□ 연구의 목적 및 내용 ○ 연세대학교 암센터의 중입자 가속기 치료 시설 가동(2023) 및 서울대학교 기장암센터에 중입자 가속기 치료 시설 설치 및 가동 예정(2025) ○ 중입자 가속기 기술과 입자 검출기 기술이 발달한 유럽입자물리학연구소 및 이를 활용하는 스위스/유럽 병원들과 국내 관련 연구기관의 공동 연구안 도출 □ 연구개발성과 ○ 유럽입자물리학연구소(CERN)의 특수방사선검출기 연구실 방문, 전반적인 검출기 개발 연구 현황 파악 ○ 입자 치료시 TOF-PET를 사용하여 치료 장비가 보다 정확히 암을 파괴하고 정상세포에 미치는 영향이 최소가 되도록 하는 연구가 스위스의 대학, 연구소, 기업, 병원에서 활발히 진행되고 있음을 확인, 전문가들의 자문 자료 확보 ○ 스위스의 기업 TERAPET과 가속기 빔을 사용한 암 치료시 실시간으로 빔 도달 위치를 측정하는 장치 개발을 위한 한-스위스 공동연구 추진 (분당서울대학교 병원, 연세대학교 암센터) □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) ○ 국내 중입자 치료 관련 의료 인력들과 스위스 및 유럽의 중입자 암센터 연구 인력의 교류 추진 ○ 가속기 빔을 이용한 방사선 치료 시 “실시간 모니터링 체계 기술”을 중입자 치료에 적용하여 치료 검증의 효율 증대 및 안전성 향상에 기여 ○ 국내 중입자 치료의 안전성과 신뢰성 확보를 통한 고부가가치 해외 환자유치 증대 ○ 중입자 치료를 위한 실시간 모니터링 체계 구축을 통하여 잠재적인 국민의료 비용 지출 감소 ○ 세계적으로 아직 초기 연구 단계에 머물러 있는 중입자 치료 실시간 모니터링 기반 기술을 확보하여 제품화, 해외시장 진출 ○ 방사선 치료에 대한 부정적 인식의 해소, 국민 건강 증진 (출처 : 국문 요약문 7p)

• 연구책임자 : 김도원
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 중입자치료;입자가속기;입자검출기;방사선;브래그 피크; 2. Hadrontherapy;particle accelerator;particle detector;radiation;Bragg Peak;

Ⅳ. 연구개발결과 - 금속, 세라믹 소재에 대한 비파괴 내부 구조 가시화 가능성 평가 완료. 특히, 국내에서는 시도된 적이 없는 금속 소재 결정립 가시화 및 고온 실시간 거동 가시화 분석 인프라 구축 - 상용화된 X-선 장비에서 제약을 가지는 실시간 구조 분석 및 미세 구조 분석 기술의 적용 가능성 평가 완료 - 또한, 방사광 X-선 리소그래피 기법을 적용한 초정밀 미세패턴 제작 가능성 평가 완료 - 방사광 기반 분석 기술 이해도 제고를 위한 기술교류회 및 방사광 분석 가능 정보 가시화 추진. 또한, 방사광가속기 인프라 구축을 위한 소재 이해도 제고 및 협력 체계 구축을 위한 실무 협의 추진 (출처 : 요 약 문 3p)

• 연구책임자 : 박이호
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 방사광;X-선 이미징;소각 X-선 산란;X-선 회절 이미징;고분해능 분말 회절;X-선 리소그래피; 2. Synchrotron radiation;X-ray imaging;Diffraction computed tomography;Small angle X-ray scattering;High resolution powder diffraction;X-ray lithography;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ○ 산재되어 있는 미세먼지 데이터 수집/정제/분석/적재 - 공공과 민간에 산재된 미세먼지 관측 데이터를 수집하고 품질관리를 통해 고해상도·고품질의 미세먼지 관측자료 생산 - 미세먼지 관측 공백 해결을 위한 위성 기반 미세먼지 추정 알고리즘 개발 및 생산 - 미래의 대기질 예측을 위한 하이브리드 예측 시스템 구축 - 수집/분석된 미세먼지 관측/위성/수치모델 데이터의 분석 및 DB 적재 ○ 다양한 사용자에게 공유하기 위한 미세먼지 서비스 통합 플랫폼 구축 - 연구자, 교육현장, 산업군 등 다양한 사용자에게 데이터 제공하기 위한 API 및 사용자 분석도구 개발 - 미세먼지 관측/위성/수치모델 데이터의 다양한 분야 연구자 