□ 연구개요 Neutron stars are known to be made of dense matter described the theory of strong interactions, QCD. Establishing reliable predictions for the properties of QCD matter at the high densities of neutron star cores is, however, an extremely challenging problem. This program bridged the gap in the theoretical understanding of dense QCD by applying a holographic framework to model the strongly coupled physics. The framework will be anchored to the current knowledge of the QCD phase diagram stemming from lattice QCD, effective field theory, and perturbative calculations. This approach reduced the uncertainties of the QCD equation of state in the regime of high densities and low temperatures and to provide access to out-of-equilibrium observables such as viscosities and conductivities. It also produced predictions for the properties of the QCD phase transitions at low temperature and high density. □ 연구 목표대비 연구결과 The main objectives of the proposal were: * Construct a reliable (temperature dependent) equation of state, which significantly improves the state-of-art equations of state by using input from holography, and can be directly used in neutron star merger and core collapse supernova simulations. * Derive predictions for the physical transport coefficients (conductivities and viscosities) in the regime of dense QCD which are relevant for neutron star physics but largely unknown. * Derive predictions for the properties of the nuclear/quark matter interface, in particular the surface tension, which are similarly relevant and essentially unknown to date. These goals were met during the program. In addition, the equation of state of already applied to neutron star merger simulations. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Reaching these main objectives produced essential input for the astrophysics community, including work on neutron stars, neutron star mergers, and core collapse supernovae. It also has applications to heavy-ion physics, in particular high-density heavy-ion collisions. Moreover this work works as a basis for further developments of strong coupling tools for dense QCD matter and compact astrophysical objects. (source : 요약문 2p)

• 연구책임자 : JAERVINEN MATTI OSKARI
• 주관연구기관 : 아시아태평양이론물리센터
