비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 조원기
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 초고해상도 이미징;조로증;자연노화;핵막변형;라미나층; 2. Super-resolution imaging;Progeria;Natural aging;Nuclear deformation;Lamina;

□ 연구개요 • 전략적 전극 소재 개발: 액체금속이 갖는 고유 속성, 상온에서 쉽게 접근할 수 있는 가융성(Fusibility)에 따른 자가 치유(Self-healing)적 특성을 리튬금속전지(Lithium Metal Battery, LMB)의 전극 소재에 활용하여 리튬의 수지상결정(Dendrite) 생성을 억제하고 충/방전시 유발되는 전극의 큰 부피팽창에 유리하도록 전극 소재를 디자인 • 전극제조의 새로운 개념 제시: 기존 선 소재합성 후 전극제조와 같은 전지의 전극개발 과정에서 벗어나 전극 안에서 발생하는 전기화학 반응을 소재합성법으로 활용하여 설계함으로써 전극제조의 추가 공정 없이 전기화학 반응을 거친 소재가 연속적으로 전극으로 활용될 수 있도록 고안한 실시간(In-situ) 전극제조의 개념 제시 • 수지상결정(Dendrite)의 생성 메커니즘 이해: 방사광 가속기(Synchrotron radiation)의 다양한 X-선(X-ray) 고도장비를 이용하고 실시간 분석으로 진행함으로써 리튬 전극 표면과 계면에서 일어나는 변화를 관찰하여 덴드라이트의 생성 및 성장 메커니즘 규명 □ 연구 목표대비 연구결과 • Ga의 용융화를 통한 액체 Ga의 분말화 공정개발과 이를 통해 얻어진 수 마이크론 단위의 사이즈로 분말화된 갈륨과 리튬 박막과의 [복합체 Ga/Li 전극] 개발 및 전기화학 반응을 통한 실시간 합성된 [Ga-Li 복합체 전극] 개발 후 리튬 대칭 셀(Symmetric cell)과 비대칭 셀(Asymmetric cell) 조건에서 복합체 갈륨의 효과 평가 • Ga을 시드로 디자인함으로써 상온에서 쉽게 용융될 수 있게 하여 Ga-Li과 함께 제 3의 시드 도입 및 3상 합금 형성[Ga-Zn-Li, Ga-Mg-Li]을 기상이 아닌 액상 조건으로 설계함으로써 보다 용이하고 비용 효율적으로 소재개발 • 전지 내에서 일어나는 전기화학 반응[전해질에 녹아 있는 금속 이온(M²⁺; M= Zn, Mg)의 직접 환원(Direct reduction)을 통한 금속 증착(M⁰) 및 리튬과의 합금반응(Li_xM)]을 소재 합성을 위한 공정으로 설계함으로써, 소재합성이 곧 전극제조로 이어지도록 하는 실시간 전극제조에 대한 개념을 제시함 • 고성능 Li-In-Bi 및 Ga-Mg-Li 3상 합금 전극을 개발하고, 해당 전극을 실시간 광학 현미경 및 삼전극 전지를 활용하여 분석을 진행 • X-선 고도장비 및 광학 현미경 분석을 이용하여 전극 표면에서 일어나는 다양한 특성을 분석하고, 전압 변화와 동기화하여 실시간 반응 과정을 밝힘 • 이러한 연구들을 통해 신개념 소재 및 전극을 개발하고, 리튬금속의 생성 및 성장에 영향을 미치는 주요 요인들의 상호작용에 대한 해석을 제시함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 신개념 소재 및 전극 개발: 액체금속의 본질적 특성을 리튬금속 전극의 고질절인 문제점을 해결하는 방안으로 적극 도입하여 소재를 디자인하였고, 전지 내부에서 일어나는 초기 전기화학 반응을 소재합성법으로 설계하여 실시간 전극제조 공정을 제시함으로써 기존 선 소재합성 후 전극제조와 같은 전지의 전극개발 프레임에서 벗어나 소재 및 전극 개발에 대한 새로운 전략 제시 • 리튬금속전지 연구에 대한 원천기술 확보: 리튬금속을 음극으로 사용하고자 하는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나 현재까지도 리튬의 높은 반응성에 따른 분석의 어려움으로 인하여 덴드라이트 형성에 관한 정립된 이론은 부재. 본 연구 과제를 통하여 방사광 가속기 X-선 분석을 활용한 실시간 전극 분석을 진행함으로써 리튬금속의 생성 및 성장에 영향을 미치는 주요 인자들에 대한 데이터베이스 구축 및 기초과학기술 경쟁력 제고에 큰 역할을 할 것으로 기대 • 전문성을 지닌 수준 높은 연구인력 양성: 본 연구는 액체금속 기반 음극 소재라는 새롭고 도전적인 과제를 통하여 창의적인 연구인력 양성에 기여하고, 고도분석을 통한 소재의 기초원리 및 메커니즘 규명은 관련분야의 높은 지식 및 전문성이 요구됨에 따라 본 연구과제의 성공적인 목표 달성을 통해 수준 높은 전문인력 양성이 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유승호
