□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 최신 국제기준 및 선진국의 규제사례를 반영한 천연방사성핵종 포함 생활밀착형 가공제품의 전주기 생애 방사선학적 안전성평가 방법론 개발 및 규제기반 요소기술 확보 ◼ 전체 내용 - (1단계 1차년도) NORM 함유 가공제품 관련 국내·외 최신 규제기준 및 평가모델 분석 - (1단계 2차년도) 국내 NORM 함유 가공제품 특성 반영 전주기 방사선 안전성평가 방법론 개발 - (2단계 1차년도) 국내 NORM 함유 가공제품 안전성평가 프로그램 개발 및 규제기반 요소기술 확보 ◼ 1단계(‘20~’21) ❏ 목표 ○ NORM 포함 가공제품 관련 국내외 최신 규제기준 및 평가모델 분석 ❏ 내용 - 국내·외 NORM 함유 가공제품 규제기준 및 규제사례 분석 - 국외 NORM 함유 가공제품의 안전성평가 모델 분석 - NORM 함유 가공제품의 국제교역 관련 국내외 현황 조사·분석 - 국내 NORM 함유 가공제품의 특성조사 및 빅데이터 분석 - 가공제품 유형별 전주기 방사선학적 안전성평가 프로토콜 개발 - 국제교역 시 면제기준 개발방향 수립 ◼ 2단계(‘22) ❏ 목표 ○ NORM 함유 가공제품 안전성평가 프로그램 개발 및 규제기반 요소기술 확보 ❏ 내용 - 빅데이터분석 기반 가공제품 방사선 안전성평가 프로그램 개발 - 가공제품 안전 강화 규제적용 기술배경자료 확보 - NORM 함유 가공제품의 전주기 방사선 안전성 평가지침(안) 및 국제교역 시 면제기준(안) 개발 □ 연구개발성과 ❍ N-STAR 안전기술보고서 4편 및 규제정책제안서 3편 ❍ 국내·외 논문 게재(국외 SCIE 학술지 논문 3편, 국내·외 학술발표회 논문 7편) ❍ 생활주변방사선 전문인력 양성(석사학위과정 대학원생 6명, 규제전문기관 인력 5명) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ❍ 최근 원자력안전위원회가 개정한 ‘원자력 안전기준 강화 종합대책’ 중 생활방사선 제품안전 강화 관련 상세 규제지침 개발 및 NORM 함유 부적합 가공제품 관리방안 수립의 기술적 요소기술 및 근거자료로 활용함 ❍ 방사성물질이 함유된 상품의 국내외 유통과정에서 필요한 안전기준 제시 ❍ 국민 일상생활과 매우 밀접한 천연방사선핵종 함유 가공제품에 대한 방사선 안심기술 확보로 방사선피폭에 대한 국민 불안감 해소 및 사회적 갈등 최소화 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김주열
• 주관연구기관 : 한국전력국제원자력대학원대학교
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 천연방사성핵종 포함 물질;가공제품;전주기 평가;방사선 안전성평가;생활방사선; 2. Naturally-Occuring Radioactive Material(NORM);Consumer Product;Life-cycle Assessment (LCA);Radiation Safety Assessment;Radiation in the Natural Environment;

□ 연구의 목적 및 내용 ○ 연구개발과제의 최종 목표 DXA 2차원 골밀도 영상 기반 3차원 대퇴부 유한요소 생체정확도 모델을 구축하고 CT 기반 모델과 비교, 지역사회 노인 코호트 및 병원자료 기반 골절위험도 평가를 통해 검증함 ○ (주관연구개발과제): DXA 2차원 골밀도영상 기반 3차원 대퇴부 유한요소 생체 정확도 모델을 구축, CT 기반 모델과 비교 및 지역사회 노인코호트 및 병원자료 기반 골절위험도 평가 검증 수행 - 연구개발 내용 1: 지역사회노인코호트 및 병원자료 기반 DXA-CT paired dataset 확보 - 연구개발 내용 2: CT 영상 기반 생체정확도 유한요소모델 (biofidelic FEM) 구축 및 골절 연관 주요 파라미터 추출 - 연구개발 내용 3: DXA 영상 2D-to-3D 변환 수행 및 품질 검증 - 연구개발 내용 4: 3D 변환 DXA 