연구개요 본 과제는 위성과 지상에서 측정한 기상 데이터를 모두 이용하여 대기권을 통과하여 지표면 도달하는 일사량(solar irradiance)을 예측(forecast)하는 태양복사모델(solar radiation model)을 기계 학습(machine learning)과 연계하여 연구하고, 예측한 일사량으로 태양에너지(solar energy) 발전량을 예측하는 것을 목표로 한다. 국내에 적합하도록, 기상 데이터와 일사량 사이의 상관관계를 기반으로 하는 통계적 태양복사모델과 기상 데이터를 입력 변수로 하면서 복사 전달 방정식의 해를 구하는 물리적 태양복사모델을 개발한다. 기존의 통계적 모델과 물리적 모델에 기계 학습 방법을 적용하여 일사량의 예측 시간 범위, 시공간의 해상도, 예측 정확도를 향상할 수 있도록 태양복사모델을 연구한다. 연구 목표대비 연구결과 일사량 예측에서 널리 사용되는 통계적 모델과 물리적 모델을 이용하여 현재 수준에서 태양복사모델의 특성을 이해하고 장단점을 분석하였다. 하늘 영상 기반 모델, 위성영상 기반 모델, 수치 해석 모델의 모든 경우에 대해 기계 학습을 적용함으로써 분, 시간, 일의 다른 시간 스케일에 적용이 가능한 미래 일사량 예측 모델을 개발하였다. ANN(artificial neural network), LSTM(long short-term memory), GRU(gated recurrent unit), SVR(support vector regression), RF(random forest) 등 다양한 기계 학습 알고리즘을 검토한 후, 시계열 데이터에 적합한 LSTM이나 GRU 같은 딥러닝(deep learning)이 일사량 예측에 더욱 효과적인 것을 증명하였다. 태양차단지수(sun blocking index)라는 새로운 변수를 제시하였고, 기계 학습의 입력 변수 및 하이퍼 파라미터 최적화를 통해 예측 정확도가 향상됨을 증명하였다. 예측 결과는 측정 결과와 비교하고 RMSE(root mean square error)와 MBE(mean bias error) 같은 오차 척도를 산출하여 기계 학습에 의한 예측 정확도 개선을 정량적으로 파악할 수 있도록 하였다. 몇 분 앞선 일사량 예측에서 RMSE는 대략 10~20%이고, 몇 시간 앞선 예측과 며칠 앞선 예측에서는 각각 RMSE 20~30%와 30~40% 수준으로 개선되었다. 전반적으로, 기계 학습 방법이 일사량 및 태양광 발전량 예측에서 정확도를 높였고, 특히 MBE 개선에 효과적으로 나타났다. 태양광 발전량 예측에서 일사량 예측의 중요성을 확인하였고, 기계 학습을 통해 특정 지역 및 시스템에 적합한 데이터를 더욱 정확하게 산출할 수 있음을 증명하였다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제를 통해 개발한 일사량 예측 기술은 다양한 에너지 관리 시스템(energy management system)에 활용할 수 있다. 국가 전력망 관리에서는 태양광 발전량 예측하면 전기 수요와 생산을 안정적으로 제어하고 급격한 전력 변동에 대처할 수 있다. 건물 및 자동차의 에너지 관리에서는 일사량에 따른 에너지 수요 변화를 예측하여 예비 공조, 수요 분산과 같은 효율적인 수요 관리를 적용할 수 있다. 이를 통해 전 세계적으로 패러다임의 변화를 겪고 있는 에너지 시장에서 경쟁하는 국내 업체에게는 기술력 향상에 도움을 주고, 재생에너지 확산을 촉진함으로써 온실가스 감축 및 기후 변화 대응에 적극적으로 참여하는 국가 이미지 제고에 기여할 수 있다. 학문적으로는 국내에서 태양복사모델에 관한 연구가 부족한 상황에서 기초연구의 다양성을 확대하는 데 중요한 역할을 할 것이다. 기계학습기술을 태양복사모델과 연계함으로써 향후 급격히 발전하는 기계학습기술의 성과를 태양에너지 기술까지 확대 가능한 학문적 교두보를 마련할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이현진
• 주관연구기관 : 국민대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 태양복사모델;기계학습;일사량;태양에너지 발전량;예측; 2. solar radiation model;machine learning;solar irradiance;solar energy generation;forecast;

