연구개요 본 과제는 위성과 지상에서 측정한 기상 데이터를 모두 이용하여 대기권을 통과하여 지표면 도달하는 일사량(solar irradiance)을 예측(forecast)하는 태양복사모델(solar radiation model)을 기계 학습(machine learning)과 연계하여 연구하고, 예측한 일사량으로 태양에너지(solar energy) 발전량을 예측하는 것을 목표로 한다. 국내에 적합하도록, 기상 데이터와 일사량 사이의 상관관계를 기반으로 하는 통계적 태양복사모델과 기상 데이터를 입력 변수로 하면서 복사 전달 방정식의 해를 구하는 물리적 태양복사모델을 개발한다. 기존의 통계적 모델과 물리적 모델에 기계 학습 방법을 적용하여 일사량의 예측 시간 범위, 시공간의 해상도, 예측 정확도를 향상할 수 있도록 태양복사모델을 연구한다. 연구 목표대비 연구결과 일사량 예측에서 널리 사용되는 통계적 모델과 물리적 모델을 이용하여 현재 수준에서 태양복사모델의 특성을 이해하고 장단점을 분석하였다. 하늘 영상 기반 모델, 위성영상 기반 모델, 수치 해석 모델의 모든 경우에 대해 기계 학습을 적용함으로써 분, 시간, 일의 다른 시간 스케일에 적용이 가능한 미래 일사량 예측 모델을 개발하였다. ANN(artificial neural network), LSTM(long short-term memory), GRU(gated recurrent unit), SVR(support vector regression), RF(random forest) 등 다양한 기계 학습 알고리즘을 검토한 후, 시계열 데이터에 적합한 LSTM이나 GRU 같은 딥러닝(deep learning)이 일사량 예측에 더욱 효과적인 것을 증명하였다. 태양차단지수(sun blocking index)라는 새로운 변수를 제시하였고, 기계 학습의 입력 변수 및 하이퍼 파라미터 최적화를 통해 예측 정확도가 향상됨을 증명하였다. 예측 결과는 측정 결과와 비교하고 RMSE(root mean square error)와 MBE(mean bias error) 같은 오차 척도를 산출하여 기계 학습에 의한 예측 정확도 개선을 정량적으로 파악할 수 있도록 하였다. 몇 분 앞선 일사량 예측에서 RMSE는 대략 10~20%이고, 몇 시간 앞선 예측과 며칠 앞선 예측에서는 각각 RMSE 20~30%와 30~40% 수준으로 개선되었다. 전반적으로, 기계 학습 방법이 일사량 및 태양광 발전량 예측에서 정확도를 높였고, 특히 MBE 개선에 효과적으로 나타났다. 태양광 발전량 예측에서 일사량 예측의 중요성을 확인하였고, 기계 학습을 통해 특정 지역 및 시스템에 적합한 데이터를 더욱 정확하게 산출할 수 있음을 증명하였다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제를 통해 개발한 일사량 예측 기술은 다양한 에너지 관리 시스템(energy management system)에 활용할 수 있다. 국가 전력망 관리에서는 태양광 발전량 예측하면 전기 수요와 생산을 안정적으로 제어하고 급격한 전력 변동에 대처할 수 있다. 건물 및 자동차의 에너지 관리에서는 일사량에 따른 에너지 수요 변화를 예측하여 예비 공조, 수요 분산과 같은 효율적인 수요 관리를 적용할 수 있다. 이를 통해 전 세계적으로 패러다임의 변화를 겪고 있는 에너지 시장에서 경쟁하는 국내 업체에게는 기술력 향상에 도움을 주고, 재생에너지 확산을 촉진함으로써 온실가스 감축 및 기후 변화 대응에 적극적으로 참여하는 국가 이미지 제고에 기여할 수 있다. 학문적으로는 국내에서 태양복사모델에 관한 연구가 부족한 상황에서 기초연구의 다양성을 확대하는 데 중요한 역할을 할 것이다. 기계학습기술을 태양복사모델과 연계함으로써 향후 급격히 발전하는 기계학습기술의 성과를 태양에너지 기술까지 확대 가능한 학문적 교두보를 마련할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이현진
