연구개발 목표 및 내용 최종 목표 차세대 고성능 비정시간(time-of-flight; TOF) 양전자방출단층 촬영장치(Positron emission tomography; PET)가 요구하는 높은 성능을 만족하기 위한 실리콘 광증배기(Silicon photomultiplier; SiPM)의 신호 획득 기술 및 고성능 신호 전달기법을 포함한 전자회로 핵심 기술을 개발한다. 전체 내용 - 기하급수적으로 늘어나는 PET의 광전 소자에서 나오는 신호를 효율적으로 처리하기 위한 새로운 시간 기반의 신호 획득 방법을 개발함 - 시간 기반의 출력 신호로부터 섬광 신호를 복원하는 알고리즘을 개발하고 성능을 비교 평가함 - 몬테-카를로 시뮬레이션을 통해 차세대 PET에서 요구되는 검출기의 성능(계수율 및 불응시간 등)을 파악하고 이를 만족하는 검출기의 구조를 설계 - 제안한 방법을 FPGA로 구현하여 집적화 - 개발한 신호 획득 방법을 적용한 고성능 PET 검출기를 개발하고 성능 평가를 통해 개발한 검출기가 차세대 고성능 PET 시스템에 사용될 수 있음을 검증 연구개발성과 - 가격 효율적인 새로운 섬광 검출기의 데이터 획득 방법의 개발 및 성능 평가 - FPGA에서 실시간으로 구현할 수 있는 신호 복원 알고리즘의 개발 및 성능 평가 - FPGA를 이용한 고성능 TDC 회로의 개발 및 성능 평가 - 개발한 신호 획득 방법을 이용하여 프로토타입 검출기 개발 및 성능 평가 - 연구 기간 총 5편의 SCI 논문 게재 및 6건의 국제 학회 발표 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 뇌전용 PET 시스템, 고성능 TOF PET, 종축시야 1 m 이상의 터널형 PET 시스템 등 차세대 PET 시스템 개발에 활용되어 가격경쟁력 있는 고성능 PET 개발을 촉진함 - 개발한 기술을 PET 검출기 뿐 아니라 감마카메라, SPECT 등의 다른 핵의학 장비에도 응용될 수 있으며, 지수적으로 감소하는 신호를 갖는 다른 검출기 및 신호처리 분야에도 이용될 수 있음 - 본 연구에서 PET 검출기의 신호처리에 관한 특허는 향후 국내 기업들이 특허 장벽을 극복하는데 도움을 줄 것으로 기대됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 고근배
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 양전자방출단층촬영;실리콘광증배기;데이터 획득;방사선검출기;섬광 검출기; 2. Positron Emission Tomography;Silicon Photomultiplier;Data acquisition;Radiation detector;Scintillation detector;

□ 연구개요 ○ 본 연구의 목표는 이중수소결합 도너(dual-hydrogen bond donor)와 음이온의 결합에 의해 발생하는 탈양자화(deprotonation) 현상을 전기적인 신호로 변환하여 특정 음이온을 실시간으로 검출할 수 있는 IoT 센서 플랫폼을 개발하는 것임. ○ 본 연구에서는 다양한 구조의 이중수소결합 도너 기반의 음이온 리셉터 분자를 설계 및 합성하여 음이온과 결합력을 체계적으로 평가함으로써 우수한 결합력을 갖는 리셉터 설계의 기준안을 제시함. 음이온과 리셉터의 화학적인 상호작용을 효과적으로 전기신호로 변환하기 위하여 탄소나노튜브에 기능화 하는 방법에 대한 연구를 수행함. ○ 궁극적으로, 개발한 IoT 센서 플랫폼을 활용하여 극소량의 용액에 포함되어 있는 음이온을 실시간으로 감지할 수 있는 프로토타입 센서를 구현하는 것이 본 연구의 최종 목표임. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도 ■ Squaramide, thiourea 및 croconamide 기반의 이중수소결합 도너에 양이온 기능기 (pyridinium)와 전자 당김기(electron withdrawing group)를 결합시켜 탈양자화가 효과적으로 발생하는 음이온 리셉터를 합성함. 