Development of respiratory monitoring system using laser profiling for highly precise radiotherapy

• 연구책임자 : □ 연구개요 정밀한 방사선치료를 위해 환자의 거동과 호흡 움직임을 실시간으로 감시하는 점 레이저 스캔 기반의 시스템을 이용하여 전임상·임상 실험을 수행하고 호흡 감시 시스템을 구축하고 들숨일시정지 오차에 의한 선량분포를 분석함. 또한, 이를 기반으로 레이저 프로파일 기반의 호흡 감시 시스템을 개발하여 실제 방사선치료에 활용 가능성을 확인함 □ 연구 목표대비 연구결과 ￭ 점 스캔 레이저를 이용한 호흡 감시 시스템 개발 ◦ 점 스캔 레이저와 자가 모니터링을 위한 호흡 감시 시스템을 결합하고 고정용 프레임과 호흡 감시를 위한 UI를 개발하여 임상에 적용할 수 있도록 개발 ◦ 들숨일시정지 오차를 이용하여 호흡 감시 시스템 여부에 따른 치료부위 및 주요 장기의 선량분포 획득 및 분석 ◦ 점 스캔 레이저를 이용한 호흡 감시 시스템의 임상 적용을 통한 활용 가능성 및 시스템의 유용성 확인 ◦ 임상 실험을 통한 호흡 감시 시스템으로부터 정량적 들숨일시정지의 오차 감소을 확인하고 방사선치료 오차의 감소 확인 ￭ 레이저 프로파일 스캐너를 이용한 호흡 감시 시스템 개발 ◦ 인체에 사용할 수 있는 2M 등급, 들숨일시정지를 측정할 수 있는 해상도, 실시간 감시를 위한 시간 분해능 등을 고려한 레이퍼 프로파일 스캐너 선정 ◦ 레이저 프로파일 스캐너 기반 호흡 감시 시스템을 구현하기 위한 소프트웨어 설계 및 시스템 UI 개발 ◦ 임상에 적용할 수 있도록 실시간 데이터를 모니터로 송출하고 환자 정보 및 호흡에 관한 누적 데이터를 저장 및 기록하는 구조로 제작됨 ◦ 점 스캔 레이저의 임상 실험을 기반으로 레이저 프로파일 스캐너의 전임상 실험 수행 및 복부/흉부의 호흡 및 들숨일시정지 측정 및 분석 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◦ 레이저 프로파일 스캐너를 이용한 호흡 감시 시스템은 방사선치료 시 자유호흡 및 호흡 멈춤 상태를 모두 지원하고 설치가 용이하여 임상 현장에서 적극적으로 사용될 수 있음 ◦ 정량적인 절대 위치를 기술하기 때문에 환자 셋업을 지원하고 절대 호흡 위치의 변화를 감시하여 치료 오차를 크게 줄여줄 수 있음 ◦ 기존 호흡 감시 시스템보다 적은 도입 비용과 간단한 설치로 운용의 효율성이 높으며, 현재 임상에서 CT 촬영 및 방사선치료에 적용하여 적극적으로 운용할 수 있을 것으로 기대됨 ◦ 선량분포 분석 결과를 통해 들숨일시정지 오차에 따른 치료오차를 유추 가능하며, 환자 치료 결과를 개선할 수 있을 것으로 판단됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20240300
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Conceptual Research on Nuclear Propulsion System for Deep Space exploration

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 한국항공우주연구원
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500000508

3-dimensional optically-bound material research based on non-diffracting laser 빔 shaping technology

• 연구책임자 : □ 연구개요 1) 기존 Gaussian 빔의 회절 한계를 뛰어넘는 non-diffracting, self-healing(ND-SH) 빔을 형성하고 이를 집적 어레이로 형성 2) 이 laser 빔 집적 어레이와 radiation physics를 결합하여 기존의 optical trapping의 한계를 뛰어넘는 optical transportation (광학적 수송) 연구 3) 이와 같은 광학 기술을 활용하여 1, 2, 3 차원 optically-bound material (광학적으로 구속된 물질)을 형성하고 그 물리적 특성을 규명 □ 연구 목표대비 연구결과 ● 1차년도 목표: Non-diffracting self-healing (ND-SH) 빔 개발 및 이 빔을 기반으로 1차원 어레이 (1×N) 형성기술 개발 연구 결과: Fiber optic 기반 ND-SH 빔 형성 기술 개발 성공, 이를 바탕으로 1×2, 1×3, 1×4 어레이 형성 성공 ● 2차년도 목표: 고굴절율 입자로 1차원 (1×N) 