• 구조 및 물성제어가 가능한 3차원 생체모사 세포외기질 제조 기술 확립 • Collagen이 포함된 세포외기질의 수축으로 인한 손상을 방지하기 위한 ring 도입 • Collagen 기반 세포외기질에 연속가교를 통해 물성 및 강도 제어 • 생체모사 세포외기질에서 피부세포 배양 및 전층 배양피부 제조 기술 확립 • 물성제어가 가능한 세포외기질에서 섬유아세포(HDFn)를 배양기술 확립 • air-liquid 배양 방법으로 진피층 위에서 표피세포(HEKn)의 분화 유도 • 3차원 세포외기질에서 세포외 대사체, 단백체 추출 기술 확립 및 모의 결과 분석 • Molecular Dynamics simulation을 이용한 분자들의 피부 지질 이중층(Stratum Corneum)의 모델 구현 및 투과성 분석 (출처 : 초록 3p)

• 연구책임자 : 장동찬
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 방사선 생체계측기;Living 오가노이드;인체 영향 평가;지질 이중층;확산 모델; 2. Radiation Bio-monitor;Living Organoids;Human body effects;Lipid bilayer;Molecular diffusion;

- 기존 해체 원전의 방사성 에어로졸 데이터 조사 - 방사성 에어로졸 특성 측정 방법론 개발 및 시스템 구축 - 방사성 에어로졸의 물리화학적 특성 분석 - 방사성 에어로졸 특성 측정 방법론 개선 및 시스템 최적화 - 해체 작업에 따른 방사성 에어로졸 선원항 (source-term) 계산 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 최성열
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 제염해체;안전해석;에어로졸;금속;내부피폭; 2. decommissioning and decontamination;risk assessment;aerosol;metal;internal exposure;