합성한 리셉터는 ¹H 핵자기 공명 분광법(nuclear magnetic resonance, ¹H NMR)을 통해 구조 분석이 이루어짐. 음이온과 결합 특성은 자외선 가시광선 분광기(UV-vis spectroscopy)를 활용하여 음이온과 리셉터의 정량적인 결합력을 평가함. ○ 2차년도 ■ 스프레이 코팅 공정을 통하여 폴리-4비닐피리딘(poly(4-vinylpyridine), P4VP)-탄소나노튜브 복합체를 형성함. 음이온 리셉터는 P4VP-탄소나노튜브 복합체에 공유결합을 통해 기능화가 이루어짐. 리셉터가 기능화된 P4VP-탄소나노튜브 복합체를 활용하여 센서를 제작하고 음이온이 포함된 용액이 주입되었을 때, 센서의 저항이 증가함을 통해 리셉터와 음이온의 화학적 상호작용이 전기 신호로 성공적으로 변환되는 것을 증명함. ■ 합성한 리셉터 중 Squaramide가 기능화된 P4VP-탄소나노튜브 복합체가 아세테이트 음이온에 대하여 가장 우수한 감도를 나타냄. 추가적으로, 탄소나노튜브 섬유를 활용하여 음이온 리셉터를 비공유결합 방식과 공유결합 방식을 통해 기능화하여 기능화 방식에 따른 음이온 감지 특성을 비교 평가함. ○ 3차년도 ■ IoT 기반의 센서 모듈을 개발하여 센서에서 발생하는 전기 신호를 무선 통신을 통해 스마트폰으로 전송하여 실시간으로 음이온 감지에 성공함. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 아세테이트 음이온은 박테리아 세포의 성장을 제어하는 지표성분으로 알려져 있으며, 인슐린과 같은 합성 단백질 생산에서 중요한 지표로 활용됨. 박테리아 세포의 성장 환경에서 아세테이트 음이온의 농도와 세포성장에 대한 상관관계를 체계적으로 평가하여 합성 인슐린 생산효율 최적화에 기여할 것으로 기대. ○ 추가적으로, 양이온 성분과 중성 용질을 감지할 수 있는 센서를 개발하여 본 연구에서 개발한 IoT 기반 센서 모듈을 융합하여 센서 플랫폼의 활용분야의 확장을 기대. ○ 또한, 다종 센서 어레이 시스템을 개발하여 용액 속에 포함되어 있는 이온 및 바이오 마커에 대한 감지 정확성을 높이고, IoT 기술과 패턴인식 기술을 접목하여 현장진단형 센서 플랫폼으로 활용할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최선진
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 음이온 센서;이중수소결합 도너;탈양자화;탄소나노튜브;사물인터넷; 2. anion sensor;Dual-hydrogen bond donor;deprotonation;carbon nanotube;IoT;

□ 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;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김석호
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 고아 핵수용체;에스트로겐 관련 수용체 감마;조절자;루시페레이스;세포기반 시험; 2. Orphan Nuclear Receptor;Estrogen Related Receptor gamma;Modulator;luciferase;cell-based assay;

□ 연구개요 본 연구과제는 우수한 내방사선 특성과 우수한 전기적 특성을 동시에 가지는 산화물 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT)를 구현을 목표로 3개년에 걸쳐 진행되었음. 각 연차별 세부 연구 성과는 아래와 같음. ■ 1차년도: 다양한 방사선 조사에 의한 산화물 TFT의 열화 메커니즘 규명 ■ 2차년도: 산화물 TFT의 내방사선성 확보를 위한 요소 기술 개발 ■ 3차년도: 고성능 내방사선 산화물 TFT 및 이에 기반한 단위 회로 구현/검증 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제의 연차별 연구 목표 대비 연구 결과는 다음과 같음. ■ 1차년도: 과제의 1차년도에서는 proton과 X-ray 조사로 인한 산화물 TFT의 전기적 특성/신뢰성 열화 원인을 분석하였음. 