어레이 광구속 물질 구현 및 물리적 광학적 특성 분석 연구결과 : 광구속 조건 (광세기, 유체 점도, 흡수도, 온도)등 실험으로 파악 ● 3차년도 목표: Non-diffracting self-healing (ND-SH) 빔에 의한 2차원 광구속 물질 형성 기술 개발 연구결과: 2차원 다각형 optical trap형성, 광학적 궤도 운동 실험 성공 ● 4차년도 목표: 거시 3차원 Optically bound material을 위한 ND-SH 빔 및 Non-diffracting self-accelerating (ND-SA) 빔 연구 개발 연구결과: 광섬유 기반 ND-SA 빔 형성 기술 개발 성공, 특성 이론적 실험적 분석 ● 5차년도: ND-SA 빔을 이용한 3차원 미시입자로 구성된 Optically bound material을 거시공간에 형성 연구결과 : NS-SA 빔을 활용하요 미시입자 (nano-particle)을 광학적으로 trap하고 이를 transport하여 나노 입자 어레이를 형성하는 성공 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 본 연구를 통해 기존의 non-diffracting, self-healing(ND-SH) 빔을 형성하는 방식과 전혀 다른 새로운 방식, Fiber Optic based Micro-scale 방식을 자체 개발에 성공하였음. ● 또한 기존의 ND-SH 빔으로 불가능하였던 미소 물방울 내부에서 공간적으로 multiplexing이 본연구 결과물로는 가능함을 실험적으로 증명하였음 ● 기존 Bulk-optic 으로 형성된 ND-SH 빔의 비회절구간의 거리에 유사한 거리를 Fiber Optic Micro-scale 방식으로도 도달할 수 있음을 이론적으로 실험적으로 증명하였음. ● 새로운 형태의 laser 빔 shaping 기술을 개발하여 이를 활용한 극미세 기계적 물질 가공 및 생물조직의 광학적 조작에 새로운 기반을 확보. 관련 원천 기술 확보 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
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Development of deep learning-based metal artifact reduction in CT for radiotherapy for head and neck/prostate cancer

• 연구책임자 : ◻ 연구개요 1. 환자맞춤형 방사선치료를 위한 딥러닝(인공지능) 기반 CT/CBCT (Cone-beam CT) 영상의 금속인공음영 제거 기술 개발 2. 개발된 금속인공음영 제거 기술을 적용한 CT 영상을 기반으로 방사선치료계획을 수립 및 분석을 통한 기술의 임상적 유효성 평가 3. 기술 이전을 통한 환자맞춤형 고품질 방사선치료계획 수립 기여 ◻ 연구 목표대비 연구결과 1. 딥러닝 모델 개발을 위한 데이터셋 구축 • 두경부암 환자의 CT 영상 데이터셋 구축 완료 • 딥러닝 모델 학습을 위한 금속인공음영 시뮬레이션 데이터 생성 완료 (총 92,806장) 2. CT/CBCT 금속인공음영제거를 위한 딥러닝 모델 개발 • 우수한 성능의 CT/CBCT 금속인공음영 제거 딥러닝 모델 학습 완료 • 개발된 금속인공음영 제거 모델의 정량적/정성적 성능 평가 완료 (여러 딥러닝 비교 모델들과의 성능 비교 및 검증 완료) 3. CT/CBCT 금속인공음영제거 모델의 타기관 검증 수행 • 개발된 모델의 타기관 데이터에서의 성능 검증을 위하여 TCIA (The Caner Imaging Archive) 로부터 외부 데이터셋을 획득 • TCIA 데이터에의 적용 및 평가를 통해 타기관 성능평가 수행 완료 4. CT/CBCT 금속인공음영제거 모델의 임상적 유효성 평가 • 서울대학교병원 방사선종양학과와의 협력을 통한 임상적 유효성 평가 진행 • 방사선치료계획 수립 및 방사선량 평가를 통해 임상적 유효성 평가 완료 ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 연구결과의 의미 및 중요성 • 본 과제를 통해 CT/CBCT 영상을 위한 우수한 성능의 인공지능 기반 금속인공음영 제거기술이 성공적으로 개발되었음 • 개발된 기술을 통해 환자맞춤형 방사선치료계획 수립 및 치료품질 향상에 기여할 수 있음 2. 연구 성과의 활용방안 및 활용 분야 • 본 과제를 통해 개발된 딥러닝 모델의 임상적 유효성이 확인되었기 때문에, 기술이전 등을 통한 실용화 가능 • 제품화된 방사선치료용 CT/CBCT 금속인공음영 제거 플랫폼을 도입할 경우, 방사선종양학과 의료진이 진단 및 치료를 위해 편리하게 사용할 수 있음 • 개발 예정 기술의 고도화 및 의료진의 수요 발굴을 통해 다양한 연구 주제로 후속연구가 진행될 수 있음 3. 기대효과 • 금속인공음영 제거로 인한 방사선치료계획 수립의 정밀도 향상을 통해 환자 맞춤형 방사선치료를 제공함으로써, 두경부암 환자의 부작용을 최소화하고 방사선 치료 효과 개선에 큰 도움을 줄 것으로 기대함 • 방사선의학과 딥러닝(인공지능) 분야를 접목하는 융합 연구 활성화에 기여하며, 두 분야를 아우르는 전문 인력 양성 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400009887