공유를 통한 미세먼지 예보 정확도 향상 - 지자체, 보건 및 다양한 산업군에 사용자 분석도구 제공을 통한 서비스 활용도 제고 ○ 리빙랩 운영을 통한 다양한 사용자 의견 수집 및 반영 - 정부와 민간의 공기질 정보 수집체계 연동을 통한 리빙랩 구성 - 사용자 의견 수집/분석/피드백을 통한 서비스 플랫폼 실증환경 구축 및 운영 - 리빙랩을 통해 조사된 다양한 사용자 피드백을 반영한 플랫폼 보완 ◎ 전체 내용 o 사용자 중심 미세먼지 서비스 통합 플랫폼 개발 - 기존의 공급자 중심의 체계에서 벗어난 사용자 중심의 양방향 통합 서비스 플랫폼 - 다양한 산업군의 사용자 니즈가 반영된 분석도구 제공 o 사용자·연구개발자·생산자 선순환 체계 정립 - 리빙랩 활동을 통한 사용자·연구개발자·생산자 모두가 주도하는 다방향 소통의 체계 정립 o 고품질 자료 생산을 위한 통계 기반 및 인공지능 기반 품질관리 알고리즘 및 프로그램 개발 o 위성기반 고해상도 미세먼지 데이터 추정알고리즘 및 자동생산 프로그램 개발 o 하이브리드 기반의 미세먼지 예측정보 제공 프로그램 개발 o End Product - 사용자 중심 미세먼지 서비스 통합 플랫폼(SYS) - 통계 및 인공지능 기반 품질관리 알고리즘(SW) - 위성 미세먼지 생산 알고리즘 및 자동생산 프로그램(SW) - 하이브리드 기반의 미세먼지 예측정보 제공 프로그램(SW) o 주요기능 - 기존의 공급자 중심의 체계에서 벗어난 사용자 중심의 양방향 통합 서비스 플랫폼 - 리빙랩 수행을 통한 사용자의 미세먼지 데이터에 대한 관심 및 이해도 향상 - 다양한 관측환경에서 발생하는 오류 데이터를 제거하여 고품질의 자료를 생산할 수 있는 품질관리 시스템 - 공간적 초고해상도 위성관측 자료 및 지상의 조밀한 센서 관측 자료를 활용한 고해상도 PM2.5 알고리즘 및 자동 산출시스템 - 다양한 사용자가 활용 가능한 하이브리드 기반의 미세먼지 예측 정보 제공 기능 o 적용범위 - 사용자의 의견 수렴을 통한 맞춤형 데이터 지원 및 혁신 플랫폼을 통한 미세먼지 사회문제 해결 연구 활성화 가능 - 보건, 행정, 산업 등 타 분야 데이터와의 융합 분석을 통한 다양한 분야의 미세먼지 관련 사회문제 진단 및 해결 방안 수립 시 활용 가능 □ 연구개발성과 1. 정성적 성과 ○ 산재되어 있는 미세먼지 데이터 수집/정제/분석/적재 - 환경부 에어코리아 대기오염정보, 서울시 S-DoT 환경정보, KT Airmap 관측정보, Observer 관측정보의 과거자료와, 환경부 에어코리아 대기오염정보, 서울시 S-DoT 환경정보의 실시간자료 확보 - 미세먼지 고해상도 격자 관측 데이터 생산 : 미세먼지 관측자료를 이용한 격자데이터 생성은 기존 관측자료의 시공간적 불균일성을 해소하여 보건환경을 비롯한 다양한 분야에서 활용도를 높일 수 있으며, 미세먼지 예보 정확도 향상을 위한 많은 연구의 기초자료로 활용 가능 - 수집/분석된 미세먼지 관측/위성/수치모델 데이터의 분석 및 DB 적재 ○ 통계 및 인공지능 기반 품질관리 알고리즘 및 소프트웨어 개발 - 고품질 자료 생산을 위한 통계기반 품질관리 알고리즘 및 인공지능기반 품질관리 알고리즘과 소프트웨어 개발 - 기존에 IoT 미세먼지 데이터는 공간적 튐값을 제대로 탐지 및 제거하려면 전문인력이 직접 모니터링해야 하는 한계가 있어 실시간 처리 및 서비스에 한계가 있었는데, 이번에 개발한 품질관리 알고리즘은 이러한 부분을 해결해 고품질의 데이터를 실시간 제공할 수 있는 기술적 우수성을 확보 - 특허출원 및 소프트웨어 등록 ○ 위성 미세먼지 생산 알고리즘 및 자동생산 프로그램 개발 - 위성 AOD기반 고해상도(0.5kmx0.5 km) 미세먼지 데이터 추정 알고리즘 및 자동생산 프로그램 개발 - 공간적 초고해상도 위성관측 자료 및 지상의 조밀한 센서 관측자료의 구축 및 고해상도 PM2.5 추정을 위한 머신러닝 시스템 구축 - 부산 지역 지표 관측망 250-300여개 자료 구축 및 머신러닝 적용 시스템 구축 - 고해상도 AOD (2 km 격자) 자료 준비 및 활용 - 머신러닝 (Random forest) 기반 PM2.5 추정 초기 결과 목표로 삼았던 기준 (관측값 대비 R^2 = 0.5) 상회 확인 - 부산 지역 행정 구,동별 미세먼지(PM2.5) 분포 특성 (2019년) 및 