연구의 목적 및 내용 핵융합로의 안전하고 지속가능한 삼중수소 연료주기를 달성하기 위해서는 운전 중 14 MeV 중성자에 의한 삼중수소 증식재의 재료물성 변화를 예측하는 것이 중요하다. 하지만 아직 이에 대한 연구는 미진한 상황이다. 결과적으로 핵융합로 블랭킷은 선행 연구에 대한 철저한 검토가 다소 부족한 채로 설계되어 왔으며, 블랭킷의 장기 내구성 및 성능에 대한 우려가 현존한다. 본 연구에서는 멀티스케일 모델링을 이용하여, 유망한 삼중수소 증식재 (Li₂TiO₃)의 핵융합로 운전 중 재료물성 변화에 관한 이론적인 모델을 확립하고 이를 예측하고자 하였다. 연구 개발 성과 3년 동안 다음 세 가지 주제를 연구하였다. 결과적으로, 삼중수소 증식재로 사용되는 Li₂TiO₃의 4가지 중요한 재료 특성을 예측하기 위한 모델을 방사선 효과를 포함하여 성공적으로 개발하였다. 이 모델은 핵융합로의 시간 및 온도 등과 같이 주어진 조건에서 재료의 특성을 결정할 수 있게 한다. ○ [주제-1: Li₂TiO₃ 의 재료 특성 계산 방법 구축] Li₂TiO₃의 구조적, 기계적, 및 열적인 특성을 정확하게 결정하는 방법을 개발하였다. 구체적으로는, 다양한 조건에 대한 열전도도를 결정하기 위해 새로운 퍼텐셜 모델을 구축하였고 방법의 이론적 신뢰도를 개선하였다. 또한, 삼중수소 재고량을 결정하는 모델을 제안하였다. ○ [주제-2: Li₂TiO₃의 방사선 손상 거동 모델링] 임계 변위 에너지를 결정하였다. 또한, 최대 100 keV까지 방사선 결함 형성 거동을 체계적으로 점검하였다. 그리고 결함 복구를 위한 반응 경로 분석을 통해, 삼중수소 증식재에서 Li burn-up에 의해 유발된 anti-site 결함 (Li_Ti와 Ti_Li) 및 Li₂O 손실이 중요한 역할을 한다는 것을 확인했다. 마지막으로, 핵융합 환경에서 이 두 가지 결함의 농도 변화를 예측하기 위한 모델을 구축하였다. ○ [주제-3: 방사선 환경 하에서의 Li₂TiO₃ 재료 특성 변화 예측] 먼저 결함이 재료 특성을 어떻게 변화시키는지를 결함 농도의 함수로서 결정하였다. 개발된 결함 발달 모델과 결합하여, 최종적으로 핵융합로 운전 시간의 함수로서 재료 특성 변화를 예측하는 모델을 구축하였다. 연구 개발 성과의 활용 계획 (기대 효과) (1) 본 과제를 통해 확보한 이론적 모델은 핵융합로 블랭킷의 설계와 삼중수소 연료주기의 지속가능성 향상을 가능하게 한다. 추가적으로 이 모델은 삼중수소의 방사선 문제와 관련하여 증식용 블랭킷의 라이센싱과 안전 규제에 필요한 과학적인 기반을 강화한다. (2) 모델이 원자단위 계산결과에 근거하기 때문에, 재료물성과 방사선 효과에 관한 전반적인 과학적인 이해가 깊다. 이러한 과학적 이해는 더 나은 후보 증식재를 찾는데 도움을 줄 것이다. 예를 들어, 본 모델이 “삼중수소의 축적”을 재료물성의 가장 중대한 문제점이라고 예측한다면, 연구역량을 방사선 손상으로 삼중수소 축적이 최소한으로 일어나는 재료를 찾는 데에 집중할 수 있다. (3) 본 과제에서 사용된 계산적 방법론은 손쉽게 다른 후보 증식재군 (예를 들면 as Li₄SiO₄)에 적용될 수 있다. 따라서 이는 방사선 손상효과를 고려한 증식재 선정에 사용될 수 있다. (4) 현재 한국 뿐 아니라 전 세계적으로도 증식재에 대한 방사선 효과를 평가하는 모델이 없기 때문에, 본 과제는 핵융합 R&D의 국제적인 협력 사업에 역시 크게 기여할 것이다. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : Takuji Oda
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 삼중수소 증식재;방사선 효과;방사선 손상;핵융합로;핵융합 블랭킷; 2. tritium breeder;radiation effects;radiation damage;fusion reactors;fusion blanket;

방사선 관련 연구 개발 시 무작위적인 방사선 반응 연구로 인한 방사선 반응의 기초 원천 기술이 부재한 상태에서 융합연구를 추진함으로써 기술 발전에 한계를 보이고 있다. 따라서 오믹스 기반 방사선 반응 식물 스트레스 피지옴을 탐색하고 활용기술을 확보함에 목적이 있다. 본 과제는 4개의 성과목표의 연구가 수행 되었다. 성과목표는 1. 방사선 유도 산화스트레스 단백질변형 연구 2.방사선 반응 DNA 손상 및 회복 조절기작 연구 3. 방사선 유도 식물 생리활성 대사체 합성 기작 및 이용연구, 4. 방사선 반응 식물 유용물질 발굴 및 방사선 분자변환을 통한 고도화 연구이다. 연구의 대표결과는 1. 식물 DDR 조절 신규 전사인자 NAC103기능 규명, 2. 식물 DDR의 크로마틴 리모델링과 후성유전학적 조절기작 리뷰, 3. DNA 손상반응에 특이적으로 반응하는 cis -element (CCACACC)를애기장대 AGO2 promoter로부터 규명(식물에서 최초 규명), 4. 인위적 조작에 의한 단백질 S-sulfhydration 여부 확인 및 단백질 구조의 활성 영향 규명, 5. 감마선에 의해서 유도되는 H₂S(hydrogen sulfide) 유래 Post-translational modification (PTM)의 일종인 S-sulfhydrated 단백질 동정 (118종), 6. RI이용 식물 이소프렌 생합성 경로의 재해석이다. (출처: 서지정보양식 - 초록 143p)