템플레이트 기반 biofidelic FEM 구축 후 CT FEM과 비교 - 연구개발 내용 5: 지역사회 노인코호트 및 병원자료 3D DXA biofidelic FEM 적용 및 임상적 연관성 검증 □ 연구개발성과 ○ 한-스위스 3D DXA 기반 biofidelic FEM 구축 연구 네트워크 확보 - 임상전문가와 공학전문가의 임상적 미충족 수요 해결 위한 지속 협업 가능 연구 토대 - 추후 인적 자원 교류 및 학습 가능한 네트워크 구성 - 과제 목적에 적합한 한-스위스 간 학술적 교류 및 발표 촉진 효과 ○ 3D DXA 기반 biofidelic FEM 모델 구축 및 검증 - 한국인에서 3D DXA 영상 구축 및 biofidelic FEM 모델 구축 최초 시도 - 골절예측력 개선 가능성 및 DXA 기반 기술로 임상현장 활용 가능성 높음 □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) ○ 과학기술적 측면 - DXA 2D-to-3D 영상 변환 및 이를 통핸 FEM 모델 구축하는 새로운 시도로, 근골격계 연구에서 중요한 기술적 발전 계기를 마련할 가능성 - 풍부한 임상자료와 cutting-edge technique 이 만나 상승효과 기대 - 성공적으로 개발될 시 대퇴부를 넘어서 척추 등 타 주요골절부위에도 확대 적용 가능성 높음 - 대퇴골절 기전에 대한 깊이 있는 기계공학적-의학적 이해로 새로운 치료 방법 탐색 가능성 ○ 경제산업적 측면 - 새로운 검진 사업화, 인공지능 의료 상용화 소프트웨어 모델을 탐색할 수 있는 기반자료 가능 - 연구과정에서 새로운 지적재산권 확보 가능 ○ 사회적 측면 - 추가적인 방사선 노출 없이, 기존 표준진료절차에서 얻어지는 DXA 영상의 이차 분석을 활용한 골절예측력 향상 연구로 성공적으로 수행시 보건의료 질 향상에 이득이 기대됨 - 조기 진단 및 예방이 필요한 골절 분야에 있어 진단 및 치료율 개선 기대 (출처 : 국문 요약문 7p)

• 연구책임자 : 홍남기
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230500
• Keyword : 1. 골밀도;유한요소 생체정확도 모델;지역사회 노인코호트;골절위험도;골다공증; 2. Bone mineral density;Biofidelic finite element model;community cohort;Fracture risk;Osteoporosis;finite element model;Dual energy X-ray absorptiometry;Fracture;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 거짓쌀도둑거저리 ERR에 의한 선천면역 조절 기전을 통한 다른 곤충에 해가 없는 거짓쌀도둑거저리 선택적 방제에 대한 가능성 검증 ◼ 전체 내용 거짓쌀도둑거저리 ERR을 확보하고, 거짓쌀도둑거저리 선천면역에서의 ERR의 기능 및 조절 기전 규명 ◼ 1단계 ❏ 목표 거짓쌀도둑거저리 ERR에 의한 선천면역 조절 규명 및 방제 가능성 검증 ❏ 내용 - ERR의 구조 및 특성 분석 - 발달 단계 및 조직별로 ERR 및 AMPs mRNA 발현 분석 - ERR knockdown을 통한 타겟 AMPs 유전자 발굴 및 Promoter assay를 통한 타겟 AMPs 유전자 발현 조절 분석 - 박테리아 감염 후 시간대별 ERR 및 AMPs 유전자 발현 변화 분석 - 선천면역 경로를 통한 ERR 발현 조절 기전 분석 - ERR 유전자 knockdown 하여 박테리아 감염 후 거짓쌀도둑거저리 생존율 및 체내의 박테리아 수 분석 □ 연구개발성과 곤충은 많은 병원체에 노출된 생활 환경에서 서식하며, 적응면역의 부재로 선천면역이 매우 생존에 중요함. 본 연구에서는 해충인 거짓쌀도둑거저리에서 핵수용체인 ERR을 확보하였으며, E. coli 감염 시 선천면역 경로인 IMD 신호 경로를 통해 조절되는 것을 확인하였음. 또한, 선천면역의 핵심인 AMP 유전자의 전사조절인자임을 규명하였음. 