□ 연구개요 뼈스캔은 임상에서 자주 시행하는 영상으로, 뼈전이가 의심되는 암 환자, 골종양 환자, 외상 병력이 있는 환자 등의 평가에 매우 유용한 검사이나, 뼈스캔 촬영을 위해서는 방사성의약품 주사 후 약 4 시간의 대기시간이 소요되어 환자가 겪는 불편함이 큼. 이 연구에서는 딥러닝 알고리즘을 뼈스캔에 활용하여 저화질의 초기영상을 고화질로 개선시키는 기술을 개발함. 따라서 영상의 질을 유지하면서 뼈스캔 소요시간을 단축시켜 뼈스캔 워크플로우를 개선함. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 뼈스캔 리지스트리 구축 - 2019년 9월부터 2022년 7월까지 본원에서 시행한 총 25,662 건의 뼈스캔을 수집함. - 뼈스캔 영상 질을 평가할 수 있는 간단한 파라미터인 femur-to-thigh ratio를 빅데이터에서 수집하고, 평균, 표준편차 등을 분석함. - 뼈스캔 자료에서 주사 후 대기시간, 환자의 성별, 연령, 진단명, 외상력 등을 수집함. - 이러한 데이터는 향후 뼈스캔 활용 연구에 기본 자료로 사용할 수 있음. 2) 인공지능을 이용한 뼈스캔 화질 개선 기술 개발 - 뼈스캔에서 화질 개선을 위한 인공지능 연구는 현재까지 보고가 없음. - 초기 영상과 지연 영상의 방사성동위원소 분포 차이를 모델링하기 위해 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)을 사용함. - 여러 적대적 생성 신경망의 종류 중 최근 발표된 연구인 Contrastive learning Unpaired Translation (CUT)을 이용하여 초기 뼈스캔 영상에서 새롭게 생성된 뼈스캔 영상을 얻었음. - 생성된 뼈스캔 영상은 임상에서 사용할 수 있을 정도의 영상 질을 보여줌. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 뼈스캔에서 실제 초기영상을 얻어 영상의 질을 개선하는 딥러닝 연구는 현재까지 국내외에서 보고된 바가 없으므로 주요 상위 저널에 논문을 발표할 예정임. - 실제 임상에서 사용된다면 뼈스캔 대기 시간 단축으로 환자 만족도가 향상됨. - 핵의학과 감마카메라 회전율을 높여 뼈스캔 검사 건수를 증가시킬 수 있으며, 응급 검사 및 추가 검사를 진행할 수 있음. - 딥러닝으로 뼈스캔 영상 질이 개선되므로 환자에게 투여하는 방사성의약품의 용량을 줄일 수 있으므로 환자의 방사선 피폭량을 감소시키는 효과가 있음. - 다양한 핵의학 감마카메라 영상에 적용해볼 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수진
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 핵의학;뼈스캔;인공지능;딥러닝;화질; 2. Nuclear medicine;bone scan;artificial intelligence;deep learning;image resolution;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 반응도삽입사고 핵연료거동 모사 실험 장치 개발 및 이를 활용한 고연소도 피복관 규제지원 방안 연구 ○ 반응도삽입사고 핵연료거동 모사 장치 설계 및 구축 ○ 피복관 변형 실험 및 핵연료 해석 코드를 이용한 피복관 특성 변화 분석 ○ 구축된 장치를 활용한 향후 규제지원 활용방안 제시 ◼ 전체 내용 1차년도 ○ 가압 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험을 하기 위한 선행연구 조사 및 분석 - RIA 압력 모사 실험에 필요한 가압 장치 설계 및 제작 - 가압 실험 장치 성능 평가 - 플라즈마 펄스를 이용한 고압 생성 및 제어 기술 확보 ○ RIA 모사 실험 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 피복관 변형 실험을 위한 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 실험을 위한 피복관 제작 