▣ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 □ 생체 방사선 피폭에 대한 정량적 피폭량올 기존의 방법이 아닌 새로운 분광학적 방법 중 라만 분광학올 활용하여 비침습적, 비파괴적으로 실시간 진단할 수 있는 생체 방사선 피폭 진단 센서를 개빌하고자 함 □ 본 센터가 보유하고 있는 방사선 조사기와 라만 분광기를 비롯한 공동활용기자재를 이용하여 방사선 노출 전·후의 생체 변화 감지가 가능한 새로운 분석법올 제시하고, 실용화하여 방사선 종사자들의 일상 점검 및 라돈올 비롯한 생활 방사선 피폭 유무를 조기에 진단할 수 있는 센서를 개발하고자 함 ◼ 전체 내용 본 연구에서는 분광학적 방법올 통하여 의료 전문가의 참여로 인한 생체 샘플 채취 과정이나 기존의 진단 장비를 통한 장시간의 결과 도출 과정이 없는 비침습적이고, 비파괴적으로 방사선 노출에 대한 생체 손상 실시간 진단올 위한 고감도 분석기술올 개빌하고자 함 □ 신속 정확한 방사선량 측정올 위한 지표 발굴: 방사선량 측정용 지표 발굴올 위해 방사선량 및 조사 빈도에 따른 정상 세포와 피폭 세포 간의 손상 정도를 라만 및 SERS 스펙트럼 측정하여 비교 분석 □ 새로운 피폭 방人버량 측정 지표 검출 방법 개발: 방사선 노출 시 생성되는 세포 별 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)의 라만 및 SERS 스펙트럼올 측정하여 분광학올 이용한 활성산소종 정량 표준화 시스템 구축 □ 동물 모델에서의 방사선량 진단 센서 개발: 방사선 노출에 따른 동물 모델 반음 평가 및 단백질 구조 변하를 분석. 라만 및 SERS 분석법올 적용하여 동물 모델에서의 방사선량 피폭 진단 센서 개발 ▣ 연구개발성과 □ 세포별로 방사선 조사에 따른 autophagy 유도 및 reactive oxygen species (R0S) 발현이 다르지만, 선량 증가에 따라 증가함올 확인함. 또한 라만 스펙트럼 올 통해 R0S 발현과 지질이 연관됨올 확인함 □ 방사선 조사 전·후의 생체 지표 표준화를 위해 방사선 조사로 인한 각질세포와 멜라닌세포의 지질 과산화 정도 비교 분석, 세포 노화 신호 전달 관련 단백질 검출, 각질 세포 구성 단백질의 라만 스펙트럼 분석하였음. 결과적으로 지질 변화를 생체 지표로 활용 가능함올 확인함 □ 동물 모델에서의 방사선량 진단 센서 개발올 위해, 방사선에 피폭된 쥐의 골수 세포와 피부 조직올 분석함. 라만 스펙트럼 분석 결과 생존율 감소가 DNA/RNA의 감소와 선형 관계로 나타남올 확인함. 또한 피부 조직의 변화를 외피와 내피로 나눠 분석하였으며, 5 Gy 이상에서 뚜렷한 징후가 나타남올 확인하였고, 콜라겐과 지질의 변화로 방사선량 피폭 진단의 마커로 사용할 수 있음올 확인함 ▣ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 □ 방사선 조사 전·후의 변화를 검출 할 수 있는 비파괴적·비침습적 새로운 방법에 대한 기초 지식 제공 □ 본 센터에 집적화된 방사선조사기와 분광분석장비/생물학적 분석장비/환경·에너지소재 연구 장비 등의 효율적·체계적 공동활용올 통해 수준 높은 연구성과 달성 □ 본 연구 과제의 성공적인 수행으로 바이오-나노 분석 화학 분야의 국제 연구 경쟁력 강화에 기여 □ 방사선조사기와 집적화된 분광분석/생물학적 분석 장비를 활용한 다학제간 공동 연구 활성화로 나노분광학 및 방사선의과학 연구성과 극대화 □ 본 연구의 성공적인 산학 공동 연구 수행으로 현장에서 바로 검출 가능한 이동식 라만 분광기용 진단 장비 개발에 기여 □ 세계적 수준의 방사선 융복합 연구 장비 활용 공동 연구 거점 역할올 통하여 방사선 연구 분야 역량 강화에 기여 □ 라만분광학 및 SERS 분광학올 이용한 새로운 유형의 방사선 검출 기술 개발에 따라 시장 점유율 증대 및 고부가가치 참출 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박연주
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20240500
• Keyword : 1. 라만분광학;방사선;진단센서;비침습적;실시간진단; 2. Raman spectroscopy;Radiation;Diagnostic sensor;Non-invasive;Real-time detection;

□ 연구개요 우주에서 일어나는 가장 흥미로운 현상중 하나는 초신성 폭발이다. 별이 가지고 있는 원자핵들은 핵연 소(nuclear burning)를 통해 가장 안정된 원소인 철(56Fe)로 진화하게 된다. 그 이후 더 이상 열에너지 공급이 이루어지지 못함으로 인해 중심으로 으로 원자핵들이 모여들어 충돌을 하게 되고, 그 결과 초신성 폭발로 이어진다. 이러한 현상을 물리학적으로 이해하기 위하여 세계의 많은 천체물리 그룹에서 컴퓨터 시뮬레이션을 진행하고 있다. 본 과제에서는 초신성 폭발 혹은 중성자별-중성자별 충돌 시 컴퓨터 시뮬레이션에 이용되는 고온 고밀 도 핵상태방정식을 새롭게 구성한다. □ 연구 목표대비 연구결과 초기의 연구목표는 통계학적 방법으로 상태방정식 완성하여 천체물리시뮬레이션 커뮤니티에 제공하는 것에 있었다. 