추가로, E. coli 감염 시 ERR의 부족은 AMP의 발현을 감소시킴으로써 체내의 E.coli 수가 증가하여 거짓쌀도둑거저리의 생존률이 떨어지는 것을 확인하였음. 이러한 결과는 ERR에 의한 해충 거짓쌀도둑거저리의 선천면역 조절은 새로운 살충제 개발에 원천 기술을 제공할 수 있음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 현재 농업 분야에서 사용하고 있는 살충제들은 환경오염, 저항성, 독성 및 이로운 곤충까지 죽이는 등 여러 단점을 가지고 있음. 그러므로 핵수용체에 의한 해충 선천면역 조절 기전을 규명하고 이를 조절하는 물질을 발굴한다면 현재 살충제의 문제를 해결할 수 있는 새로운 해충 방제의 원천 기술 확보할 수 있음. - 현재 살충제 저항성으로 인해 해충 방제 효과가 줄어들어 피해가 심각하며 그로 인해 해충 방제에 관한 연구는 매우 필요한 실정임. 또한, 세계 해충 방제 시장 규모 또한 꾸준히 성장하고 있음. 따라서 해충 핵수용체에 의한 선천면역 조절 연구가 성공적으로 수행될 경우 국내 핵수용체 기반 살충제 원천 기술 연구 및 개발 활성화를 유도하며, 세계 해충 방제 시장에서 우위 선점이 가능함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최병윤
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 핵수용체;선천면역;향균 펩타이드;유전자발현조절;거짓쌀도둑거저리; 2. Nuclear receptor;Innate immunity;Antimicrobial peptide;Gene regulation;Tribolium castaneum;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 류동석
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선원위치추정;방사선 계측;방사선 센싱 어레이;방사선 지도작성 로봇;방사선 시뮬레이션; 2. Localization of Radiation Source;Radiation measurement;Radiation sensing array;Radiation mapping robot;Radiation simulation;

□ 연구개요 본 연구는 생활 속 방사선 노출 위험성을 종합적으로 평가할 수 있는 독성발현경로 (AOP) 응용 방사선 위험 정밀평가기술 개발을 위해 백혈병 모델동물 혈액, 조직, 세포외분비 나노입자체 변화 등 방사선 노출 주요 현상(KE, key event)과 백혈병 발생 악영향 (AO, adverse outcome) 사이의 관계를 규명하고, 방사선 노출 인체 혈액 시료를 활용한 방사선 분자독성표지자 (molecular bioindicator) 선도물질의 유효성 검증 등을 수행하여 개인 방사선 노출 잠재적 위험 판별 기술개발 원천지식을 제공함 □ 연구 목표대비 연구결과 ※ 본 연구과제 제안 당시의 목표에 대해 아래와 같이 모두 달성하였음 ◦모델 동물을 이용한 방사선 피폭 백혈병 위험성 평가 시스템 구축 및 운영 - 방사선 피폭 독성발현경로 선도그룹 조사정보 바탕의 방사선 피폭 백혈병 위험 평가 모델시스템을 구축 운영하였으며, 계획보다 많이 위험성 평가를 시행하였음 - 백혈병 진단 및 추적 검사에 필요한 혈액 및 조직 시료 분석을 독성발현경로 (AOP) 플랫폼 기준으로 분자 (DNA 손상), 세포 (혈구 세포, 세포소기관 변화), 조직 및 기관 (혈액, 비장, 흉선, 림프절 등 백혈병 관련 기관), 동물 개체 (체중, 생존율)에서 측정하여 자료를 수집하였음 - 최초 계획에 없던 신규 분석 실험 (이미지 유세포 분석, 전자현미경 분석, 나노 입자체 추적분석 등)을 도입하여 백혈병 진단 및 검증 데이터의 정확도를 높였음 ◦혈액 세포외분비 나노입자체를 이용한 방사선 피폭 흡수선량평가 생체지표 발굴 - 모델동물 혈액에서 확인한 세포외분비 나노입자체의 방사선 반응성 (doseresponse relationship)을 