□ 연구개요 원전 해체 과정에서 발생하는 방사선 분진 및 방사화된 오염물질등, 광범위한 작업 환경의 방사선에 의한 작업자의 피폭이 발생될 가능성이매우높음. 따라서 작업자가 직접 들고 방사선량을 측정하는 기존의 방식이 아닌, 무인 원격으로 누설 선량을 측정할 수 있는 드론기반 다양한 각도에서 누출되는 방사선 검출기 장비 개발이 목적임 □ 연구 목표대비 연구결과 드론 부착형 초경량 감마선 및 방사능 계측용 모듈 설계 누설 방사선 spot 지점의 정확한 위치 탐지를 위해 각도 및 길이 조종용 서보 모터 제어 장치 개발, 중량 감소를 위해 초경량　감마선 및 방사능 계측 모듈 설계 및 디지털 회로 및 데이터 획득 모듈 개발등 드론 기반 다방향 방사선 검출모듈을 프로토타입으로 개발에 성공하여 시험평가 하였음. 국제성능평가기준 (IEC-60864)을 적용하여 표준 선원 137Cs의 기준 선량률 (3.12 uSv/h ~200 uSv/h)의 증가에 따른 정확도와 선형성은 보수적인 영역에서 정확도 ± 7.3%, 선형 도 ± 8.9%이며, 전체구간의 선형도는 ± 3.5%이다. 실험 계측 모듈의 선량률 의존성을 나타내는 선형 국제 기준 ± 15% 미만의 범위를 만족하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 원전 해체 작업장의 요구에 따라 드론 기반 무인 원격 방사선 검출 모듈을 개발하였다. 사람이 접근해서 방사선을 측정할 수 없는 원자력 발전소 격납용기 내부 상공 및 외부로 누설되는 방사선 측정을 위한 목적 으로 저준위에 민감한 GM-tube를 사용하여 제작하였다. 드론 기반 방사선 검출 모듈의 무게는 200g 미만으로 원자력 발전소 격납용기 내부의 상공과 외부 공중에서도 운용이 가능하다. 본 연구에서 개발한 무인 원격 방사선 검출 모듈은 원전 해체 작업장 맞춤형 장비로, 방사선 분진이 많은 현장에서 정확한 공간선량률의 측정과 방사선 작업장 안전관리에 도움 을 줄 수 있을 것으로 확신한다.현제 원전에서 사용되는 장비는 환경 방사능 측정 및 계수 장치에 국한되어 있으며 수입에 의존하고 있는 고가의 장비이다. 또한 외산 장비는 드론에 단순 검출기만 부착시켜 180도 하방에서 들어오는 누설 방사선을 평균하여 검출되므로 혼합 방사선 영역에서는 정확한 위치 감별이 불가능하다. 따라서 본 연구에서 목표로 하는 무인 원격 방서선 검출기는 340도 방향에서 들어오는 누설 방사선의 정확한 위치를 측정할 수 있다는 기술적인 경쟁력과 누설 지점을 실시간 모니터링 할 수 있으므로 방사선 사고를 사전에 방지할 수 있는 기술적 측면의 기대효과가 있습니다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장보석
• 주관연구기관 : 김천대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 원전;무인 원격;방사선;공간선량;검출기; 2. nuclear facility;unmanned remote;radiation;spatial dose;survey meter;

연구개요 본 연구는 딥러닝을 이용하여 방사선치료 시 정확한 전자밀도에 의한 선량계산에 영향을 줄 수 있는 금속영상왜곡 저감을 위한 기술을 개발하고 맞춤형 팬톰을 제작하여 적응형 방사선치료에 개발된 기술의 임상적용 가능성을 평가하고자 함. 결론적으로 기존 상용화된 알고리듬 대비하여 딥러닝 기술을 접목한 경우 선량학적 측면에서 더욱 정확한 결과를 확인할 수 있었으며, 추가적으로 영상왜곡에 의해 정상조직 및 종양의 컨투어링 정확성 향상을 기대할 수 있음. 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 방사선치료 적용을 위한 인공지능 기반 금속 영상왜곡 저감 알고리듬 및 검증 기술을 개발하고, 이를 위해 방사선량 측정을 통한 검증을 위해 금속 영상왜곡을 발생 시킬 수 있는 인체모사 팬톰을 제작하여 개발된 알고리듬의 방사선치료 적용 시 우수성을 평가함. 