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 리튬금속전지;액체금속;핵생성;수지상결정;실시간 분석; 2. Lithium Metal Battery;Liquid Metal;Nucleation;Dendrite;In-situ analysis;

□ 연구개요 유방암 치료과정에 있어 술후 방사선치료는 국소 재발 방지 및 사망률 감소 측면에서 필수적인 치료임. 치료와 연관된 방사선 연관 심장 질환(예: 심부전, 관상동맥질환, 심근경색, 심혈관 사망 증가)은 보통 3-10년 후 발병하지만, 심근의 미세변화는 방사선 치료 2-3개월 후부터 시작됨. 심근의 변화는 한번 발생하면 비가역적, 장기화되거나 치명적인 질환으로 갈 수 있기에 초기(Window period)에 발견하여 치료하거나 이를 예방하는 방사선치료 기법 개발 및 적용하는 것이 중요하기에 본 연구를 수행함. 본 연구에서는 18F-FDG PET CT, 심초음파 및 혈액학적 검사(CBC, Chemistry, BNP, NTpro-BNP, ST2 등)를 시행하여 심근 독성 조기 발견 및 예측을 하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 유방암 치료과정에 있어 술후 방사선치료는 국소 재발 방지 및 사망률 감소 측면에서 필수적인 치료임. 치료와 연관된 방사선 연관 심장 질환(예: 심부전, 관상동맥질환, 심근경색, 심혈관 사망 증가)은 보통 3-10년 후 발병하지만, 심근의 미세변화는 방사선 치료 2-3개월 후부터 시작됨. 심근의 변화는 한번 발생하면 비가역적, 장기화되거나 치명적인 질환으로 갈 수 있기에 초기(Window period)에 발견하여 치료하거나 이를 예방하는 방사선치료 기법 개발 및 적용하는 것이 중요하기에 본 연구를 수행함. 본 연구에서는 18F-FDG PET CT, 심초음파 및 혈액학적 검사(CBC, Chemistry, BNP, NTpro-BNP, ST2 등)를 시행하여 심근 독성 조기 발견 및 예측을 하고자 함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 술후 유방 방사선치료로 발생 가능한 심장 질환의 조기 발견 및 예측을 할 수 있는 도구는 아직 명확하지 않기에, 본 연구를 통해 새로운 분야를 개척하여 심장독성 조기 발견 및 예측 도구의 개발이 가능함. - 이를 바탕으로 초기 심장 독성을 예방할 수 있는 방사선치료 모델 또는 약물 개발에 기여할 수 있는 지식 확보 및 이론적 근거를 제시할 수 있음. ○ 방사선치료 후 발생 가능한 심장 질환의 조기 발견 및 예측이 가능하다면, 장기화되어 치명적일 수 있는 심장 질환을 줄일 수 있어, 불필요하게 발생할 수 있는 의료비 지출을 줄이고 환자의 삶의 질 향상에 큰 역할을 할 수 있음. 또한, 예후 및 생존율 향상에 이바지 할 수 있을 것으로 예상됨. ○ 본 연구는 또한, 상대적으로 상관관계를 규명하지 어려운 방사선치료 유발심장독성 뿐 아니라 다른 방사선 유발 만성 부작용의 초기 병인에 새로운 시각을 제공할 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조인영
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선 유발 심장 질환;유방암;이종 의료 데이터;조기 발견;예측 도구; 2. radiation-induced cardiac toxicity;breast cancer;heterogenous medical data;early detection;prediction model;

□ 연구개요 본 연구는 최근의 태양 관측결과를 근거로 하여, 태양 대기중에 널리 분포된 자기 플럭스 루프 (magnetic loop)의 동적 형성과 그에 수반하는 가열이라는 새로운 관점에서 태양 물리학의 중요 과제인 태양 대기 가열 문제를 해명하고자 한다. 즉 루프 내에서의 하강류 생성과정, 이 하강류와 저층 대기와의 충돌에 의한 열화 과정, 발생한 열에너지의 루프 상부를 향한 수송 과정을 포괄하는, 루프의 동역학적, 열역학적 진화를 관측을 근거로 한 이론적 고찰를 통해 규명하려고 한다. 이를 통하여, 종래의 연구에서처럼 태양활동영역을 단순히 그 형태에 따라서 분류하는 수준에서 벗어나, 그 구조와 진화에 따라 정량적으로 분류하는 방법을 제시하려고 한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : Tetsuya Magara
