시나리오로 냉각재상실사고(LOCA) 이후 수행되는 사고후 시료채취(Post Accident Sampling) 작업을 선정하였다. 이 과정은 보조건물 내 특정 구역에서 수행되며, 다수의 방사선원이 위치해 있어 작업자의 피폭 가능성이 높은 영역이다. 이를 평가하기 위해 MCNP를 이용하여 보조건물 55ft 구역의 3차원 전산모델을 구축하고, 선원항 기기를 모델링하여 공간 선량 분포를 계산하였다. 이후 시료채취 절차와 작업자 이동 경로를 기반으로 피폭선량 평가가 이루어졌다.

연구에서는 외부 방사선 방호의 3대 원칙인 시간, 거리, 차폐를 고려하여 다섯 가지 세부 시나리오(AE)를 개발하였다. 시나리오는 작업자 수(2인 또는 3인), 납 차폐체의 사용 여부 및 배치 방법에 따라 구분되었다. VRdose 프로그램의 Dose-Rate Analyzer를 활용해 시나리오별 피폭선량을 산출한 결과, 납 차폐체를 사용하지 않은 경우(A 시나리오)보다 차폐체를 활용한 경우(BE 시나리오)에서 선량이 유의하게 감소하였다. 특히 차폐체를 작업자 방향에 더 많이 배치한 E 시나리오에서 가장 낮은 최대 개인선량과 집단선량이 도출되었다

이러한 결과는 작업자의 피폭이 주로 시료채취 밸브를 개방하여 작업하는 시간 동안 집중된다는 점을 보여준다. 즉, 이동 경로나 단순 작업 시간보다 밸브 개방 및 시료채취 과정에서의 방호 조치가 피폭 저감에 결정적 영향을 미친다는 것이다. 실제 분석에서 납 차폐체 사용은 특정 작업자의 선량을 약 37% 감소시키는 효과를 보였으며, 차폐체 배치 방식 또한 최적화된 결과를 도출하는 데 중요한 변수로 작용했다.

결론적으로 본 연구는 원전 사고 시 작업자의 피폭을 정량적으로 분석할 수 있는 방법론을 제시하고, 다양한 대응 시나리오별 차폐체 배치와 작업자 구성의 효과를 검증하였다. 이는 향후 다양한 원자로 형식과 사고 상황을 대상으로 하는 시뮬레이션 기반 안전관리 기술의 토대가 될 수 있다. 더 나아가 본 연구는 데이터 기반 ALARA 의사결정 지원 시스템 개발의 가능성을 열어주며, 향후에는 내부피폭을 포함한 보다 종합적인 평가 연구로 확장될 계획이다.

• 주저자 김준혁
• 교신저자 배진형
• 공동저자 김병조

논문요약

본 연구는 원자력발전소에서 중대사고가 발생했을 때 보조건물 내에서 수행되는 작업자의 현장 조치가 방사선 피폭에 어떠한 영향을 미치는지 평가하기 위해 수행되었다. 일반적으로 원자로건물의 상태 제어는 주제어실에서 이루어지지만, 중대사고관리지침서(SAMG)에서 요구하는 현장 조치사항은 보조건물 내 작업자의 직접 수행이 필요하다. 그러나 이러한 조치가 실제로 어떤 수준의 피폭을 초래하는지에 대한 체계적인 평가는 국내외적으로 부족한 실정이다.

본 연구는 새울 1·2호기를 대상으로 대표적인 중대사고 시나리오를 선정하고, SAMG에 기반한 세 가지 작업자 조치사항을 도출하였다. 첫째는 전기관통부격실에서 수소점화기의 점등 여부를 확인하는 조치, 둘째는 기계관통부격실의 관통부에서 방출되는 핵분열생성물을 제어하기 위해 소방호스를 이용한 직접 살수 조치, 셋째는 이동형 펌프차 외부주입유로 및 밸브를 점검하는 조치이다. 연구는 MAAP5.06을 이용하여 중대사고를 분석하고, 내장된 MAAP-DOSE 모듈을 통해 작업자 피폭선량을 정량적으로 산출하였다

분석 결과, 모든 사고 시나리오에서 관통부를 직접 살수하는 두 번째 조치가 가장 높은 피폭선량을 유발하는 것으로 나타났다. 이는 작업자가 핵분열생성물이 방출될 가능성이 높은 구역에 장시간 머물러야 하기 때문이다. 반면, 수소점화기 점등 확인과 같은 조치는 비교적 짧은 시간 동안 상대적으로 안전한 공간에서 이루어지므로 낮은 선량이 도출되었다. 이러한 결과는 보조건물 내 특정 작업자의 조치가 다른 조치보다 훨씬 더 위험할 수 있음을 보여준다.

연구진은 향후 MCNP 기반의 정밀한 방사선원 평가와 비교함으로써 계산의 정확성을 높이고, 이를 바탕으로 작업자 안전을 보장할 수 있는 데이터 기반의 ALARA 의사결정 지원 시스템을 개발할 계획이라고 밝혔다. 본 연구는 원전 현장에서 중대사고 대응 시 작업자 피폭을 정량적으로 평가하고 관리할 수 있는 기초 방법론을 제시했다는 점에서 의의가 크다.

• 발명자 박평원, 유보현, 유은섭, 염충섭

특허요약

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• 발명자 박평원, 유보현, 유은섭, 염충섭, 배진형, 김준혁

특허요약

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• 발명자 김용권, 정진훈, 배진형, 김준혁

특허요약

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• 발명자 배진형, 김준혁, 이상원, 안경익, 박상혁, 정성관, 권영천, 강신영

특허요약

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• 발명자 배진형, 김준혁, 서원기

특허요약

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• 발명자 양인수, 최강배, 배진형, 전빈

특허요약

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• 발명자 양인수, 최강배, 배진형, 전빈

특허요약

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• 발명자 박평원, 곽다희, 유보현, 염충섭, 김용권

특허요약

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• 발명자 박평원, 유보현, 유은섭, 염충섭

특허요약

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• 발명자 박평원, 유보현, 유은섭, 염충섭, 배진형, 김준혁

특허요약

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기술이전 정보

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기술이전 내용

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사업화 정보

• 2025

  중수로 원전해체 디지털트윈 플랫폼 구축 용역 데이터 취득

  사업화형태

  소프트웨어 라이선스 판매

  업체명

  두산에너빌리티(주)

  과제정보

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  매출액(백만원)

  15

• 2024

  확장 현실기반 해체공정 검증 및 교육시스템 사용

  사업화형태

  기존 공정 개선

  업체명

  (주)포미트

  과제정보

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  매출액(백만원)

  60

본 과제와의 연관성

과제번호