부산 지역 동별,학교별 미세먼지(PM2.5) 분포 특성 (2019년) 보고서 작성 및 배포 ○ 하이브리드 기반의 미세먼지 예측정보 제공 프로그램 개발 - 하이브리드 고해상도 미세먼지 에측 모델 및 소프트웨어 개발 - CMAQ, 통계모델, AI모델에 비하여 높은 정확도 - 특허 출원 및 소프트웨어 등록 ○ 다양한 사용자 중심 미세먼지 서비스 통합 플랫폼 개발 - 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 설계 : 현장검증단 및 전문가 자문 내용을 반영하여 시나리오 구체화(어디서, 누구에게, 무엇을) - 미세먼지 서비스 통합 플랫폼에 현장검증단 및 전문가 자문 내용을 적극 반영하여 사용자 중심의 플랫폼으로 개발 - 다양한 미세먼지 관측정보, 예측정보(CMAQ, 통계모델, AI모델, 에어코리아 예보)를 데이터 및 시각화하여 제공하는 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 구축 - 연구자, 교육현장, 산업군 등 다양한 사용자에게 데이터 제공하기 위한 API 개발 - 지자체, 보건 및 다양한 산업군에 사용자 분석도구 개발 및 제공 : 분석도구 기획설계 및 개발 후 현장검증단 및 리빙랩 의견을 보완하여 고도화 ○ 리빙랩 운영을 통한 다양한 사용자 의견 수집 및 반영 - 현장검증단 운영을 통한 성과물 품질 향상, 서비스 보완 사항 피드백 수집/분석, 서비스 고도화 - 미세먼지 연구 정보 교류 심포지움, 미세먼지 예측연구 기술회의 및 기술협의회 세미나를 통한 범부처 미세먼지 과제와의 협력 - 큰 리빙랩 운영 : 전문가 자문위원(연구자, 공공기관, 민간 산업 종사자 등)을 대상으로, 1차년도에 통합 서비스 플랫폼 내용에 대한 전문가 의견을 수집하고, 2차년도에 통합 서비스 플랫폼 개방 후 데이터 신뢰도, 기술적 제안 등 전문가 의견을 수집하여 플랫폼 개선에 반영 - 작은 리빙랩(PNU 리빙랩) 운영 : 1차년도에 부산대학교 미세먼지 관련학과 학부생 및 대학원생을 대상으로 설문조사를 실시하여 학생들의 미세먼지에 대한 인식 및 미세먼지 데이터에 대한 이해도 사전 파악, 2차년도에 교내 미세먼지 관측 수행 및 데이터 분석, 플랫폼 분석 도구 사용 실습을 통해 잠재적 플랫폼 사용자 육성 ○ 연구개발 결과물 실질 활용 - 대전광역시 스마트시티 챌린지 사업 미세먼지 조밀측정망 구축 자문 - 충청남도 마을대기 측정망 품질관리 알고리즘 활용 - 국립기상과학원 국내 황사 감시 및 예보 활용 - 부산광역시보건환경연구원 미세먼지 현황 모니터링과 관련 연구 활용 - 한국기상산업기술원 환경 빅데이터 플랫폼 개방 기상기후 민간데이터 유통 활용 - 대전광역시 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 활용 및 데이터 연계 협의 - 추가 활용 협의 추진 · 부산광역시 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 활용 · 국립수산과학원 해양 미세먼지 관측망 확대 및 대기-해양 미세먼지 상호작용 연구 추진 2. 정량적 성과 ○ 특허 출원 3건 - 미세먼지 농도 데이터를 예측하는 서버 및 방법 - IoT센서 오류 탐지 장치 및 방법 - 학습모델을 이용한 센서의 데이터 이상을 탐지하기 위한 장치 및 이를 위한 방법 ○ S/W등록 8건 - 미세먼지 고해상도 하이브리드 예측 시스템 - 미세먼지 고해상도 격자 관측 데이터 생산 소프트웨어 - 미세먼지 예측정보 생산시스템 - 미세먼지 데이터 관리 시스템 - 통계기반 미세먼지 데이터 이강삼지 SW - 인공지능 기반 품질관리 알고리즘 - 위성 기반 미세먼지 생산 시스템 - 인공지능 기반 공기질 예측 프로그램 ○ 논문(SCIE) 게재 1건 - Comparison of PM2.5 in Seoul, Korea estimated from the various ground-based and satellite AOD ○ 국내 및 국제 학회발표 9회 - 한국대기환경학회 2021년 제64회 정기 학술대회 - 2022년 한국기상학회 관측 및 예보/대기물리분과 봄학술대회 - 2022년 한국기상학회 봄 분과 학술대회 - AMS 16th Conference on Atmospheric Radiation - AMS 16th Conference on Cloud Physics - 제3회 한국지구과학연합회 연례학술대회 - 2022년 한국기상학회 정기학술대회 - 2022년 한국기상학회 정기총회 및 가을학술대회 - 2022년 한국대기환경학회 정기학술대회 ○ 성과홍보 20건 - 신문뉴스기사 20건 ○ 사회문제해결 연구성과에 따른 서비스 3건 - 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 개발 - 미세먼지 이상감지 및 품질관리 솔루션 - 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 활용 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용방안 (1) 통계 및 인공지능 기반 품질관리 시스템 솔루션화 - 사용자 플랫폼의 수집 단계와 분석 단계 사이에 솔루션을 탑재하여 오류 데이터로 인한 분석 영향을 최소화하고 유의미한 분석결과 도출을 가능케 함 (2) 국책 연구원과의 기술 제휴 - 연구소와의 연구 사업 또는 기술제휴를 통해 본 사업에서 확보한 머신러닝 기반 PM2.5 표출 시스템을 정책 활용 기반으로 적용하는 방법 모색 - 자치단체 지역 미세먼지 환경 대책을 마련하는데 중요하게 활용 (3) 양방향 소통형태의 리빙랩 플랫폼 현장 적용 - 사용자 참여형·개방형 혁신 플랫폼으로 단방향이 아닌 양방향 협력활동을 통한 문제 해결 - 혁신활동을 사용자 주도 상향식(bottom-up) 방식의 R&D 프로세스로 사용자 참여 확대 - 사용자가 체감하는 수요 발굴과 기술개발을 통하여 사용자 주체의 역량 및 참여도 제고 ○ 기대효과 (1) 기술적 측면 - 한반도에서 지상 및 위성 자료를 활용한 머신러닝 기법 활용 중 현재까지 가장 높은 시공간 해상도를 대상으로 수행한 결과를 확보. - 연구자 간 편리한 자료공유 및 사용자와 생산자와의 양방향 소통 - 다양한 종류의 관측자료를 융합함으로써 신뢰도 높은 연구결과 도출 (2) 경제적, 산업적 측면 - 대기환경 감시를 목적으로 하는 위성 사업 추진 및 관련 위성자료 정보 활용 시장의 확대 - 미세먼지 오염이 미치는 경제적 영향을 업종별로 보다 상세하게 진단할 수 있는 시금석 마련 - 연구개발과정에 사용자가 직접 참여하므로, 최종 플랫폼 제공 후 발생하는 서비스 개선 비용 절감 (3) 사회적 측면 - 미세먼지가 건강에 미치는 영향을 살피는 보건 분야에서 코호트 연구 등에 본격적으로 활용 가능할 것으로 기대 - 코로나19와 같은 재난 상황 발생시 미세먼지 오염도 변화 진단을 구별 행정단위에서 살펴볼 수 있는 가능성 제시 - 발전된 미세먼지 데이터 융합플랫폼 서비스 제공으로 국가 미세먼지 정책 신뢰도 향상 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김영도
• 주관연구기관 : (주)웨더아이
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 미세먼지;서비스 플랫폼;사회문제해결;예보정확도; 2. Particulate Matter;Service Platform;Social Problem Solving;Forecast Accuracy;

연구개요 이번 연구과제에서는 고밀도/고온의 핵물질 안에서 다양한 종류의 벡터 중간자들이 유한한 속도를 가지고 움직일 때 겪는 질량 변화를 이론적으로 계산해 보고자 했습니다. 연구 목표대비 연구결과 이번 연구과제의 초기 연구계획서에 기재된 최종목표는 아래와 같이 크게 두 가지였습니다. ㄱ) 유한한 밀도안에서 움직이는 Φ 중간자의 질량 변화 계산 ㄴ) 고온의 핵물질 안에서 움직이는 J/Ψ의 질량 변화 계산 하지만 연구개발과제의 1차 목표였던 유한한 밀도에서 움직이는 Φ 중간자의 특성 변화에 대한 이론적 고찰이 최초 연구개시일 이전에 완수되어 논문에 게재까지 완료됐습니다. 따라서, 이 부분이 연구 성과에 미반영되었습니다. 하지만 이번 연구과제에서 고찰한 이론적 방법이 벡터 중간자 뿐만 아니라 자기 수반(self-adjoint) 형태를 가진 스칼라, 유사스칼라, 유사벡터 등 다른 중간자에도 동일하게 적용될 수 있음을 알게 되었습니다. 