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 게이지 / 중력 이중성;양자 색역학;중성자별; 2. Gauge/gravity duality;Quantum Chromodynamics;Neutron Stars;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 정인철
• 주관연구기관 : 소울머티리얼
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 2차전지;방열;마그네시아;저온소결;고열전도; 2. secondary battery;radiation;Magnesia;low temperature;high heat conduction;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 종자발달 돌연변이들을 이용하여 세포학적 분석 및 분자적 기작을 연구하고, 최종적으로 배유와 배 발달 시 관계를 규명한다. 또한, 주요 조절 유전자들을 동정하고, 유전자 편집 기술을 이용하여 종자 발달을 증가시킬 수 있는 방법을 연구한다. ◼ 전체 내용 배유의 세포 수는 종자 무게를 결정하는 주요한 요인으로, 초기 배유세포 발달 연구를 통해 이 기작을 잘 이해하는 것은 곡물의 생산성을 증가시키는데 매우 중요하다. 초기 배유 발달 연구를 위해, 본 과제의 선행 연구로 배유가 발달하지 않는 돌연변이 enl2-1을 선발하였고, 표현형의 원인이 되는 유전자인 OsCTPS1을 동정하였다. 돌연변이 관찰 시 CTP synthase(CTPS)가 RMS 형성 및 핵 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. osctps1는 RMS 형성 및 핵 이동을 연구하기에 좋은 자료이며, 초기 배유 발달 시 이에 대한 조절 기작에 대한 연구를 진행할 예정이다. 또한, OsCTPS1-GFP 형질전환체를 제작하고 배유의 핵분열시기에 관찰했을 때, syncytium 단계에서 filamentous 구조를 형성하는 것을 관찰하였다. OsCTPS1의 발현은 배유 발달 시 일정하게 나타나는 데, 구조와 효소의 활성도를 조절하는 다른 단백질들이 있을 것으로 예상되어 이의 연구를 진행할 예정이다. 배유 발달이 저해된 돌연변이는 배가 크게 발달하는 표현형을 보인다. 이는 배유가 발달하며 배의 정상적 발달을 위한 억제인자가 존재할 가능성을 시사한다. 따라서 osctps1 변이체를 이용하여 배유발달 시 배 형성을 조절하는 인자를 분리하고자 한다. 배유와 배의 조절은 종자의 양과 질을 결정한다. 벼에서 배유의 부분을 줄이고 배(쌀눈)의 비율을 늘이면 고품질의 쌀이 된다. 반면, 배유의 세포가 증가하면 종자의 무게가 증가한다. 배유와 배의 관계를 연구하고 이를 이용하면 벼의 양과 질을 향상시키는 좋은 연구가 될 것이다. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ○ 벼의 초기 종자발달 조절 기작 규명 ○ 배유 발달 초기 핵분열과 핵 이동을 조절하는 분자 기작 규명 ❏ 연구 내용 ○ 배유 결핍 돌연변이체인 enl2-1 원인 유전자를 동정하기 위해 map-based cloning을 수행했으며, Os01g43020 유전자의 SNP로 인해 CTP synthase의 효소 활성도가 크게 감소하는 것을 알 수 있음 ○ OsCTPS1 단백질이 초기 종자발달 시 일시적 구조를 형성하며, 배유핵 분열시 중요한 RMS 형성에 중요하게 작용하는 것을 관찰함 ○ 초기 종자 발달시 배낭을 선별하여 전사체 분석을 수행하였으며, 배유가 없는 osctps1 돌연변이에서는 auxin response 관련 유전자들의 발현이 크게 감소한 것을 알 수 있음 ○ 또한, 초기 종자들의 전체 단백질체 분석을 수행하고, 배유핵 분열시 주요하게 작용하는 그룹들을 선발함 ○ OsCTPS1 단백질은 초기 종자발달 시 단백질의 축적이 많이 이루어지며, 이를 조절하는 인자를 규명하고자 protein-immunoprecipitation 단백질들의 분석을 수행하였고, 관심있는 후보 단백질들을 선발함 ○ 기존 벼에서 알려진 배-배유 발달시 중요한 유전자들의 marker를 이용하여 GFP를 발현시킨 형질전환체를 제작하였으며, 이를 추후 연구에 이용하고자 함. ○ 배유 발달 및 종자 발달에 관련된 중요한 유전자와 단백질의 기능과 상호작용을 연구 ○ Auxin의 역할과 상호작용이 종자 발달에 미치는 영향을 상세하게 조사하기 위한 초기 재료를 마련함. ○ GIANT EMBRYO 유전자 등 특이적 