두꺼운 차폐체내에서의 분산감소기법은 몬테카를로 방법을 이용한 해석이 원자력분야에서 각광을 받기 시작하면서 부터 그 필요성이 대두되어 많은 연구가 진행중이다. 단순한 몬테카를로 방법을 이용하였을때는, 밀도가 높고 두꺼운 차폐물질에서는 감쇄율이 매우 큰 감마선의 경우, 실제 묘사하고자하는 선원의 크기와 추출되는표본의 크기비가 매우큰 관계로 두꺼운 영역에서는 통계적인 처리에 불충분한 입자가 추출되게 된다.
현재 많은 분산감소기법이 개발되어 확률론적방법을 이용한 전산코드에 적용되어 실제 계산에 사용되고 있으며, 이중 MCNP4A 코드내에서 제공되는 분산감소기법들은 코드자체의 활용도 측면에서도 매우 우수한 것으로 알려져 있다.
일반적으로 분산감소기법의 경우, 그에 대한 개발도 중요하지만 이를 올바로 사용하여 결과를 얻기 어려운 몬테카를로 해석문제에서 효과적으로 적용할 수 있는 적용기법의 연구가 더욱 중요하다고 할 수 있다.
본 연구에서는 이러한 분산감소기법의 적용에 관한 연구로 두꺼운 차폐체내에서의 분산감소기법을 연구하였으며, 아울러 확률론적 방법을 이용한 복잡한 구조물의 방사선차폐해석에 대한 방법을 제시하고자 하였다. 분산감소기법의 적용을 위한 모델은 이 기법의 적용과 그 효과를 쉽게 나타낼 수 있도록 높은 밀도의 납이 구형과 원주형의 기하학적 구조로 구성되어 있는 MCNP4A 계산모델을 설정하였다. 본 계산을 위해 가정된 감마방사선원은 여러 에너지 구간에 대한 분산감소기법의 효과가 종합적으로 표현될 수 있도록 일정조건의 연소도와 냉각기간을 가진PWR 사용후핵연료의 에너지군구조 (Energy Spectrum)를 적용하였다. 위와 같은 계산 모델과 조건에 대하여 두꺼운 차폐체내에서 효과적인지수변환(Exponential Transform), 가중창(Weight Window) 등의 분산감소기법을 지역분할과 러시안 룰렛(Zone Splitting and Russian Roulette) 각각의 분산감소기법이 단독적으로 혹은 조합으로 두꺼운 차폐체내에 적용되었을때의 효과를 나타내었다.
지역분할과 러시안룰렛을 단독으로 적용되었을 경우에도, 분산감소기법의 적용이 없는 경우와 비교하여 두꺼운 차폐체 내에서 추인할 수 있는 수준의 상대오차와 이를 위한 계산 시간을 크게 단축시키는 결과를 확인할 수 있었으며, 지수변환법을 함께 적용할 경우는 더욱 두꺼운 영역에까지 그 상대오차가 훨씬 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 가중창을 이용하여 가중치의 분산으로 인한 상대오차의 동요(Fluctuation)를 최소화하여 계산결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있었다.
본 연구를 통한 결론으로는 두꺼운 차폐체에 대한 확률론적 해법을 위해서는 분산감소기법의 적용이 필수적이며 특히, 지수변환법과 가중창의 경우는 두꺼운 영역에서 더욱 효과를 나타내는 분산기법이라고 할 수 있다.