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : solar atmospheric heating;solar dynamics and magnetism;magnetic flux emergence;solar active region;shock wave;nonlinear force-free field;numerical simulation;magnetohydrodynamics;

□ 연구개요 본 연구의 목표는 토모테라피 치료계획에 사용되는 여러 매개변수와 DQA 결과의 상관관계 분석 및 Dosiomics를 통한 선량분포와 DQA 결과의 상관관계를 분석하고 이에 따른 feature들로 복합적인 머신러닝을 구성하여 DQA 결과를 예측하고 치료계획 시 조정이 필요한 매개변수를 제시하는 인공지능기반 시스템을 구축하는 것임. 최종적으로 토모테라피 치료 정확도 및 안정성 향상을 위한 인공지능 기반 방사선 치료계획 보조 시스템(RTP assistant system)을 구현하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 가톨릭 중앙의료원 산하 병원에서 수집한 다양한 토모테라피 시스템 기반 암환자의 치료계획 및 DQA 결과 데이터를 기반으로 다양한 환자 집단의 데이터를 확보함. - 수집된 데이터를 기반으로 방사선 치료계획과 DQA 결과 간의 상관관계를 분석하고 특정 치료계획 매개변수가 DQA 결과에 미치는 영향을 확인함. - 연구에서 개발된 다양한 회귀, 분류, 앙상블 모델을 비교 분석한 결과 Voting Classifier와 Stacking Classifier가 가장 높은 성능을 보임. - 토모테라피 치료계획의 매개변수 조정과 선량분포의 변화가 DQA 결과에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 인공지능 모델 성능 향상 및 최적화 - 모든 모델에 최적화 된 하이퍼 파라미터들을 적용하여 임상 현장 활용을 위한 예측 성능 평가를 수행함. - 도출된 파라미터들을 재계획에 반영 후, Pass rate 평가를 통해 인공지능 기반 토모테라피 방사선 치료계획 보조 시스템을 구축함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) [연구과제의 활용계획] － 본 연구를 통해 토모테라피 DQA 결과를 예측하는 모델을 개발함으로써 DQA 측정 전에 실패할 가능성이 있는 치료계획을 미리 확인할 수 있음. 이는 임상 적용 시 DQA 시간과 비용을 줄일 수 있으며 치료계획의 정확도를 보장할 수 있음 － 가톨릭 중앙의료원 산하 병원 데이터를 이용함으로 Tomotherapy Hi-art, Radixact X7, Radixact X9 등 모든 토모테라피 시스템에 적용할 수 있음. － 개발한 시스템을 기반으로 토모테라피 포함 다양한 방사선치료 장비를 이용한 IMRT, SBRT, SRS 등의 다양한 치료기법의 방사선 치료계획 데이터를 수집 및 연구하여 인공지능 기반 통합 DQA 분석 프로그램을 개발할 수 있으며, 인공지능 기반 방사선치료 보조 시스템으로써 고정밀 방사선치료의 정확도를 향상시킬 수 있음. [기대효과] 1. 기술적 측면 - 본 연구기관에서는 다양한 토모테라피 장비(Hi-Art, TomoHD, Radixact X7, Radixact X9)와 치료방식(Tomo-helical & Direct)이 가능하여 광범위한 환자 데이터 수집 가능함. 이러한 환자 데이터들을 학습시킴으로써 한 가지 조건에 국한하지 않고 범용적으로 토모테라피 치료에 적용 가능함. - 본 기관에서는 상기 내용과 같이 다량의 축적된 데이터를 수집 및 학습시킬 수 있는 환경이 조성되어 있기 때문에 결과 예측 모델에 대한 높은 정확성을 기대할 수 있음. 2. 경제적 ․ 산업적 측면 - DQA를 실시했을 때 결과를 기준으로 허용범위 이내면 치료를 진행하지만, 벗어나는 경우 재치료 계획을 시행해야 함. 본 연구를 통해 결과에 영향을 미치는 치료계획 매개변수를 미리 파악하고 이를 고려한 치료계획을 진행한다면 방사선치료를 위한 준비 시간이 단축될 것이며, 단축된 시간만큼 치료 시간을 확보할 수 있음. - 방사선치료 수요가 증가함에 따라 방사선치료 기술에 대한 시장성이 큰 현단계에서 개발한 시스템에 대한 전략을 세워 독보적인 위치를 확보한다면, 시장 선점에 따른 수입대체 및 수출로 인한 국부 증대가 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강영남