인공지능 기반 금속 영상왜곡 저감기술을 이용한 방사선치료 적용기술은 다양한 연구에서 제시되었으나, 감소된 금속영상왜곡에 의한 선량계산의 정확도를 측정을 통해 검증한 연구는 전무한 실정임. 1차년도에서 딥러닝 알고리듬 중 가장 범용적으로 활용되는 fully convolutional network기반 알고리듬을 개선한 U-net 기반의 알고리듬을 구축하였고, 이러한 알고리듬을 이용하여 데이터 보간 및 재생에 따른 해부학적 구조의 왜곡 및 흐림 현상을 해결할 수 있었음. 딥러닝 기반 알고리듬을 이용한 영상 분석을 위해 normalized root mean square error (NRMSE)를 측정한 결과 금속영상왜곡을 적용하지 않은 영상 대비 58.29%, 기존 상용화된 금속영상왜곡기술저감 기술 대비 12.03%로 금속영상물에 의한 오차 감소를 확인함. 2차년도의 경우, 최근 임플란트 및 치아보형물에 의해 발생되는 환자 수 증가에 따라 두경부를 모사하는 팬톰 제작을 완료 하였으며, 금속 영상왜곡을 발생 시킬 수 있는 금속 치아 및 정상 치아를 따로 설계하여 원하는 위치에 금속영상왜곡이 발생시킬 수 있는 환경을 조성함. 더불어 실제 방사선량 측정이 가능하도록 필름과 유리선량계가 삽입 가능하도록 만들어져 실제 치료 계획된 선량을 측정을 통해 비교가 가능함. 재구성된 알고리듬의 평가를 위해 실제 측정된 선량평가를 위해, 선량분포에 대해 계산된 값과 측정된 값의 감마분석을 이용하여 비교하였음. 치료 계획은 현재 방사선종양학과에서 가장 주로 사용되는 volumetric modulated arc therapy (VMAT)을 이용하여 치료계획을 수립하였고, 감마 분석을 위해 2%, 2mm의 tolerance와 10% threshold를 적용하여 비교를 수행함. 제안한 방법과 MAR이 적용되지 않은 영상에서의 passing rate 값은 99.5%, 상용화된 O-MAR 방법과 MAR이 적용되지 않은 영상의 passing rate는 99.6%, 제안된 MAR 방법과 OMAR사이의 gamma passing rate는 99.9%로 거의 유사한 선량분포를 확인하였음. 그러나 금속으로 인해 planning target volume (PTV) 내 선량 차이가 있음을 확인하였고, Gamma image 내에서도 그 차이를 최대 7.9%까지 확인할 수 있었고, 제안된 방법을 사용한 경우 최대 약 3%의 차이를 확인하여 약 50%의 개선효과를 확인함. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 제안된 금속영상왜곡 저감 기술은 영상에서의 개선뿐만 아니라 선량학적 관점에서도 상용화된 금속영상왜곡 방법과 비교하여 거의 유사하거나 우수한 성능을 보여주었으며, 추후 임상 적용에 충분한 가치가 있다고 판단됨. 특히 영상에서의 개선을 통해 정확한 PTV와 주변 정상조직의 컨투어를 이룰 수 있으며, 개선된 전자밀도 정확성을 통해 선량계산의 정확성 역시 향상되는 결과를 확인할 수 있었음. 더불어, 제안된 선량측정용 팬톰은 선량분포 및 절대선량 측정이 가능하도록 설계되어 직접적인 선량측정이 가능한 장점을 바탕으로 앞으로 제시될 금속영상왜곡 저감기술의 성능 검증을 위한 객관적인 지표를 제시할 수 있음. 결론적으로 방사선치료의 정확성과 안정성에 기여할 수 있어 환자에게 신뢰성 있고 질 높은 의료서비스 제공이 가능함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강성희
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 금속영상왜곡 저감;딥러닝;방사선치료;치료계획;방사선량 측정; 2. metal artifact reduction;Deep learning;radiation therapy;treatment planning;Dose measurement;