Antifibrotic effects of extracorporeal shock wave therapy on radiation-induced skin fibrosis through modulating myofibroblast mechanotransduction

• 연구책임자 : □ 연구개요 • 체외충격파치료를 이용하여 피부섬유화에 주로 관여하는 근섬유모세포에 기계적 변환을 일으켜 방사선 조사에 의한 피부 섬유화로의 진행을 차단시키고, 섬유화된 피부를 가역적으로 회복시키려고 함. • 방사선 피부섬유화 동물모델을 이용해 체외충격파를 효과적으로 전달하여 실제 임상에서 적용될 수 있는 프로토콜을 제안하려고 함. □ 연구 목표대비 연구결과 A. 체외충격파치료에 의해 발생하는 기계적 변환이 방사선 손상 섬유모세포에 끼치는 영향에 대한 연구 • 방사선 20 Gy의 single dose 로 2 Gy/min의 rate로 조사한 뒤 4Hz의 frequency, 0.1mJ/mm²의 energy flux density, 1000 impulses/cm2로 체외충격파치료를 cell에 시행함 = 체외충격파 세포모델을 정립함. • cell proliferation test = 체외충격파의 다양한 세기에서 세포독성이 없는 것을 확인하였고, 방사선 조사 후 체외충격파 치료에 의해 proliferation이 유의하게 증가한 것을 확인함 • wound healing assay = 방사선 조사 후 체외충격파 치료에 의해 세포의 이동성이 유의하게 증가한 것이 확인됨 B. 체외충격파치료가 방사선 피부 섬유화에 관여하는 세포신호전달체계에 주는 영향을 밝히기 위한 연구 • 방사선 손상 섬유모세포에서 TGF-beta/Smad pathway 인자들에 대한 qPCR과 westen blot = 방사선 피부섬유화에 관여하는 성장인자인 TGF-beta의 억제를 확인할 수 있었으나, TGF-beta/Smad 세포신호전달체계의 간섭효과는 확인할 수 없었음. 고찰상 체외충격파 세기에 따라 Smad-independent pathway를 따를 수 있음을 확인함. • 방사선 동물모델에서 TGF-beta/Smad pathway 인자들에 대한 protein assay = Smad3의 phosphorylation 억제를 통해 방사선 피부섬유화에 관여하는 성장인자인 TGF-beta의 억제를 확인할 수 있었음. C. 방사선 피부 섬유화 모델을 이용하여 체외충격파치료를 방사선 피부손상 치료에 실제 임상에서 적용할 수 있는 프로토콜 개발에 대한 연구 • 방사선 피부섬유화 동물모델 = 방사선 조사 후 mouse back skin에서 fibrosis가 감소하는 것을 M-T stain을 통해 확인. • 면역조직화학검사 = TGF-beta와 myofibroblast의 감소를 조직에서 확인할 수 있었고, 형광 염색을 통해 성숙혈관의 증가에 의한 치유촉진 원리를 이해할 수 있었음. ※ 상기결과들을 취합하여 국제학술대회 발표1회와 논문 투고 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 종양 환자의 방사선 항암 치료 후 체외충격파 치료를 통해 방사선 손상시 가장 흔하게 발생하는 피부 손상을 줄일 수 있어 방사선 치료에 대한 환자 순응도를 매우 높일 수 있을 것임. • 방사선 치료시 발생할 수 있는 피부 손상을 줄임에 의해 치료가 지연되어 생길 수 있는 방사선 치료의 결과나 환자의 삶의 질의 변화를 최소화할 것임. • 방사선 조사 피부 부위의 발암 가능성과 상처치유에 대한 문제점이 사라질 것이고, 이를 치료하는데 드는 많은 비용을 줄일 것임. • 체외충격파치료는 현재 여러 의료분야에서 널리 사용되고 있고, 그 부작용이 미비하여 손쉽게 임상에서 적용할 수 있음. • 연구가 성공적으로 진행되었고, 실제로 임상에서 적용할 수 있는 프로토콜로 연구를 진행하였기 때문에 다른 시행착오 없이 손쉽게 임상에서 적용할 수 있을 것으로 사료됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20240300