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 토모테라피;환자별 선량전달 정도관리;인공지능;방사선치료계획 매개변수;정도관리 통과율 결과 예측; 2. Tomotherapy;Patient-specific Delivery Quality Assurance;Artificial Intelligence;Radiation Treatment Plan Parameter;Prediction of Quality Assurance Passing Rate;

□ 연구개요 항암 면역세포치료제의 체내 분포와 표적 종양 및 비표적 장기의 이동을 생체 분자영상을 이용하여 추적하고 평가하는 기술을 개발함. 당 대사공학 기술을 이용하여 항암 면역세포치료제에 표적능을 부가하고 생체 분자영상을 통해 표적능 분석을 수행함. □ 연구 목표대비 연구결과 1차년도 연구개발목표 1. 면역세포 표지기술 개발 및 최적화 • 세포표지용 방사성추적자 후보 3종 중 최종 2종 선정 • 세포 내 이입 또는 세포막 단백질 표지를 이용한 표지 기술 개발 완료 • 각 방사성추적자의 접합체의 방사성동위원소 표지 조건 최적화 완료 2. 항암 면역세포 방사성추적자의 생물학적 특성 및 안정성 평가 • 면역세포 후보 2종 중 1종 선정 • 방사성추적자의 혈청 내 안정성 평가 완료 • 방사성추적자의 세포독성 평가 완료 • 방사성추적자 처리에 따른 세포 특성 변화 평가 완료 • 방사성추적자 세포표지 효율 최적화 완료 2차년도 연구개발 목표 1. 당대사공학 기반 표적리간드 결합기술 개발 • 당대사공학 기질 (기질 후보 2종 중 1종 선정) 기반 세포 표면 아민기 도입 및 표적 리간드 결합 기술 개발 완료 • 당대사공학 기질(2종)에 대한 세포독성 평가 및 표지반응 최적화 완료 • 표적리간드 결합 과정에 대한 세포독성 및 특성변화 평가 완료 • 표적리간드 결합 면역세포의 표적능 평가 완료 표적 항암 면역세포 방사성추적자의 약동학 및 표적능의 분자영상평가 • 소동물 PET/CT 분자영상을 이용한 체내분포 평가 완료 • 비임상 소동물 종양 모델에서 약동학 평가 (미수행) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 당 대사공학 기반 표적리간드가 결합된 표적 항암 면역세포를 방사선동위원소로 표지하여 체내거동을 추적할 수 있도록 하는 기반 플랫폼 기술을 개발함. 이를 이용하여 유전자 조작 등의 복잡한 과정 없이 다양한 표적 리간드를 이용하여 적응증 맞춤형 표적 항암 면역세포치료제의 생산이 가능함. 항암 면역세포치료의 체내 거동을 핵의학 분자영상을 통해 확인함으로써 세포치료제의 약동학 및 약동학 분석이 가능하며, 이를 바탕으로 세포치료제의 치료효능을 예측하고 부작용을 최소화할 수 있도록 하는 용량결정에도 중요한 정보를 제공할 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송인호
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 항암;세포치료제;핵의학;분자영상;당대사공학; 2. Anti-cancer;Cell therapy;Nuclear medicine;Molecular imaging;Metabolic glycoengineering;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 한승우
• 주관연구기관 : 한미르
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 나노세라믹;나노분말;세라믹솔루션;방화체;화재안전; 2. Nano-Ceramic;Nano-powder;Ceramic solution;Fire prevention;Fire safety;

