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;

연구개요 ‣ 암치료에 필수적인 첨단 정밀 방사선치료 및 방사선수술에서 사용하는 소조사야빔 (5 × 5 mm 이하)의 절대흡수선량을 3% 이내 불확도로 정확하게 측정하기 위한 미세 검출기를 개발하고 국제 표준 프로토콜을 충족하는 검출기 교정 방법을 확립을 목적으로 함. 연구 목표대비 연구결과 ‣ 섬광체 검출기 모델 제작 공정 확립 및 특성 연구 (100% 달성) - 88.4, 95.6, 97.2% iso-dose volume 섬광체 제작 완료 - 초기 신호 측정을 통해 (1850 ± 945)s 의 시정수 획득 - 0.8% 이내의 단기 측정 표준편차 측정 - 0.96 이상의 선형 피팅의 R2 값 확보 - 각도 의존성 1% 미만 확인 ‣ 미세 섬광체 검출기 시작품 제작 및 성능 개선 (100% 달성) - 98% iso-dose 맞춤형 섬광체 검출기의 오차 원인 제거 및 성능 향상하여 미세 섬광체 검출기 시작품 완성. - 체렌코프 방사선효과 제거 (차감법) - 장·단기 안정성, 온도 민감도, 선형성, 선량률 의존성, 등방성 확인 ‣ 섬광체 검출기 특성 시험을 위한 전산모사 시스템 구축 (100% 달성) - 섬광체 검출기 전산모사 정당성 확보 및 시스템 구축. - 전산모사계산을 통한 ISS(Iso-dose shaped scintillator)에 대한 선량보정인자 확보 ‣ IAEA TRS 483 문서를 따르는 교정 상수 확보 (100% 달성) - ISS에 대하여 ‘ND,w = 3.700 × 10-4 Gy/nC’ 교정상수 확보 - 의료현장에서 LGP 선량의 차이 ± 1% 이내 확인 ‣ 기존 상용화 검출기와 특성 비교 (100% 달성) - ISS의 장기 안정성 문제를 확인 및 개선방안 마련 - ISS에 대한 보정계수 적용을 통한 선량검증 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ‣ 활용방안 - 소조사야 빔의 흡수선량을 보다 정확하게 측정하는 것은 방사선 치료의 성공률 및 안정성을 제고를 위해 중요한 기술임. 특히, 소조샤야 빔을 이용하여 치료하는 체부정위방사선치료 (SBRT, stereotactic body radiation therapy) 기술 분야에서 본 연구 성과 결과물을 광범위하게 활용할 수 있을 것으로 사료됨. - SBRT은 본 연구에서 수행된 감마나이프 이 외에도 임상 선형가속기(약 164대)와 사이버나이프 (국내 8개 기관) 방사선치료기의 선량 측정에 활용할 수 있을 것으로 기대됨. - 향후, ISS 검출기 제작 시 재조립 절차를 수행하지 않으면서 체렌코프 빛의 신호 왜곡을 제거할 수 있는 개선방안에 대한 추가연구가 필요할 것으로 사료됨. ‣ 기대효과 - 첨단 방사선 암 치료의 필수적인 소조사야 빔의 흡수선량을 보다 정확하게 측정함으로써 방사선치료의 성공률 및 안전성을 제고할 수 있음. - 최신 국제 프로토콜인 IAEA TRS-483의 오류를 제거하고 한계를 극복함으로써 첨단방사선치료 및 방사선수술의 표준화를 주도할 수 있을 것으로 기대됨. - 기존 검출기와 비슷한 안정성과 특성을 가지면서 소조사야 빔을 정확하게 측정할 수 있는 시스템을 개발할 경우 실용화에 나설 수 있을 것으로 사료됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정현태
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 소조사야 방사선;물흡수선량;섬광체 검출기;3D 프린팅;IAEA TRS-483; 2. Small field radiation;Absorbed dose to water;Scintillation detector;3D printing;IAEA TRS-483;