그러나, 공동 협력기관의 천체 시뮬레이션 결과를 확인하며 수정 보완하는 기간이 길어짐에 따라, 현재도 공동연구를 수행 중에 있다. 그에 비해, 공동연구에 많은 인력이 필요하지 않은 연구, 특히 차가운 중성자별의 상태방정식에 대한 연구는 논문으로 출판되는 결과를 얻었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 국내 초신성 폭발 시뮬레이션 그룹이 없는 상태에서 핵상태방정식을 구성하는 것은 신진연구자들에게 새로운 기회를 제공해줄 수 있다. 즉, 본과제를 함께 수행할 대학원생들에게 새로운 분야에 대한 연구를 함께 수행함으로써, 천체 시뮬레이션 전문가로서 성장할 기회를 얻을 수 있다는 것이다. 이러한 기회가 축적되고 전문가의 수가 늘어나게 되면 국내에서도 천체 폭발 시뮬레이션 그룹이 만들어질 수 있는 계기가 될 수 있으리라 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임연환
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 중성자별;상태방정식;초신성폭발;핵물질;대칭에너지; 2. Neutron Stars;Equation of States;Supernova Explosion;Nuclear Matter;Symmetry Energy;

□ 연구개요 항암면역치료(Immune Checkpoint Blockade)가 신규 항암치료의 주요한 방법으로 대두되고 있으나 많은 암에서의 낮은 반응성은 극복해야할 문제점임. 본 연구는 종양악성화에 중요한 Centrosome clustering현상의 억제를 통해 염증성 세포질 미세소핵(cytosolic DNA/micronuclei)유도-cGAS-STING 면역활성화 기전을 다양한 종양동물모델을 활용하여 이해하고, 이를 기반으로 면역치료 불응성 환자의 새로운 항암면역치료 전략을 제시하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 1)1차년도:Centrosome clustering억제를 통한 종양 면역활성화 기전연구 -CC단백질KO세포를 활용한 암세포/정상세포 cGAS-STING 면역활성화 조절규명 -CC항암저해제를 활용한 cGAS-STING 면역활성화 조절기전 규명: 논문 1건 2)2차년도:Centrosome clustering억제 면역활성화를 통한 면역치료 불응성 암 제어연구 -동종이식유방암 면역치료 불응성암 모델을 활용한 CC조절 치료효과 검증완료 -CC단백질조절 종양미세환경의 cGAS-STING조절 면역세포/인자의 동적변화분석 : 관련 논문 1건 3)3차년도:Centrosome clustering억제 방사선병용 면역치료를 통한 불응성 암 치료 극대화 연구 -CC표적 방사선면역치료에 의한 Abscopal동물모델/면역불용성모델 치료효과 검증 -면역세포/인자분석을 통한 방사선면역치료 효과 분석 및 검증완료 : 관련 논문 1건 4)4차년도:Centrosome clustering억제 항암제활용 방사선-면역치료 전임상 최적화 연구 -CC억제항암제 PI3K활용 최적의 방사선-면역치료 병용치료 프로토콜 연구 완료 -Abscopal동물모델/면역불용성동물모델을 통한 CC억제 전 임상연구 완료 : 관련 논문 1건 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) -기대효과 및 활용계획: -면역불응성 암의 신규한 치료전략 제시 : 면역불응성 암의 새로운 치료 표적으로 제시할 수 있을 것으로 기대되며 특히 방사선과 병용치료 함으로써 암 특이적 면역활성 -‘종양 특이적 세포분열 현상’과 ‘선천성 면역작용’과의 상관성 규명 : “염색체불안정성이 높은 전이 암세포가 어떻게 면역을 잘 회피 할 수 있는지?”에 대한 의문점을 cGAS-STING조절과 연관시켜서 설명할 수 있는 단서 제공 -면역항암제 CC억제를 통한 방사선치료의 전신치료효과(Abscopal effect) 증대 기대 : 방사선의 표적인 CC억제를 통하여 방사선의 abscopal effect(전신치료효과)를 암 특이적으로 증진 기대 -유전적불안정 상황에서 CC조절 및 cGAS-STING네트워크에 대한 새로운 개념 제공 -CC조절을 통한 신규 방사선 항암면역치료 전략제시 -신규 방사선면역치료제의 표적제공 및 치료방법 제시 -방사선병용치료의 신규 타켓 제공 가능 -현재 면역불응증 암에 대한 방사선 항암면역치료제 표적으로 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김재성
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 세포질 미세소핵;면역치료 불응성;방사선-면역치료; 2. Centrosome clustering;Micronuclei;cGAS-STING;Immune resistant tumor;Radiation immunotherapy;