이를 통해 displacement damage가 proton 조사로 인한 특성 열화의 주요 원인임을 확인하였으며, X-ray 조사로 인한 VO의 증가는 채널 두께가 증가할수록 큰 영향을 받는 것으로 확인되었음. 이는 과제의 목표와 부합하는 결과임. ■ 2차년도: 과제의 2차년도에서는 a-IGTO를 채널층으로 활용하는 산화물 TFT의 채널 두께와 passivation 두께, 종류가 proton과 X-ray 조사 하에서 전기적 특성에 미치는 영향을 확인하였고, 패시베이션층 내부에 수소 함량이 적은 공정 방법 및 얇은 두께의 패시베이션층 조건으로 우수한 내방사선성 및 전기적 특성을 가지는 산화물 TFT의 조건을 과제의 목표에 부합하는 방식으로 확립하였음. ■ 3차년도: 과제의 3차년도에서는 n형 IGZO TFT와 p형 SnO TFT로 구성된 CMOS inverter를 구현하였고 이에 대해 100 Gy dose의 X-ray 조사 전과 후의 동작 특성을 비교하여 동작 특성이 거의 일정하게 유지됨을 확인하였음. 제작된 CMOS inverter는 전원전압(V_DD) 10 V 인가 시, X-ray 조사 전과 후에 각각 약 33.4 V/V와 33.1 V/V의 gain을 가지고 있고 V_M은 약 5.3 V/ 5.1 V 가짐이 확인되었으며, 이는 과제의 목표에 부합하는 수치임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제의 수행을 통해 고성능 고내방사선성 산화물 박막 트랜지스터를 구현하였으며, 이에 기반한 단위 회로를 구현하는 확장된 기술을 마련하였음. 산화물 TFT는 기존의 a-Si TFT 대비 전기적 특성이 탁월하고 유기 TFT 대비 전기적 신뢰성과 내방사선성이 우수하며 polyimide 등 유연기판에 제작이 용이한 장점을 가지고 있음. 본 과제를 통해 도출된 연구개발결과는 입자치료 의료기기용 대면적 방사선 영상 센서, 대면적 방사선 검출기 및 우주 환경 및 극한 환경 하에서 동작을 요하는 다양한 대면적 전자시스템 등의 제작에 필요한 핵심 요소 기술을 확보하는데 크게 공헌할 수 있을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 권혁인
• 주관연구기관 : 중앙대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 산화물 반도체;박막트랜지스터;내방사선;상보적 로직회로;고성능; 2. Oxide Semiconductor;Thin Film Transistor;Radiation Hardening;Complementary Logic Circuit;High-Performance;

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;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이준
• 주관연구기관 : (주)에스제이엠
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 핵융합;이중 진공경계;원자력코드;벨로우즈;로타리 피드스루; 2. Nuclear Fusion;Dual vacuum wall;ASME;Formed Bellows;Rotary feedthrough;