• 주관연구기관 : 국민대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 태양복사모델;기계학습;일사량;태양에너지 발전량;예측; 2. solar radiation model;machine learning;solar irradiance;solar energy generation;forecast;

본 과제의 목표는 방사선기기팹 공정장비 표준화 및 의료진단기기 전략제품 기반 한국형 강소 방사선기기 기업 육성 지원을 통한 방사선기기 지역 클러스터 조성이다. 과제 달성을 위해 한국형 방사선의료기기 기업육성 지원, 방사선기기 산업생태계 조성을 위한 클러스터 구축/운영, 방사선기기팹 연구장비 이용서비스 및 성능개선을 수행하였다. 그 결과 화합물 반도체 단결정 소재 성장 표준공정 확립, 반도체센서 표준공정 확립, 기술지원 14회, 실무교육 2회, 융복합 클러스터 협의체 운영 4회, 기업연계 기술사업화 R&D 아이템 발굴 1건, 기술사업화 지원 1건, 이용실적 204건, 단결정 소재 성장 장비 로드셀 자동화 시스템 구축, 연구장비 점검 및 검교정 11건, 연구장비 업그레이드 4건을 수행하였다. 본 연구에서는 기술사업화 지원을 통해 방사선의료진단기기용 방사선계측 소재 기술사업화, 방사선기기 인프라 조성 및 산업 생태계 조성에 기여하였다. 또한 지속적이고 안정적인 방사선기기팹 시설/장비 지원을 통해 국가 방사선기기 기업 육성에 기여할 계획이다. (출처 : 서지정보양식 73p)

• 연구책임자 : 강창구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 방사선기기팹센터;방사선 계측기;방사선기기;의료진단기기;반도체; 2. Radiation Equipment Fab. Center;Radiation detector;Radiation Equipment;Medical diagnosis system;Semiconductor;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최원호
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword :

연구개요 [정밀 암 진단 및 수술용 초음파 - 핵의학 휴대용 융합 영상기기 개발] - 기존 핵의학 영상장비의 한계점을 극복 할 수 있는 초음파- 핵의학 융합 영상기기 개발 - 초음파의 흡음재를 콜리메이터로 이용하여 핵의학 영상장비를 초음파 영상장비에 내재화 - 초음파 및 핵의학 신호 구분을 위한 회로부 연구 및 제작 - 싱글채널 초음파-핵의학 융합기기와 다채널 초음파-핵의학 융합 영상기기 개발 및 성능 지표 달성 성공 - 팬텀 실험을 통해 초음파-핵의학 융합 영상 획득 성공 연구 목표대비 연구결과 [단일채널 초음파 감마 융합 진단 프로브] - 콜리메이터 감마선 차폐율 99% 이상 (99.12% 달성) - 감마신호 계수율 50kcps 이상 (Co-57 신호 계수율 100kcp 달성) - 회로 잡음 5mV 이내 (회로 잡음 4mV 이내 달성) - 초음파 프로브 크기 약 10mm, 5-10MHz (약 12mm, 10MHz 제작 완료) - 감마센서 크기 2x2x15mm³ (2x2x15m³으로 제작 완료) - 핵의학 에너지 분해능 15%;140keV (에너지 분해능 15.68%;140keV) - 초음파 도달 깊이 5cm, 초음파 –6dB 대역폭 > 50% (도달깊이 5cm 및, 대역폭 52.2% 달성) [영상화 가능한 초음파 감마 융합 프로브] - 감마카메라 센서 크기 25x25mm² 이내 (24.3 x 24.3 mm² 감마 카메라 센서 제작 완료) - 핵의학 에너지 분해능 30%;140keV (에너지분해능 27.7%;140keV 달성) - 검출기 분해능 2mm 이내 (검출기 분해능 0.448mm 달성) - 초음파 탐촉자 어레이 크기 약 32 x 32 mm² (탐촉자 어레이 8mm x 32.28mm 제작 완료) - 주파수 5-10 MHz (중심 주파수 5MHz로 제작 완료) - -6dB 대역폭 > 50% (-6dB 대역폭 평균 58.16% 달성) - 분해능 < 1 mm (초음파 탐촉자 어레이 분해능 0.5mm~1.0mm 달성) - 초음파 도달 깊이 : 5 cm (타겟 7.5cm의 초음파 영상 획득) - 핵의학영상 refresh