□ 연구개요 본 연구에서는 위험물 시설의 화재 방호 성능 극대화를 위한 복사열 감쇠 미세물분무 미립화기의 최적화에 대한 연구를 수행하였음. 1차년도에는 자료 및 연구 동향 조사, 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정, 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험장치 구축과 선행 실험 및 선행 전산시뮬레이션을 수행하였음. 2차년도에는 단일 미세물분무 미립화기를 이용하여 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해 분사 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 최적 조건을 도출하였음. 3차년도에는 미세물분무 미립화기 간 상호작용이 복사열 감쇠에 미치는 영향 파악을 위해 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 최적 조건을 도출하였음. 이후 본 연구에서 도출한 최적 조건들을 적용하여 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션을 수행하였고, 미세물분무 미립화기에 의한 위험물 시설의 화재 방호 극대화 방안을 제안하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도 - 미세물분무 미립화기 및 복사열 감쇠 성능 관련 자료 및 연구 동향 조사 - 단일(1개) 및 다중(2개 이상) 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정 실험 장치 구축 및 실험 - 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 미세물문부 미립화기의 후보군 선정 - 단일 및 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험 장치 구축 및 선행 실험 - 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 전산시뮬레이션 구축 및 선행 해석 ○ 2차년도 - 단일 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 - 단일 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 미세물분무가 복사열 감쇠 효과에 미치는 영향 검토 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 미세물분무 최적 조건 도출 ○ 3차년도 - 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 미세물분무의 상호작용에 따른 복사열 감쇠성능 평가 실험 - 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 다중 미세물분무 미립화기의 최적 조건 도출 - 도출한 미세물분무 미립화기의 최적 조건을 적용한 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 미세물분무 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 최적 조건 도출 결과는 위험물 시설을 위한 미세물분무 화재 방호 설비의 설계 시 기초 자료로 활용 가능함. ○ 위험물 시설 화재 방호 설비의 화재 및 안전 관련 기준의 개선 및 보완을 위한 자료로 활용 가능함. ○ 전산시뮬레이션 기법의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 화재 및 소방 관련 다양한 현상에 대한 정확한 예측이 가능함. ○ 본 연구 결과는 위험물 시설 이외에 선박, 문화재, 박물관, ESS(energy storage system), 지하주차장, 산불 등 화재 확산 방지를 위해 미세물분무 설비를 적용할 수 있는 다양한 대상물에 활용 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이치영
• 주관연구기관 : 부경대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 미세물분무;복사열 감쇠;위험물 시설;화재 방호;실규모 화재시뮬레이션; 2. Water mist;Thermal radiation attenuation;Hazardous material facilities;Fire protection;Full-scale fire simulation;