□ 연구개요 기능성 식이 성분(FDC: filbertone)에 의한 비만성/신경 퇴행성 뇌질환 Parkinson Diseases(PD) 예방 가능성을 규명하기 위해, 신경세포에서의 autophgy 활성화 효능 연구와 PD 원인이 되는 alpha-synuclein(alpha-syn)의 축적을 제어하는 기전을 in vitro (neural cell lines)와 in vivo (비만 혹은 MPTP에 의하여 유도된 mouse 모델)에서 연구함 □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도: FDC에 의한 Autophagy활성화를 통한 alpha-synuclein (syn) 축적 분해 효능 및 기전 분석 ∎ Neuronal cells에서 FDC에 의한 autophagy 활성 분석 ∎ SH-SY5Y cells에 alpha-syn-A53T plasmid을 과 발현시킨 후 FDC에 의한 alpha-syn의 양 조절분석 ∎ Neuronal cells에서 FDC에 의한 TFEB 활성 및 autophagy-lysosome pathway (ALP) gene분석을 목표로 연구한 결과, -Filbertone은 PD의 병인성 물질의 한 종류인 alpha-syn의 축적을 감소시킴으로써 PD의 개선제로서의 가능성을 제시함. 즉, filbertone은 mtROS의 생성을 증가 시켜 PERK을 활성화시켜 TFEB의 nuclear translocation을 증가시킴으로써 TFEB의 target genes인 ALP의 유전자들을 증가시켜 ALP를 활성화시켜 축적된 alpha-syn을 감소시킴 ○ 2차년도:비만 혹은 MPTP에 의한 PD모델에서 FDC에 의한 PD억제 효능 및 기전 분석 ∎ 비만성 PD에서 FDC의 억제 기전 규명 ∎ MPTP에 의한 PD에서 FDC의 효능과 기능 규명 ∎ FDC효능과 FDC-TFEB nuclear translocation 의 연관성 규명을 목표로 연구한 결과, -Filbertone은 ALP관련 유전자의 발현을 증가시킴으로써 HFD 혹은 MPTP에 의하여 mid-brain에 축적된 alpha-syn을 감소시켜 PD을 개선시킬 수 있음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 연구개발성과의 활용방안 ∎ PD는 alpha-syn 단백질의 misfolded protein축적에 의하여 일어나는 현상으로 현재까지 치료방법이 없으며, 뚜렷한 예방책도 제시되어 있지 못함 ∎ 본 연구는, FDC에 의한 autophagy 활성화 작용과 alpha-syn축적 억제 및 기전규명을 통해 PD 예방효능을 가진 새로운 기능성 식이성분 개발이 가능하며, 국민보건건강증진을 위한 중요한 기초정보를 제공해줌 ∎ FDC의 PERK활성 조절에 관한 연구는 전무한 상태이므로 이 기전의 증명은 PD예방용 기능성 식이성분 개발을 위한 중요한 기초 자료가 될 것이며, 국제수준의 학술적 연구 성과를 올리는 기회가 될 수 있음 ∎ 또한, FDC의 PD예방 효능을 세계 최초로 규명함으로써 신 기능성 식품소재 개발 활용 및 의료용 치료제 개발 등의 산업적 경제 효과를 기대할 수 있음 2) 연구개발성과의 기대효과 ∎ 비만성/신경 퇴행성질환인 PD의 효과적인 억제작용 및 기전을 규명하는 기초 정보 제공 ∎ FDC의 PD 억제 효능을 가진 새로운 PD 예방효능을 가진 기능성 성분 개발 가능성을 제시함 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유리나
• 주관연구기관 : 울산대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 기능성 식이 성분;파킨스병;신경퇴행성 질환;자가포식;비만; 2. Functional Dietary Component;Parkinson’s disease;Neurodegenerative disease;Autophagy;Obesity;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박승문