유전자의 발현 패턴을 보이는 마커들을 통해 벼의 초기종자발달을 연구하기 위한 형질전환체 준비 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ○ 배유가 배 발달을 조절하는 분자 기작 규명 ○ 벼의 초기 종자발달 연구로 종자의 양과 질을 증가시키는 방법 개발 ❏ 연구 내용 2단계 연구에서는 벼의 초기 종자발달과정에서 분자의 기작을 규명하고, 이를 적용할 수 있는 연구를 수행한다. Multi-omics 데이터를 활용하여 초기 종자 발달 시 옥신 반응 및 RNA helicase, MCM 등의 단백질에 대한 연구를 계획하고 있으며, PTM 분석을 통한 신호 전달 기작에 대한 연구도 수행할 예정이다. 또한, 배와 배유 사이의 발달 및 신호전달, 신호전달 인자, 그리고 CLE peptide와 auxin의 상호작용에 대한 연구를 수행할 계획이다. □ 연구성과 ◆ 정성적 연구 성과 ○ 초기 배유 발달에 주요한 OsCTPS1 유전자 동정 및 핵분열 시 분자적 가작 규명 ○ 종자발달 조절 유전자들을 이용하여 종자의 양과 질을 증가시키는 연구 ○ multi-omics 분석을 이용한 초기 종자 발달 단계 분자적 기작 연구 ○ 배, 배유사이 상호작용 관찰을 위한 마커 형질전환체 제작 ◆ 정량적 연구 성과 ○ 초기 종자발달 연구 - Plant Biotchnology Journal (2021) IF: 13.263 ○ 종자발달에 영향을 주는 영양생장발달 및 sucrose와 sink tissue 조절 과정 연구 - The Plant Journal (2022) IF 7.2 - Frontiers in Plant Science (2023) IF 5.6 ○ 초기 종자발달 및 초기 유수 발달과정에서 전사체, 단백질체 분석을 통한 분자적 기작 연구 - Plant Cell and Environment (2023) IF 7.3 - Plants(Basel) (2023) IF 4.5 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 ○ 이 연구의 결과는 벼의 초기 종자발달에 대한 깊은 이해를 제공함으로써 농업 및 식량생산 분야에 다양한 기여를 할 것으로 기대된다. ○ 최근 도입된 유전자 편집 기술을 적용하여 원하는 부위의 정확한 교정으로 원하는 형질을 이끌어 내 고품질의 쌀을 개발하는데 이용할 수 있다. ○ 종자발달 관련 유전자들을 동정하고, 이에대한 분자적 기작을 연구하면, 기존에 벼에서 알려진 natural variation과 수많은 품종들의 분석으로 만들어진 GWAS data와 접목하여 천립중 및 종자의 양과 질을 향상시키는 연구에 활용될 수 있으며, 다양한 작물에 대한 효과적인 품종화 전략으로 이용될 수 있다. ○ 초기 종자발달시 다양한 multi-omics 분석을 통해 얻는 다양한 기초자료는 초기 종자발달 연구 분야에 유용한 자료로 활용될 것으며, 이를 통해 추가적인 연구 및 응용이 가능한 기반을 마련하게 될 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤진미
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 종자발달;배유;배;핵분열;천립중; 2. seed;endosperm;embryo;nuclear division;1000-grain weigth;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 자기 거울 플라즈마 기반 중성자 발생 장치 개발에 요구되는 자기 거울 플라즈마 성능 개선을 위해 필요한 자기 거울 플라즈마에 대한 물리적 이해 증진 ◼ 전체 내용 본 연구개발과제는 크게 두 가지 큰 역무로 나누어 진행되었음. 첫 번째 역무는 자기 거울 플라즈마 물리 연구를 위한 실험적 기반을 다지는 것으로, 소스 플라즈마 파워 시스템 개선, 밀도 측정을 위한 간섭계 개발, 분광계 데이터 해석을 위한 충돌 방사 모델 개발, 불안정성 구조 분석을 위한 자기 탐침 어레이 개발 연구를 수행함. 두 번째 역무는 자기 거울 플라즈마 이해 증진을 위한 실험 연구를 수행하는 것으로, 자기 거울 플라즈마 성능에 불안정성이 미치는 영향 분석, 소스 플라즈마 파워, 자기장 크기 및 구조와 같은 여러 실험 조건이 자기 거울 플라즈마 성능에 미치는 영향 관찰, Expander 조건 변화가 플라즈마 성능에 미치는 영향 연구를 수행함. □ 연구개발성과 본 연구개발과제의 연구 성과는 크게 두가지로 나눌 수 있음. 