▣ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 국내 방사선 이용환경을 고려한 방사선방호 최적화 기준 개발 ◼ 전체 내용 - 국내 특성을 반영한 방사선방호 최적화 규제체계 개발 - 국내 방사선작업종사자 방호최적화 판단을 위한 평가기술개발 - 일반인 방사선방호 최적화 판단을 위한 평가기술 개발 - 방사선방호 최적화를 위한 경제적 모델 분석 ◼ 1단계 ❏ 목표 - 원자력안전법령에 제시된 방사선량 등의 근거가 되는 국제·해외기준 조사 - 방사선규제기준 산출시 적용한 주요 변수 및 상수의 국내 적용성 평가 - 국제 기준과 국내 기준간의 비교 문서 초판 발간 - 국내 타 분야 및 해외 금전계수 설정 및 적용사례 조사 - 국내 선량제약치 등의 규제기준과 안전성 증진에 소요되는 비용간 상관관계 조사 - 원자력이용시설의 부지경계, 선원의 분류, 대표인에 대한 개념 설정 및 정의 도출 - 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 주요 피폭경로 및 선량평가 방법 제시 - 방사선방호기준 설정배경, 산출원리, 해당 기준 수치 산출에 사용된 변수 값 등 조사·분석 - 분야별 방사선작업종사자의 방사선(원) 취급시간과 피폭 선량과의 상관관계 조사 - 방사선방호기준 산출체계 조사‧분석 - 방사선방호 비용-편익 분석기법 개발 - 국내 고유의 방사선방호 비용편익 분석기법을 개발하기 위한 방사선방호 최적화 관련 국내외 주요 변수에 대해 조사 - 통계적 생명가치 산출방식 조사 - 국내 현황을 반영한 금전계수 산출평가 방법 제시 ❏ 내용 - 원자력안전법령내 방사선작업종사자 및 일반인 방호기준 설정이력 분석 - 원자력이용시설 방사선관리구역 설정이력 분석 - 원자력이용시설 정상 및 사고시 설계목표치 국내 배경 조사 - 방사선규제기준 산출에 대한 국내 적용성 혹은 대체 가능성 평가 - 국제기준과 국내기준의 공통점 및 차이점에 관한 비교 종합문서 발간 - 미국 등 해외 금전계수 규제기준 분석 - 환경상 위해방지 적용에 대한 국내 현황 검토 - 선량제약치 도입에 따른 규제기준 제·개정 검토 - 최대피폭개인(혹은 대표인)에 대한 국내 연구 및 규제사례 분석 - 원자력이용시설의 부지경계, 선원의 분류, 대표인에 대한 개념 설정 및 정의 도출 - 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 주요 피폭경로 및 선량평가 방법 제시 - 원자력안전법령에 제시된 방사선량 등의 근거가 되는 국제기준·해외기준 조사 - 원자력안전법령내 제시된 인체에 대한 선량기준, 방사선관리구역 및 차폐, 선량평가 관련 국제기준조사 - 미국, 캐나다, 일본, 유럽 주요국의 해외 방사선방호체계 기준 조사 - 방사선작업종사자 및 시설 방사선방호 최적화 사례 예비 조사 - 방사선방호기준 설정배경, 산출원리, 해당 기준 산출에 사용된 변수 값 등 조사·분석 - 국제기구, 국외기구의 방사선작업종사자 방호기준 산출 계산식, 선량환산계수 등 산출 배경, 근거 분석 - 국제기준과 국내기준간의 비교 문서 발간 - 인체에 대한 선량기준, 방사선 관리구역 및 차폐, 선량평가에 대한 국제기준의 국내 적용성 및 차이점 비교 - 국내 (선량제한치 등의) 규제기준과 안전성 증진에 소요되는 비용간 상관관계 조사 - 안전성 증진에 소요되는 비용과의 관계 조사 - 방사선차폐기준 강화 및 감시구역 도입에 따른 비용관계 조사 - 방사선시설 이용환경(운영절차, 피폭을 유발하는 주요직무, 직무 규정 등) 기초조사 - 공공(원자력발전소, 핵주기시설, 방사성폐기물처리시설) 및 민간(비발전분야) 공동활용 방안 수립 - 민간(비발전분야)의 방사선이용환경(운영절차, 직무특성 등) 자료 수집 방법 검토 - 취급시간-피폭선량과의 상관관계 분석 방법론 및 기존피폭선량 DB 비교·검증을 위한 선량평가 방법론 마련 - 분야별 방사선작업종사자의 방사선(원) 취급시간과 피폭선량과의 상관관계 조사 - 분야별 방사선 작업의 특성(단위 작업, 작업 시간, 개인피폭선량 등) 조사 - 분야별 방사선 이용환경(시간, 피폭선량 등) 분석을 위한 설문조사 수행 및 결과 분석 - 방사선작업종사자 분야별 취급시간-피폭선량 상관관계 - 선원 또는 직무별 피폭 상황에 따른 주요 피폭경로 및 선량평가 방법 제시 - 선원 또는 직무별 국내/외 방사선작업종사자의 선량제약치 조사 - 선원 또는 직무별 선량제약치 설정방법 제시 - 선원 또는 직무별 방사선작업종사자의 선량제약치 제안 - 방사선방호 최적화를 위한 표준 절차 