□ 연구개요 섬광검출기 기반의 투과형 검출기 (Transmission detector) 개발로 방사선(X-ray, Proton) 치료전 품질보증 (Quality Assurance)과 치료빔 온라인 분석을 통해 방사선 치료의 오류를 거의 실시간으로 검출하고 선량 검증할 수 있는 방사선 치료 품질 보증 시스템을 구축한다. 그리고 이를 통하여 방사선치료의 오류 가능성을 제거하고 치료품질 향상에 최적화된 품질보증 원천기술을 확보한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 섬광검출기에서의 X-ray빔, Proton 빔 측정 타당성 확인 • Linac 6MV, 10MV에서 Beam Profile 및 Transmission factor 확인 • Proton beam 대표에너지 (70 MeV, 110 MeV, 150 MeV등) 에서의 Beam Profile 및 Transmission factor 확인 ■ 선형가속기용 투과형 검출기 제작 및 치료환자QA 적용 • 선형가속기용 시스템 개발 및 환자 QA시의 섬광 이미지 분석 • 치료빔 온라인 분석 및 비교 기능 구현 • 비교 후 임상적용 가능성 도출 ■ 양성자치료기용 투과형 검출기 제작과 환자 QA 적용 • 양성자 치료기 Snout 부착 가능한 투과형 검출 시스템 개발 • Patient-specific QA Image (position, intensity) 분석 • Beam Online-monitoring 기능 개발 ■ 투과형 검출기 시스템을 이용한 온라인 분석 및 선량 검증 시스템 구축 • 선형가속기용과 양성자치료기용 투과형 검출기의 온라인 모니터링 시스템 통합 개발 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구 결과는 방사선치료 온라인 검증 시스템 개발 결과로 방사선 (X-ray, Proton) 치료 전 품질보증 (Quality Assurance)과 치료빔 온라인 분석을 통해 방사선 치료의 오류를 검출하고 온라인으로 선량 검증할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다는 중요성이 있다. 또한 기존 상업적으로 사용하던 Ion Chamber나 Diode detector 기반의 투과형 검출기가 가지는 공간분해능의 단점을 해결함과 동시에 섬광판과 카메라로 구성되는 저비용 시스템으로 치료 방사선 모니터링과 그 품질보증 원천기술을 최초로 확보할 수 있어서 본 연구의 파급효과와 잠재성은 매우 크다고 할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안성환
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;X-ray 치료;양성자 치료;섬광검출기;투과형검출기; 2. Radiation Therapy;X-ray Therapy;Proton Therapy;Scintillator Detector;Transmission Detector;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ❖ 최종목표: 속중성자 다중도 검출 방식을 이용한 특정 핵물질(Pu_eff) 계량검증 기술 고도화 • 중량취급시설의 핵물질 계량관리를 위한 특정핵물질 생성량 분석 기술개발 ❖ 정량적 성능목표: 계량 정밀도 전산모사기반 예측결과 대비 10% ❖ 정성적 성능목표: 국가 검사 활용 가능성, 기술적 유효성 ❖ 최종결과물 : 1. 핵물질계량 방법론; 2. 전산모사 및 실험결과; 3. 핵물질 계량용 계측장비 ◼ 전체 내용 ○ 사용후핵연료 시설의 안전조치에 필요한 핵물질 계량관리를 위하여 미량의 특수핵물질의 생성량을 추정하는 방법론과 함께 그를 위한 추정 시스템을 개발하고자 함. 고속중성자 산란에 기초한 검출기는 정확한 중성자의 타이밍과 에너지 정보 획득을 가능하게 하여 핵물질의 검증 정확도를 높이는데 중요한 기능을 발휘할 수 있을 것이라 예상됨. 따라서 기존의 전통적 방법으로 사용되어 왔던 He-3 검출기 기반의 시스템을 대체하기 위해 유기섬광체 기반 고속중성자 다중도 계수 장치를 개발하여 정확도를 높인 핵물질 계량 기술을 개발하고자 함. ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 특정핵물질 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ❏ 내용 ○ 국내외 특정핵물질 생성량 추정 방법 선행기술 분석 - 국내외에서 이미 개발되었거나 개발 진행중인 비파괴기법을 이용한 특정 핵물질 계량기술을 분석하고 각각의 장단점을 제시 ○ 중성자 산란 검출 시스템을 통한 특정핵물질 생성량 추정 수학적 방법론 개발 - 전통적 방법인 열중성자 에너지 다중도 측정법(single)을 회피한 신개념 속중성자 산란 검출 시스템 적용(single, double, triple)을 위한 수학적 모델링 개발 ○ 특정핵물질 생성량 추정 수학적 방법론 기반 전산모사 - GEANT4/MCNPX-Polimi를 이용한 중성자 다중성 카운팅 전산모사 - 전통적 시스템에 사용되는 He-3 기반이 아닌 유기섬광체 기반 시스템의 속중성자 