□ 연구개요 자연계를 구성하는 물질은 강한 상호작용으로 인하여 결합되어 있는 형태로 존재하며 이를 하나의 커다란 이론적 틀에서 이해하는 것은 핵물리학 이론의 주요 연구 목표라 할 수 있다. 이는 전자기력과 약력 그리고 강한 상호작용을 통합하여 이해하려는 시도의 중요한 단계이며 이 목표를 달성하기 위해서는 강한 상호작용에 대한 많은 실험적/이론적 정보가 필요하고 또 여러 계에서 다양한 방법으로 강입자와 원자핵의 구조와 반응을 연구해야 한다. 우선 자유상태에서 각 강입자의 구조와 특성을 이해하는 것이 우선되어야 하며 이는 핵물질 연구를 위한 기본적인 정보를 제공한다. 또한 실제 원자핵 혹은 핵물질 안에서의 입자의 성질과 구조가 자유상태에서의 성질 및 구조와는 달라서 핵력에 대한 올바른 이해를 위해서는 핵물질 안에서 입자의 성질이 변화하는 현상을 고려해야 한다. 이런 연구를 통하여 중성자별과 같은 거시적 계의 구조와 성질 연구에 필요한 정보를 알 수 있다. 본 연구에서는 이를 위하여 강입자 하나로부터 핵자로 이루어진 계 그리고 중성자별까지 포함한 다양한 계에서 강한 상호작용의 변화에 관한 폭넓은 이론 연구를 수행 하여 하나의 통일된 이론을 정립하기 위한 노력에 기여하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제를 통하여 모두 세 분야의 연구를 진행하였다. (i) 핵자 구조 연구와 관련하여 (1+1) 차원에서의 toy model 계산을 수행하여 핵자 구조 함수가 정의 가능한 영역을 연구하였고 차세대 시설에서 수행할 수 있는 연구과제를 제시하였다. (ii) 강입자의 구조와 반응에서는 기묘도가 –2 또는 –3인 중입자의 붕괴를 쿼크 모형에서 상대론적인 보정을 고려하여 계산하였으며, 중간자의 성질을 더욱 자세히 연구하기 위해 상대론적인 모형인 light-front 쿼크 모형을 이용하여 계산하였다. (iii) 마지막으로 원자핵의 구조와 반응에 관해서는 최근 많은 관심을 끌고 있는 기계 학습을 무거운 원자핵의 알파 붕괴에 작용하여 만족할 만한 결과를 얻었으며, 별의 에너지원인 열핵반응에 기존의 R-matrix 모형보다 진일보한 이론 도구인 유효장이론을 처음으로 적용하여 유효장이론이 이 분야의 연구에 적용될 수 있음을 입증하였다. 이렇게 원래 목표하였던 연구를 수행하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구의 수행을 통하여 다양한 시스템에서 여러 경우에 대하여 강한 핵력의 변화와 입자 및 핵의 구조에 관한 정보를 제공하고자 하였다. 또한 현재 우리나라를 포함한 선진 제국의 세계적인 가속기 연구소에서 실험연구로 계획 중인 연구 주제의 선행 연구가 되어 이들 실험에 대한 이론적 배경과 당위성 그리고 그 실험 결과에 대한 이론적 예측을 제공하고자 하였다. 이와 함께 중요한 물리적 가정 혹은 구조에 민감한 물리량을 찾아 그에 대한 이론적 예측을 제공하여 실험연구와 분석을 선도하는 효과를 기대하며 이 분야에 관한 연구성과를 생산하였다. 이런 연구를 위해서는 국제 협동연구가 필수적이므로 정기적으로 소규모의 집중적인 학술 행사를 매년 개최하여 차세대 연구 인력인 대학원 학생들에게 세계적인 석학과 교류할 기회를 제공하였다. 본 연구를 통하여 핵자의 구조에서 중성자별의 중요한 에너지원인 열핵반응에 이르기까지 다양한 형태의 강한 상호작용을 연구하였으며, 이는 후속 연구로 이어질 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오용석
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 강입자구조와 핵구조;강입자반응과 핵반응;원자핵의 붕괴 반응;중성자별과 핵물질;QCD 유효이론; 2. Hadron structure and nuclear structure;Hadron reactions and nuclear reactions;Nuclear decays;Neutron star and nuclear matter;Effective theories of QCD;