개발 - 원자력이용시설의 부지 경계, 선원의 분류, 대표인에 대한 개념 설정 및 정의 도출 - 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 피폭경로 및 시나리오 도출 - 금전계수 산출을 위한 통계적 생명가치(VSL) 도출 방법론 고찰 - CVM을 분석을 위한 전문가검토, 표적집단토론회, 사전조사의 방법을 이용 설문지 개발 ◼ 2단계 ❏ 목표 - 미국 등 해외 금전계수 규제기준 분석 - 환경상 위해방지 적용에 대한 국내 현황 검토 - 선량제약치 도입에 따른 규제기준 제·개정 검토 - 최대피폭개인(혹은 대표인)에 대한 국내 연구 및 규제사례 분석 - 원자력이용시설의 부지경계, 선원의 분류, 대표인에 대한 개념 설정 및 정의 도출 - 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 주요 피폭경로 및 선량평가 방법 제시 - 원자력안전법령에 제시된 방사선량 등의 근거가 되는 국제기준·해외기준 조사 - 원자력안전법령내 제시된 인체에 대한 선량기준, 방사선관리구역 및 차폐, 선량평가 관련 국제기준조사 - 미국, 캐나다, 일본, 유럽 주요국의 해외 방사선방호체계 기준 조사 - 방사선작업종사자 및 시설 방사선방호 최적화 사례 예비 조사 - 방사선방호기준 설정배경, 산출원리, 해당 기준 산출에 사용된 변수 값 등 조사·분석 - 국제기구, 국외기구의 방사선작업종사자 방호기준 산출 계산식, 선량환산계수 등 산출 배경, 근거 분석 - 국제기준과 국내기준간의 비교 문서 발간 - 인체에 대한 선량기준, 방사선 관리구역 및 차폐, 선량평가에 대한 국제기준의 국내 적용성 및 차이점 비교 - 국내 (선량제한치 등의) 규제기준과 안전성 증진에 소요되는 비용간 상관관계 조사 - 안전성 증진에 소요되는 비용과의 관계 조사 - 방사선차폐기준 강화 및 감시구역 도입에 따른 비용관계 조사 - 방사선시설 이용환경(운영절차, 피폭을 유발하는 주요직무, 직무 규정 등) 기초조사 - 공공(원자력발전소, 핵주기시설, 방사성폐기물처리시설) 및 민간(비발전분야) 공동활용 방안 수립 - 민간(비발전분야)의 방사선이용환경(운영절차, 직무특성 등) 자료 수집 방법 검토 - 취급시간-피폭선량과의 상관관계 분석 방법론 및 기존피폭선량 DB 비교·검증을 위한 선량평가 방법론 마련 - 분야별 방사선작업종사자의 방사선(원) 취급시간과 피폭선량과의 상관관계 조사 - 분야별 방사선 작업의 특성(단위 작업, 작업 시간, 개인피폭선량 등) 조사 - 분야별 방사선 이용환경(시간, 피폭선량 등) 분석을 위한 설문조사 수행 및 결과 분석 - 방사선작업종사자 분야별 취급시간-피폭선량 상관관계 - 선원 또는 직무별 피폭 상황에 따른 주요 피폭경로 및 선량평가 방법 제시 - 선원 또는 직무별 국내/외 방사선작업종사자의 선량제약치 조사 - 선원 또는 직무별 선량제약치 설정방법 제시 - 선원 또는 직무별 방사선작업종사자의 선량제약치 제안 - 방사선방호 최적화를 위한 표준 절차 개발 - 원자력이용시설의 부지 경계, 선원의 분류, 대표인에 대한 개념 설정 및 정의 도출 - 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 피폭경로 및 시나리오 도출 - 금전계수 산출을 위한 통계적 생명가치(VSL) 도출 방법론 고찰 - CVM을 분석을 위한 전문가검토, 표적집단토론회, 사전조사의 방법을 이용 설문지 개발 ❏ 내용 - 선원별 피폭상황에 대한 방사선작업종사자의 선량제약치 및 참조준위 유도방법론 개발 ◦ 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 종사자 피폭량 조사 및 계산 ◦ 분야별 방사선 이용환경 분석을 위한 설문조사 추가 수행 및 결과 분석 ◦ 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 방사선작업종사자의 피폭량 조사 ◦ 피폭시나리오에 따른 선원 또는 직무별 방사선작업종사자의 피폭량 계산 - 선원별 