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 디이노코커스;미생물;생물소재;화장품;카르테노이드; 2. Deinococcus;microorganism;biomaterial;cosmetics;carteinoid;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사선 식도염 환자에서 추출한 상피조직을 이용하여 생체모사체를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발하고 이를 방사선 식도염 치료제로 개발하는것 ◼ 전체 내용 식도 생체모사체 배양 기술확립 식도 생체모사체의 치료 효과 검증 및 치료기전 확립 식도 생체모사체의 치료 효과의 최적화 및 치료 프로토콜 확립 ◼ 1단계 ❏ 목표 식도 생체모사체 확립 및 치료 효과의 검증 ❏ 내용 방사선 식도염 치료 효과 검증을 위한 식도 생체모사체 대량 배양 조건 확립 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 제안과제로 확립한 기반 기술을 임상시험 단계로 진입시켜 방사선 식도염 치료제를 개발에 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김미선
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 식도 생체모사체;식도 줄기세포;방사선 식도염;세포치료제;질병 모델링; 2. Organoid;Esophageal stem cells;Radiation esophagitis;Cell therapy;Disease modeling;

□ 연구개요 ● NFAT5(Nuclear factor of activated T cells 5)는 Ton EBP라고도 알려져 있는 전사인자로, 최근에는 염증반응의 유도에 중요한 역할을 한다는 보고들이 발표되고 있음. 본 연구자는 신손상을 유도하는 동물 모델의 사구체에서 NFAT5의 발현이 증가함을 확인하였으며, 이에 NFAT5가 다양한 사구체 질환의 발생과 진행에 중요한 역할을 할 것이라 가정하였음. 현재까지 관련 보고가 없는 바, NFAT5가 사구체 질환의 치료법 개발에 새로운 표적이 될 수 있는 가능성을 발견함. ● 한편, Nano particle은 합성된 물성에 따라 조직-특이적인 전달이 가능하고, 특히, 신장 질환의 치료법으로써 매우 유용한 약물 전달체계가 될 수 있을 것으로 기대되고 있음. ● 따라서, 본 연구자는 이번 과제를 통하여, 사구체 내 NFTA5 제어를 목표로 신약후보 물질 발굴 및 Nano particle 합성을 통한 신장-선택적 약물 전달의 원천기술을 개발하고자 하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 ● DOCA/salt-induced hypertensive mouse, Col4a3^-/- mouse, I/R injury model, Unilateral ureteral obstruction model 등의 신장질환 모델을 확립하였으며, NFAT5의 발현을 확인함. ● Pdgfrb-CreER^T2, Yap flox, Taz flox, Lats1/2 flox, Rpl22-HA, Cx3cr1^gfp/gfp, Col4a3^-/- 등의 Mouse를 Jackson Lab.