• 연구책임자 : 이성범
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 방사선 반응;스트레스;피지옴;단백질변형;식물 대사체;생리활성; 2. Radiation response;Stress;Physiome;Protein modification;Plant metabolites;Bioactivity;

□ 연구개요 본 연구는 기존의 방사광원의 소형화가 가능한 Plasma Wakefield Accelerator(PWA)용 방사광 발생 장치인 TGU의 개발 및 TGU를 활용한 기존 X-FEL 시설의 활용도 확대 방안 연구, 두 가지 항목에 초점을 맞춰 진행하였다. 이를 위해, 자석 구조물간 상대적 거리를 이용해 자기장 크기와 gradient를 조절할 수 있는 APPLE-X type undulator의 개념을 활용해, PWA에 사용할 수 있는 자기장 크기와 gradient를 독립적으로 조절할 수 있는 TGU 물리 모델 개발과, PAL-XFEL 시설에서의 TGU 활용 방안 검토 및 X-FEL용 TGU 물리 모델 개발을 목표로 연구를 진행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 각 연차별 연구 목표는 1년 차 활용방안 조사 및 TGU의 parameter 선정, 2년차 바탕으로 한 PWA용 및 X-FEL용 TGU의 물리 설계 진행, 3년차 물리 설계를 바탕으로 한 각 TGU의 자장 특성 분석용 측정 system 고안 및 개념 설계로 설정하였다. 1년 차에 진행한 연구 결과, 문헌 조사 및 전자빔 simulation을 바탕으로, PWA, X-FEL, 고출력 IR 발생용 ERL(Energy Recovery Linac) 활용 방안에 필요한 TGU parameter를 선정 하였다. 2차 연도는, PWA용 TGU 모델로 superconducting undulator를 기반으로 한 K 값과 gradient가 조절 가능한 물리 모델을 개발하였다. X-FEL용 TGU는 PAL-XFEL parameter를 바탕으로 APPLE-X type undulator의 물리 모델 개발과 기존 planar type undulator의 자장 계산을 통해 large bandwidth mode 운영 시, 제공 가능한 K 값과 gradient 영역을 비교하였다. 3차 연도에는 TGU용 자장 측정 system의 개념 설계인 연구 목표를 변경 해, PAL-XFEL의 hard X-ray undulator와 자장 측정 system을 이용해, 실제 planar undulator의 TGU 활용 시, 사용 가능한 undulator의 field 측정을 진행하였다. 이를 이용해, 기존에 설치된 planar undulator의 운영 방식을 변경해 large bandwidth mode에 활용 가능 여부 및 예상되는 문제점 및 해결 방안들을 검토하였다. □ 연구개발결과의 중요성 기존 방사광 가속기의 소형화를 이룰 수 있는 대안 중 하나인 PWA는 현재 안정적으로 기존 방사광 이용자들이 요구하는 수준의 전자빔과 방사광을 발생시킬 수 없다. PWA 운영상의 문제점 해결과 방사광 시설로서의 활용도를 높이는 방안 중 하나로 방사광 발생 장치인 TGU의 K 값과 gradient의 독립적인 조절이 가능한 TGU의 물리 모델의 제시와, 자장 특성 계산을 통해 실현 가능성을 보였다. 이를 이용해, PWA 운전 시 전자 빔 parameter 변화에 유동적으로 대처가 가능할 것으로 기대되며, 넓은 spectrum의 방사광 제공이 가능해 기존 시설의 활용도를 넓힐 수 있다. 또한, X-FEL용으로 활용 가능한 TGU의 K 값과 gradient 비교를 통해, PAL-XFEL의 large bandwidth mode의 도입 가능 여부를 확인하였으며, 이를 통해 방사광 이용자와 시설 활용도의 확대가 가능한 것을 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이소정
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : Tranverse Gradient Undulator (TGU);Plasma Wakefield Acceleator (PWA);X-ray Free Electron Laser (X-FEL);Superconducting Undulator (SCU);Large Bandwidth Operation Mode;