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Research on high-reliable SiC power semiconductor devices or space environment applications

• 연구책임자 : □ 연구개요 우주탐사선 및 인공위성 전력시스템에서의 핵심부품인 전력반도체는 우주환경에서의 강건함을 보장하기 위해서 매우 높은 수준의 내방사선 신뢰성이 요구된다. 특히, 전력반도체는 우주환경에서의 발전, 에너지 저장, 전력 분산, 전력 제어 및 시스템 보호 역할을 하기 때문에 전력반도체의 우수한 내방사선 특성을 확보하고 수명을 정확히 예측하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 내방사선 특성이 우수한 SiC MOSFET을 활용하여 우주급 내방사선 검사와 함께 전기적특성의 열화현상을 모델링하고 신뢰성을 개선하기 위한 소자 구조 및 공정에 대한 연구를 수행하고자 한다. TCAD 시뮬레이션에서 우주환경을 전산 모사하여 SiC MOSFET의 TID (Total ionizing dose), SEE (Single event effects) 및 DDD (Displacement Damage Dose)를 분석하고 전기적 특성 열화 메커니즘을 해석한다. 또한, 실제 양성자 및 중이온 가속기를 활용하여 SiC MOSFET 개별소자에 조사하고 개발된 수명예측 모델을 검증 및 보완한다. 최종적으로는 규명된 열화 메커니즘을 완화할 수 있는 SiC MOSFET의 구조 및 공정을 연구·개발하는 것이 목표이다. □ 연구 목표대비 연구결과 실제 SiC MOSFET 소자에 감마선 및 양성자 등의 방사선을 조사하여, 전기적 특성을 측정하고 특성 변화에 관한 열화 메커니즘을 규명하였다. 실제 실험 결과를 TCAD 시뮬레이션에 대입하여 감마선 조사 전산 모사를 완료하였다. 감마선 조사 후 MOS capacitor를 통해 산화막 특성을 추출한 결과, ε_ox의 감소를 통해서 감마선 조사에 의한 물질의 결합구조 변화를 확인하였다. 감마선 조사 도즈에 따라 QF가 증가하는 것으로 총 이온화 선량 효과의 발생을 검증하였다. 또한, 감마선과 양성자를 조사하였을 때, BV가 6 % 정도 감소하였다. 이는 감마선 조사 영향으로 인해 Edge Termination에 위치한 두꺼운 field 산화막 내부 고정 전하량이 증가해 공핍 영역 의 곡률이 감소하게 되어 이 영역에 전계가 집중되면서 항복특성이 열화 된다. 이를 검증하기 위해 TCAD 시뮬레이션을 이용하여 SZ-JTE 구조 의 edge termination에 실험을 통해 추출한 산화막 내부 고정전하 값을 대입하였고, 전계 분포 분석으로 열화 메커니즘을 검증하였다. 아울러, 실제 우주환경과 유사하게 켜진 상태의 방사선 조사 영향을 분석하기 위해서 감마선 환경에서 SiC MOSFET에 인가된 게이트 바이어스에 따른 영향을 분석하고, 전기적 특성 측정 및 TCAD 시뮬레이션을 수행하여 열화 메커니즘을 검증했다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 전력반도체 감마선 및 양성자 조사 영향에 대한 분석과 내방사선 설계 및 검증 연구는 국내에서는 활발하게 진행되지 않은 부분이기 때문에 우주급 전력반도체 연구 활성화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 향후 고신뢰성 전기자동차용 전력 반도체의 개발에도 적용 가능하여 활용분야가 확대될 것이라고 예상된다. 향후 위 연구결과를 기반으로 내방사선 SiC 전력반도체의 설계 및 공정에 대해서 후속 연구를 진행하고자 한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 국립금오공과대학교
• 발행년도 : 20240300
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Development of an eco-friendly manufacturing system for radiation therapy shielding block using a resemble metal 3D printing material