2차년도 ○ 국소 가압 및 가열 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험에 필요한 국소 가압 장치 설계 및 제작 - 고전류 인가를 통한 피복관 가열 기술 확보 - 가열 실험 장치 성능 평가 ○ 수소취화 피복관 실험수행 및 특성 분석 핵연료 코드를 이용한 실험 결과 해석 수소취화 피복관 실험수행 및 결과(강도, 미세조직 등) 분석 3차년도 ○ 압력, 온도, 피복관 연소도 통합 모사 실험 - 가압 및 가열 실험 장치 연동 시스템 구축 및 통합 실험 - RIA 통합 모사 실험 장치의 전기적 특성 해석 ○ 안전규제 지원방안 제안 - 향후 장비 활용방안 제안 - 실험 결과를 기반으로 한 안전규제 지원방안 제안 ◼ 1단계 ❏ 목표 플라즈마 펄스를 이용한 PCMI 모사 실험 장치 구축 및 피복관 해석 코드 구축 및 수소취화 특성 분석 ❏ 내용 1차년도 ○ 가압 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험을 하기 위한 선행연구 조사 및 분석 - RIA 압력 모사 실험에 필요한 가압 장치 설계 및 제작 - 가압 실험 장치 성능 평가 - 플라즈마 펄스를 이용한 고압 생성 및 제어 기술 확보 ○ RIA 모사 실험 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 피복관 변형 실험을 위한 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 실험을 위한 피복관 제작 2차년도 ○ 국소 가압 및 가열 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험에 필요한 국소 가압 장치 설계 및 제작 - 고전류 인가를 통한 피복관 가열 기술 확보 - 가열 실험 장치 성능 평가 ○ 수소취화 피복관 실험수행 및 특성 분석 - 핵연료 코드를 이용한 실험 결과 해석 - 수소취화 피복관 실험수행 및 결과(강도, 미세조직 등) 분석 ◼ 2단계 ❏ 목표 RIA 통합 모사 실험 및 안전규제 지원방안 제안 ❏ 내용 ○ 압력, 온도, 피복관 연소도 통합 모사 실험 - 가압 및 가열 실험 장치 연동 시스템 구축 및 통합 실험 - RIA 통합 모사 실험 장치의 전기적 특성 해석 ○ 안전규제 지원방안 제안 - 향후 장비 활용방안 제안 - 실험 결과를 기반으로 한 안전규제 지원방안 제안 □ 연구개발성과 정성적 성과: 플라즈마 펄스를 이용하는 RIA 사고 모사 실험 장치를 개발 및 활용하여 피복관 파괴실험을 수행하고, 고연소도 피복관 규제지원을 위한 데이터를 제시함. 정량적 성과: SCI급 논문 3편 및 안전기술보고서 5건 출간 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 플라즈마 펄스를 이용하는 RIA 사고 모사 실험 장치 활용 - 노내실증실험에 들어가는 비용을 절감하고 사고저항성 핵연료의 RIA 성능 평가를 할 수 있음. - 국내 핵연료안전 연구진들과의 공동 연구에 활용할 뿐만 아니라 미국(TREAT), 프랑스(CABRI), 일본(NSRR)과의 국제 공동 RIA 안전연구를 추진할 수 있음. ○ 장입수소량(연소도)에 따른 피복관 파괴조건 문턱치 실험데이터 - 고연소도 핵연료 안전규제 대응 방안 전략 수립하고 현재의 안전규제 기준을 재조명함. - 독자적 설계기준사고 안전규제 평가능력 확보하여 세계 수준의 RIA 평가능력을 구축함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정경재
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 반응도삽입사고;고전압 펄스;펄스 플라즈마;핵연료 피복관;수소취화; 2. Reactivity Initiated Accident;High voltage pulse;Pulse plasma;Nuclear fuel cladding;Hydrogen embrittlement;