□ 연구개요 본 연구의 최종 목표는 도심지의 태양광 에너지 자원량 평가 시 간과되었던 산란일 사량과 반사일사량 계산을 실험을 통하여 측정하고 정량적으로 평가하는 수학적인 모델을 구축하는 것이다. 모델을 구축하기 위해 일사량 측정 시스템을 구축하고 통제된 환경하에서 진행되는 통제 실험과 실제 현장에서 진행되는 현장 실험을 수행하였다. 최종적으로 실험 결과와 측정 값을 바탕으로 기존 모델보다 우수한 태양광 잠재량 계산 모델을 구축하고 도심지의 잠재량 평가 정확도를 높이고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 총 3차년도에 걸쳐 일사량 측정 시스템의 구축, 통제 실험 수행, 산란일사량 및 반사 일사량 계산 모델 구축, 현장 실험 수행, 종합 일사량 계산 모델 구축의 세부 연구 목표를 수립하여 연구를 수행하였다. 일사량 측정 시스템은 독립적으로 작동할 수 있는 최고 사양의 일사량 센서 시스템을 구축하였으며 통제 실험을 수행하여 관련 자료들을 취득하였다. 산란일사량과 반사일사량 모델은 통제 실험 결과를 바탕으로 정량화시키고 수식 및 물리 모델을 수립하였다. 현장 실험은 연구 대상지를 선정하여 4개의 지역에서 5종류 이상의 각도로 설치된 일사량 센서를 통해 자료를 취득하였다. 고안된 산란일사량과 반사일사량 모델을 일부 수정 및 보완하여 현장 실험 결과에 적용하였고 최종 일사량 계산 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 기존 방법들에 비해 높은 정확도를 보였으며 이를 사용하여 현장 실험이 수행된 지역의 일사량을 계산할 수 있었다. 결과적으로 연구 목표를 모두 완료하였으며 도심지를 포함한 다양한 지역의 태양광 잠재량 평가를 수행할 수 있는 모델을 제안하였다. □ 연구개발결과의 중요성 본 과제에서 제안된 모델은 다양한 현장에 적용될 수 있으며 특정 위치의 일사량 계산, 일사량 분포 계산, 최적 위치 선정 등 다양한 활용성을 가지고 있다. 또한 도심지 외에도 광역적인 지역에 대한 잠재량 평가나 수상태양광과 같은 기술들에 대한 고려도 가능하다. 기계학습이나 위성영상을 사용한 일사량 연구와 연계할 수도 있으며 향후 센서들을 사용한 사물인터넷 등 서비스 분야로의 확장도 기대할 수 있다. 최근 신재생에너지 보급에 대한 많은 연구가 진행되고 있고 국내에서도 다양한 정책을 추진하고 있기 때문에 본 연구 결과는 이러한 정책 수립 및 기술 평가에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박형동
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 태양광;태양에너지;일사량;그림자;산란일사량;반사일사량;실측 실험;현장 실험;계산 모델;

양극산화 기술을 이용하여 나노구조 산화막을 가진 지르칼로이 기반의 사고저항성 핵연료 피복관을 개발하였음. 나노구조 산화막의 내부식 특성을 이용하여 티타늄, 스테인리스 스틸에도 양극산화 기술을 적용하여 내부식성을 개선함. (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 조성오
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 핵연료 피복관;내부식성;양극산화;나노구조;산화막; 2. Nuclear fuel cladding;Corrosion resistance;Anodization;Nanostructure;Oxide layer;