첫째는 자기 거울 플라즈마 물리 연구를 위한 실험적 기반을 확보한 것이고, 둘째는 자기 거울 플라즈마 물리 이해를 증진하기 위한 물리 실험을 수행하여 플라즈마 성능 변화 요인과 플라즈마 성능 제어 방안을 모색한 것임. 자기 거울 플라즈마 물리 연구 수행을 위하여, 소스 플라즈마 파워 시스템을 물리 연구에 적합하도록 개선하였으며, 반도체 기반 플라즈마 가열 시스템을 구축하여 향후 플라즈마 성능 향상을 위한 실험 환경을 마련하였음. 이와 더불어, 간섭계를 개발하여 선적분 밀도를 측정하였으며, 분광계 데이터 분석을 위한 충돌 방사 모델을 개발하여 전자 온도 및 밀도를 추정 후 타진단과의 비교를 통해 모델 개발 방향의 타당성을 확인할 수 있었음. 추가로, 자기 탐침 어레이를 개발하여 플라즈마 내 존재하는 불안정성의 방사 방향 구조를 성공적으로 추정하였음. 이와 같은 연구 성과들을 통하여 자기 거울 플라즈마 물리 연구를 할 수 있는 실험 시스템을 구축하였음. 구축한 실힘 시스템을 바탕으로 자기 거울 플라즈마 물리 실험을 수행하였음. 기존 실험을 통해 파악한 플라즈마 성능 제어 파라미터들인 소스 플라즈마 파워, 자기 거울비 변화에 따른 플라즈마 성능과 플라즈마 내 불안정성 변화를 본 과제를 통하여 개발한 진단 장치 및 기술을 활용하여 측정하였고, 플라즈마 성능과 불안정성 크기 사이의 연관 관계에 대하여 분석함으로써 플라즈마 성능 변화 요인에 대해 추정할 수 있었음. 또한, expander의 collector 위치를 조정하여 플라즈마 중심의 성능이 변화할 수 있음을 관찰하였고, 본 결과를 통해, collector 위치와 같은 expander 환경을 조정하여 자기 거울 플라즈마 성능을 제어할 수 있는 가능성을 확인하였음. 본 연구를 진행함에 있어, Khalifa 대학의 Kourakis 연구팀에 연구 결과를 공유하고, 같이 논의하여, Kourakis 연구팀과 향후 공동 연구를 추진할 수 있는 기반을 마련하였음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구개발성과를 통해 플라즈마 물리 연구에 적합한 자기 거울 플라즈마 실험 시스템을 구축하고 자기 거울 플라즈마에 대한 이해를 증진할 수 있어, 자기 거울 플라즈마 성능 향상을 위한 실험 기술 확보에 활용될 수 있을 것이며, 향후 자기 거울 플라즈마 성능을 향상시켜, 자기 거울 플라즈마 기반 중성자 발생 장치 개발에 이바지할 수 있을 것으로 기대됨 또한 본 과제를 통해 도출된 자기 거울 플라즈마 물리 연구 성과는 중성자 발생 장치뿐 아니라 핵융합 플라즈마 물리 연구, 반도체 제조 공정, 우주 플라즈마 물리를 포함한 기초 플라즈마 물리 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 보임. 이와 더불어, 본 과제는 Khalifa 대학의 Kourakis 교수팀과의 공동 연구를 통해 수행되었으며, 본 과제 성과는 향후 Kourakis 교수님팀과의 장기간 공동 연구 진행을 위한 초석이 될 것으로 기대됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 성충기
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 자기 거울 플라즈마;중성자 발생 장치;플라즈마 불안정성;플라즈마 진단;전자 번스타인 파동 가열; 2. Mangetic mirror plasma;Neutron source;Plasma instabilities;Plasma diagnostics;EBW heating;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 조원기
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 초고해상도 이미징;조로증;자연노화;핵막변형;라미나층; 2. Super-resolution imaging;Progeria;Natural aging;Nuclear deformation;Lamina;

□ 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;

2050년까지 탄소 순 배출 제로 목표를 달성하기 위해서는 원자력발전을 비롯한 대규모의 저탄소 에너지원 전개가 요구되고 있으며, 많은 연구 결과들이 기후변화와 세계적인 에너지 수요 증가에 대처하기 위한 방법 중 하나로 원자력발전의 중요한 역할을 강조하고 있다. 아울러, 전력 공급뿐만 아니라 담수 및 수소 생산 등의 다양한 필요를 충족시키기 위하여 전 세계적으로 floating nuclear power plants(FNPPs)에 대한 관심이 증가하고 있다.