연구개요 알파입자 생체 외 분포 모니터링 알파선 영상장치 개발: 생체 외 조직(ex-vivo in tissue)에서 알파입자 분포 모니터링을 위한 알파선 영상장치 구성 및 그 응용기술 개발을 위한 접근으로, 1) 섬광체와 검출기특성을 분석하여 설계하고, 2) 알파선 생체영상을 모니터링하기 위한 프로토타입 섬광체기반 알파선 영상장치를 개발하고, 3) 이를 이용한 2차원 영상화 기반기술 개발을 목표함. 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도 : 알파선 영상장치 핵심설계요소 연구 (검증 및 디자인) - 수행완료 - 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 알파선 영상장치의 섬광체의 섬광효율과 광센서 검출효율 핵심설계 분석 - 검출부(섬광체 및 광센서)의 구성 및 특성평가 - 프로토타입 알파선 영상장치 시스템 최적화 설계 - 알파핵종(Ac-225, Am-241)을 이용한 프로토타입 알파선영상장치 영상화기술개발 : 알파핵종 검출특성을 분석하고 적용 가능한 고효율 개선방안 도출 2) 2차년도 : 알파선 영상장치 구성 및 제작 (성능시험 및 최적화) - 수행완료 - 프로토타입 알파선 영상장치 실용모델 구성 및 시작품 제작 - 프로토타입 알파선 영상장치 성능시험 및 최적화 - 프로토타입 알파선 영상시스템 2차원 영상화기술 소프트웨어 개발 및 평가 - 선형성, 균일성, 선량분포, 공간분해능의 정량적 지표를 이용한 프로토타입 알파선 영상장치 평가 3) 3차년도 : 알파핵종 생체외 조직에서의 알파선분포 획득 영상평가 - 수행완료 - 알파선 영상장치 획득영상 평가 (시뮬레이션 분포영상 반영) - 팬텀 영상평가 및 알파선 선량분포 영상분석 - 알파핵종 Ex-vivo시료의 알파선분포 최종성능평가 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) o 비균질성(Heterogeneity)의 생체조직에서 알파입자의 분포를 영상화함으로 정확한 정량평가를 할 수 있음. o α입자, β선으로부터 전달된 에너지가 균일하게 분포할 수 없는 생체조직에서 이질성 및 미세환경의 분포를 영상화할수 있는 영상장치 개발이 시급함. o 알파핵종의 알파방사선 측정의 핵심소재인 방사선 변환물질과 영상획득 소자의 최적화로 구성된 알파카메라로 알파핵종치료 생체외 시료들의 분포를 영상화함으로 세포 수준에서의 선량반응평가와 선량분포를 정량적으로 평가할 수 있음. o 안전한 방사선 용량을 결정할 수 있으며, 관심 표적 종양조직과 정상조직 부피내의 분포를 평가할 수 있기에 신약개발 및 치료방법개발에 활용될 수 있음 o 알파핵종의 분포를 정확하게 모니터링 함으로써, 알파선의 치료효과 검증의 극대화를 실현할 수 있음. o 핵의학 및 분자영상분야에서 종양치료를 위한 알파핵종 표적치료에 예후평가 지표로 활용될 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김종국
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 알파선 영상장치;알파핵종;생체외 분포 모니터링;알파방사선;알파입자 치료효과; 2. Alpha imaging device;Alpha emission nuclide;Ex vivo monitoring;α-ray radiation;α-particle therapeutic effect;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 평가 및 규제기술 개발 ◼ 전체 내용 - 노외 노심용융물 냉각 성능에 대한 평가·규제기술 확보 - 중대사고시 재임계 및 핵분열 생성물 거동 평가·규제기술 확보 - 중대사고시 원자로냉각재계통(RCS) 압력경계 건전성에 관한 평가·규제기술 확보 ◼ 1단계 ❏ 목표 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 기술현황 및 이론적 근거 확보 ❏ 내용 - 노심용융물 노외 냉각 성능에 관한 기술현황/규제동향 분석, 요소 현상별 불확실성 특성 평가 및 기존 전산코드 평가 - 중대사고시 재임계 가능성 및 격납건물 내 핵분열생성물 거동 실험/모델 현황 분석 및 전산코드 평가체계 개발/검증 - 중대사고시 원자로냉각재계통(RCS) 압력경계 건전성 및 격납건물 하중관련 실험/모델 현황 분석 및 실험을 활용한 전산코드 평가 체계 개발/검증 - 노심용융물 노외 