rate : 30s (refresh rate 30s 달성) - 초음파 axial/lateral 분해능: 1.0/1.0 mm (초음파 axial/lateral 분해능 0.5~1.0mm/0.5~1.0mm 달성) - 핵의학 공간분해능: 2 mm (Co57 기준 핵의학 공간 분해능 0.447mm, Cs137 기준 공간분해능 0.458mm 달성) 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) [새로운 진단/치료 방법론 개발] - 본 연구를 통해 개발한 초음파 핵의학 융합 영상기기는 기존에는 불가능했던 융합 영상을 획득할 수 있어 정확한 진단이 가능하며 기존의 융합 영상기기인 SPECT/CT, PET/CT보다 적은 방사선 노출량으로 환자의 안전 확보 가능 - 기존에 없던 새로운 개념의 융합 영상기기를 통해 새로운 진단 및 치료 방법론의 개발까지 확장할 수 있어, 의료계 및 의료기기 산업에 새로운 방향을 제시 [선진국 첨단 진단기기 분야 기술 격차 해소] - 첨단 영상기기 분야는 오랜 기간 연구개발을 통해 높은 기술력을 확보한 외국 기업들의 기술 장벽을 뛰어넘기가 어려웠음. 초음파-핵의학 휴대용 융합 영상기기는 신개념 기기로 이러한 기술 장벽을 일시에 해소 및 국내 대형 첨단 의료기기 산업시장에 새로운 방향 제시 [융합 영상기기 분야 기술력 확보] - 개발된 융합 의료기기는 기존 의료기기에서는 존재하지 않았던 새로운 의료기기로, 본 과제를 통해 이에 대한 연구수준을 한층 발전시킬 수 있고 이에 따라 세계적으로 앞선 수준의 기술 수준을 확보할 수 있을 것으로 예상 - 연구를 통해 개발된 융합 영상기기는 진단 분야뿐만 아니라, 고강도집속형 초음파수술기(HIFU)등과의 융합을 통해 비침습 병변 치료 및 종양 제거 기술의 정확도 향상 및 안정성을 확보 (출처 : 연구결과 요약문 2p);

• 연구책임자 : 염정열
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 의료영상;융합영상기기;핵의학;초음파;전처리회로; 2. Medical imaging;Multi-modal imaging scanner;Nuclear medicine;Ultrasound;Front-end electronics;

□ 연구개요 본 연구에서는 첨단 방사광분광법을 이용하여 콘도위상절연체의 온보변화에 따른 위상절연체 상전이의 전자구조와 스핀구조 (spin-texture)를 연구함으로써 콘도위상절연제에서의 위상물성의 원인을 규명하고자 하였다. 첨단 방사광분광법을 이용하여 국소적 및 동적 전자 구조, 나선성 스핀정렬 구조, 오비털의 대칭성과 정렬 방향, 원소별 스핀 자기모멘트와 궤도자기모멘트 등을 직접 실험적으로 관찰하고 결정함으로써, 콘도위상절연체의 위상절연체 상전이 현상의 원인을 규명하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 (1차년도 목표) - 희토류 기반 위상 절연체의 공간 분해 방사광 분광 연구; 상위 20% SCI논문 1편 (1차년도 연구결과) - 희토류원소 Ce가 치환된 Bi_2-xCe_xSe₃ 위상절연체 대상 공간분해방사광 분광 연구 - CeRhSb의 방사광 분광 연구 - SCI논문 3편 게재 (2차년도 목표) -희토류 콘도 위상 결정절연체의 방사광 분광 연구; 상위 20% SCI논문 2편 (2차년도 연구결과) - 희토류 콘도위상 결정절연체 SmB₆의 비극성 (110)면과 (111)면의 위상표면상태 연구 - 희토류 자성위상절연체의 나선성 전자구조 연구 - SCI논문 3편, 학진등재지 1편 게재 (3차년도 목표) -뫼비우스 콘도 절연체의 공간분해 및 이색성 방사광 분광 연구; 상위 20% SCI논문 2편 (3차년도 연구결과) - 뫼비우스 콘도 위상절연체 CeRhX(X=Sb, As)에 대한 방사광 분광 연구 - 희토류 전하밀도파 화합물 ErTe₃의 온도변화에 따른 ARPES 연구 - SCI논문 2편, ESCI논문 1편, 학진등재지 1편 게재 (4차년도 목표) - 이색성,고분해능 방사광분광법을 이용한 콘도위상절연체의 전자구조 연구; SCI논문 2편 (4차년도 연구결과) - 이색성 및 고분해능 방사광 분광법을 이용한 콘도위상절연체 CeNiSn의 전자구조 연구 - SCI논문 6편, ESCI논문 1편 게재 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 학문적 효과 - 희토류 콘도위상절연체의 위상절연성의 원인 규명 및 분광학의 체계적인 연구결과 확보 - 이색성방사광분광법을 이용한 위상물질의 국소적,동적 전자구조 및 스핀나선구조 정립 2. 