• 연구책임자 : □ 연구개요 본 제안은 병원 내부 시설에서 스티로폼 절단과 중금속 합금(납, 비스무스, 카드뮴 등)을 녹여 제작하는 기존 방사선치료용 차폐 블록(shielding block) 제작 방법의 문제점을 개선하기 위해, 재사용 금속 3D 프린팅 물질을 이용한 친환경 방사선 빔 차폐 블록 제작 시스템을 개발하고, 이를 기반으로 임상 적용 절차를 정립하는 연구를 수행하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 재사용 금속 3D 프린팅 물질을 이용한 친환경 방사선 빔 차폐 블록 제작 시스템을 개발하고, 이를 기반으로 임상 적용 가능성을 평가하는 연구 수행. 아래와 같은 세부 연구 내용을 목표로 함. 1. 재사용 가능한 방사선 빔 차폐 블록 제작용 금속 FDM(fused deposition modeling) 3D 프린팅 물질 개발 연구 -전자선 빔 몬테칼로(Monte Carlo, MCNP 코드 이용) 전산 모사를 통해 재사용 가능한 새로운 방사선 차폐용 금속 FDM 3D 프린팅 물질 발굴: 적합한 금속 파우더 2 종류와 고분자 바인더(결합제, 가소제, 윤활제로 구성) 조성비 도출. -시험용 시편 제작 및 방사선 선량 측정/평가를 통한 최종 후보 물질 선정. -분쇄, debinding, sintering을 통한 차폐 블록 재사용 방법 고안 및 바운딩 재료 변경을 통한 재사용 횟수 증대 연구 수행. 2. 3D 프린팅을 위한 전자선 빔 차폐 블록 자동 설계 프로그램 개발 연구 -방사선치료계획 정보 해석을 통해 치료기(Varian사 선형가속기 기준)에 장착 가능한 차폐 블록 설계 및 3D프린터로 출력 가능한 파일(STL) 변환 프로그램 연구. 3. 3D 프린팅을 이용한 친환경 전자선 빔 차폐 블록 제작 시스템의 임상 적용 연구 -유방 암 및 두경부 체표 종양 환자의 전자선 빔 치료용 차폐 블록 제작 및 임상 적용 가능성 평가, 임상 적용 절차서 개발 연구. 위 게획한 목표를 모두 달성함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 과학/기술적 효과: 본 연구는 관련 분야 최초의 연구로 방사선치료뿐만 아니라 영상의학, 핵의학을 포함한 의료기기용 차폐체, 차폐 시설 제작 등에 적용 가능한 원천 기술로 자리 잡을 수 있을 것으로 생각됨. ○ 경제/산업적 효과: 기존 대비 약 1/8의 면적과 1/10의 저비용으로 친환경 제조 공정 구축이 가능하여 방사선 관련 의료 장비 산업 분야 파급효과가 매우 큰 새로운 산업 모델로 자리 잡을 수 있을 것으로 생각됨. ○ 사회적 효과: 친환경 제조 공정으로 작업 공간 내 중금속 오염 위험 감소, 작업자 안전 향상, 폐기물 재활용 등 친환경 제작 공정 구축에 크게 기여할 것으로 생각됨: 병원내 공작실 대체. ○ 임상적 효과: 전자선 빔 치료뿐만 아니라 양성자 및 X-선, 근접방사선치료 등에서 방사선 빔 조형 및 특수 방사선 치료용 차폐체 제작 정확도를 향상하고 제작 환경 개선에 크게 기여할 것으로 생각됨. 특히 환자 맞춤형 차폐체 제작에 적극 활용될 것으로 생각됨. ○ 연구를 통해 관련 제반 지식을 정립했으며 기술적 한계를 극복하여 새로운 제작 기술 개발에 성공함. 본 연구 결과를 근거로 기업과 공동으로 산업화 과제 도출 및 새로운 의료 기기 제조 모델 구축 연구로 확장하고자 함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400006805

Development of smart water platform technology using AI edge computing based wide area IoT SoC

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 [최종목표] ❍ 열악한 상수도 스마트 미터기 센서의 실외 설치현장에 따른 전파 음영문제를 극복하고, 스마트 미터링에 대한 실시간 센싱과 제어를 제공하는 AI 엣지컴퓨팅 기반의 광역/저전력/양방향 IoT 무선통신 기술을 적용한 스마트워터 플랫폼 시제품 개발 ­전파 음영지역 최소화를 지원하는 광역 스타망 기반 듀얼모드 LPWA IoT 무선통신 핵심 기술 개발 ­고신뢰성, 고편의성 지원 AI 엣지컴퓨팅 기반 스마트워터 게이트웨이 개발 ­광역 원격 모니터링 지원 전방향성 지표면 방사 안테나 기술 개발 ­대규모 미터링 디바이스의 정보 수집 및 관제/분석하는 스마트워터 서버플랫폼 기술 개발 ­지능형 스마트워터 현장 테스트베드 실증 시제품 및 서비스 개발 ❍ End Product ­듀얼모드(262/920MHz 대역) 지원 광역 IoT 무선통신 SoC ­1-hop 릴레이 지원 고신뢰 실시간 LPWA IoT 네트워크 프로토콜 ­전방향성 지표면 방사 안테나 ­초소형 LPWA IoT 무선모듈 ­AI 엣지컴퓨팅 기반 스마트워터 게이트웨이 ­스마트워터 서버플랫폼 [1차년도 목표] ❍ AI 기반 스마트 워터 센싱 기술 ­AI 기반 