냉각 핵심현상 실험장비 구축/실험 수행 및 모델 개발 ◼ 2단계 ❏ 목표 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 거동평가 방법론 개발 ❏ 내용 - 노심용융물 노외 냉각 성능 규제 평가방법론 개발 및 심사지침(안) 개발 - 중대사고시 재임계 가능성 및 격납건물 내 핵분열생성물 거동 규제 평가방법론(안) 개발 - 중대사고시 원자로냉각재계통(RCS) 압력경계 건전성 평가방법론(안) 개발 - 노심용융물 노외 냉각성능 실험 수행 및 모델 개발/검증 및 고도화 □ 연구개발성과 ○ 정량적 성과 - 안전기술보고서(N-STAR): 33건 - 국외논문: SCI 20건 - 학술대회발표: 82건 (국외 39건, 국내 43건) ○ 정성적 성과 - 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 기술현황 및 이론적 근거 확보 - 중대사고 시 원자로용기 및 원자로냉각재계통 파손 평가와 격납건물 동하중 정량 평가 및 구조건전성 평가를 위해 기술현황 분석 및 방법론 개발 기반 확보 - 기존 전산코드 평가체계 분석 및 노외 노심용융물 냉각 성능 평가 모델 개발을 위한 핵심현상 실험 수행 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ (활용 계획) 2016. 06에 개정된 “원자력 안전법“ 시행 3년 이내에 사고관리 계획서를 제출하도록 하고 있으며, 사고관리계획서내의 중대사고 완화능력평가 심사에 활용함. - 노외 노심용융물 냉각 성능 평가 - 격납건물 우회사고 평가 - 격납건물 동하중 요인에 대한 격납건물 건전성 평가 - 규제용 전산모델 및 방법론을 활용한 검증계산 수행 - 미해결 안전현안들에 대한 평가방법론 확보 ○ (기대효과) 격납건물 안전성 검증을 통한 국민 수용성 제고 - 중대사고 대처 전략 및 관련 설계기술에 대한 보다 정확하고 효과적인 규제기술 적용을 통하여 대외 공신력을 확보하고 국민정서에 부합하는 원전 안전성을 확보함. - 중대사고에 대한 국내 규제연구 인프라 강화를 통하여 향후 발생할 수 있는 중대사고 현안에 대한 효율적인 대처 체계를 마련함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조용진
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 노심용융물 노외 냉각 성능;원자로냉각재계통 압력경계 건전성;격납건물 동하중;재임계 가능성;핵분열생성물 거동 모델; 2. Exvessel Corium Coolability;RCS Pressure Boundary Integrity;Containment Dynamic Load;Recriticality;Fission Product Behavior Model;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최승홍
• 주관연구기관 : 현텍엔바이오
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 방사선치료;방사선보호;나노입자;방사선피폭;장질환; 2. radiation therapy;radioprotection;nanoparticles;radiation exposure;enterophathy;

Ⅳ. 사업수행결과 1. 피폭 선량평가 기술 개발 1-1. 인체표준 팬텀모델이용 선량평가 검증 및 인체표준 물리팬텀 내 장기 선량 평가 구축 방사선 피폭 사고 시 선량평가는 환자의 치료방침을 결정하고 예후를 판단하기 위해 필수적이며, 인체표준 팬텀을 이용한 선량평가 시스템은 피폭환자의 선량평가에 유용하게 활용될 수 있음. 이에 본 연구과제에서는 성인 남녀 크기의 인체 물리팬텀 제작 및 유리선량계를 활용한 장기선량 시스템을 기반으로 인체 물리팬텀 기반 선량평가 시스템을 구축하였음. 또한, 인체 물리팬텀 및 인체표준 전산팬텀을 이용한 종합 선량평가 시스템의 검증을 위해 단순 및 복잡한 방사선장을 가정한 방사선 조사실험을 실시 하였으며, 인체 팬텀 기반 종합 선량평가 시스템은 외부피폭 상황에서 선량을 평가하는데 적용할 수 있을 것이라 예상됨. 1-2. 