인체 혈액에서 검증하였으며, 100 mSv 이하 매우 낮은 수준의 방사선 흡수선량을 평가할 수 있는 지표개발 원천지식을 확보하였음 ◦BBDR (Biologically based dose response) 기반 피폭 위험 질환 평가 함수 모델 개발 - 방사선 피폭 백혈병 위험성 평가 모델 마우스에서 수집한 생물학적 시료 데이터를 근거로 방사선 노출 이후 백혈병 주요 진단 인자인 smudge cells 발생에 대한 함수 모델을 제시하였음 ◦분자독성표지자 활용 방사선 피폭 백혈병 위험 진단 실용화 가능 기술 검토 - 방사선 신호전달 매개체인 나노입자체 성분 분석을 통해 확보한 후보 miRNA의 희소성을 고려하여 검출 수용력 확대 마이크로 닷 기술을 적용한 바이오칩 생산 기술을 제안하여 실용화 가능 기술 검토 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 본 연구개발성과 주요 결과는 OECD AOP-wiki DB (AOP432, Deposition of Energy by Ionizing Radiation leading to Acute Myeloid Leukemia)에 제공되어 종합적인 피폭 질환 위험성 평가에 활용될 것이며, UNSCEAR (유엔방사선영향과학위원회) 보고서에 등재되도록 추진하여 전 세계 연구자와 공유될 것임 - 동료 심사 논문 성과 발표 이후 후속 사업추진을 통해 도출된 선도물질의 질병 예측 유효성을 심화검토하고, 본 과제에서 제시한 검출역량 확장 마이크로칩 기술을 통해 피폭 질환 예측 진단 키트 상용화를 기대할 수 있음 - 혈액암 대상 방사선 피폭 위험예측 정보를 제공하는 것뿐만 아니라 암 이외의 질환(심혈관 질환, 면역질환, 백내장, 내분비계 질환 등)에 대해서도 방사선 피폭 위험성을 평가할 수 있는 정보를 제공할 수 있어 방사선 피폭에 대한 사회적 불안 경감과 안전한 방사선 이용의 목적에 이바지할 것임 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 성기문
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선;위험성 평가;독성발현경로;세포신호전달;분자독성지표; 2. radiation;risk assessment;AOP;signal transduction;bio-marker;

연구개요 본 연구는 고전압 방전에 의하여 공기중으로 방출된 전하를 레이다 기반 전파탐지 기법을 이용하여 탐지하고 추정하는 연구를 1,2차년도에 진행하였다. 3차년도에는 라디오미터 시스템을 제작하여 고전압 방전 등에 의한 고온 열방사의 측정연구를 진행하였다. 특히, 방전에 의한 공간전하 밀도가 낮거나 방전개시전에도 복사열에 의한 전자기파를 탐지할 수 있는 장점이 있다. 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 DC방전에 의한 공간전하를 전파탐지 기술을 기반으로 탐지하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 DC 방전 발생장치로 Tesla Coil을 이용하였고 테슬라 코일에 의한 방전전하를 탐지하기 위하여 TI사의 레이다 보드를 이용하였다. 탐지를 위한 측정시험과 시뮬레이션에 의한 결과를 비교하여 방전에 의한 공간전하 탐지가 가능함을 입증하였다. 2차년도에는 탐지 해상도를 높이기 위하여 positioner를 이용하여 탐지영역을 스캔하여 SAR 알고리즘에 의한 탐지기법을 연구하였다. 3차년도에는 이러한 공간전하의 탐지와 함께 공간전하 발생에 따른 열방사를 측정하는 연구를 목표로 하였다. 이를 위하여 라디오미터를 제작하여 비가시상의 방사에 의한 열방사를 가정한 모델에 대하여 탐지 알고리즘을 고안하고 측정시험과 비교하였다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구는 방전에 의한 공간전하가 입사된 전자파를 산란시키는 특성을 이용하여 공간전하를 탐지하는 연구를 진행하였다. 이를 이용하여 고전압 장치에 의한 방전과 고장이나 노후화에 의한 열방사를 전파탐지를 이용하여 사전에 탐지함으로써 고장진단 등에 활용할 수 있다. 또한, 열방사에 의한 전자기파 발생을 전파탐지를 기반으로 탐지함으로써 화재, 건물붕괴에 의한 생존자 탐색 등에도 활용할 수 있는 기술이 된다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정용식