누수 음파 로깅 구조 설계 ❍ 광대역 기반 LPWA IoT 무선통신 핵심 기술 ­광대역 기반 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 설계 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT MAC/네트워크 프로토콜 상세 설계 ❍ 스마트 워터 게이트웨이 및 플랫폼 기술 ­스마트워터 플랫폼 요구사항 정의 [2차년도 목표] ❍ AI 기반 스마트 워터 센싱 기술 ­AI 기반 누수 음파 로깅 설계 및 구현 ❍ 광대역 기반 LPWA IoT 무선통신 핵심 기술 ­광대역 기반 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 제작 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 제작 ❍ 스마트 워터 게이트웨이 및 플랫폼 기술 ­스마트워터 게이트웨이 및 서버플랫폼 개발 [3차년도 목표] ❍ AI 엣지컴퓨팅 기반 스마트워터 센싱 기술 ­AI 엣지컴퓨팅 기반 누수 음파 로깅 경량화/고속화 알고리즘 설계, 구현 ❍ AI 기반 LPWA IoT 무선통신 핵심 기술 ­AI 기반 광대역・저전력 IoT SoC 설계 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 설계 ❍ 스마트워터 게이트웨이 및 플랫폼 기술 ­스마트워터 게이트웨이 및 서버플랫폼 개발 ❍ 스마트워터 테스트베드 구축 ­스마트워터 실증 시험 및 운용 [4차년도 목표] ❍ AI 엣지컴퓨팅 기반 스마트워터 센싱 기술 ­AI 엣지컴퓨팅 기반 누수 음파 로깅 경량화/고속화 알고리즘 구현 및 적용 ❍ AI 기반 LPWA IoT 무선통신 핵심 기술 ­AI 기반 광대・저전력 IoT 무선통신 SoC 시험 검증 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 제작 ❍ 스마트워터 게이트웨이 및 플랫폼 기술 ­스마트워터 게이트웨이 및 서버플랫폼 개발 ❍ 스마트워터 테스트베드 구축 ­스마트워터 실증 시험 및 운용 ◼ 전체 내용 [1차년도 개발내용] ❍ AI 기반 스마트 워터 센싱 기술 ­AI 기반 누수 음파 로깅 구조 설계 ❍ 광대역 기반 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 설계 ­RF Transceiver 설계 ­Modem 설계 ❍ 릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 설계 ­ 광역・저전력 IoT 프로토콜 설계 ­ 광역・저전력 IoT 무선통신 모듈 discrete 설계 ❍ 지표면 방사 안테나 설계 ❍ 스마트 워터 게이트웨이 설계 ­스마트워터 플랫폼 요구사항 분석 및 게이트웨이 설계 [2차년도 개발내용] ❍ AI 기반 누수 음파 로깅 설계 ­AI 기반 누수센싱을 위한 알고리즘 구현 ­AI 기반 누수센싱을 위한 Data Set 학습 ❍ 광대역 기반 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 설계, 제작 ­스마트워터 플랫폼을 위한 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 제작 ­광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 시험검증 ❍ 릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 제작 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT MAC/네트워크 프로토콜 코딩 및 디버깅 ­IoT 무선통신 SoC 모듈 제작, 검증 ❍ 지표면 방사 안테나 시작품 설계, 제작 ❍ 누수/수압센서를 위한 엣지디바이스 기능 시작품 제작 및 검증 ❍ 스마트워터 게이트웨이 및 서버플랫폼 개발 ­광대역 저전력 광역 IoT 게이트웨이 제작 ­서버플랫폼 시스템 설계 ­AI 엣지컴퓨팅 서버 플랫폼 기술 [3차년도 개발내용] ❍ AI 엣지컴퓨팅 기반 누수 음파 로깅 설계 ­AI 엣지컴퓨팅 기반 누수센싱을 위한 알고리즘 성능 분석 ­Edge Device 환경 적용을 위한 AI 알고리즘의 경량화/고속화 설계 ❍ AI 기반 광대역・저전력 IoT SoC 제작, 검증 ­SoC Chip 검증 작업 ­High Data Rate 무선통신 모뎀 성능 최적화 작업 ­정량적 목표 항목 검증 및 필드 시험 ❍ 릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 설계­LPWA 모듈 설계, 제작 