□ 연구개요 진공 내 플라즈마 전자빔 가속장치를 활용하여 상대론적인 전자빔 소용돌이 발생 기반 체렌코프 방사 조건에서 각운동량(OAM) 특성을 가지는 꼬인 광자 편광 현상을 실험을 통하여 확인하고, 플라즈마상태의 진공소자내부에서 판드로모티브 힘(Ponderomotive force)으로 인하여 발생한 항적장에서 포획된 전자-양전자 쌍의 준안정의 원자상태인 포지트로늄(Positronium; Ps)의 전자기 공명 조건을 유도할 수 있는 테라헤르츠(THz) 전자기파 발생 기술을 연구하여 분자 영상 원천기술 확보를 통한 의료 영상시스템에 적용 □ 연구 목표대비 연구결과 ● 1차년도 (2021년6월~2022년2월) 진공소자기반의 플라즈마 전자빔 가속장치를 통한 광자발생 연구 - CCD 카메라를 이용하여 상대론적인 전자빔 소용돌이 발생 확인 - Heterodyne 방법을 이용하여 주파수 및 출력 측정 - 동축빔 회전 렌즈의 Cold test, 진공소자의 Hot test, 편광된 광자 패턴 분석 ● 2차년도 (2022년3월~2023년2월) 플라즈마 항적장 가속기 기반 고출력 테라헤르츠파 발생원 구축 - Double Heterodyne 방법을 이용하여 공진주파수 및 출력 측정 - 액시콘(Axicon) 렌즈를 통한 편광된 베셀빔의 표적화 실험연구 - 포지트로늄의 초미세 에너지 준위 갈라짐을 위한 테라헤르츠파 전자기 공명 조건 최적화 실험 연구 ● 3차년도 (2023년3월~2024년2월) 영상화 구현을 위한 위한 포지트로늄 검출 시스템의 성능 시험 - 포지트로늄의 수명 시간은 양전자 소멸 수명 분광법을 이용을 통한 영상화 실험 기법 확립 - 테라헤르츠파-광변환된 포지트로늄 기술 확보를 통한 분자정밀 영상화시스템 구축 - 양전자단층촬영과 융합하여 THz-PET 영상화 시스템 가능성 연구 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제를 수행하여 테라헤르츠파-광변환된 포지트로늄 발생 기술 확보를 통한 분자정밀 영상화 시스템 구축과 포지트로늄의 수명 시간 측정 양전자 소멸 수명 분광법을 이용을 통한 영상화 실험 기법 확립을 이루어 낸다. 포지트로늄 상태의 분광학적 정보를 영상화 하는 PET-THz 융합 연구는, 양전자 방출 단층촬영에서 발생하는 감마선에 따른 방사선 노출 영향에 대한 것과 테라헤르츠 이미징 기법에서의 수분 흡수율이 높고 투과성이 상대적으로 떨어질 수 있는 기존의 문제점을 포지트로늄 상태의 생체 분자의 영상화를 통하여 보다 정밀하고 비침습의 개량형 연구를 수행할 수 있다. 생체 분자영상 연계연구 원천기술 확보를 하여, 비임상 실험을 수행하여 질병을 조기에 진단하고 동시에 치료를 수행하는 테라그노시스(Theragnosis) 연구에 활용할 수 있도록 향후 연계연구에 적용할 계획이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 민선홍
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 체렌코프방사;궤도각운동량;스핀각운동량;테라헤르츠파;생체분자영상; 2. Cherenkov Radiation;Orbital Angular Momentum;Spin Angular Momentum;Terahertz Wave;Biomolecule Imaging;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 원자력 활동 현장 검증 시나리오 기반 시설 접근성 및 검증 기기 사용적합성 평가 ◼ 전체 내용 ○ 북한 비핵화 대상 시설 및 해당 지역의 지리적 기후적 환경 분석 ○ 북한 내 운반 경로에 대한 접근성 (도로, 철도, 항만 등) 평가 및 장비(운영인력 포함) 조달, 운영 시나리오 개발 ○ 극한 온습도 환경에서 사용되는 검증 장비 및 제반 설비의 성능 평가 기준 분석 ○ 환경 및 현장 검증장비 기술요건 분석 ○ 현장 검증장비 적용 테스트 ○ 성능개선 장비 적용성 검증 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 북한 비핵화 대상 시설 및 해당 지역의 지리적 기후적 환경 분석 ○ 북한 내 운반 접근성 및 운영 시나리오 평가를 위한 자료 구축 ○ 환경 및 현장 검증장비 기술요건 분석 ❏ 내용 - 비핵화 대상 시설, 위치, 시설 유형 및 현황 자료 조사 - 지리적 기후적 환경 분석을 통한 환경 제한 요건 도출 - 북한 내 운반 경로 접근성 분석 및 운영 시나리오 개발을 위한 인프라 및 필요 운영 요건 자료 구축 - 검증장비 사용환경 기준 및 기술성 분석 - 유사환경 검증장비 및 방법 분석 - 극한환경 테스트 요건 및 테스트 베드 설계요건 도출 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 북한 내 운반 경로에 대한 접근성 (도로, 철도, 항만 등) 평가 및 장비(운영인력 포함) 조달，운영 시나리오 개발 ○ 검증 장비 및 제반 설비의 성능 평가 기준 자료 구축 ○ 현장 검증장비 적용 테스트 ○ 극한 온습도 환경에서 사용되는 검증 장비 및 제반 설비의 성능 평가 기준 수립 및 적용 ○ 성능개선 장비 적용성 검증 ❏ 내용 - 인프라 분석 기반 북한 내 운반 경로 접근성 및 조달 상황에 따른 요건 도출(장비，인력，성능 유지 조건 등) - 요건 분석 기반 운반 및 운영 시나리오 도출 및 평가 - 국내외 주요 검증 장비 