• 주관연구기관 : 광운대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방전;공간전하;전파탐지;열방사;라디오미터; 2. discharge;space charge;radiowave detection;thermal radiation;radiometer;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 윤종원
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20231100
• Keyword : 1. 무전원;열복사 스위칭;에너지 절감;이산화바나듐;Fabry-Perot 간섭계; 2. thermal radiation switching;energy saving;vanadium dixoide;Fabry-Perort interferometer;

4. 연구결과 (1) 환경 문제종(대발생종) 목록 및 기초정보 구축(40종) - 각 종별 분류학적 정보, 연간 발생 횟수, 유충활동시기, 성충활동시기, 기주식물, 피해상황, 분포, 물리적·화학적·생물학적 방제법 등 데이터베이스 구축 - 시민참여 프로그램을 통해 294명(‘대발생 곤충 종 시민모니터링’ 미션 참여자 및 기본 네이처링 회원)이 참여하여 대벌레, 미국흰불나방, 미국선녀벌레, 매미나방, 청딱지개미반날개 등 대발생 곤충 5종 등을 대상으로 발생 및 분포현황 구축 (2) 대발생종 4종과 근연군의 분류, 생태학적 특성 정보 확보 및 종판별 매뉴얼 작성(4건) - 대상종 4종(섬점등에모기, 숲아기깔따구, 독나방, 붉은등우단털파리)의 형태 정보, 분포 정보 등을 포함한 분류학적 정리 및 종판별 매뉴얼 3건 구축 - 종별 생태적 종정보(먹이습성, 생활사 등), 침입 정보(원산지, 침입 양상 등), 천적 정보 등 확보(4건) (3) 대발생종 4종 대상 유전자 마커 개발 - (섬점등에모기) 총 138,469개의 초위성체 좌위에서 20개 마커 개발 - (숲아기깔따구) 총 73,108개의 초위성체 좌위에서 20개 마커 개발 - (독나방) 총 182,973개의 초위성체 좌위에서 15개 마커 개발 - (붉은등우단털파리) 총 499,418개의 초위성체 좌위에서 25개 마커 개발 (4) 대발생종 4종 대상 유전적 다양성 특성 분석 연구 - (왕우렁이) 국내 총 6개 개체군에서 COI 유전자의 유전적 다양성 및 단상형 네트워크(haplotype network), 초위성체 기반 유전적 다양성과 집단유전학 구조를 종합적으로 분석한 결과, 각 개체군의 유전적 다양성은 비교적 낮은 편이며, 대부분의 개체군 사이의 유전적 분화도가 낮고, 유전적 흐름(gene flow)이 있는 하나의 유전적 그룹으로 보임. 이는 왕우렁이 자연개체군이 농장 등에서 대량 증식 후 방사하는 방식을 통해 형성되었기 때문으로 사료됨 - (청딱지개미반날개) 국내 총 8개 개체군에서 COI 유전자의 유전적 다양성 및 단상형 네트워크(haplotype network), 초위성체 기반 유전적 다양성과 집단유전학 구조를 종합적으로 분석한 결과, 국내 청딱지개미반날개의 개체군은 유전적 다양성이 높고, 개체수가 풍부한 것으로 보이며, 개체군 간의 유전적 분화도가 낮고 유전적 흐름(gene flow)이 존재하는 것으로 보임. 국내개체군은 하나의 유전적 집단으로, 국내개체군의 특성을 이해하기 위한 국외개체군을 포함한 계통학적 연구가 필요함 - (독나방) 지역별, 기주식물별 유전적 차이가 나타났으며, 같은 지역내에서도 기주식물에 의해 2-3개의 단상형 분리가 나타남. 