피폭진단키트 제작위한 바이오마커 발굴 및 유효성 확보 피폭환자가 받은 방사선량을 조속한 시일 내에 정확히 파악하는 것은 환자의 치료방침을 결정하고 예후를 판단하는데 필수적이며, 향후 발생할 수 있는 방사선의 만성효과에 대한 예측과 방사선 피폭이 원인일 가능성이 있는 질환의 원인 규명에 중요한 역할을 할 것임. 그러므로 방사선 피폭을 보다 편리하고 정확하게 진단할 수 있는 방사선 피폭손상 진단 바이오마커 개발이 필요함. 본 연구에서는 방사선 피폭 마우스림프구 세포를 이용하여 선별된 유전자군을 피폭 손상 진단마커로 사용하기 위해서 방사선 치료를 받는 환자의 방사선 치료 전/후 혈액을 채혈하여 생체 내 발현 변화를 분석하고, 피폭 전/후 유전자 발현량 및 FDXR과의 관련성 분석을 통해 진단마커로써의 유효성을 평가함. 2. 피폭 치료 기술 개발 2-1. 피폭치료 후보 약물 생체적용 가능성 검증 및 데이터 베이스 구축 방사선위장관증후군은 피폭 시 주요 사망 원인의 하나이며 피폭에 의한 소화기 장애, 미세혈관 순환 장애 및 지속적인 출혈 등 생명을 위협하는 심각한 임상적 문제를 동반하지만 아직까지 임상적으로 적용 가능한 치료제는 없는 실정이므로, 이를 위한 기전 연구 및 치료법 개발 연구가 지속적으로 필요한 실정임. 고선량 방사선이 위장관에 조사되면 장상피세포와 혈관내피세포의 세포사멸이 유도되는데, 이 중장상피세포의 사멸이 방사선위장관증후군의 주요 요인으로 인식되고 있다. 이전 단계에서 장상피세포주를 이용한 in vitro 2D 세포 배양 모델은 생체 반응과 달리 강한 방사선저항성을 보여, 방사선 피폭 손상 모델로서 부적합함을 보였다. 이의 극복을 위해 생체와 유사한 환경을 가지는 ex vivo 장상피 모델인 3차원 오가노이드 (organoid) 배양시스템을 확립하였으며, 방사선에 의한 세포사멸, 손상 등에 대한 기본 분석 데이터를 구축함으로써 인체 유사 방사선 위장관 ex vivo모델을 정립하였음. 이를 기반으로 장 미니장기 (오가노이드) 모델을 활용하여 다양한 off-label used drug (허가외 사용 의약품)을 이용하여 장 미니장기 (오가노이드) 기반 피폭방어/치료 약물 효능 분석하여 StemRegenin 1, SR1 (피폭치료 효능) 약물을 선별하여 피폭치료 후보약물의 생체적용 가능성을 장오가노이드 모델과 피폭동물모델에서 확인하였음. SR1 약물작용관련 데이터베이스 구축을 위해 단일세포 RNA (scRNAseq) 전사체 프로파일링 수행을 하였음. 이러한 SR1 약물의 효능과 관련 전사체 분석은 방사선 장 손상에 대한 차세대 치료제 데이터베이스 기반 구축에 활용 가능할 것으로 기대함. 3. 신약 재창출을 통한 피폭 치료제 개발 3-1. 인체유사 중동물 피폭모델에서 선별된 off-label use drug 치료 효능 평가 급성 방사선 위장관 증후군은 방사선 피폭시 빠른시간 내에 진행되는 손상이며, 소화기 장애에 따른 탈수, 설사 등을 동반하며, 장벽 손상에 의한 세균의 침입으로 염증 반응 뿐만 아니라 심할 경우 sepsis에 의한 사망까지 이르게 된다. 하지만 급성 방사선 위장관 손상에 대한 적절한 치료법이 없어 이를 위한 기전, 치료연구가 필요한 상황이다. 따라서 본 과제에서는 off label use drug를 치료제로 적용함으로서 인체 안전성과 경제성을 함께 얻고자 하였다. 고지혈증 치료제인 pravastatin의 급성뿐만 아니라 만성 방사선 위장관 손상에 대한 치료 효과를 나타냈으며, 특히 방사선에 의한 epithelial cell 손상에 큰 효과를 보였다. 하지만 15 Gy 이상의 고선량 노출에서 pravastatin 단독 적용은 생존률 회복에 영향을 주지 못했고, 직접적으로 장 줄기세포에 영향을 주지 않는 것으로 보아 치료 한계성이 관찰되었다. 본 연구에서는 이러한 pravastatin의 제한점을 보완 할 수 있는 다약제 복합 적용을 하고자 하였으며, 우리들은 pravastatin과 metformin 복합약제를 적용하여 그 효과를 검토하였다. Pravastatin과 metformin 복합약제 적용은 마우스 모델에서 방사선 위장관 손상에 의한 사망율보다 유의적으로 감소시켰으며 조직학적 회복을 나타내었다. 