에서 구입하여, 가설검증에 필요한 분자생물학적인 준비를 완료함. ● Loss-of-function study로써, Cx3cr1^+/gfp vs. Cx3cr1^gfp/gfp mouse에서의 급성기 Phenotype에 뚜렷한 차이가 있음을 규명하여, I/R injury mouse model의 급성기 손상에 있어 Cx3cr1 유전자의 역할이 중요함을 발견함. ● Nanomicelle의 일종인 Hydrophobically-modified glycol chitosan (HGC)을 이용하여 신장-특이적 약물 전달 가능성을 확인하였으며, Col4a3^-/- mouse에서 치료적 효과를 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ● NFAT5를 표적으로 하는 신장 질환 치료법은 연구된 바가 전무하기 때문에, 본연구가 진행되면, 연구 결과를 바탕으로 한 수많은 후속 연구들이 파생되어 진행될 수 있을 것으로 기대됨.. ● 신약개발과정에서 발생하는 특허 비용이 국외로 유출되는 것을 예방할 수 있을 것으로 판단됨. NFAT5를 표적으로 하는 치료제는 현재까지 연구된 바가 없으므로, 본 연구결과를 바탕으로 신약개발을 위한 원천기술을 확보할 수 있을 것으로 기대되며, 궁극적으로 국가 경제에 기여할 수 있을 것으로 예상됨.. ● Nano particle을 약물 전달체로 이용하여 의약품으로 개발한다면 임상으로의 실용화가 상대적으로 용이할 것으로 기대되므로, 본 연구과제의 성과가 단지 기초연구에 그치지 않고 사업화를 통해 수익 창출이 가능할 것으로 예측됨. 또한, 본연구에 사용된 모델을 이용하거나 추가 개발하여 다른 유전자와 약재 관련된 연구 및 다른 장기의 질환 연구에 응용할 수 있어 다른 후속 연구로 다양하게 발전시킬 수 있을 것으로 예상됨. ● 만성 신질환으로 인한 사회/경제적 부담이 증가하고 있으며, 이는 고령화 사회로의 진입과 함께 더 가속화 될 것으로 생각됨. 본 연구과제 성과에 기반한 치료기술의 개발을 통해 만성 신질환 치료의 새로운 장을 열어, 국민보건복지 수준의 향상에 기여할 것으로 예상됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 서상헌
• 주관연구기관 : 전남대학교병원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 사구체;신장질환;신약개발;나노 입자; 2. NFAT5;Glomerulus;Kidney disease;Drug discovery;Nano particle;

연구개요 종양역전은 암세포가 정상세포와 유사한 상태로 바뀌는 현상임. 따라서 종양역전을 이해할 수 있다면, 이를 이용한 새로운 암 치료법의 개발이 가능함. 종양역전을 이해하기 위한 기존의 연구들은 ‘Tctp 단백질이 세포질에서 p53과 함께하는 역할’에 집중되어 있음. 본 과제는 ‘Tctp 단백질이 세포핵에서 p53 없이 하는 역할을 연구’하여. 종양역전을 이해하는 시각을 넓히고자 함. 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 3년으로 단축된 연구 기간에 맞춰, 4가지 세부 연구목표의 범위를 축소 조정함. 3년간 총 6편의 연구논문을 발표하여, 아래와 같은 새로운 결과들을 발견함. IF 13 이상의 논문 1편과 FWCI 2.54의 논문 1편 등의 우수한 연구 결과를 도출함 제1세부 목표(Tctp와 결합하는 세포핵 단백질 발굴)의 결과 ① Tctp가 Ing5/Enok과 결합하여 종양역전을 조절함(PNAS, 2023년) ② HDAC2가 Smad3와 결합하여, 종양세포의 기능을 감소시킴(Mol Cells, 2021년) 제2세부 목표의 결과 ① Ing5/Enok의 영향을 받는 전사체 분석 ② Ing5/Enok이 결합하는 프로모터 전사체 분석 제3세부 목표의 결과 ① Tctp단백질이 세포접착단백질 안정화를 조절(PloS Genetics, 2020년) 제4세부 목표의 결과 ① Daphnodorin C와 Longifolioside A가 암세포 기능을 약화시키는 기전 규명 (Phytomedicine, 2022년; Cytokine, 2020년) 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구는 Tctp와 결합하는 세포핵 단백질을 찾고, 이들이 종양역전 현상을 조절하는 과정을 밝히는 것으로, 기존에 시도된 바 없는 새로운 연구임. 세포핵에서 Tctp와 결합하는 단백질에 대한 정보는 매우 제한적이기 때문에, 본 연구의 결과는 종양역전을 이해하는데 필요한 중요한 실마리를 제공할 것임. 더 나아가, 본 연구를 통해 밝혀지는 새로운 연구결과들은 종양역전을 응용한 비파괴적/비침습적 암치료 수단의 개발에 활용될 수 있을 것임 또한, Tctp 기능조절 약물 후보들은 추후 비침습적 암 치료제로 사용될 가능성이 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 홍성태