다중도 계수 전산모사 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 개발 ❏ 내용 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 최적화를 위한 몬테카를로 전산 모사 - 1차년도 결과를 바탕으로 한 전체 시스템의 GEANT4/MCNPPolimi를 이용한 전산모사 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 설계 및 제작 - 전체 시스템 전산모사 결과를 바탕으로 한 시스템 디자인 및 검출부, 신호처리부, 제어부 설계 및 제작 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 연동성 평가 - 각 시스템부의 결합에 대한 신호처리 능력 평가 - 최적 검출부 센서 선정을 위한 중성자/감마선 분리 능력 검토 - 검출부 센서의 PSD 능력치 검증 및 중성자 다중도 계수 확인 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 시작품 성능평가 - 핵물질 미량 시료에 대한 고속중성자 다중도 계수 측정 - 핵물질 미량 시료 질량과 다중도 계수 값 상관관계 평가 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 측정 결과 분석 및 전산모사 결과와의 비교 검증 - 전산모사 결과 및 실험 결과 분석 및 비교 평가 □ 연구개발성과 ○ 정량적 성과 - 안전기술보고서 6건, 논문 게재(국내외 SCI) 2편, 특허 1건 - 시작품 장비 설계도 및 제작 1건 - 전산모사 프로그램 코드 1건 ○ 정성적 성과 - 정성적 성능목표: 국가 검사 활용 가능성, 기술적 유효성 확보 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 핵확산 저항성 및 물리적 방호 강화 기술 중의 하나인 특정 핵물질 계량 기술을 통해 핵비확산성 및 관련기술을 확보하여 향후 선진 핵연료주기의 안전조치 및 물리적 방호 시스템에 적용하고자 함 - 개발하고자 하는 시스템의 시험 평가를 한국원자력통제기술원과 함께 수행하여 검증하고, 과제 종료 후 미국 LANL, INL 등 핵물질 계량기술을 보유하고 있는 유관기관과 협력하여 성능평가 및 검증에 대한 공동연구를 하고자 함 ○ 기대효과 [규제활용측면] - 개발기술 및 시스템의 실질적 활용을 위해 한국원자력통제기술원(KINAC)과의 협력 협약 체결 및 안전조치실 핵물질 분석팀 활용을 통한 KINAC 핵물질 검증 역량을 강화 가능 - 개발된 기술을 확장하면 사용후핵연료 집합체의 결손이나 DDA/DDSI 관련 시스템으로의 확장을 통한 핵물질 안전조치 및 검증 활동에 활용이 가능함 - 특정핵물질의 계량관리 검사를 위한 장비의 기능 및 성능 기준에 대한 표준화를 통해 미래 원자력시설의 계량관리 및 핵물질 등급별 계량관리 규제의 효과성 및 효율성 극대화를 이룰 수 있음 - 한국-IAEA 전면안전조치협정 및 추가의정서, 한미원자력협력협정 등에 따른 계량 관리 의무를 이행하기 위한 계량관리 요건을 제시할 수 있을 것이라 예상되며, 연구과제의 수행으로 계량관리체계가 계량관리 요건을 만족하고 적정한 지 판정할 ‘방법론적 기준’ 수립이 가능 [기술 및 국제화측면] - 미국 LANL, INL, 미국 미시간대학교 원자핵공학과의 MVT(Consortium for Monitoring, Technology, and Verification)와의 기술협력회의 참여 및 기술·인력 교류를 추진 - 미량의 핵물질 계량을 위한 장비 개발이 목표지만, 향후 스케일을 확장하여 사용후핵연료 집합체 내의 특정 핵물질의 계량이 가능한 장비로의 확장성을 보유 [경제적·산업적측면] - 특정핵물질 생성량, 신호분석 기술, 미량 핵물질 분석, 사용후핵연료 분류 등 다양한 분야로 활용이 가능할 것으로 기대 - 첨단 방사선 계측기술을 구축하여 선진 원자력 안전조치 분야에 기술 경쟁력 있는 제품을 수출함으로써 국부 창출에 기여함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정만희
• 주관연구기관 : 제주대학교
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 속중성자;중성자 다중도;유기섬광체;실리콘 광증배소자;특정핵물질; 2. Fast_neutron;Neutron Multiplicity;Organic scintillator;SiPM;Special Nuclear Material;