연구개요 본 연구에서는 핵포화밀도를 기준으로 이 보다 낮은 밀도에서부터 훨씬 높은 밀도에 이르는 폭 넓은 밀도 영역에 대해 핵대칭에너지를 정확하게 결정하는 방법을 모색한다. 이같은 탐색으로부터 정한 방법을 통해 핵대칭에너지의 밀도에 대한 변화가 가지는 불확실성의 범위를 제시한다. 새롭게 결정한 핵대칭에너지를 다양한 현상에 적용하여 앞서 결정된 핵대칭에너지의 적합성을 검증하고 이로부터 불확실성의 추가 제한 가능성을 모색한다. 연구 목표대비 연구결과 · 핵대칭에너지의 불확실 범위 결정 1. Korea-IBS-Daegu-SKKU (KIDS) 밀도범함수이론을 이용하여 핵대칭에너지의 밀도에 대한 변화를 결정하는 J, L, Ksym 등의 상수 범위 결정 2. 기존의 문헌에서 제시되는 J, L, Ksym의 범위는 30-35 MeV, 40-76 MeV, -760 ~ -170 MeV였으나 KIDS에 원자핵 데이터와 중성자별 관측 자료를 이용하여 결정한 범위는 J=30.0-31.5 MeV, L=44-55 MeV, Ksym=-130 ~ -50 MeV로서 기존의 불확실성을 대폭 줄이는 성과를 얻음. · 핵자의 핵물질 내 유효질량과 핵대칭에너지의 불확실성이 다양한 현상에 미치는 영향에 대한 조사 1. 중성자별과 J, L, Ksym의 상관 관계를 조사하여 중성자별의 정밀 관측이 핵대칭 에너지의 불확실성 축소에 미치는 영향에 대한 체계적인 이해 수립 2. 양성자 방울선에서 중성자 방울선에 이르는 원자핵의 주요 특성 (결합 에너지, 반경, 변형도 등)을 계산하여 중성자 초과잉 핵의 변형도, 중성자 방울선의 위치 등이 핵대칭에너지의 J, L, Ksym 값에 따라 뚜렷하게 달라지는 결과를 얻음. 3. KIDS 모형을 기반으로 하여 람다 하이퍼론의 핵물질 내 상호작용을 결정하고 핵대칭에너지가 상호작용의 형태에 미치는 영향을 분석 4. 경입자-원자핵 준탄성산란 문제에 KIDS 모형을 적용하여 핵자의 유효질량과 핵대칭에너지가 산란단면적에 미치는 영향을 연구: 유효질량의 값에 따라 산란단면적이 현저한 차이가 나타남을 보였고 전자 산란, 중성미자 산란 모두에서 자유 상태 핵자의 질량과 유사한 유효질량일 때 실험과 잘 일치함을 보임 5. KIDS 모형을 이용하여 중성자별 내부에서 중성미자와 핵자의 산란단면적과 평균 자유거리(mean free path)를 계산하여 핵자의 유효질량과 핵대칭에너지의 효과를 연구함. 유효질량, 핵대칭에너지의 밀도 의존성 모두 평균자유거리에 매우 중요한 역할을 하는 결과를 얻었으며 이 결과는 중성자별의 냉각 속도, 초신성 폭발에서 중성미자의 역할을 다시 조사해야 할 필요성을 제기함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) · KIDS 모형을 이용한 국내 독자 개발 질량 모형 구축 · 중성자 과잉핵의 특성 측정과 핵반응 실험에 적용: 중이온가속기 RAON을 활용하는 연구 주제 발굴 · 기묘도를 포함하는 SU(3) flavor 공간에 대한 이론적 체계 구축: J-PARC 등의 시설에서 계획하는 hypernuclear physics experiment에 신속하게 대응 · 중성미자-원자핵 결맞음 탄성산란 (coherent elastic neutrion-nucleus scattering)의 이론적 접근: 국내에서 추진 중인 NEON 실험에 활용 · 유효질량, 핵대칭에너지의 불확실성이 초신성 폭발에 미치는 영향을 면밀하게 고찰하는 문제에 적용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 현창호
• 주관연구기관 : 대구대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 핵대칭에너지;밀도범함수 이론;중성자 과잉 희귀 동위원소;중이온 충돌; 2. Nuclear symmetry energy;Energy density functional theory;Neutron-rich rare isotope;Heavy ion collsion;

□ 연구개요 ▪ 본 연구는 DMLS 3D 프린팅으로 출력 가능하며 방사선 차폐 성능에 적합한 텅스텐 금속 재질을 이용하여, 몬테칼로 전산모사를 통해 설계변수가 최적화된 확산형 콜리메이터를 주문형으로 제작하고자 하였으며, 해당 콜리메이터를 적용한 다목적 영상화 시스템 시제품을 제작함. ▪ 방사성동위원소를 이용한 다양한 성능평가 및 모니터링 활동 수행에 따른 영상획득 등을 통해 방사선 사고 지역이나 누출 우려 구역, 실생활에 근접한 공간에서의 최종 성능평가를 수행함으로써 영상화 장비의 유용성 검증을 목적으로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 최종목표: DMLS 3D 프린팅 콜리메이터를 적용한 고해상도, 고민감도 방사선 영상화 시스템 개발 1차년도(2020): DMLS 3D 프린팅에 적합한 주문형 고해상도 콜리메이터 전산모사 및 최적화 설계 - GATE v9.0을 활용한 확산형 콜리메이터의 설계변수 최적화 및 성능 평가 - 3D 모델링 프로그램을 활용한 기하학적 구조 모사 및 금속 3D 프린팅 기술을 통해 텅스텐 재질의 ^99mTc, ¹³⁷Cs 대응 전용 콜리메이터 제작 2차년도(2021): SoC FPGA 기반의 아날로그 및 디지털 신호처리를 통한 데이터 수집회로 개발 - 감마카메라의 소형화를 위한 최적의 검출모듈 구성 설계 및 구현 - SoC-FPGA 기반의 신호처리 회로 구성 및 주변 회로와의 하드웨어적 유연성/연동성 검증 3차년도(2022): 원리검증용 주문형 고해상도, 고민감도 방사선 영상화 시스템을 통한 영상획득 및 유용성 평가 - 소형 감마카메라 시제품 구현 및 여러 핵종에 대한 내인성/외인성 성능평가 - CCD 카메라와의 연동을 통한 감마영상화 장비 구축 및 모니터링 영상 평가를 통한 유용성 검증 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구과제를 통해 개발된 소형 감마카메라는 확산형 콜리메이터와 검출모듈, 여러 신호처리 회로 등이 결합되어 방사선 모니터링 활동 수행에 가장 적합한 장비로 감마영상화 시스템 구현을 통해 더욱 고도화된 방사선 모니터링 활동이 가능해졌고 광학영상과의 결합으로 정확한 선원의 위치를 식별할 수 있음을 확인하였으며, 다양한 유형의 성능평가 및 실측을 통해 현장에서의 활용 가능성 및 유용성을 검증하였음. 드론, RC카, 로봇 등과 같은 무인장비가 주목을 받고 있고 방사선 모니터링 기술력 또한 영상화 장비를 탑재하는 방식으로 연구 개발되고 있는 추세임을 고려하여 추가적인 연구개발을 통해 활용 분야를 더욱 확장시킬 수 있을 것이라 판단되며 추가적으로 고도화된 기술을 접목시켜 방사선 모니터링의 핵심기술을 확보함으로써 기술력을 선점하기 위한 활용 도구로서 가치가 있다고 사료됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 백철하
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 금속 3D 프린팅;몬테칼로 전산모사;확산형 콜리메이터;방사선 모니터링;유용성 검증; 2. Metal 3D printing;Monte Carlo simulation;Diverging collimator;Radiation monitoring;Usefulness verification;

□ 연구개요 본 연구는 유럽핵입자물리연구소(CERN) SHiP (Search for Hidden Particles) 실험과 Compact Moun Solenoid(CMS) 실험에 활용될 기능이 개선된 입자선별 및 궤적측정(particle trigger and tracking) 비저항검출기 (resistive plate chamber; RPC)를 개발하고 이 방사선 기술을 응용하여 뮤온 래디오그래피와 입자선 치료에 적용할 방사선계측 기술을 개발하는 연구이다. □ 연구 목표대비 연구결과 CERN SHiP 실험 입자선별 및 궤적측정 비저항검출기 연구 1) CERN EP-DT 검출기 기체 연구의 일환으로 친환경 실험을 수행하기 위해 이태리바리 대학교 그룹에 실측 규모 RPC 3대를 제공. 연구 성과는 J. Instrumentation 18 P02022 (2023년 2월)에 게재함. 2) 소형 prototype 검출기를 제작 시험하여 2차원 tracking 기능을 검증함. 연구 성과는 국제 저명학회인 2020 RPC conference에서 발표하였으며 K. S. Lee, JINST 15 C11001 (2020년 11월)에 게재함. 3) 기능이 개선된 소형 SHiP RPC을 대상으로 친환경 검출기 연구를 수행하였으며 JKPS 80 1 (2022년 1월)에 게재함. 비저항 검출기 활용 우주선 뮤온 래디오그래피 기술 연구 핵반응로 연료 대상 뮤온 레디오그래피 몬테카를로 시뮬레이션과 단위 검출기 설계/제작/시험 결과는 2020년 11월과 2021년 11월 한국물리학회에 발표함. 