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 종양역전;세포핵;Tctp 단백질;암형성;히스톤아세틸화; 2. Tumor reversion;Cell nucleus;Tctp protein;Tumorigenesis;Histone acetylation;

□ 연구개요 o 진단 및 치료용 방사성동위원소를 이용하는 핵의학진료에 적용을 위한 개인선량계를 이용한 내부흡수선량의 정량평가 기술 개발 - 몬테카를로 전산실험 패키지를 이용한 방사성동위원소 사용 환경 구현 - 다양한 선량계를 이용한 선량측정 특성 평가 - 측정표면선량 기반 내부 방사능량 및 내부흡수선량 추정 알고리즘 개발 □ 연구 목표대비 연구결과 o 선량계 측정특성 평가 - 3종류의 상용 개인용 선량계에 대한 특성을 평가하였고, 개인 선량계들로 측정한 표면선량값들은 방사능량(물리적 반감기, 측정시간 고려)에 비례하였음. - 핵의학분야에서 사용이 확대되고 있는 섬광체-광센서 결합형 선량계 시작품의 특성 및 성능을 평가함. o 진단 및 치료용 방사성동위원소 표지 약물의 전신 유효 및 국소 선량 평가 - 전신 유효선량 및 국소장기의 선량평가에서 전신 유효선량 평가에 전신 방사능량 정보가 가장 중요한 역할을 하였음. - 내부흡수선량 평가를 위한 개인 선량계 부착위치가 중요하고, 방사성의약품의 특이 섭취부위에 대한 고려가 중요하였음. o 내부 방사능 및 흡수선량 추정을 위한 몬테카를로 시뮬레이션 및 프로그램 개발 - ML-EM알고리즘 기반의 내부 국소 방사능 추정법을 개발하였음. - NEMA body phantom 및 수학적 인체 팬텀에 선량계 부착을 구현한 PHITS시뮬레이션으로 내부 선원에서 방출되는 감마선의 방출량 추정이 가능함을 확인함. - 물리적 NEMA body phantom에 부착한 선량계와 동일한 위치에 선량계를 부착한 NEMA body phantom 조건을 구현한 PHITS 시뮬레이션으로 얻은 결과를 이용한 내부 방사능량의 추정값은 실제 사용한 방사능량과 유사한 값을 보였음. - 수학적 인체 팬텀 이용 시뮬레이션을 통한 인체 내 방사능량 추정결과도 설정한 방사능량과 높은 선형 관계를 보였음. o 표면 선량기반 내부 흡수선량분포 재구성 - 핵의학영상재구성법과 동등한 개념에 기반 한 반복적 재구성법으로 선량계의 측정값들을 이용하여 내부선량의 분포를 영상화가 가능하였음. - 재구성된 선량분포 영상의 공간적 분해능이 낮았으며, 선량계의 크기 및 위치 간격에 대한 의존성이 높았음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) o 기존의 선량계 기반의 국소선량평가 기술과 달리 선량분포 영상화까지 가능한 방법 제시는 의료뿐만 향후 국내 방사선 계측 및 의료기기 분야에서 응용이 가능함. o 핵의학진료의 측면에서 기존보다 진료환경 및 환자 편이적 측면에서 새로운 임상 진료 방법 개발 및 제안에 기여할 수 있는 방법이 될 수 있음. o 연구개발 성과는 후속 연구수행을 통해 개발된 기술의 완성도와 적용범위 확대를 추진하고 이를 기반으로 임상적용 가능성 확인 및 검증 방안을 추진. o 연구개발을 통해 확인한 새로운 검출부 기반 선량계 기술을 이용하여 내부선량 측정에 효율적인 선량계 개발 및 검증 연구 수행 방안을 모색. o 국내에서 관심과 필요성이 증가하고 있는 치료용 방사성의약품 연구개발 및 임상 적용 연구에 접목 가능성을 모색. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김경민