또한 인체유사 중동물 모델인 미니피그 모델을 이용하여 방사선 위장관 손상에 대한 치료효과를 검토하였다. Pravastatin과 metformin 복합적용은 체중에는 큰 변화가 없었지만, 부검시 위 팽창 감소, 소장, 대장의 육안적 손상 완화, 그리고 비장 크기의 증가 등으로 복부 장기의 육안적 손상이 완화됨을 확인하였다. 이와 더불어 소장과 대장의 조직학적, 유전학적 분석 결과 pravastatin과 metformin 복합약제 적용은 단독약제 적용보다 위장관 손상을 완화시킴을 확인하였다. 이로써 마우스 모델 뿐만 아니라 미니피그 모델에서도 pravastatin과 metformin 합제가 급성 방사선 위장관 손상을 완화시킴을 알 수 있었다. (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 장원일
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 급성방사선증후군;물리팬텀;바이오마커;허가외 사용 의약품;줄기세포;미니돼지; 2. Acute Radiatio Syndrome;Physical Phantom;Biomarker;off-label use drug;Stem cells;Mini-pig;

□ 연구개요 ■ 한국인에서 위암은 수년간 발생빈도가 매우 높은 암으로, 최근 조기검진이 증가함으로써 5년 생존율은 증가하고 있지만, 민감도 및 특이도가 높은 조기 진단 바이오마커 개발의 부족으로 질병부담이 큰 암(암 환자 1인당 비용부담이 5위)으로 조기 마커 개발에 대한 연구가 시급함. 본 연구의 목표는 “대규모 코호트를 기반으로 위암 발생의 위험 요인을 파악하고, 위암 조기진단 바이오마커를 발굴하고자 함. 또한 유전체-혈청 마커를 통합한 한국인 위암 예측 모형 개발 및 검증을 통하여 실용화 연구의 기반을 수립하고자 함.” 연구목표 1. 대규모 장기추적 코호트 연구를 통해서 한국인 위암 발생 요인 발굴 연구목표 2. 유전체-혈청 마커 연계에 의한 바이오 마커 개발 및 검증. 연구목표 3. 한국인 위암의 유전역학적 예측 모형 개발 및 타당성 평가 □ 연구 목표대비 연구결과 1. 대규모 장기추적 코호트 연구를 통해서 한국인 위암 발생 요인 발굴 - 한국인 위암 유전인자 발굴은 기존 연구에서 알려진 유전좌위인 1번, 8번 크로모좀에 위치한 유전변이가 재현이 되었으며, 39개의 독립된 유전좌위가 발굴됨. - 위암 발생과 연관된 두 개 유전 좌위에 위치한 유전변이의 음주 및 흡연과 상호작용은 확인되지 않았음. 유전자가 맵핑된 유전자 셋트 분석에서 nuclear cyclin dependent protein kinase(CDK)과 관련된 gene set이 위암과 연관된 것을 확인함. 2. 유전체, 혈청 바이오 마커 연계에 의한 신규 마커 개발 및 검증 - 본 연구팀에서 위암 대사체와 관련해서 신규 5개의 마커를 발굴하였음. ROC 곡선을 통해 위암 예측력을 비교해 본 결과, 두 그룹 간 유의한 차이를 보이는 age, sex, γ-glutamyl transferase (GGT) 변수를 활용한 prediction model (AUC: 0.728)에 비해, L-carnitine, citric acid가 추가된 prediction model (AUC: 0.787)에서 위암 발병 예측 확률이 5.9% 높아짐을 확인하였음. 3. 한국인 위암 유전체, 마커 기반 예측 모형 개발 및 타당성 평가 - 위암의 전통적 역학 위험요인 보다 유전점수(GRS)를 포함한 위암 모델의 설명력이 증가하였음 (C index= 0.76). XGBoost, GBM 모델에서 높은 AUC(0.80)가 나타났으며, 특히 KNN의 경우 민감도(Sensitivity)와 특이도(specificity) 0.99와 0.87로 매우 높았음. 역학변수와 유전점수(GRS)를 함께 사용한 기계학습의 예측력이 전반적으로 높은 것으로 검증됨. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 연구 수행의 결과로 위암과 관련된 혈청 및 유전 바이오마커를 발굴하였으며, 이는 조기 위암의 진단 및 예측을 할 수 있는 근거 자료를 제시하는 큰 의미가 있음. • 위암은 유전 및 혈청 바이오마커가 서양인에서 호발하는 다른 암종과 달리 매우 제한적으로 발굴되므로, 본 바이오마커의 발굴은 한국인의 위암 예측 모형에 근거로 널리 활용될 것으로 기대됨. • 본 연구에서 발굴된 유전 대사체 바이오마커를 활용한 예측 모형은 위암 발병위험을 조기에 예측하고 관리하기 위한 도구로 활용되어, 위암으로 인한 질병 부담을 줄일 수 있는 근거 자료에 기여 할 것으로 사료됨. 또한, 국내에서는 대규모 코호트 자료를 이용한 조기 바이오마커의 개발을 활용함으로서 소화기암의 병인 기전들을 깊이 이해할 수 있을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 지선하