비저항 검출기 활용 입자선 치료빔 검증 기술 연구 Biological tissue 대상 GEANT4 시뮬레이션과 다중겹 비저항 검출기를 설계/제작/시험하고 그 연구 성과를 2022년 CERN에서 개최된 9월 국제전문학회인 2022 RPC Conference와 2022년 4월 한국물리학회에서 그 연구 성과를 발표함. CERN Phase-2 LHC CMS 실험 iRPC에 대한 성능 검증 및 내방사선 특성 연구 CMS iRPC에 대한 quality Control protocol 완성하고 1차 제작된 iRPC gas gap에 대한 QC 검증과 데이터 베이스를 구축함. 본 연구진이 보유한 감마선 조사장치 활용 1차 내방사선 시험을 완료하였고 그 성과는 한국물리학회에서 수 차례 발표함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 연구성과: 1) CERN SHiP 실험 뮤온 궤적 맞춤 RPC 연구: SHiP 실험뿐만 아니라 유사한 뮤온 검출 기능을 요구하는 대형 입자물리학 실험에 기여한 바가 크다고 판단함. 2) CERN Phase-2 LHC CMS 실험 iRPC에 대한 성능 검증 연구: 제작된 RPC 검출기 성능 검사와 내방사선 특성을 검증하는 기준을 마련하는데 기여함. 3) RPC 기술 적용 뮤온 레디오그래피와 입자선 치료 검증 연구: 본 연구는 단순한 검출기 R&D 단계 연구가 아니라 입자물리학 분야의 새로운 물리학을 여는 첨단 실험을 위해 국내 검출기 기술을 적용하여 검출기 시스템을 완성하고 국내외 많은 연구진과 함께 당면한 입자물리학 목표를 달성하도록 돕는데 기여한 판단함. 활용계획: 1) CERN SHiP 실험 뮤온 궤적 맞춤 RPC 연구: 2025년 ~ 2028년 계획하고 있는 SHiP beam dump 실험에 활용 예정. 3) 비저항 검출기 활용 입자선 치료빔 검증 연구: 이태리 바리 대학교 연구진과 공동 연구를 추진하여 양성자 치료빔 검증 실험과 BNCT 연구에도 활용 예정. 4) CERN Phase-2 LHC CMS 실험 iRPC에 대한 성능 검증 연구: 향후 2년간 연구를 지속하여 2025년까지 iRPC 설치를 완료하는데 활용 예정. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이경세
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 비저항 검출기;중성미자 실험;하드론 치료;뮤온 래디오그래피;암흑물질; 2. Resistive Plate Chambers;Neutrino experiment;Hardron therapy;Muon radiography;Dark matters;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 SPMs의 FPR2/ALX 매개로 한 방사선 폐질환 치료 신약 후보 물질 도출 전체 내용 FPR2-SPMs 방사선 폐렴 및 섬유화 억제 신약후보물질 도출 및 FPR2/ALX silencing system 기반 억제 기전 규명 1단계 (해당 시 작성) 목표 SPMs(LXA,RvD1, Protectins, Maresins)의 방사선폐섬유화 모델(세포/마우스)에서의 염증종결 및 폐섬유화 억제효과 스크리닝 및 유전자 분석을 통한 폐염증 종결 인자 발굴 내용 ■ 방사선폐섬유화 모델(세포/마우스)에서 SPMs으로 염증종결 및 폐섬유화 효능 screening. ■ 방사선유도폐섬유화조직의 유전자 분석을 통한 방사선 치료 후 폐섬유화 예후 및 예측인자 발굴 ■ FPR2 KO mouse 구축 2단계 (해당 시 작성) 목표 in vitro/in vivo FPR2/ALX silencing system을 이용한 방사선폐섬유화 모델에서 염증종결과 퍠섬유화 억제 기전 규명 내용 ■ FPR2 cell-based assay (FPR2 Knock down cell) 제작, FPR2에 의한 방사선폐렴 및 섬유화 억제 기전 연구 ■ Wild type 및 FPR2/ALX KO mouse의 방사선폐렴 및 섬유화 억제 기전 연구 3단계 (해당 시 작성) 목표 방사선 폐섬유화 환자샘플을 이용한 FPR2/ALX발현 및 