성능평가 관련 자료 수집 - 검증 장비 성능평가 및 성능 개선안 도출 - 극한환경 테스트 베드 구축 - 리트로핏 적용 대상장비 선정 및 리트로핏 설계 - 북한 환경에 기반한 환경 조건 및 성능평가 요건 도출 - 주요 환경에 대한 성능평가 기준 수립 및 적용 - 성능개선 장비 극한환경 적용성 검사 - 성능개선 전후 건전성 및 용이성 검토 - 적용 및 운영 절차 개발 □ 연구개발성과 O 주관연구기관 (1 세부: 대구가틀릭대학교) - 안전기술보고서 제출: 6건 (1 단계: 2건，2단계: 4건) - 논문: 국내 논문(비SCI) 게재: 4 건, 국외 논문(SCI) 게재: 1 건, 국외 논문(비SCI) 게재: 1 건 - 인력양성: 석사 1명，학사 2명 O 참여기관 1 (2세부: (주)네오시스코리아) - 안전기술보고서 제출: 7건 (1 단계: 2건，2단계: 5건) - 논문: 국내 논문(비SCI) 게재: 2 건，국외 논문(SCI) 게재: 1 건 - 학술발표 6건, 특허 출원 1건, 특허 등록 1건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용 계획 - 북한의 비핵화 대상 시설의 지리적·기후적 환경 분석 기반 핵활동 현장 탐지 성능 유지 요건 구축 - 북한 내 장비 조달·운영 시나리오 개발에 따른 핵활동 장비 운영 환경 자료 확보 - 검증 장비 및 제반 시설의 국제 표준 자료 수집 및 분석을 통한 평가 기준 자료 구축 - 북한 핵시설 및 핵물질의 계량을 검증할 수 있는 기술 개발 - 리트로핏 기술은 기본적으로 국내외 물리적 방호에서 활용될 수 있음. 국내 비슷한 조건 내에 있는 대상 시설에서의 장비들에 대한 극한 온습도 환경에 적용 가능한 센서, 신호처리 부품의 대체활용될 수 있음 ○ 기대 효과 - 국내외에서 개발되고 있는 현장 핵활동 검증 장비에 대한 성능 요건 및 환경 조건을 도출함으로써 북한 내 원자력 시설의 환경적 자료 구축, 검증 장비 및 제반 시설의 성능 평가 기준 분석 및 장비 조달·운영 시나리오를 개발하여 북한 비핵화 대상 시설별 검증 기술 확보에 기여할 수 있음 - 검증장비에 대한 최적화와 기술 요건 충족을 통해 검증장비 데이터의 건전성을 담보할 수 있으며, 비핵화 대비 체계를 선제적으로 구축하고 검증 상황 발생 시 적시 대응 가능함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김용민
• 주관연구기관 : 대구가톨릭대학교
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 비핵화 검증 장비;장비 조달 및 운영 시나리오;성능평가;규제기술;리트로핏; 2. Denuclearization Verification Equipments;Procurement and Operation Scenario;Performance Evaluation;Safeguards Techniques;Retrofit;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 원자력양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 ◼ 전체 내용 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출을 통한 양자협정 수출입관리시스템 구축 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출 ○ 시스템 설계 및 구축 기반 마련 ❏ 내용 ○ 양자협정 체계 분석 및 양자협정품목 관리방안 도출 ○ 양자협정품목 보유기관, 품목별 정보, 관리현황 등 조사 및 DB화 ○ 양자협정품목 수출입관리시스템 설계 및 시스템 구축기반 마련 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 및 최적화 ❏ 내용 ○ 상세설계안에 따른 시스템 구축 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 시범 운영 및 최적화 □ 연구개발성과 ○ 양자협정대상품목 관리 기관 협의체 결과를 반영하여 관리방안 개선 및 최종 확정 ○ 협정품목관련 정보의 통합관리를 위한 시스템 및 데이터 연계 방안 도출 ○ 협정품목시스템 기능정의/연계 상세화 및 시스템 운영 제반소요분석 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 미국, 캐나다, 호주, 일본 등 양자협정에 따른 의무사항의 성실한 이행을 통한 국가 신뢰도 및 핵투명성 제고 ○ 협정대상품목 DB화 및 관리시스템 구축을 통한 규제기관 및 사업자의 협정 이행 업무의 효율성 증대 ○ 협정대상품목 관리시스템 구축을 통한 안전조치 및 수출입통제관련 정보 연계는 안전조치 및 수출입통제 규제담당자의 검증능력 제고 및 규제 업무의 정확성 제고에 기여 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 류문영