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 위암;바이오마커;대사체;예측모형;유전변이; 2. Gastric cancer;biomarker;metabolite;prediction model;genetic variant;

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 - 목적 ⦁첨단산업분야(원전, 방산, 항공, 우주, 조선산업 등) 기술 개발 응용 ⦁미래산업 육성 및 산업체 가속기 활용 활성화를 위한 차세대 복합빔 조사시설 구축 - 필요성 ⦁방산, 원자력 분야 부품·장비 첨단화 필요에 따른 부품 및 소재 결함 분석 고도화 필요 ⦁국내 유일 중성자원인 ‘하나로’의 가동 중단으로 미래기술 개발을 위해 대체 장비 필요 ⦁결함분석을 위해 X-ray를 활용하고 있으나 복합소재 및 밀도 높은 소재 분석 불가능 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 도출결과 - 복합빔 시설의 창원국가산업단지2.0 내 구축 당위성 수립 ⦁창원은 전국 방산매출액 24.1% 등 국내 최고 방위산업 핵심도시 ⦁산업부, 국토부(‘23.3.15) 국가첨단산업벨트 조성 계획에 방위·원자력 융합 지역으로 선정 ⦁연관 산업 클러스터 및 우수한 연구 인프라 보유 - 도출된 복합빔 시설의 규모 및 상세제원 ⦁사업예산: 4,500억원, 사업기간: ’25 - ‘29(5년), 부지면적: 000,000m3 ⦁제원 및 조사면적 등 - 향후 사업 추진방향 ⦁시설 및 장치의 설계, 구축 및 운영 등을 위해 경험과 노하우를 보유한 전문기관이 주관 Ⅳ. 기대효과 - 경남권의 산·학·연을 연결하는 첨단방위·차세대 원자력 산업 요충지로 활용 가능 ⦁(산업체 및 산업단지) 밀양나노센터, 김해골든루트산업단지, 한화에어로스페이스 등 ⦁(대학) 경상국립대학고, 연암공과대학교, 인제대학교, 창원대학교 등 ⦁(연구원) 한국재료연구원, 국방기술품질원, 국방기술진흥연구소 등 - 차별화된 결함 이미지 분석을 통한 첨단방위·차세대원자력 산업의 도약에 기여 가능 ⦁선도적 서비스 모델을 구축하여 신뢰성에 기반한 제품의 글로벌 시장 경쟁력 확보 ⦁인력양성을 통해 신속･정확한 품질 검증･조사 서비스 제공 ⦁자체 연구부서 운영을 통하여 고도화된 융합 하이브리드 영상 시스템 제공 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이종만
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 복합빔;조사시설; 2. Multiple ion beam;Irradiation facility;

Ⅳ. 연구개발결과 1) 분석대상 사업의 운영에 관한 정책·제도적 지원현황 파악 및 적절성 검토 2) 과학·기술적 성과와 사회·경제적 파급효과 측면을 고려한 사업 효율성 및 효과성 진단 3) 사업별 5개 내외의 대표성과 발굴을 통한 사업 성공요인 및 시사점 등 도출 4) 종합적 관점에서의 분석 최종 정리 및 사업개선을 위한 제언 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 전은주
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 원자력연구개발사업;성과분석;효율성;효과성;원자로;대표성과; 2. Nuclear R&D Program;Performance Analysis;Efficiency;Effectiveness;Nuclear Reactor;Signature Achievement;