피폭상황에 대한 일반인 선량제약치 및 참조준위 유도 방법론 개발 ◦ 우리나라 국민이 방사선(원)에 직접 노출될 수 있는 주요 상황 및 피폭경로 제시(결정집단, 대표인 중심) ◦ 우리나라 국민의 방사선 이용 환경을 고려한 선원의 분류 ◦ 선원별 피폭상황에 따른 피폭경로 및 피폭시나리오 도출 ◦ 선원 또는 직무별 피폭상황에 따른 일반인 피폭량 조사 및 계산 ◦ 선량제약치, 참조준위 설정을 위한 선원별 피폭상황에 따른 대표인의 선량평가 결과 제시 ◦ 대표인 선량평가를 위한 전산프로그램 개발 - 방사선방호 최적화를 위한 평가방법론 개발 - 최적화 기준의 활용을 위한 제도개선(안) 도출 - 국내 현황을 반영한 선량 금전계수 산출근거 제시 - 방사선방호 최적화(편익 극대화)를 위한 평가방법론 개발 - 우리나라 방사선안전 기준의 설정근거와 변경이력, 해외기준과의 비교자료 발간 - 최적화 기준의 활용을 위한 제도개선(안) 제시 ◦ 선원별 피폭상황에 대한 종사자 선량제약치 및 참조준위에 대한 학계, 산업계 의견수렴 - 선원별 피폭상황에 대한 종사자, 일반인 선량제약치 및 참조준위 최종 제시 ▣ 연구개발성과 □ 원자력안전성과 - 안전기술보고서(N-STAR)(건) : 23건 발간 □ 과학기술성과 - 논문(건) : 국내 13편 게재, 국외 3편 게재 - 학술대회 발표 : 국내 77건, 국외 15건 □ 인력양성성과 ◦ 학위취득(명) : 석사 13명, 박사 1명 ◦ 연수지원(명) : 단기 14명(1차년도 2명, 2-5차 각 3명) □ 기타 연구성과 - 국제표준(ISO) 채택 : 1건 - S/W등록 : 2건, 성과홍보: 2건, 수상 2건 □ 정성적 성과 ▣ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (활용계획) - 현재 방사선방호 기준의 타당성에 대한 분석결과를 바탕으로 방사선방호기준을 국내환경에 적합하게 개정하는데 활용함 - 방사선 이용분야별 선량 제약치 등 최적화 기준을 권고함으로써 방사선이용기관의 자발적 안전관리를 촉진하는데 활용함 - 방사선방호 규제신설‧강화 시 금전계수를 사용한 정량적 규제영향분석결과 도출에 활용함 (기대효과) - 그간의 선량한도 중심의 안전관리에서 벗어나 방사선방호의 최적화가 이루어짐으로써 국제기준에 보다 부합하는 안전관리체계가 구축과 동시에 방사선작업종사자 및 일반국민의 방사선안전을 보다 제고 가능함 - 방사선안전규제 도입 또는 규제강화 시 정량화되고 체계화된 비용‧편익분석이 가능함으로써 규제의 합리성 및 수용성 제고가 가능함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정규환
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사선방호 최적화;선량제약치;대표인;비용-편익분석;금전계수; 2. Optimization of Radiological Protection;Dose Constraint;Representative Person;cost benefit analysis;Monetization for Health Detriment;

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;

□ 연구개요 일부 식품유래 천연물은 nuclear factor erythroid 2-related factor 2(Nrf2) 신호전달계를 활성화하고, 이를 통하여 항산화효소와 2상 해독효소계 발현을 촉진함으로서 암발생을 예방하지만, 또 다른 측면에서 Nrf2 활성화가 암세포에서 발생하는 활성산소의 제거를 촉진하여 암세포 증식을 촉진할 수 있다는 것이 알려져 있음. 