이를 이용해 두 번째 연구 대상이었던 J/Ψ 중간자 외에 η_c, Χ_c0, Χ_c1 중간자들의 특성변화도 같이 연구해 보았고 추가로 J/Ψ 중간자와 유사한 구조를 가지고 있지만 질량 스케일이 다른 Υ(1S) 중간자에 대해서도 연구해 보았습니다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 이번 연구과제의 1차 목표였던 유한한 밀도에서 움직이는 Φ 중간자의 특성 변화에 대한 이론적 고찰은 아쉽게 연구개시일 이전에 완수되어 최종 성과에 반영되지는 않았지만, 곧 일본의 J-PARC 실험에서 이 효과를 실제로 관측할 것이기 때문에 추후에 실험결과와 직접 비교 분석하는 연구를 진행해볼 수 있을 것입니다. 그리고 2차 목표였던 고온의 핵물질 안에서 움직이는 J/Ψ 중간자의 특성 변화 연구의 경우에는 이론적 고찰을 통해 훨씬 더 많은 입자들로 확장할 수 있었습니다. 이는 추후 쿼크-글루온 플라즈마 상태의 핵물질 안에서 무거운 중간자들이 겪는 질량변화를 좀 더 정밀하게 연구하는데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김형주
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 벡터 중간자;질량 변화;QCD합규칙;운동량; 2. vector meson;mass shift;QCDSumRule;momentum;

□ 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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 연소도 효과를 고려한 통합전산코드의 검증, 평가모델 및 방법론 개발/개선 등을 통한 설계기준사고 규제검증기술의 고도화 ◼ 전체 내용 ㅇ 핵연료/열수력 통합전산코드 검증 및 핵연료모델 개발 ㅇ 노심 냉각유로변형 영향평가 규제기술 개발 ㅇ 통합코드기반 LOCA 최적계산 및 불확실도 평가방법론 개선 ㅇ 고연소 핵연료 신안전기준 개발 ㅇ 노심비대칭 과도사고 안전여유도 평가방법론 개발 ◼ 1단계(‘18-’20) ❏ 목표 ㅇ 핵연료/열수력 통합코드 검증과 핵연료모델(핵연료재배치, 크러드 열저항) 개발 ㅇ 설계기준사고의 노심냉각성능 규제검증방법론 및 기준 개발 ❏ 내용 1. 1차년도(2018) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 기반기술 개발 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열수력 현상 규명 - 통합코드 적용을 위한 LBLOCA 최적평가방법론 개선사항 도출 - 고연소도 핵연료 신안전기준 개발항목 도출 및 비대칭사고 핵심현상 도출 2. 2차년도(2019) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 개발 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열수력 모델 개발 - 통합코드를 활용한 LBLOCA 최적평가방법론 개발 - 전노심 핵연료 연소이력 생산 및 연소성능 분석 - 고연소도 핵연료 신안전기준 개발 및 비대칭사고 분석방법론 개발 3. 3차년도(2020) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 평가 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열수력 모델 적용성 평가 - 통합코드 LBLOCA 최적평가방법론의 발전소 적용성 평가 - LOCA시 핵연료 형상변형 분석을 위한 원전 모델링 - 고연소도 핵연료 신안전기준 개발 및 비대칭사고 분석방법론 정립 ◼ 2단계(‘21-’22) ❏ 목표 ㅇ 핵연료/열수력 통합코드 및 핵연료모델(핵연료재배치, 크러드 열저항) 개선/검증 ㅇ 설계기준사고의 노심냉각성능 규제검증방법론 및 기준 개발 ❏ 내용 1. 4차년도(2021) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 개선 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 수력학 모델 개선 - 고연소도 핵연료 신안전기준 적용성 평가 - 연소도 효과를 고려한 최적평가 지침서 초안 개발 - LOCA시 연소도별 핵연료 형상변형을 고려한 노심냉각성능 평가 - 비대칭사고 안전여유도 평가 2. 