방사광분광법 기술 발전 및 연구인력 양성: - 첨단 방사광분광법 연구 분야의 국내 방사광분광 기술발전 및 인력양성에 기여 3. 기술적 효과: - 희토류기반 자성 위상절연체 신물질 개발에 대한 기여 - 희토류 콘도위상절연체를 이용한 소자 개발에 응용 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강정수
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20230900
• Keyword : 1. 콘도위상 절연체;전자구조;방사광 분광법;각분해 광전자분광법;편광이색성 방사광분광법; 2. Kondo Topological Insulator;Electronic Structure;Synchrotron Rad Spectroscopy;ARPES;Polarized Spectroscopy;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 백종학
• 주관연구기관 : 이티유(ETU)
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 내방사선;전원공급장치;원자력발전소;조명기기;회로설계; 2. Radiation hardening;Power supply;Nuclear power plant;Light system;Circuit design;

□ 연구개요 - 정상 조직으로부터 단일 성체줄기세포 기원 오가노이드를 확립한다. - 확보한 오가노이드를 이용하여 in vitro 및 in vivo에서 방사선조사 실험을 수행한다. - 정상 세포 내부에서 일어나는 체성돌연변이를 확인한다. - 전리방사선 특이 돌연변이를 찾고 선량-반응 관계를 확인한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 본 연구를 통하여 인간 및 마우스 유래 오가노이드 라인을 확보함. - 마우스: 췌장, 간, 유선, 나팔관, 위, 소장, 대장, 폐 조직 유래 오가노이드 제작 - 사람: IRB 허가 취득 후 연구에 동의한 환자의 수술 조직을 이용하여 유방, 대장조직 유래 오가노이드 제작 2) 본 연구를 통하여 오가노이드를 이용한 방사선조사 실험이 가능함을 확인. - in vitro에서 오가노이드에 직접 방사선 조사 실험 - 마우스를 대상으로 in vivo에서 방사선 조사 후 오가노이드 확보 - 방사선치료를 받고 수술을 시행받은 환자 조직으로부터 오가노이드 확보 3) 단일 세포 기원 오가노이드로부터 전장유전체 분석을 통하여 단일세포 수준에서 일어나는 전리방사선 특이 돌연변이의 패턴을 찾음. 4) 전리방사선 특이 돌연변이의 선량-반응 관계를 확인하였고 이를 실험적 방법으로 교차 검증함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 1) 인간 및 마우스 조직에서 유래하는 다양한 오가노이드 라인을 확보하였고 이를 이용하여 실험실 내에서 생체적합도가 높은 실험의 구현이 가능함을 확인하였다. 2) 또한 본 기술을 이용하여 환자 유래 오가노이드의 제작이 가능하고 이를 통해 환자맞춤형 연구 및 진단-치료 플랫폼 구현이 가능함을 확인하였다. 3) 본 연구를 통해 높은 정확도와 정밀도의 단일세포 전장유전체 분석이 가능함을 확인하였다. 4) 본 연구를 통해 전리방사선이 유발하는 특이적인 체성돌연변이를 확인하였다. 이를 통해 생체 내 발견되는 돌연변이의 원인을 특정하고 체성돌연변이가 일으키는 질환 (암)의 원인을 규명할 수 있음을 확인하였다. 5) 또한 이를 통해 방사선피폭이 인체내에 유발하는 생물학적 영향의 핵심 단계를 확인하고 이를 타겟으로 한 질환치료 전략의 수립에 정보를 제공하였다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 권현우