기주식물에 의한 기주 특이적분화는 확실하지 않으므로 메타집단 현상에 대한 검증이 필요함 - (붉은등우단털파리) SNP 기반 주성분분석 결과, 한국, 일본, 대만 개체군 분석 결과 각 집단별 분화 정도가 높은 편이며, 뚜렷하게 구분됨. 국내 집단의 유전적 다양성이 낮아 소수의 유입 후 빠르게 확산하여 대발생된 양상을 보임. (5) 대발생 원인 분석 연구 가. 대벌레(Ramulus mikado) ❍ 온도가 월동 알의 부화율에 미치는 영향 조사 - 2022년 9~10월에 고도 70~600m 구간에 설치한 알 부화 모니터링용 트랩을 월동 후 2023년 4~5월 동안 알의 부화율을 조사한 결과, 고도의 증가에 따라 알부화율은 감소하는 경향이었음 ❍ 강우 시 곤충병원성 미생물에 의한 약충과 성충 사망률 조사 - 청계산 개체군 밀도의 감소로 금암산을 추가 조사한 결과 녹강균에 의해 7~8월에 포획한 개체군의 사망률이 급격히 증가함 ❍ 대벌레 성충의 암수 비율 조사 - 일본 사례(암:수=723:1)에 비해 청계산(138:1)과 금암산(266:1)이 더 높게 나타남 ❍ 대벌레 지역별 유전적 변이분석을 위한 유전자 탐색 - 총 260개체의 시퀀스를 확보하였고 Haplotype distribution analysis 결과 청계산 개체군의 종다양성이 매우 높게 나타났으며, 청계산 개체군은 인근 수리산과 금암산 개체군 형성에 영향을 미친 것으로 유추할 수 있음 ❍ 조사구별 식생 조사 - 대발생 지역 내 식생은 주로 아까시나무가 우점하였으며, 대벌레가 중간 밀도를 보인 지점은 금암산 내 소나무와 신갈나무 우점 지역과 봉산 내 신갈나무와 아까시나무 우점지역이며, 대벌레가 낮은 밀도인 지점은 금암산 내 밤나무 우점 지역과 봉산 내 느티나무와 아까시나무의 우점 지역이었음 - 대발생 지역의 수목 다양성은 낮은 경향을 보임 ❍ 주요 먹이식물의 탄소:질소 비율 조사 - 2022년 대비 2023년의 대벌레 밀도는 급격히 감소함 - 아까시나무의 질소 함량이 가장 높고, 신갈나무와 잔털벚나무의 함량 비율은 유사함 나. 독나방(Artaxa subflava) ❍ 독나방 발생의 기후 영향 조사 - 23년 독나방 조사 결과 총 16지역에서 독나방이 채집되었으며 이 중에서 경기 북부와 강원도 영서지방(최저온도)에서는 발견되지 않음 ❍ 독나방의 기주식물 특이적 요인으로 인한 분포 양상 조사 - 독나방 발생지역 중 약 85%가 참나무류 군락이나 주변에 독나방 유충이 발생함 ❍ 독나방 집단의 거리, 기주에 따른 차이 및 공간적-유전적 관계 분석 - 독나방 대발생의 집단 유전학적 요인 분석을 위해 16개 집단의 주좌표분석(PCoA) 결과 기주식물별로 집단이 분포하는 양상을 보였으며, 집단별 지리적·유전적 거리 간 유의미한 상관관계를 나타냄 다. 붉은등우단털파리(Plecia longiforceps) ❍ 붉은등우단털파리의 생활사 특성 - 붉은등우단털파리의 알, 유충, 번데기의 형태와 습성을 세계 최초로 발견하고 기록 ❍ 서식지의 환경 조건 조사 - 인천, 고양에서 6월 중순(토양 온도 17.5~19.0℃)에 성충 출현 - 실내 사육을 통해 온도가 높을수록 번데기 우화 기간이 짧아지는 경향성을 확인 ❍ 붉은등우단털파리의 표준 유전체 제작 및 유전 특성 확인 - 유충, 번데기, 암컷 성충, 수컷 성충 각각의 RNA-sequencing 데이터를 확보하여 complete BUSCO score > 80%의 완성도 높은 전사체(transcriptome)를 조립함 - 집단별 유전체 데이터 및 근연종 털파리류 유전체 데이터와 비교 분석을 진행하여, 대발생 및 서식지 확장과 관련된 유전적 변이를 조사할 예정임 (6) 대발생종의 생활사 연구 ❍ 노랑털깔따구(Chironomus flaviplumus)의 실내 안정화 - 2022년 4월부터 곤충사육실에서 사육중이며, 현재 11세대 진행중 - 안정적인 계대사육을 위해 알, 유충, 번데기, 성충의 사육공간을 분리하여 사육중임. 현재 5,000개체 이상 보유 중 - 항온조건(25℃, 16L:8D)에서 개체별 발육일 조사 결과 수컷은 49.0±2.9일, 암컷은 64.7±1.5일로 조사됨 - 또한 수컷의 영기별 발육일은 7.1±1.6일(1령), 10.0±1.5일(2령), 10.4±1.9일(3령), 20.4±1.7일(4령), 1.0±0.0일(번데기)이고, 암컷의 령기별 발육일은 8.3±1.5일(1령), 12.3±2.1일(2령), 21.0±8.5일(3령), 21.7±9.3일(4령), 1.3±0.6일(번데기)임 (출처 : 요약문 7p)