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 양국간 원자력 협력협정;수출입통제;핵물질;국제이전;원자력; 2. Bilateral Nuclear Cooperation Agreements;Export and Import Controls;Nuclear Materials;International Transfer;Nuclear;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 북한 내 무기급 핵물질 생산 능력 예측을 위한 종합적 핵물질 수지 조감도 구축 ◼ 전체 내용 ○ 북한 내 주요 핵시설에 대한 검증 지원 기술 확보 ○ 북한의 무기급 핵물질 생산량 예측 모델 개발 ○ 은닉 시설을 이용하여 무기급 핵물질을 지속 생산하는 시나리오를 대비한 분석 평가 모델 구축. ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 북한 내 주요 핵관련 시설에 대한 Physical model 구축 ❏ 내용 ○ 북한 원자력 시설 현황 및 공정 특성 분석 - 북한내 무기급 핵물질 생산 관련 시설, 무기급 핵물질 분석 자료 수집 및 검토 - Pu 및 농축 U 생산량 예측에 필요한 원심 분리기 특성 및 후행핵주기 시설 주요 제원 분석 ○ 북한 내 Pu 재고량 모델 개발 - 후행핵주기 시설 분석을 통한 Pu 생산량 시뮬레이션 - 북한내 원자력 시설에 대한 프로토타입 Physical model 구축 ○ Physical model 및 GUI 개발 - Physical model 평가 알고리즘 개발 및 구현 ○ 북한 내 농축 U 재고량 예측 모델 도출 및 전문가 검증 - 농축 우라늄 생산 능력 추정을 위한 시뮬레이션 모델 개발 - 전문가 검토를 통한 모델 검증 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 핵물질 획득경로 분석 모델 도출을 통한 국가 핵주기 분석 평가 체계 구축 ❏ 내용 ○ 북한 핵시설에 대한 핵물질 흐름을 포함한 Physical model 종합 구축 및 검증 - 핵물질 생산 및 소요량에 대한 전체적 분석이 가능하도록 종합 맵 구축 - 민감 핵물질 생산 예측을 위해 현 원자력 시설 기반 추가 생산에 소요되는 시간 분석모듈 구현 ○ 개발한 종합 맵 분석 도구의 실제 성능 파악을 위한 주요 국제 북한 관련 연구기관의 분석 결과 비교 분석 및 보완 - 국내 원자력시설에 대한 Physical model 구축을 통한 개발 도구 성능 검증 - 주요 국제 연구 기관과의 크로스 검증을 통한 도구 성능 검증 및 보완 □ 연구개발성과 ○ 본 연구 개발을 통해 우리가 북핵 검증에 참여하게 될 경우를 대비하여 북한 내 주요 핵주기 시설에 대한 3D 모델을 확보하고 무기급 핵물질에 대한 생산량 예측 모델을 개발함으로써 북핵 검증의 기술적 기반을 구축. ○ 또한 IAEA의 국가별 핵주기 평가 어프로치를 참고하여 Physical model에 기반한 핵비확산성 평가 체계를 구축함. ○ 이를 통해 5년간 안전기술보고서 12건, 국외 논문 3건 (SCI급 2건), 학술대회 발표 12건(국내 7건, 국외 5건), 성과홍보 2건을 예정하고 있음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구의 Physical model 구축 frame은 우리나라의 핵주기 시설 다양화(파이로, 사용후핵연료 처분시설 등) 상황에서 내부적으로 핵비확산 수용성 분석 및 평가에도 활용 가능함. ○ 북핵 검증 시 주요 시설에 대한 3D 모델이나 physical model은 사전 검토 및 확인에 활용될 수 있으며 북한이 검증을 수용하여 핵물질 보고 시 보고 결과의 검증에도 비교 reference로 활용할 수 있을 것임. ○ 국가 전체에 대한 핵물질 흐름도 분석을 통한 평가 기술로써 IAEA와 일반국가들이 핵물질 분석에 활용할 수 있도록 방안 모색. ○ 북한 원자력 시설 및 핵물질 종합적 파악 및 전망에 중추적 역할 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정연홍
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 핵주기 평가;물리적모델;핵물질 획득경로;핵검증;북한; 2. Fuel Cycle Evaluation;Physical model;Material acquisition path;Nuclear verification;North Korea;

□ 연구목적 자기장에 영향을 받는 전기적 성질을 가진 유체의 움직임을 기술하는 비선형 편미분 방정식인 MHD 방정식의 해의 해석적인 성질에 대해 연구한다. 자기유체에 대해 수학적인 이론 연구를 통해 지식의 확장을 목표로 하며 이는 응용연구와 기술 개발에 기반이 된다. □ 연구내용 MHD 방정식의 압력의 음의 부분과 베르누이 압력의 양의 부분 그리고 속도, 자기장, 압력의 적절한 선형 결합으로 약해의 새로운 정칙성 판정법을 개발한다. 유계인 영역에서 약해와 강해의 일관된 이론을 정립한다. 특히 자기장에 대해 불침투성 경계조건을 고려한다. 이 때, 정상상태와 비정상상태의 해를 모두 고려한다. 점성이 있는 비압축성 유체가 구멍을 메운 물체의 움직임을 묘사하는 일관성 있는 수학적 모델을 만들어 존재성 이론을 발전시킨다. 비압축성 도전성 미세 극성 유체의 흐름에 대한 수학적 모델을 개발하고 정성적인 성질들을 유도한다. 