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 성체줄기세포;오가노이드;전리방사선;전장유전체분석;단일세포유전체; 2. Adult Stem Cell;Organoid;Ionizing Radiation;Whole Genome Sequencing;Single Cell Genomics;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 국내 자생 정금나무 열매의 비만 및 비만 관련 질환[비알코올성 지방간(non-alcoholic fatty liver: NAFL)/인슐린 저항성(insulin resistance: IR)]을 억제하는 활성 분획 및 활성 물질을 탐색하고 작용 기전을 구명하여 비만 관련 질환 맞춤형 천연물 소재를 개발하고자함 ◼ 전체 내용 국내자생 정금나무 열매를 이용한 비만관련질환 맞춤형 신규소재 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 국내자생 정금나무 열매를 이용한 비만관련질환 맞춤형 신규소재 개발 ❏ 내용 국내 자생 정금나무 열매의 비만 및 비만 관련 질환[NAFL/IR]을 억제하는 활성 분획 및 활성물질을 탐색 및 작용기전 구명 □ 연구개발성과 ● 세포모델에서 정금의 비만/NAFL/IR 억제 효과 구명 - 지방세포에서 오일레드 O (Oil red O: ORO)와 AMPK 활성화를 비교한 결과 정금 열매의 물추출물 (VOW)을 비만억제 최적 추출물로 선정하였다. - 지방세포 및 올레산(oleic acid: OA)를 처리한 간세포에서 VOW 처리는 AMP-활성 단백질 인산화효소 (AMP-activated protein kinase: AMPK)의 인산화를 증가시켰다. 또한, AMPK의 하위인자 스테롤 조절 요소 결합 단백질 (sterol regulatory element binding protein: SREPB-1c), 페록시솜 증식체 활성화 수용체 (peroxisome proliferator-activated receptor: PPAR-γ) 및 지방산 합성 (fatty acid synthesis: FAS)의 단백질 발현 감소로 지방생성을 억제하였다. - VOW는 인슐린수용체물질 (insulin receptor substrate: IRS)/포스포이노시티드-3 키네이스 (phosphoinositide 3-2f3f7f1kinase: PI3K)/단백질인산화효소 B (protein kinase B: AKT) 발현 및 GLUT 발현량을 증가시켜 IR을 개선하였다. - VOW는 리포다당류 (lipopolysaccharide: LPS) 및 지방세포 Conditioned media를 처리한 대식세포에서 미토겐활성화단백질인산화효소 (Mitogen-Activated Protein Kinase: MAPK)의 활성형 단백질 발현을 억제하였으며 핵인자 카파 비 (nuclear factor-kappa B: NF-κB)의 발현을 억제하고 핵으로 이동을 차단하여 염증을 억제하였다. - 지방세포에 AMPK siRNA 및 AMPK 억제제인 compound C를 처리한 결과 VOW에 의한 지방축적 억제효과가 사라져 VOW의 작용이 AMPK에 의존적임을 확인하였다. ● 동물모델에서 VOW의 비만/NAFL/IR 억제 효과 구명 - VOW 섭취는 지방/고자당식이[high-fat/high-sucrose diet (45% kcal fat + 23% sucrose: HFHS) 섭취로 증가된 몸무게와 지방조직 및 간 조직 무게를 감소시켰다. - VOW는 HFHS로 유도한 비만/지방간 동물모델에서 간과 지방조직의 지방축적을 감소시켰으며 AMPK의 인산화를 증가시키고 지방생성에 관여하는 단백질의 발현을 감소시켰다. - VOW는 간조직에서 HFHS 섭취로 증가한 싸이클로옥시게나제 (cyclooxygenase: COX-2), 유도성 산화질소 합성효소 (inducible nitric oxide synthase: iNOS) 및 사이토크롬 P450 2E1 (Cytochrome P450 2E1: CYP2E1)의 단백질 발현을 감소시켰다. - 동물의 당부하검사 (glucose tolerance test: GTT)를 측정한 결과 VOW는 인슐린 저항성을 개선시켰다. 