따라서 본 연구에서는 식품유래 천연물에 의한 Nrf2의 활성화가 대장암세포의 증식을 촉진하는지 여부와 전사조절인자 Nrf2에 의해 발현이 조절되는 단백질 가운데 암세포 증식과 직접적인 관련이 있는 단백질을 동정하기 위해서 Nrf2을 knockout 한 대장암 세포를 제작하고, RNAseq을 통하여 탐색된 Nrf2-downstream 유전자를 knockout 또는 knockdown 시키는 방법으로 Nrf2 신호전달계를 통하여 암세포 증식 촉진에 관여하는 유전자를 구명하고자 하였으며, 나아가 해당 단백질의 활성을 제어하는 방법을 찾아 암치료에 도움을 줄 수 있는 전략을 수립하고자하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 식품유래 Nrf2 신호전달계를 활성화시키는 파이토케미컬이 암세포증식을 촉진하는지 여부를 조사하고, 이를 통하여 암세포증식을 촉진하는 것으로 확인된 화합물을 이용하여 어떤 Nrf2-downstream 단백질이 암세포증식에 관여하는지 알아보기 위한 연구를 진행하였음. ● 결과 1. 식품유래 천연물이 대장암세포증식 촉진하는 것을 확인하고, 이것이 Nrf2 신호전달계의 활성화와 관련이 있음을 Crispr/casp9 이용한 Nrf2 knockout 및 Nrf2 저해제(brusatol)를 이용하여 증명함 ● 결과 2. 식품유래천연물의 일종인 sulforaphane(SFN)은 Nrf2신호전달계를 활성화 하고 암세포증식을 촉진하는데, 이와 직접적인 관련이 있는 Nrf2-downstream 유전자를 RNAseq과 gene knockout/knockdown 방법으로 탐색하여 γ-glutamylcysteine ligase-catalytic subunit(GCLC)가 핵심단백질임을 확인하였음 ● 결과 3. GCLC가 세포내 활성산소 소거를 통하여 암세포증식을 촉진하여 항암제 작용을 저해하므로, 항암제와 GCLC 저해제(BSO)를 병용처리하였을 때, 항암효과가 상승되는 것을 확인하였음. 특히 SFN은 BSO 및 thioredoxin reductase 억제제인 auranofin와 병용처리시 환원된 글루타티온을 고갈시키고 세포내 산화환원 상태를 교란함으로써 항암활성이 크게 증가하는 것을 새롭게 발견하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구결과는 다음과 같은 영역에서 활용될 수 있을 것으로 판단됨. 1. 암환자의 식사요법으로 활용: 암세포가 이미 존재하는 환경에서 십자화과 채소 등 Nrf2 신호전달시스템을 활성화할 수 있는 식품의 다량 섭취를 자제하도록 권장하는 것이 바람직함. 예를 들어, 블로콜리새싹, 생배추, 갓의 과량 섭취는 피하는 것이 좋으나 이들을 가공한 제품(예, 김치)은 상대적으로 안전함. 2. 식품 유래 Nrf2 activator를 함유하는 항암제에 대한 지적재산권 획득: 본 연구과정에서 낮은 농도의 SFN이 환원형 glutathione(GSH) 소거하는 특성을 확인하였으며, 이를 응용하여 GSH 합성을 억제하는 buthionine sulfoximine(BSO)와 thioredoxin reductase 저해제 auranofin을 SFN과 병용처리시 항암활성이 극적으로 증가하는 것을 확인하였고, 이 신규 항암요법에 대한 지적재산권을 확보하고자 함. 3. 연구의 확장성 확인: 암세포내 활성산소 양을 증가시켜 암세포를 사멸시키려면 GSH 농도뿐만 아니라 또 다른 항산화시스템인 thioredoxin을 동시에 저해해야 함을 확인하였으며, 여기에 SFN과 같은 electrophiles을 추가하였을 때 활성산소발생이 폭발적으로 증가하고, 암세포를 효과적으로 사멸시키는 것이 확인되었으므로, 천연물 또는 이미 개발된 약물가운데 BSO와 auranofin과 병용처리하여 항암효과를 잘 발휘할 수 있는 소재들을 발굴하여 암치료 및 기타 질병치료제로 검토하는 것이 가능할 것으로 판단됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김정상
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 대장암;항산화효소계;설포라판;감마글루타밀시스틴 라이게이즈; 2. colorectal cancer;antioxidant enzymes;Nrf2;sulforaphane;γ-glutamylcyste ine ligase;