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 개인용선량계;내부흡수선량;몬테카를로 시뮬레이션;방사성의약품;핵의학치료; 2. personal dosimeter;internal absorbed dosimetry;Monte-Carlo simulation;radiopharmaceuticals;nuclear medicine therapy;

□ 연구개요 이 연구는 FinFET을 대체하기 위해 개발 중인 Nanosheet FET의 방사선에 의한 열화 연구 진행함. 나아가 방사선에 의한 Nanosheet FET SRAM 회로 성능 저하에 대한 현상을 관찰함. Device의 aggressive scaling down으로 소자 내 채널 부피가 defect cluster의 부피와 유사할 만큼 감소하면서 cosmic rays에 의한 방사선 효과는 우주 환경뿐만 아니라 지상 환경에서도 무시할 수 없음. 전산모사 (TCAD simulation)를 통해 변위결함에 의한 로직 반도체의 DC 특성 열화를 연구하고, 소자내 영구적인 손상을 최소화할 수 있는 최적의 내방사선 소자 구조를 개발함. □ 연구 목표대비 연구결과 1차 연도에서, carrier의 양자 현상을 근사적으로 고려한 Modified Local Density Approximation (MLDA) 모델로 nanosheet FET에서 displacement defect에 의한 DC 특성 열화에 관해 연구를 진행함. 2차 연도에서는 정확한 carrier의 양자 물리 현상을 고려하기 위해 silicon sub-band structure 및 3D schrodinger equation에 대한 이론을 정확히 반영할 수 있는 Tool (Synopsys QTX)을 도입하여 Nanosheet FET에서의 displacement defect issue에 대해 연구를 진행함. 3차 연도 목표인, Nanosheet FET 소자에 대한 연구 결과를 기반으로, 회로 레벨 (SRAM)에서의 displacement defect에 의한 operation static noise margin 열화 연구를 진행함. 내방사선 SRAM 회로 구현을 위해 3nm node Nanosheet FET 6T SRAM에 우주방사선에 의해 발생한 displacement defect이 미치는 영향을 종합적으로 연구함. 방사선의 변동성을 고려하여 종합적으로 연구함. TCAD 시뮬레이션을 사용하여 다양한 device parameter 및 defect cluster condition을 split 함. Read static noise margin (RSNM) 감소율은 displacement defect cluster의 단면적이 직사각형인 경우 및 pull-down1(PD1) 트랜지스터에 있을 때 19 %로 가장 높음. 시트의 모양이 NS와 NW인 경우를 비교했을 때 NS에서 2.3 % 더 낮은 RSNM 열화를 보임. 최악의 조건(직사각형 단면적 displacement defect cluster, 손상된 PD1 트랜지스터, NW structure)에서 S/D 언더랩 구조가 S/D 오버랩 구조보다 3.7% 낮은 RSNM 열화를 보임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 이전까지 국내외에서 Nanosheet FET 6T SRAM의 방사선에 의한 변위결함의 영향은 연구된 바가 없음. 본 연구 결과를 통해 반도체의 지속적인 공정 미세화로 인해 컴퓨터, 자동차, 스마트폰, 인공위성뿐만 아니라 양자컴퓨터, 데이터 센터 등 다양한 산업에서 널리 사용될 차세대 Logic 반도체의 신뢰성을 높일 수 있음. 내방사선 Nanosheet FET 6T SRAM 소자 구조 개발 연구를 통해 고신뢰성이 요구되는 우주·항공 분야의 통신위성, 원격탐사 위성, 항법위성, 위성 탑재 컴퓨터에 유용할 것으로기대됨. 본 연구는 민간 주도의 상용화 시대에 발맞춰 저비용의 내방사선 IC를 가능하게 함. 반도체의 고성능화 및 고집적에 따른 신뢰성 시장의 수요가 확대됨에 따라 파운드리, 팹리스, 반도체 장비 제조사 등 글로벌 고객 유치가 가능함. 제품 신뢰성의 공신력을 확보하기 위해 외국의 제3기관에 의존하고 있는 실정에서 벗어나 시간 및 비용을 절약할 수 있음. 방사선에 취약한 반도체 회로 위치를 물리적 해석을 통해 분석할 수 있는 반도체 미래 인재 육성이 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김정식