이러한 결과는 HOMA-IR의 측정을 통해서도 확인되었다. ● 활성분획/활성물질의 작용 구명 - VOW의 활성분획/활성성분의 효능을 증명한 결과 정금의 용매분획 중 가장 활성이 좋은 부탄올 분획(BtOH)층이 동일 분획의 단일 활성성분인 클로로제닉산과 말비딘 보다 지방조직 및 간의 지방축적 및 인슐린 저항성에 효과가 높은 것을 확인하였다. 즉 비만/NAFL/IR에 대한 정금추출물의 효과는 단일물질의 효과가 아닌 활성물질들의 복합작용임을 확인하였다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - VOW의 비만/NAFL/IR 억제 효과의 및 그 기전에 대한 학술적 결과 도출 - 2021년 국립산림과학원에서 “정금나무 묘목 대량생산 조직배양 기술 개발에서 향후 정금열매의 산업적 실용화 계획”에 대한 과학적 근거를 제공하고 건강기능성 식품으로서의 정금의 활용가치 상승 및 소비처 증대 - 국내 자생 정금을 이용한 비만 관련질환 억제 신규소재 개발로 수입 천연물에 의해 점유된 시장을 국내 자생 생물 소재로 대체 할 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김현아
• 주관연구기관 : 목포대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 정금;비만;염증;비알코올성 지방간;인슐린 저항성; 2. Vaccinium oldhamii;obesity;inflammation;non-alcholicfattyliver;insulin resistance;

□ 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;

대덕 원자력이용시설과 서울 연구용원자로시설 부지 및 주변 지역에 대해 공간감마선량률 측정과 환경시료에 대한 방사능 분석을 실시하였다. 대덕 원자력이용시설과 서울 연구용원자로시설 주변의 공간감마선량률과 집적선량은 전년도와 비슷한 수준을 보였다. 전알파, 전베타, U 및 ⁹⁰Sr 등 환경방사능 농도는 모든 시료에 있어서 전년도와 유사한 준위를 유지하고 있었다. ³H의 경우 대덕 부지의 공기중 수분 및 빗물, 지표수에서 검출되어 일시증가 보고가 있었으며, 그 외에는 평상시 변동범위 이내였다. 감마동위원소의 경우 자연방사성핵종인 ⁴⁰K 또는 ⁷Be을 제외한 대부분의 인공방사성핵종의 농도가 최소검출가능농도 미만으로 나타났다. 서울 연구용원자로시설의 경우 지표수 시료에서 ¹³¹I이, 표층토양 시료에서 ¹³⁷Cs가 평상시변동범위 이내이거나 약간 높게 검출되었다. 검출된 ¹³⁷Cs의 방사능 준위는 1960 ∼ 1970년대 실시된 대기권 핵실험에 의한 전 지구적인 오염에 의한 것으로 판단된다. 한편, 원자력이용시설 운영으로 주변 주민에 대한 최대 유효선량은 0.00367 mSv/yr로 평가되었는데 이는 일반인에 대한 법적선량한도 (1mSv/yr) 및 부지 기준치 (0.25 mSv/yr) 보다 낮은 값으로 주변 주민의 방사선에 의한 영향이 거의 없는 것으로 판단된다. 본 연구의 환경방사선 평가 결과 조사기간 동안 원자력이용시설의 운영으로 인한 부지 및 주변환경에 대한 변화는 일어나지 않은 것으로 판단된다. (출처 : 서지정보양식 201p)

• 연구책임자 : 임종명
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 환경방사선량률;전알파;전베타;감마동위원소;환경방사능분석;원자력시설;기상관측;주민선량평가; 2. 3H;U;90Sr;Environmental radiation;gross alpha;gross beta;tritium;uranium;strontium-90;gamma radionuclide;environmental radioactivity analysis;nuclear facility;meteorology;dose assessment;