5차년도(2022) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 검증 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열전달 모델 개선 및 평가 - 고연소도 핵연료 신안전기준 적용성 평가 - 연소도 효과를 고려한 최적평가 지침서 최종안 개발 - LOCA시 핵연료 형상변경을 고려한 노심냉각성능 평가 - 비대칭사고 현안별 규제입장 정립 □ 연구개발성과 ⦁ 핵연료/열수력 통합전산코드 검증 및 핵연료모델 개발 FRAPTRAN과 MARS-KS 안전해석 코드를 통합하여 FAMILY 전산코드를 개발 및 검증하였음. FAMILY 코드 검증을 위해 ① 신연료 및 고연소 핵연료 LOCA 실험 자료를 활용한 FAMILY 코드 예측성능 검증과 ② Halden 및 SCIP IV 국제공동연구 가입을 통한 검증 DB 구축을 수행하였음. FAMILY 코드의 핵연료 모델 개발을 위해 ① QT 핵연료재배치 모델 검증 및 개선, 재배치 핵연료 출력모델 개선을 수행. ② 냉각재 환경을 고려한 크러드 열저항 모델 개발 및 안전해석 영향평가를 수행. 추가적으로 분산 핵연료의 잠재적 안전현안 규제검증방법론 개발과 재임계 안전성 규제검증 예시 계산을 수행하였음. ⦁ 노심 냉각유로변형 영향평가 규제검증기술 개발 LOCA 시 노심 냉각유로 변형 관련 규제검증기술 개발을 위해 ① 냉각유로 변형의 열수력 영향평가 및 LOCA 시 핵연료거동 평가 방법론 개발, ② LOCA 시 노심 변형 심각도 평가 및 전(全) 노심 핵연료 파열율평가 방법론 개발을 수행. 통합전산코드의 최신화와 성능 확장을 위해 ① 산화층 및 크러드 열저항 모사가 가능한 핵연료 다층 열전달 모델 및 핵연료 다차원 열전달모델 개념 개발, 피복재 고온변형 모델 개발과 ② 통합전산코드의 계통열수력코드 최신화 및 유로변형을 반영한 체적변화모델 개발 연구를 수행하였음. ⦁ 고연소도 핵연료 신안전기준 및 규제검증기술 개발 비상노심냉각계통(ECCS) 허용기준 법제화 분야에서는 ECCS 허용기준 개정을 위해 고시 제2017-23호 개정(안)과 2종의 규제지침서 개발 및 심사지침서 개선 연구를 수행하였음. 반응도사고에 대한 규제검증 분야에서는 ① 제어봉 이탈사고 규제지침 개발과 ② 최신 연구로 실험자료 평가 및 평가방법론 개발 연구를 수행하였음. ⦁ 통합코드기반 LOCA 최적계산 및 불확실도 평가방법론 개선 냉각재상실사고 규제검증방법론(KINS-REM) 개선을 위해 최적평가 핵연료 불확실도 변수의 선정, 통합코드 활용 LBLOCA 최적평가방법론 개선사항 도출 및 연소도 효과를 고려한 최적평가지침서 개선 연구를 수행하였음. 노심 핵연료 연소이력 생산 및 연료봉 연소성능 분석, 통합코드 발전소 모델링 및 예시계산과 LOCA 시 연료봉 파손분율 평가 및 핵연료형상변형을 고려한 노심냉각성능 평가 연구를 수행하였음. ⦁ 노심비대칭 과도사고 안전여유도 평가방법론 개발 노심 비대칭 과도사고 평가방법론 개발을 위해 비냉각재상실사고 해석 기술 현황 분석, 노심 열수력 비대칭 사고 해석 기술 개발 및 적용성 평가, 부수로 해석코드를 이용한 전노심 DNBR 평가기술 및 온도/붕소/유량 비대칭 현안해결을 위한 규제기술 개선 연구를 수행하였음. 이상의 연구 수행으로, - 전산 소프트웨어 등록 3건, - 정책제안 6건(고시 1건, 규제지침 3건, 심사지침 1건, 인허가 예비해석 1건) - 안전기술보고서(N-Star) 23건, - 연구논문 게재/발표 89편 (SCI 13편, 국외학회 26편, 국내학회 50편), - 기술보고서 등 38건, - 핵연료 성능 DB 구축 3건, - 규제검증방법론 4건(계획하지 않은 성과 1건 포함), - 다수의 FAMILY 통합전산코드, MARS-KS, FRAPCON/FRPTRAN 입력자료 생산 등의 성과를 도출하였음 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 본 연구는 핵연료/열수력 통합전산코드의 개발 및 검증과 설계기준사고 시의 노심냉각성능 규제검증방법론 및 기준 개발을 목표로 수행하였음. ㅇ 본 연구를 통해 개발한 정책제안과 FAMILY 전산코드, 검증방법론 등은 고연소 핵연료 특성을 반영한 비상노심냉각계통 