• 주관연구기관 : 경상국립대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 나노시트 SRAM;변위결함;방사선;고신뢰성;전산모사; 2. Nanosheet SRAM;displacement defect;radiation;high reliability;TCAD simulation;

□ 연구개요 염증 사이토카인을 관절 강에 주입하여 골관절염 유발 후, nuclear factor kappa B (NF-κB) 억제제 국소 전달하여 골관절염 치료 및 치료과정 모니터링이 가능한 나노 조절제 개발하고자함 □ 연구 목표대비 연구결과 1차년도 ○ 진단/치료 모니터링 나노조절제 개발 및 분석 - TEM 및 DLS 이용하여 형태학관찰 및 나노조절제 사이즈 확인 - 나노조절제 표면개질 전/후 화학적 특성 ATR 이용하여 확인 ○ 염증 사이토카인 유도 골관절염 동물모델 제작 및 분석 - 염증 사이토카인(IL-6 및 TNF-α)를 쥐 관절강 주입하여 골관절염 유도함 - 대조군: ACL 유도 골관절염 사용함 ◎ 육안관찰 및 방사선적 관찰 : 고농도 염증 사이토카인 주입군에서 골관절염 유도확인함 2차년도 ○ 진단/치료 모니터링 나노조절제 제조 및 분석 ◎ 형태학적 관찰 및 입자분포도: ◎ 이카린 In vitro 방출 거동 확인. ◎ In vitro 안전성 평가: 세포독성 평가를 통해 확인함 - 연골세포를 이용하여 항염증효과 확인 ○ 염증 사이토카인 유도 골관절염 동물모델 제작 3차년도 ○ 나노다이아몬드 기반 NO 센서 제작 및 분석 ◎ 형태학적 관찰 및 입자분석. - 연골세포를 이용하여 NO 센서 효능 확인 - 골관절염 동물모델 이용하여 나노다이아몬드 기반 NO 센서 안전성/유효성 평가 ◎ In vivo imaging: 다빈치 이용하여 나노다이아몬드 NO 센서 효능 확인. - 골관절염 동물모델 이용하여 나노조절제 효능 평가 ◎ 통증확인, 조직학적 염색 및 염증억제확인. 4차년도 ○ NF-κB 억제제 (butein) 탑재 나노다이아몬드 제작하여 골관절염 치료제 개발 ◎ 형태학적 관찰. - 대식세포를 이용하여 염증 억제능 확인 - 골관절염 동물모델 에서 부테인 탑재 나노다이아몬드 효능확인 ◎ 통증확인, 조직학적 염색 및 염증억제확인. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 개발된 진단/치료 나노조절제는 골관절염 진단과 동시에 치료 수행할 수 있는 것으로 환자에게 골관절염 몇 기인지 바로 알려줄 수 있고 치료병행하면서 골관절염 억제 검증할 수 있음. ○ 골관절염 유발은 대부분 NF-κB 신호전달체 의해 유발됨에 따라 근원을 막을 수 있는 새로운 치료방법을 제시함. ○ 나노조절제를 이용하여 골관절염 치료제는 나노조절제로부터 약물이 장기적 방출로 관절강 내에서 효과를 극대화 할 수 있는 치료방법을 보일 수 있음. ○ 골관절염 개발된 나노조절제는 골관절염 치료뿐만 아니라 근골격계 질환 환자들에게 확장 시킬 수 있을 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김학준
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 나노다이아몬드;일산화탄소;이카린;부테인;골관절염; 2. Nanodiamonds;Nitric Oxide;Icariin;Butein;Osteoarthritis;