해의 중요한 해석적 성질 중의 하나인 리우빌 정리를 개발한다. □ 연구결과 MHD(자기유체역학) 방정식은 나비에 스톡스 방정식과 맥스웰 방정식이 결합되어 있어 수학적인 분석이 어렵다. 이는 옴의 법칙과 패러데이 법칙을 결합함으로써 더 복잡한 형태로 기술된다. 우주 플라즈마, 별의 형성, 중성자성과 같은 실제 물리적 현상을 수학적으로 기술하는데 사용된다. 이런 현상을 이론적으로 분석하기 위해서 MHD 방정식의 해의 존재, 유일성, 및 정칙성에 대한 수학적 진전이 필요하다. 이 연구에서 MHD 방정식의 해의 존재성을 다양한 경계조건에서 연구하였다. 이를 위해 실제 물리적 관찰과 부합하는 경계조건을 고려하는 것이 필요하다. 미세극성유체의 해의 해석적 성질을 위한 에너지 부등식 유도하였고 압축성 유체이론으로 확장에 대한 연구를 진행하였다. 이러한 비선형 편미분 방정식을 해석적인 분석을 위해 유일성과 관련된 연구 나비어 스톡스 방정식의 해의 리우빌 정리에서 출발하여 MHD 방정식, Hall MHD 방정식, 미세극성방정식, 그리고 압축성 유체의 리우빌 성질에 대한 연구를 하여 논문으로 출판하였다. □ 연구결과의 활용계획 초기경계면에서의 자기유체 방정식의 해에 대한 연구는 자연과학 및 핵공학 분야에서 널리 활용된다. 이 방정식은 천체물리학, 지구과학, 그리고 핵융합 발전 연구에 필수적이다. 특히, 플라즈마 안정화를 위해 필요한 강한 자기장에 대한 이해는 핵융합 발전에 필수적이다. 자기유체 방정식의 해의 유일성이 보장되지 않아 수치기법 적용에 어려움이 있다. 이 연구는 해의 존재성, 유일성, 정칙성에 대한 수학적인 진전을 통해 이러한 어려움을 극복하는 데 활용될 수 있다. 기초연구의 발전은 인류의 기술 발전을 촉진하는 역할을 한다. MHD 방정식에 대해 기본적인 이해와 지식을 증진하고 이는 후속 연구의 기반이 된다. (출처 : 연구결과 요약문 (국문) 3p)

• 연구책임자 : 양민석
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 자기유체방정식;정칙성 판정법;압축성유체;미세극성;경계조건; 2. MHD equations;regularity criterion;compressible fluid;micropolar;boundary condition;

□ 연구개요 We conducted research on the characteristics of quarkonium states in a non-equilibrium Quark-Gluon Plasma (QGP) medium. Our study focused on examining the impact of bulk viscosity, magnetic field, and rotational field on the properties of heavy quarkonia. We also analyzed the implications of our findings on experimental observables such as the relative production yield and the nuclear modification factor. Additionally, we investigated how a constant and uniform magnetic field of general strength, generated during heavy-ion collision, affects the heavy quarkonium complex potential. To achieve this, we employed the Schwinger proper time formalism in Euclidean space for a magnetic field of any strength. □ 연구 목표대비 연구결과 In our study, we investigate the properties of quarkonium states in a non-equilibrium bulk viscous QGP medium. We examine in-medium spectral functions computed from a modified heavy quark potential to determine the impact of non-equilibrium aspects of a QGP on heavy quarkonia properties. Our analysis focuses on the effect of bulk viscosity on the properties of heavy quarkonia, particularly its implications on experimental observables such as the relative production yield and the nuclear modification factor. Our findings show that the nuclear modification factors of excited and ground states exhibit different sensitivities to the bulk viscous nature of a