및 제어봉이탈사고 국내 허용기준 재설정과 규제 검증방법론으로 적용이 가능함. ㅇ 특히 ‘23년 특정기술주제보고서 및 ‘25년 운영변경허가 심사로 예정된 OPR1000 및 WH형 원전의 냉각재상실사고 및 비냉각재상실사고 신규 안전해석 인허가에 규제검증 계산 도구로서 직접 활용할 수 있음. ㅇ 본 과제는 신규 허용기준에 대응하는 냉각재상실사고 및 반응도사고 등의 규제검증기술을 선도적으로 개발하여 적절한 규제방향을 정립하는데 기여하고, 비상노심냉각계통 허용기준 고시 개정(안)의 이행을 위한 산업체의 기술개발(전산코드, 방법론 개발 등)을 적극적으로 유도함으로써 국민들의 원전 수용성 제고에도 기여함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이주석
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 통합전산코드;설계기준사고;고연소도;신안전기준;노심냉각성능; 2. Integrated Computer Code;Design basis accidents;High fuel burnup;New safety criteria;Core coolability;

□ 연구개요 우주에서 입자들이 초고에너지(10²⁰ eV)로 가속되어진다는 것은 지구상의 관측을 통하여 매우 잘 확립되어 있다. 이런 초고에너지 우주선(ultra high-energy cosmic ray, UHECR)은 그 자체로도 굉장히 흥미롭지만 입자를 이렇게 높은 에너지까지 가속할 수 있는 환경, 그리고 그 환경에서의 물리법칙이 우리가 지상에서 구현할 수 있는 실험을 통하여 알아낸 물리법칙과 같은 지를 탐구한다. 이를위하여 펄사풍성운과 감마선쌍성의 X선 데이터 분석을 수행하고 다파장 자료를 추가하여 복사모형을 적용하여 천체계의 물성을 이해한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 우주의 고에너지 입자의 기원을 이해하는 것을 목표로하며, 따라서 연구 대상 천체계는 초신성, 펄사풍성운, 중성자별 관련 천체계로 구체적인 목표로 펄사풍성운과 감마선쌍성의 복사 특성 측정 및 복사모형을 통한 천체계의 이해이다. 구체적인 대상 천체계로는 펄사풍 성운 PSR J1418-6058과 감마선쌍성 HESS J0632+057을 선정하였다. 본 연구 기간동안 두 개의 대상천체계에 대한 복사특성을 정확히 측정하였고 선행연구를 통하여 구축한 펄사풍성운 모형과 감마선쌍성 모형을 개선하여 적용하여 PSR J1418-6049에서 전자들이 500 TeV 이상으로 가속됨을 보였으며, 이 입자들은 확산으로 통하여 외부로 전파되어 간다는 것을 추정해냈다. HESS J0632+057의 경우는 이 천체계의 복사 스펙트럼에서 약 1TeV 에너지에서 보이는 특징적인 구조를 펄사풍의 복사로 제안하였으며 비슷한 스펙트럼 특성을 보이는 다른 천체계를 연구함으로써 펄사풍의 가속기작과 복사현상을 이해할 수 있는 이론적 기반을 마련하였다. 이러한 연구를 통하여 연구의 목표인 천체계 복사특성 측정 및 복사모형 개선을 완료하였다. 또한 이 두 천체계에 대한 연구내용은 SCIE급 국제저널(ApJ)에 출간되어(교신저자 2편), 1-2편의 SCIE 논문을 출간하겠다는 정량적 목표도 달성하였다. 추가로 다른 초고에너지 천체계에 대한 연구를 통하여, 한국 역사기록에서의 초신성 탐색에 대한 논문 1편(공저자; 본 연구과제의 연구조원이 주저자), 펄사풍성운의 X선 자료 분석 및 복사모형화에 대한 논문 1편(주저자, 교신저자), 그리고 고에너지 천체계인 magnetars의 특성 분석 논문 1편(주저자, 교신저자)을 SCIE 저널에 출간하여, 설정한 연구목표를 초과로 달성하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구결과는 현재 국제 협력연구로 진행하고 있는 “은하내 TeV 천체계들에 대한 연구”(Columbia University 주관) 프로그램에 활용되고 있으며, 공동연구를 통하여 펄사풍 성운의 시공간에 대한 진화 모형으로 확장할 계획이다. 이 모형은 현재 계획 중인 NASA의 차세대 X선 망원경의 Sceince objective를 선정하는 데 활용되고 있으며, 추가로 국제적으로 구축되고 있는 초고에너지(TeV 이상) 망원경이 완성되어 작동하면 매우 활성화 될 “은하내 초고에너지 우주선의 형성 및 전파 연구”에 대한 중요한 기반으로 활용될 수 있다. 본 연구를 통하여 확보한 X선 분석기법 개발 및 고에너지 천체계 모형은 아직 이해되지 않은 초고에너지 우주선의 생성 및 진화에 중요한 단서를 제공하여 인류의 지적 진보에 중요한 역할을 할 것으로 기대한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안홍준