• 연구책임자 : 박선재
• 주관연구기관 : 국립생물자원관
• 발행년도 : 20231200
• Keyword :

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 이번 과제는 도파관(waveguide)에서 발생하는 시간조화 조건을 만족하는 전자기파의 산란과 전파를 수치적으로 계산하기 위한 영영분할법에 대한 해석적 연구를 목표로 하고 있다. 전자기파에 대한 복사조건(radiation condition)을 대체할 수 있는 PML과 CRBC와 같은 고차의 흡수경계조건를 연구하는 것과 더불어 고차의 흡수경계조건을 transmission condition으로 활용한 double sweep Schwarz method를 Maxwell 방정식에 적용하고, 이 알고리즘의 안정성과 근사해의 수렴성에 대한 연구를 진행하고, 이론을 입증할 수 있는 유한요소법을 활용한 수치적 예를 보여준다. ○ 전체 내용 이번 연구 과제에서는 도파관에서 발생하는 시간조화 조건의 전자기파의 전파와 산란을 수치적으로 계산하기 위한 영영분할법에 대해 연구하였다. Helmholtz 방정식에 대해서 연구된 DtN, PML, 그리고 CRBC 등의 다양한 형태의 흡수경계조건을 연구를 바탕으로 도판관에서의 전자기파에 대한 복사조건과 그 복사조건을을 대체할 수 있는 고차의 흡수경계조건을 연구하였다. Helmholtz 방정식에 잘 적용되어 온 PML과 CRBC를 발전시켜 극분해된 Maxwell 방정식에 맞는 흡수경계조건을 정의하고, well-posedness와 유한요소법의 오차 분석에 대해서 연구를 진행하였다. 또한 흡수경계조건을 활용하여 극분해된 Maxwell 방정식을 위한 double sweep Schwarz method를 연구, 개발하였다. 전체의 계산영역을 도파관의 축에 수직이 되면서 겹치지 않는 작은 부분영역으로 나누고, 영역과 영역사이에서 고차의 흡수경계조건을 활용하여 고정밀의 데이터가 교환될 수 있도록 하는 알고리즘을 개발하고, 이 근사적 알고리즘에 대한 해의 존재성과 안정성, 그리고 근사해의 수렴성에 대해서 연구하였다. □ 연구개발성과 1.극분해된 Maxwell 방정식에 대한 PML, CRBC 흡수경계조건의 개발과 수렴성과 안정성에 대한 분석 2.1차원으로 전개된 주기적 매질에서의 극분해된 Maxwell 방정식의 PML과 CRBC조건을 결합한 이질적 흡수경계조건의 개발 3.도파관에서의 다중산란을 위한 DtN 흡수경계조건 개발 4.극분해된 Maxwell 방정식을 위한 double sweep Schwarz 방법론 개발 및 수렴성 연구 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 이번 연구는 3차원 공간의 도파관에서 발생하는 전자기파의 산란과 전파를 효율적으로 계산할 수 있는 수치적 알고리즘의 개발과 수학적인 안정성과 수렴성을 증명하는데 있다. 이번 연구 결과는 전자기파에 대한 흡수경계조건을 심도 있게 이해할 수 있는 새로운 결과를 제공할 것이기에 다양한 형태의 파동의 전파와 산란을 연구하는데 있어서 그 기대효과가 클 것으로 보인다. 또한 이번 연구 과제를 통해 얻은 전자기장에 대한 흡수경계조건의 결과들을 지속적으로 발전시킨다면 응용력이 큰 지진파와 같은 벡터 탄성파를 다룰 수 있는 이론으로 확장 가능할 것이다. 이는 물리학, 지질학, 해양학, 전자기학, 음향학 및 의료공학 등 자연과학과 공학의 많은 분야에서 폭넓게 활용될 수 있어 다른 응용분야로 확대될 수 있는 연구의 기초로 활용될 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김승일