plasma, which could be useful in locating the critical point. Additionally, we investigate the impact of an external, constant, and uniform magnetic field generated during heavy-ion collision on the heavy quarkonium complex potential. We employ the lowest Landau level approximation for the strong field approximation and the Schwinger proper time formalism in Euclidean space for a magnetic field of any strength. Our results demonstrate that the heavy quarkonium complex potential is anisotropic in nature and depends on the angle between the quark-antiquark (QQ) dipole axis and the direction of the magnetic field. We discuss how the magnetic field strength and the angular orientation of the dipole affect the heavy quarkonium potential. Furthermore, we examine how the magnetic field influences the thermal widths of quarkonium states. Finally, we discuss the limitation of the strong-field approximation as done in literature in the light of heavy-ion observables, as the effect of the magnetic field is very nominal to the quarkonium potential. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) QGP-related research is a type of fundamental research in high-energy nuclear physics. The purpose of this research is to expand our understanding of the basic building blocks of all matter. Basic science studies play a vital role in arousing young children's interest in science and technology, even though the impact of this interest is challenging to measure. We study the in-medium properties of quarkonium states from an inspection of in-medium spectral functions computed from the modified heavy quark potential in a non-equilibrium bulk viscous QGP medium. It is important to study the quarkonium spectral functions to understand the effect of color screening, encoded in real part of potential, as well as the effects of dissipation, encoded in the imaginary part of the potential. We examine the effect of bulk viscosity on the properties of heavy quarkonia and its implications on experimental observables. We also explore how an external, constant, and uniform magnetic field generated during heavy-ion collision affects the heavy quarkonium complex potential. Our results will enhance our knowledge of the early universe and have broader implications for related scientific disciplines. (source : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : THAKUR LATA
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 쿼크 글루온 플스마 헤;헤비 쿼르코니아;양자 색역학;중이온충돌;퍼텐셜 모델; 2. Quark Gluon Plasma;Heavy Quarkonia;Quantum Chromodynamics;Heavy ion collision;Potential Model;