FPR2-SPMs관련 폐섬유화 조절 인자의 임상적 유용성 평가 내용 ■ 방사선 폐섬유화 환자샘플을 이용한 FPR2/ALX발현 확인 ■ FPR2-SPMs관련 폐섬유화 조절 인자의 임상적 유용성 평가 연구개발성과 전문학술지 논문게재 논문1편, 학술대회 발표 2건 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 · 방사선 폐질환 동물모델에서 폐렴 및 폐섬유와 억제 조절인자의 발굴을 바탕으로 하여 방사선폐섬유화 신약개발에 기여할 수 있고, 방사선 치료 부작용 제어 제뿐만 아니라 방사선 피폭과 같은 방사선 피폭 보호제 개발의 기반기술로도 활용되어질 수 있음. · 연구결과는 실제 임상에서 폐암치료 시 고려되는 요인들을 반영할 수 있는 시스템이므로 향 후 임상연구 진행에 있어서도 참고자료로 활용 가능함. · 실제 임상 방사선 치료기법을 반영하는 소동물 모델은 섬유화질환, 특히 방사선유도 섬유화 질환과 관련된 산업 분야 원천기술의 확대로 인한 기술적 파급효과가 클 것으로 예상됨. · 그 외에도 최근 들어 환경오염 및 바이러스 감염 문제가 심각하게 대두되고 있는 현시점에서 미세먼지 및 코로나 바이러스 감염 등 사회 환경적 요인에 의한 급격한 폐질환 및 폐섬유증 증가에 대한 사회적 대비책으로도 적응증 확대 가능성 높음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김현진
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선 유도 폐질환;폐렴;폐섬유화; 2. Specialized pro-resolving mediators(SPMs);Radiation-induced lung injury;Pneumonia;Pulmonary fibrosis;Formyl peptide receptor 2(FPR2/ALX);

□ 연구개요 • 생체 내 전자기 물성인 도전율을 신호화하는 도전율 영상은 방사선조사에 의해 이온화된 물 분자의 신호 변화를 높은 민감도로 감지할 수 있어 방사선 치료의 평가에 있어 객관성과 정확성을 획기적으로 증가시킬 수 있음 • 도전율은 물체의 고유물성이고 절태적인 수치로 표현이 가능하므로, 방사선 조사에 따른 조직 변화에 대한 정량화, 표준화 및 범주화가 가능함 • 일상생활의 방사선 노출 혹은 의료방사선에 의한 노출이 빈번하게 일어나지만, 방사선 노출에 의한 생물학적인 변화를 영상으로 예측 및 검증하거나 정량화하는 기술은 부족한 현실임 • 본 연구개발은 방사선 노출에 의한 인체 조직의 생물학적 영향을 자기공명영상기반 도전율 영상 기법을 이용하여 손쉽게 방사선에 의한 조직의 손상정도를 평가 가능한 기술임 □ 연구 목표대비 연구결과 • 방사선 노출 생체 변화 반영 고 민감도 도전율 영상기술 개발 - 방사선 노출에 의한 생체 조직의 전도도 변화 반영 도전율 영상기술 개발 - 방사선 노출 생체 전기적 도전율 반영 도전율 영상법 구현 - 고 민감도 도전율 영상기술 확보 • 도전율 영상 기술기반, 방사선 노출 생체 도전율 변화양상 추적 및 메커니즘 규명 - 방사선 노출 도전율 영상화를 위한 영상 재구성 방법 개발 - 방사선 노출에 의한 생체 뇌 대사물질 도전율 변화양상 추적 - 방사선 노출에 의한 생체 도전율 변화 추적 영상 바이오마커 발굴 • 도전율 영상 기술기반, 방사선 노출의 정량화 및 방사선 노출 평가 임상지표 개발 - 고 민감도 도전율 영상을 이용한 종양 성장과정 모니터링 - 방사선 치료 이후 생체 뇌 종양 생체 도전율 변화 정량화 - 방사선 노출에 의한 생체 도전율 영상 임상 지표 개발 및 적응증 확보 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 본 연구성과를 토대로 방사선치료에 의한 종양 생물학적 영향을 도전율 영상을 이용하여 평가하고, 환자 맞춤형 방사선치료법 및 조사량을 계획하는 등의 임상현장에 직접적으로 제공할 수 있는 기술 구축 - 도전율 영상을 이용한 방사선치료 효과 정량화 연구는 전임상뿐만 아니라, 임상 중개를 통한 방사선 치료과정 모니터링 및 치료 효과 규명을 위한 객관적인 분석 도구로써 활용가능 - 보다효과적인 항암 성적을 유도하기 위하여 시도되고 있는 다양한 암치료법 및 그로 인한 생물학적 영향을 도전율 영상을 이용하여 계획·평가 • 방사선 민감형 도전율 영상을 이용하면 생활 방사선 노출에 의한 손상영향 평가 가능. 이는 방사선 노출 관련 작업종사자 혹은 방사선 피폭 사고 이후 만성 뇌 손상에 의한 인지장해 등의 부작용 극복기술뿐만 아니라, 뇌 질환의 메커니즘에 대한 이해를 제공할 수 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박지애