• 주관연구기관 : 충북대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 펄사풍성운;펄사쌍성;복사모형;초고에너지 우주선; 2. Pulsar wind nebula;Gamma-ray binary;Radiative models;Ultra high-energy cosmic rays;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이홍연
• 주관연구기관 : 알엠택
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 삼중수소;감마핵종;방사능;원자력시설;안전관리; 2. Tritium;Gamma Nuclide;Radioactivity;Nuclear Facility;Safety Management;

□ 연구개요 췌장형성이 억제된 PDX1 유전자 결손 복제돼지 수정란 또는 태아에 각각 인간 유도만능줄기세포 또는 췌장전구세포를 이식하고 체내분화를 통하여 인간 췌장을 생산한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ◯ 연구목표 - PDX1 유전자 결손 돼지 복제수정란 또는 태아에 인간 유도만능줄기세포 또는 췌장전구세포를 이식하고 체내분화를 통하여 인간 췌장을 생산 (생명윤리법에 의한 제약으로 인한 윤리적 논란을 피하기 위해 본 연구에서 포배상보의 경우에는 인간 대신 영장류의 유도만능줄기세포를 사용하였음) ◯ 연구결과 - PDX1 유전자 결손 복제돼지를 생산하고 췌장형성이 억제됨을 확인 - PDX1 유전자 결손 돼지 복제수정란에 영장류 유도만능줄기세포를 이식하였을 때 췌장세포로 분화되지 않았음 - 인간 섬유아세포의 직접교차분화에 의하여 췌장전구세포 생산 - 인간 췌장전구세포를 자궁내의 마우스 태아에 이식하였을 때 인간 췌장세포포 분화가 가능 - 포배상보에 의해 돼지에서 영장류 췌장 생산이 실패함에 따라 BTK 유전자 결손 복제돼지에서 영장류 B cell을 생산하는 연구를 추가로 진행 - BTK 유전자 결손 복제돼지를 생산하고 B cell 형성이 억제됨을 확인 - BTK 유전자 결손 복제수정란에 영장류 유도만능줄기세포를 이식하였으나 B cell로 분화를 확인할 수 없었음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 현재까지의 연구결과 특정 유전자(PDX1 및 BTK)의 결손에 의해 특정 장기(췌장)나 세포(B cell) 발생의 억제가 가능 - 그러나 유전자 결손 복제수정란에 영장류 유도만능줄기세포를 이식하였을 때 특정 장기나 세포로의 발생을 확인할 수 없었음 - 이는 돼지와 영장류 간 초기발생의 차이점과 더불어 배반포기 수정란과 전분화능 줄기세포간의 분화 양상과 타이밍의 불일치에 기인한 것으로 추정됨 - 다만 인간 췌장전구세포를 자궁내의 마우스 태아에 이식하였을 때 인간 췌장세포포의 분화가 가능함을 확인 - 전분화능 줄기세포를 배반포기 수정란에 이식(포배상보)하는 것보다 전구세포를 착상후 태아에 이식(태아상보)하는 것이 돼지 체내에서 인간 장기의 생산 가능성을 높일 것으로 생각됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 심호섭
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 유전체 편집;체세포핵이식;태아상보;포배상보;직접교차분화; 2. genome editing;somatic cell nuclear transfer;blastocyst complementation;conceptus complementation;direct conversion;

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;