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT MAC/네트워크 프로토콜 개발 ­IoT 프로토콜 시스템 연동 ❍ 지표면 방사 안테나 시제품 설계, 제작 ❍ 누수/수압센서를 위한 엣지디바이스 기능 시제품 제작 및 검증 ❍ 스마트워터 게이트웨이 및 서버플랫폼 개발 ­광대역 저전력 광역 IoT 게이트웨이 설계, 제작 ­서버플랫폼 시스템 설계구현 ❍ 스마트워터 실증 시험 및 운용 ­스마트워터 플랫폼 AI-센서노드 개발 ­스마트워터 플랫폼 광역・저전력 End Device 개발 ­스마트워터 플랫폼 시스템 연동 시험 [4차년도 개발내용] ❍ AI 엣지컴퓨팅 기반 누수 음파 로깅 설계 ­AI 엣지컴퓨팅 기반 누수센싱을 위한 경량화/고속화 알고리즘 구현 및 적용 ­성능향상을 위한 AI 기반 알고리즘 최적화 업데이트 ❍ AI 기반 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 검증 ­AI 기반 광역・저전력 IoT 무선통신 SoC 시험 검증 ­스마트워터 플랫폼 무선통신 연동 시험 ❍ 릴레이 지원 광역・저전력 IoT 프로토콜 및 무선통신 모듈 제작 ­릴레이 지원 광역・저전력 IoT MAC/네트워크 프로토콜 상용 시제 개발 ­IoT 프로토콜 시스템 시험 검증 ❍ 누수/수압센서를 위한 엣지디바이스 시제품 수정 보완 개발 ❍ 스마트워터 게이트웨이 및 서버플랫폼 개발 ­PoC용 엣지컴퓨팅 기반 광역 IoT 게이트웨이 제작 ­AI 엣지컴퓨팅 기반 스마트워터 플랫폼 서버 제작 ❍ 스마트워터 현장 실증 운용 시험 ­스마트워터 플랫폼 PoC 실증 시스템 제작 및 사이트 구축 ­스마트워터 플랫폼 PoC 실증 (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 에어포인트
• 발행년도 : 20240200
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The mechanisms of development and regulation of radiation-induced enteropathy

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 방사선이 장 세포의 줄기성 및 세포 대사를 방해, 장내 대사물질들의 비정상화, 장 면역세포 비정상 반응, 등의 기저 기반을 조절하여 손상과 염증의 장 질환을 유도함을 증명하며, 이 개별적 기전 분석과 함께 서로의 연관성을 인과관계로 통합 분석하여 방사선에 의한 장 질환 유도의 근본적인 기전을 규명하고자 함. ○ 전체 내용 -방사선이 ER stress-OXPHOS 과정에 관여하여 장 줄기세포의 분화, 재생, 역분화 등의 줄기성 유지를 방해하는지와 장 세포의 세포 대사를 비정상화하는지를 규명하고 하부 신호전달 분자 기전을 밝힘. -방사선 조건에서의 장내 환경 물질들의 non-targeted 분석으로 목록화하며 대사물질 중 AHR 리간드가 숙주 혹은 미생물 유래인지에 따라 그 생성과정을 검증하고 그 역할을 규명함. -장 점막 면역계의 관용 기전 중 방사선에 의해 영향받는 기전을 확인하고 방사선 조건에서 내재 면역세포와 항원 제시 세포에서의 오토파지 활성도 확인 및 분비하는 사이토카인을 분석함. -기전연구 결과들을 통합적으로 분석하여 세포 대사 비정상을 유도한 신호전달 물질의 유도제나 억제제에 의해 장 세포의 항상성을 유지하게 하는지 분석함. -방사선 조건에서 선별한 장내 환경의 대사물질이 장 줄기세포, 장 상피세포, 장 면역세포 기능에 영향을 주는지 인과성을 확인함. -방사선 조건에서 확인한 장 면역세포가 만드는 사이토카인 중 줄기성과 상피세포 대사과정을 조절할 수 있는 후보군이 있는지 선별함. -장 세포의 항상성을 유지하게 하는 상위 신호물질 제안, 변화된 대사물질 중 신호전달 기전, 세포 대사과정을 정상화할 수 있는 후보군을 도출하고, 장 염증 유도하는 면역세포 반응 제어기술, 등의 불균형을 극복하고 장 항상성을 회복하는 장 질환을 조절하는 기술을 제시함. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500013685

Development of Techniques for Precise Seismicity Tracking and Integrated Seismic Data Management