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 도전율영상;자기공명영상;방사선 노출;방사선 치료;생체영상; 2. Conductivity Imaging;Magnetic resonance imaging;Radiation exposure;Radiation therapy;In vivo imaging;

□ 연구개요 • 방사선피부염은 방사선치료의 일반적인 부작용이며 방사선치료를 받은 환자의 90% 이상에서 발생하게 됨. 심각한 방사선피부염은 환자의 미용적변화, 불편함, 통증을 유발하여 삶의 질을 저하시킬 뿐만 아니라, 심할 경우 치료중단으로 이어져 잠재적으로 암 조절 및 예후에 부정적인 영향을 미칠 수 있음. • 방사선 치료효과를 극대화하고 부작용을 최소화하기 위해서는 방사선피부염의 정량적·객관적 평가와 정확한 예측·예방이 필요함. • 의사의 시각적 관찰을 통해 정성적으로 평가되던 방사선피부염의 심각도를 카메라 영상을 통해 정량적으로 평가·분석하는 시스템을 개발함. 이를 활용하여 방사선피부염 예측모델을 생성, 의사결정을 지원하는 시스템을 구축함. • 본 연구는 1) 카메라 영상을 기반으로 방사선피부염 영상을 분석하고, 2) 방사선피부염 손상등급 자동 평가시스템을 구축, 3) 영상에서 방사선피부염을 예측하는 의사결정지원 모델을 제작하고자 했음. □ 연구 목표대비 연구결과 ❖ 카메라 기반 방사선피부염 측정시스템 구축 • 깊이 카메라를 기반으로 하는 환자 표면 영상획득장치 시스템을 구축했음. • 실제 방사선피부염 환자 총 41명에 대한 증례 수집 및 분석을 완료함. ❖ 방사선피부염 지능형 평가시스템 개발 • 환자영상 및 선량정보 기반의 방사선피부염 auto segmentation 모듈을 제작했음. • 방사선피부염의 정량적 평가 및 선량 정보에 대한 시각화 시스템을 구축했음. ❖ 래피드 러닝 헬스 케어를 이용한 의사결정지원시스템 개발 • 1·2등급 방사선피부염에 대한 정상조직손상확률(Normal tissue complication probability, NTCP) 모델을 구축했음. • 환자 데이터 기반 NTCP 모델 갱신 플랫폼의 프로토타입 제작하고 검증했음. 본 연구의 세 가지 핵심 목표를 모두 달성하였으며, 연구기간동안 SCI 논문 9편 및 특허출원 3건의 연구성과를 도출했음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 3D카메라를 사용하여 방사선피부염 손상정도를 정량화하고 객관화할 수 있어 방사선 피부염의 정확한 평가를 가능하게 하며, 다기관 임상연구에서 방사선피부염 발생등급의 객관성과 신뢰성을 확보할 수 있음. • 방사선피부염 손상관리를 통해 방사선피부염 발생을 예측하고 환자에게 사전에 안내 할 수 있음. • 개별 기관에 최적화된 방사선피부염 선량예측인자와 예측모델을 정확하게 식별하고 결정할 수 있으므로 방사선피부염의 예측 정확도를 향상시킬 수 있음. • 치료계획단계에서 방사선피부염을 최소화하는 환자맞춤형 치료전략개발을 촉진함. • 방사선치료기술이 고도화되고 다양한 신의료기술이 도입됨에 따라 무작위 대조연구와 같은 지침과 문헌에 의존하여 신의료기술을 환자에게 적용하기에는 매우 제한적임. 래피드 러닝 헬스케어 기반 의사결정지원시스템은 근거중심의학의 보완적 수단이 될 수 있으며, 신의료기술의 임상적 적용에 대한 상대적 가치와 근거를 창출하여 신속한 임상 적용을 가능하게 할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 홍채선