□ 연구개요 본 리더사업을 통해 기존에 구축해 온 압력을 변수로 한 광물 및 물질 연구의 범주와 인프라를 한 단계 확장하고 보다 전문적이고 국제적인 경쟁력을 갖춘 고압 광물물리 연구단을 설립한다. 압력-온도-조성-시간을 복합적 변수로 하는 다차원 극한환경 하에서의 광물 및 물질연구를 통해 지구와 행성의 형성과 진화 과정을 이해하고, 지질과학이 중심이 된 첨단 융합적 연구로서 고압 과학의 모델을 정립시킨다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 광물물리, 고압화학, 고압연구 인프라 확장의 세 가지 연구 주제로 구성되며 이들의 유기적인 관계 속에 단계적으로 추진된다. 1) 광물물리를 통한 섭입대 및 하부맨틀 환경의 가벼운 성분 연구: 지구의 형성과 진화 과정을 이해하는데 중요하게 남은 문제들 중 하나는 물이나 탄소, 수소로 대표되는 가벼운 성분의 전 지구적 분배와 순환 과정이다. 이들 순환의 통로로 지각판의 섭입대가 대표적이며 이들의 이동이 하부맨틀까지 확장됨을 보여줄 경우 지구와 행성의 진화과정 이해에 새로운 패러다임을 제시할 수 있다. 본 연구에서는 다양한 섭입대(~24 GPa 및 ~2000K)와 하부맨틀(~130 GPa 및 ~4000K)에 해당하는 환경을 구현하며 다음과 같은 연구 주제들이 광물물리 실험을 통해 다루어 질 것이다. (1) 지구 표면의 물과 수소, 탄소 등 가벼운 성분은 섭입대 종류에 따라 어떻게 지구 내부로 이동하며 지질 활동과 연관성을 보이는가? (2) 지구 내부에 가벼운 성분의 숨겨진 저장소가 있는가? (3) 지구 내부의 산화상태는 어떻게 진화했는가? (4) 얼음위성이나 외계행성의 내부를 구성하는 가벼운 성분은 암석성분과 어떠한 상호작용을 하는가? (5) 하부맨틀 의 온도압력 조건에서 알루미늄 광물의 함수량과 상안정성은 어떠한가? (6) 핵과 맨틀의 경계 조건에서 철-광물-가벼운 성분의 반응은 어떻게 정해지는가? 2) 천부 조건에서의 다공성 광물의 고압 화학: 초수화 현상, 압력유도 치환 및 상전이 등 다공성 광물의 고압에서 일어나는 독특한 물리적 화학적 변화의 발견을 확장하고 이의 지질학적 의미와 활용 가능성을 탐색한다. 제올라이트나 점토광물, 망간산화물 등 다공성 물질의 가장 중요한 특성 중 하나인 객체에 대한 호환성과 손쉬운 반응 특성을 압력을 변수로 새롭게 정립한다. 이를 위해 비교적 낮은 온도와 압력 조건(수 kbar 및 수 백 K) 구현에 적합한 연구 인프라(kbar 스케일의 다이아몬드앤빌셀, 대부피고압기 등)를 활용하고 산출물의 물리화학적 특성을 검증한다. 3) 탐색적 고압연구 및 인프라 확장: 운석 충돌 및 초기 지구 마그마 바다에서 일어나는 빠른 반응을 모사하기 위해 선형 4세대 가속기(PAL-XFEL, European-XFEL)를 활용하여 시간(~femtosecond)을 변수로 한 동적 고압 연구를 추진한다. 고온고압 전용 빔라인을 갖춘 3세대 방사광가속기(미국 APS-GSECARS, 독인 PETRAIII-ECB)의 지속적인 활용과 함께 국내에 추진중인 원형 4세대 가속기에 특화되고 경쟁력있는 고압 빔라인의 모델을 제시하고 공동 개발을 추진한다. 본 단계 성과: SCI 논문 총 23편 게재: 이 중 Top 10% 이내 10편(교신 7), Top 25% 이내 2편(교신 2) 게재 1) 섭입대 및 하부맨틀 광물물리 연구수행을 통한 Top 10% 이내 SCI 논문 7편 게재 2) 다공성 물질의 고압화학 연구수행을 통한 Top 10% 이내 SCI 논문 2편 게재 3) 새로운 연구 방법론 적용 및 국제공동연구 수행을 통한 Top 10% 이내 SCI 논문 1편(공저자) 게재 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제는 첨단 광물물리 실험 방법론을 통해 다양한 천부지권 환경에서부터 섭입대, 하부맨틀 및 핵과 맨틀의 경계에 이르기까지 지구 내부의 전 영역을 연구 대상으로 하며, 이를 통해 지구의 구성과 진화 과정에 대한 다차원적이고 통섭적인 이해를 증진할 것이다. 본 과제를 통해 추진되는 다양한 정적 및 동적 광물물리 연구는 원형 및 선형 가속기 선원의 적극적이고 독창적인 활용을 병행하며, 이는 국가거대 과학시설 활용과 개발의 모범적인 사례로서 자리매김할 것이다. 본 과제를 통해 추진되는 가벼운 성분을 주제로 한 광물물리 연구는 최근 전 세계적으로도 활발하게 연구되는 분야로 성공적으로 수행될 경우 지구와 행성의 형성 및 진화 과정의 이해에 새로운 모델을 제시하여 국민의 지질과학에 대한 관심과 과학강국으로의 자긍심 고취에 기여할 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이용재
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 광물물리;섭입대 및 하부맨틀;초수화;외계행성;방사광가속기; 2. Mineral Physics;Subduction Zone and Lower Mantle;Super-hydration;Exo-planet;Synchrotron Radiation;