• 연구책임자 : 김주민
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20231218
• Keyword :

□ 연구개요 Particle-in-cell (PIC) 시뮬레이션 코드를 개발하고 이를 활용하여 자기 재결합 과정에서 가속된 전하 입자들이 주변 플라즈마와 반응하며 생기는 복사 메커니즘을 규명하고 태양-지구 환경에서 관측되는 solar type III radio burst와 그 기원이 잘 알려져 있지 않은 고 에너지 천체물리 현상중의 하나인 fast radio burst (FRB)의 이해를 목표로 한다. 또한 자기 재결합과 충격파와 같은 불안정한 플라즈마 환경에서 가열 (heating), 가속(acceleration) 된 입자들은 주변 플라즈마와 다른 특성들은 갖게 되는데 특히 입자들의 표류(drift) 속도 차나 온도 차에 의해 다양한 불안정성이 야기된다. 본 연구에서는 가장 일반적인 플라즈마 시스템에서의 다양한 불안정성을 기술할 수 있는 이론적 수식 및 선형 안정성 분석(linear stability analysis) 코드를 개발하여 자기 재결합 환경 및 충격파(shock)에서 나타날 수 있는 불안정성 및 파동 그리고 파동과 입자들의 상호 작용을 연구한다. □ 연구 목표대비 연구결과 2D PIC 시뮬레이션과 선형 안정성 분석(linear stability analysis) 코드를 개발 완성하였다. 본 연구에서 개발된 PIC 코드는 다양한 우주 천체 플라즈마 환경에서 활용 가능하다. 또한 본 연구에서 개발된 선형 안정성 분석 코드는 입자들의 표류 속도 및 입자 온도 비등방성까지 고려하여 플라즈마 시스템에서의 다양한 불안정성을 기술할 수 있다. 자기 재결합에 의한 고에너지 전자의 분출이 plasma dipole oscillation (PDO)를 생성할 수 있는지를 확인하고 이것이 효과적으로 복사를 방출할 수 있는지를 연구하였지만 자기 재결합에서 PDO가 생성이 확인되지 않았고 이로 인해 coherent radiation이 방출 또한 확인하지 못했다. 하지만 본 연구에서는 bi-Maxwellian 분포를 갖는 background 전자와 양성자 그리고 전자 빔, 양성자 빔을 고려하여 가장 일반적인 플라즈마 시스템에서 적용 가능한 선형 안정성 분석을 위한 수식을 정립하고 코드를 개발하였다. 자기 재결합 및 충격파와 같은 플라즈마 시스템에서는 background와 빔의 표류 속도 차이 및 각 입자 성분들의 온도 차이로 인해 다양한 불안정성이 야기되는데 자기 재결합 과정에서 나타날 수 있는 ion acoustic, whistler, lower hybrid drift와 같은 다양한 불안정성을 분석하고 입자의 초기 가속을 이해하고자 하였다. 또한 ICM 충격파에서 나타나는 다양한 플라즈마 불안 정성들의 (electron firehose, Alfven ion cyclotron, mirror instabilities) 물리적 특성들을 파악하고 논문들을 출판하였다. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구 과제에서 개발된 PIC 코드와 선형 안정성 분석 코드는 비단 이 연구 과제에서만 활용 가능한 것이 아니라 다양한 플라즈마 시스템에 맞게 변형 및 수정이 가능하여 향후 다른 플라즈마 연구에서도 활용이 가능하다. 특히, kinetic scale에서의 난류(turbulence)의 소멸(dissipation), 입자의 가열(heating)과 가속(solar wind acceleration) 연구에 좋은 도구가 될 것이다. 이를 통해 태양-지구 우주 환경에서 나타나는 다양한 불안정성 연구, 태양풍의 전자나 양성자 분포의 비등방성(anisotropy)에 의한 입자들의 가속이나 태양풍 입자들과 전자기파 방출의 난류 평형 상태(turbulent equilibrium), 그리고 지구 dipolar field에 잡힌 고 에너지 입자들을 포함하는 지구 자기권에 관한 연구 등에도 적용 가능 할 것으로 판단된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김선정
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 자기재결합;플라즈마 복사;우주 전파 폭발;시뮬레이션;선형 안정성 분석; 2. magnetic reconnection;plasma radiation;fast rado burst;simulation;linear stability analysis;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 서덕봉
• 주관연구기관 : (주)에스이
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 하이브리드;레이저 절단;레이저 보조 산소절단;원자력;이종금속; 2. Hybrid;Laser Cutting;LASOX;Nuclear;Dissimilar Metal;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 신동식
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단 헤드;레이 저 광학 모듈;레이저 제염; 2. underwater laser processing;under water laser cutting head;laser induced breakdown spectroscopy;laser optical module;laser decontamination;