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선피부염;정상조직손상확률;래피드 러닝 헬스케어;딥러닝; 2. Radiation dermatitis;Normal tissue complication probability;Rapid-learning health care;Deep learning;

□ 연구개요 참굴의 주된 에너지원으로 사용되고 있는 글리코겐의 저장과 이용에 관계하는 일련의 에너지 대사 과정을 통하여 생식소의 발달과 배우자형성에 관여하는 단백질에 의한 성숙 관련 단백질의 신호전달을 탐색하고자 한다. 이를 통해 산란 후 급격한 폐사율의 원인을 규명하고 지속적인 성장과 성숙을 유도하기 위한 기술을 확보하여 국내 참굴 생산의 안정성에 기여하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 (1) 참굴의 성장과 성숙에 사용되는 에너지원 경로 분석 ◦ 참굴의 조직별 글리코겐 함량 분석 및 glycogen synthase kinase 3 (GSK3) 변화량을 in situ hybridzation 방법으로 조사함 ◦ GSK3의 활성화에 영향을 미치는 insulin-like growth factor (IGF)의 신호전달경로를 통하여 에너지 대사와의 관련성 확인함 ◦ 참굴의 번식에 사용되는 에너지원 경로 확인을 위해 생식주기를 통하여 주기별 생식소 채취하여 Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA)의 전사량 확인함 (2) 참굴의 성숙 관련 유용 단백질의 분리와 동정 및 성숙관련 gene의 발현 분석 ① 참굴의 성숙 관련 유용 단백질의 분리와 동정 ◦ 난소 내 growth differentiation factor 9 (Gdf9)의 존재 여부 확인함 ◦ 암수 생식소를 채취하여 SDS-PAGE 실시 및 MALDI-TOF MS/MS를 이용한 질량 분석 수행 후 database를 기반으로 기존에 규명된 단백질 서열과 비교·분석함 ② 성숙 gene의 발현 분석 ◦ 참굴의 생식소 내, 성 성숙관련 specific marker인 oyster vasa-like gene과 Dmrt1 gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 ◦ 성 결정에 중요한 역할을 하는 SRY 발현 및 관련 유전자인 Fog2, Gadd45γ, Map3k4, Cbx2, IGF-I receptor gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 ◦ 수컷의 초기 성 성숙에 관여할 것으로 예상되는 Sox9, Emx2, Fgf9, Dmrt1 gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 ◦ 참굴 암컷의 초기 성 성숙에 관여할 것으로 예상되는 Nr5a1, Wnt4, β-catenin, Rspo1, Foxl2, dDax1 gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 (3) 참굴의 성숙 관련 단백질의 신호전달 탐색 ◦ Gata4/Wt1/Lhx9/Sf1 발현을 조사함 ◦ Wnt/β-catenin 발현을 조사함 ◦ p-c-Src/JAK/STAT 발현을 조사함 ◦ EGFR-ERK 1/2 signaling 조사함 ◦ Vtg와 IGFs signaling 조사함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◦ 참굴의 지속적인 성장과 성숙이 가능할 수 있도록 환경을 제어할 수 있는 요인 제시 ◦ 성숙 관련 특정 유전자의 발현은 주된 산란 시기를 예견하는데 활용 ◦ 참굴의 번식 관련 단백질에 대한 database를 구축함으로써 국내외 조개류 유래 기능성 단백질의 학술 및 산업적 활용 가능성 제시 ◦ 조개류의 난질을 향상시키기 위한 기초자료로 활용 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최윤희
• 주관연구기관 : 부경대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 참굴;성장;성숙;생식소;신호전달; 2. Pacific oyster;Growth;Maturation;Gonad;Signal pathway;