-천체물리학적으로 중요한 공명 준위를 관측하기 위한 향상된 실험 방법 고안 -중입자빔을 이용한 실리콘 검출기 및 시스템 성능 테스트 실험 참여 -기존 핵데이터 분석을 통한 새로운 실험 연구 제안 -rp-process 와 관련된 ⁶⁶Se->⁶⁵As+p 핵반응 연구 실험에서 쓰이는 플라스틱 신틸레이터의 특성 연구 진행 -¹⁴O(α,p)¹⁷F 실험 및 ⁶⁶Se->⁶⁵As+p 핵반응 실험 관련 필요한 GEANT4 시뮬레이션을 진행 -¹⁴O(α,p)¹⁷F 실험에서 얻을 수 있는 빔 인텐시티를 선행 실험 연구 분석을 통하여 예측 -SAMURAI에서 진행되는 ⁶⁵As(p,γ)⁶⁶Se 실험 분석 및 시프트 참여 (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 한인식
• 주관연구기관 : 이화여자대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 희귀동위원소;양성자 과잉;방사성 동위원소 빔;별의 진화;신성;67Se 빔; 2. rare isotope;proton-rich nuclei;radioactive ion beam;stellar evolution;67Se beam;

1. 연구목적 ⚫ 생체선량계 개발 및 임상 적용 - 방사선계측 기초연구 분야에서 개발 중인 방사선크롬 염료/방사선감응 폴리머를 활용하여, 3D 프린터를 이용한 환자맞춤형 3차원 생체선량계 제작 및 임상적용 ⚫ 생체계측 판독/검증시스템의 개발 및 임상 적용 ⚫ 개발한 시스템을 이용하여 생체계측 기반의 새로운 방사선독성 예측모델을 개발 2. 연구방법 ⚫ 방사선크롬 염료/방사선감응 폴리머 생체선량계 개발 - 암 진단/방사선치료 시, 수정체 피폭선량을 직접적으로 측정할 수 있는 콘택트렌즈 형태의 수정체 생체 생체선량계 개발 - 3D 프린팅 기술을 이용하여, 방사선치료 시, 환자 구강 내, 직장 내, 및 피부 피폭선량 측정이 가능한 환자맞춤형 3차원 생체선량계 개발 ⚫ 생체계측 판독시스템/검증시스템의 개발 - 2차원 및 3차원 방사선량 분포 계측시스템의 개발 - 개발된 판독시스템의 불확도 산정 및 검증 프로토콜 개발 ⚫ 임상시험 - 생명윤리위원회 심사 후, 개발된 생체계측시스템을 방사선치료 대상 암환자에 적용 - 암치료 부위 별(두경부암, 유방암, 자궁암, 전립선암, 직장암, 피부암) 임상 데이터베이스 구축 -구축된 데이터베이스를 활용하여, 새로운 개념의 방사선독성 예측모델 개발 3. 연구결과 ⚫ 방사선크롬 염료와 방사선감응 폴리머 기반의 생체선량계 설계 및 시제품 제작 ⚫ 생체선량계 제품 개선 ⚫ 생체계측 판독시스템 및 검증시스템의 개발 ⚫ 개발된 생체선량계의 임상시험 수행 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 우홍균
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 생체선량계;의료방사선피폭;방사선치료;방사선 크롬 염료;정상조직 합병증 확률;방사선량 측정; 2. in vivo dosimeter;medical radiation exposure;radiation therapy;radiochromic dye;normal tissue complication probability;radiation dosimetry;

본 연구에서는 TID 센서를 모든 전자부품 내에 내장시켜, 유지보수를 위한 방사선 모니터링 기능은 물론, 이를 이용해서 회로를 보상하는 기능을 부가해서 전자부품의 수명을 연장시킨다. 또한 내방사선 효과가 높은 신물질을 이용한 신규소자를 개발하여 핵융합 용 소자의 응용가능성도 확인한다. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 김진상
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 핵융합로;방사선 영향;단일사건효과;내방사선화 설계;총이온화선량; 2. Nuclear Fusion Reactor;Radiation Effect;single event effect;Radiation-hard ened Design;Total Ionizing Dose;