• 연구책임자 : □ 최종(연차) 목표 ◦활성단층 지역 지진관측자료를 활용한 지진활동 정밀 탐지/분석 기술 개발 ◦실시간 지진관측자료 품질관리 및 3세대 통합관리시스템(KISS3G) ◦수요자 맞춤형 지진전문연구정보 웹 서비스 플랫폼 구축 ◦지진활동 탐지능력 강화 및 분석기술 체계화를 통한 한반도 지진활동도 규명 □ 개발내용 및 결과 ◦한반도 동남권 지진활동의 공간적/시간적 군집도 평가 ◦파형 라이브러리 기반 울산단층 동편 및 밀양단층 남부 지역 미소/소규모 지진 활동 정밀 추적 ◦한반도 동남권/중부권 지진활동 대상 기계학습과 고밀도 관측망 이용 지진활동 정밀 추적 ◦공주, 계룡산 반복 지진군 특성과 주요 지진과의 연계성 해석 ◦2020 해남지진, 2022 괴산지진, 2023 동해(강원) 연속지진의 지진 활동 특성 및 파열 특성 제시 ◦베이즈 정리 적용 진앙 재결정 기법 개발 등 한반도 주변 해역 군집지진 진앙/진원 재결정 및 분포 특성 제시 ◦고밀도 관측망 고해상도 자료 활용 미소/소규모 지진 지진원 변수 추정 및 해석 ◦신뢰도 높은 한반도 대표 지진원 학습자료 파형 목록 구축 ◦동남권/중부권 지진파형 학습자료 구축을 통한 지진파 복합선형 판별함수 유도 및 군집 지역 대상 약 4,300개 인공지진 식별 ◦몽골 모고드 단층대 미소지진 정밀 분석을 통한 지진추적기술 실증 및 정밀 지진분포도 확보 ◦웹 기반 실시간 분석정보 표출 프로그램(KISAMS V2) 개발 ◦실시간 품질항목 QC 모니터링 요소기술 개발 및 품질관리 체계 구축 ◦웹 기반 관측소 실시간 관리체계 수립 및 시스템 설계 ◦진원상수 추가 및 식별 지시자 개발을 위한 요소기술 개발 ◦지진원 식별기술 기반 북한지역 이벤트 지진/발파 식별 분석 ◦KIGAM Quake 공식 개방 (https://data.kigam.re.kr/quake/) ◦지진관측자료 다운로드 서비스 및 가공처리기술 구축 ◦타 과제/그룹 성과물 연계 서비스 정보 다양화 ◦공중음파 관측을 통한 댐방류 신호 탐지 및 댐방류 모니터링 체계 시험 구축 및 안보기관 기술 이전 ◦한반도 및 인근지역 발생 지진 정밀분석 정보생산 및 제공 ◦지진발생기작 정밀분석 시스템(AREO) 개발 및 현업화 ◦계층형 통합분석 데이터베이스 구축 및 대용량 자료 통합 ◦KGNET 관측망 운영기술 고도화 및 안정적 관측자료 획득 □ 결과활용계획 및 기대효과 ◦주요 지진 발생 지역 및 향후 지진 발생 지역에 대한 지진활동 정밀 추적에 활용 가능하며, 지진을 발생시킨 지하 미확인 단층의 운동 방향과 자세 제시 가능 ◦지진으로 해소된 응력 등 지진 발생 환경과 주변 응력 환경에 대한 해석과 주파수 영역과 시간 영역에서 지진원 자체 특성 분석과 비교 연구에 활용 ◦장기간 축적된 지진관측 자료를 바탕으로 본진 이후 발생하는 미소지진 발생 특성과 지진 주기성 또는 단층 회복성 관련 연구 자료로 활용 가능 ◦지진파 복합선형 판별함수를 통한 정량적 인공지진 식별기술 확보 및 지진재해평가를 위한 자연지진 목록 구축 기술 확보 ◦모고드 단층대 정밀지진분포도 및 단층연계 결과는 몽골 중부지역 각종 재해 및 관련 투자의 위험 요소 평가에 활용 가능 ◦웹기반 실시간 지진관측소의 관측장비 및 부대시설 운영상태 건전성 모니터링 기능 확보 및 고품질 관측자료 획득 ◦국가 수요기관 대상 광역 SHI 이벤트 및 한반도 지진 실시간 분석 정보 공유체계 개발 ◦지진/방재 전 분야에 걸친 국내 지진관측 자료를 활용한 연구개발에 기여 ◦국내 지진관측자료를 직접 활용한 내진설계 ◦지진총서 발간을 통해 지진재해 연구 및 지진방재 계획 수립 등의 기초자료로 활용 ◦지진감시시스템 기술플랫폼 및 기술개발 역량 확보로 지속적인 시스템 개량, 확장 및 최적화 가능 ◦KGNET 관측망 운영기술 고도화를 통한 지진탐지 능력 강화 □ 적용분야 ◦활성단층을 포함한 지질·단층정보와 연계 가능한 미소지진활동을 추적하여 지표에 노출되지 않은 현생 지진활동 유발 지하 단층을 확인하고, 중규모 지진의 시공간적 잠재적 발생 특성 평가에 활용 ◦국내 지진재해 연구, 대응, 방재를 위한 지진전문정보 수요에 대응 ◦지진관측기관의 자료 품질확인에 활용 ◦가속도계 건전성 확보를 통한 고품질 지진자료 생성에 기여 ◦주요 관심 지역 미소지진 지진원 식별 및 실시간, 정량적 지진원 식별기술(KISAMS)로 확대 적용 ◦대학, 연구소, 토목·건축 설계사 등 국내 지진관측자료가 직접 요구되는 학문 및 산업 분야 ◦한반도에서 발생하는 주요 지진 특성 연구 ◦지진 정밀분석을 위한 분석체계 설계 및 분석기법 연구 ◦지진 정밀분석 통합 데이터베이스 기반 지진 발생 특성 연구 ◦양질의 지구물리 관측자료 수집·배포를 위해 관측망을 운영·관리하는 유관기관 또는 관련 분야 (출처 : 최종보고서 요약서 6p)
• 주관연구기관 : 한국지질자원연구원
• 발행년도 : 20241200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500001375