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 맥스웰 방정식;흡수경계조건;복사조건;영역분할법;유한요소법; 2. Maxwell equation;absorbing boundary condition;radiation condition;domain decomposition method;finite element method;

연구개요 디지털 트윈을 활용한 AI의료서비스 제공하기 위한 전립선암의 임상의사결정지원을 목적으로, 디지털 트윈 기법을 적용하여 실제 전립선암 환자를 물리모델 (Physical Model)로 정의하고 치료방법 및 프로세스 등의 컴퓨터적 모델로 가상 모델 (Twin, Virtual model)로 구성하여 실제 환자 수술 이전에 가상환경으로 AI 분석함으로써 수술 효과에 따른 예후 문제 및 예측방법을 제공 연구 목표대비 연구결과 ◦ 전립선암의 치료 프로세스 모델링 - 전립선 암 치료 프로세스에 대해 가상의 모델 구성을 위한 상태 모델링 방법을 통한 3가지 계층 모델 설계(암 치료 프로세스 모델, 데이터 프로세스 모델, 공학급 모델). 치료모델에 대한 프로세스를 컴퓨터가 실행 가능한 형태로 구성하고, 그 동작에 대해서는 머신러닝 모델을 활용하여 동작되도록 설계 ◦ 머신러닝 기반 모델 개발 - Time to PSA nadir 예측을 위한 머신러닝을 적용하기 위해 각 치료방법별로 Time to PSA Nadir (TTN)을 미리 예측하는 방법 개발. Radical Prostatectomy (RP) 및 보조치료 요법인 Androgen Deprivation Therapy (ADT), Radiation Therapy (RT) 여부에 따른 예측모델을 다이나믹 뉴럴네트워크를 이용하여 생성.치료방법별 TTL 결과 제공 - Partial Correlation Neural Network를 개발하여 Biochemical Recurrence (BCR)을 예측하는 알고리즘을 제공 ◦ 디지털 트윈기반 임상 의사결정 지원 시스템 - Biopsy 정보를 활용하여 Pathology 및 BCR을 예측할 수 있는 머신러닝 기반의 디지털 프레임 워크 개발 - 재발이후의 치료추천을 위한 Classifier Chain 방법을 적용함. 1차 치료부터 2차치료까지의 방법에 대해 BCR, 2번째 BCR을 예측할 수 있는 모델을 제공 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 전립선암 치료에 임상의사결정시스템 도입은 의료체계의 기술 선두 점유를 가능하게 하며, 정밀의료서비스를 통한 삶의 질 만족도 향상 가능 - 기술적 측면: 의료 및 헬스케어 서비스 시장에 대한 디지털 트윈 기반 시스템의 개발로 의료 + IT 융복합 산업 분야의 저변을 넓히고 빠른 속도로 성장하는 글로벌 의료 및 스마트헬스 시장에서도 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 기대 - 경제 및 산업적 측면: 전립선암 관련 국가사업을 통해 의료비용 등 국가적 손실을 최소화, 디지털 트윈 형태의 서비스 구축의 틀을 마련함으로써, 모델의 개선을 통한 미래의 융복합 산업의 발전을 도모 - 의학적 측면: 개개인의 생물학적, 유전적, 환경적 차이에 따라 개별 환자에게 적합한 치료 기술을 적용하는 맞춤의학 (tailor-made medicine) 가능 - 사회 문화적 측면: 암 질환 치료의 메디컬 오류에 대한 편견 해소 및 빅데이터 사업의 추진을 통한 데이터 기반 문화 확산, IT기술 활용 문화 확산을 통한 안전한 생활환경 구축, R&BD 결과를 의료산업에 활용하여 국민 정신보건 수준 향상 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최인영
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 전립선암;디지털트윈;인공지능;머신러닝;임상의사결정지원시스템;