□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사성 오염물 핵종 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발 연구 ◼ 전체 내용 본 과제의 최종목표는 방사성 오염물 핵종의 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발 연구를 목표로 잠재적인 방사선 피폭에 대해 사전에 방지할 수 있는 기술을 제안하고 구부림이 가능한 패치 형태로 제작함으로써 장소에 구애 받지 않고 방사능 오염물을 가시적으로 감시 가능한 계측 기술을 구현하는 것임. □ 연구개발성과 ◦ 본 제안 기술은 검사 대상에 유해한 영향을 일으키지 않고 검사 대상의 위치나 모양에 제약 없이 사용 가능하며 쉽게 탈부착 가능한 보급형 휴대형 Rollable 패치를 개발함으로써 국내에 유입되는 방사능 오염물에 잠재적 방사선 피폭 사고를 사전에 방지할 수 있는 계측 기술과 신소재 개발 기술을 목적으로 할 수 있음. (의미) 본 결과에서 제시하고 있는 무독성 형광체는 방사선 검출 분야에서 개발되는 물질에 비해 비교적 제조단가가 낮기 때문에, 산업적으로 다양한 측면으로 접근할 수 있다는 기술적 의미를 가짐. (중요성) 이에 본 과제에서 제시된 기술은 방사선을 사용하는 모든 활용 분야에서 의료, 산업, 공업, 환경산업 등 경제성을 갖는 보급형 계측 기술에 기여할 수 있는 중요성을 지님. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 당해연도 활용계획 ◦ 국내 방사선 핵종 및 선량을 계측하는 검출 분야를 비롯한 다양한 방사선 검출을 다루는 기관을 대상으로 국내외 학회, 세미나, 심포지움에 참석함으로써 본 기술의 적합성과 그 중요성 및 활용 계획에 대한 기술 개발 개요를 발표하고 학술활동에 집중하여 본 기술의 우수성을 지속적으로 알릴 예정임. 나. 활용방법 ◦ 본 기술은 방사성 오염물 핵종의 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발을 목표로 연구를 수행하였으므로 방사선 안전 관리 검출 분야뿐만 아니라 선량을 지속적으로 감시할 수 있는 차별성을 가지는 시제품을 개발 할 수 있음. 다. 차년도 이후 활용계획 ◦ 본 연구 개발 결과를 바탕으로 이와 관련된 후속 연구를 제안하고 그 밖에 실용화를 검토할 수 있도록 관련 업체와 지속적인 협력 체계를 구축할 계획임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 허예지
• 주관연구기관 : 한국국제대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 무독성 형광체;고분자 복합화;방사선;핵종;휴대형; 2. Nontoxic Phosphors;Polymer Complex;Radiation;Radio activity;Portable;

본 연구는 유인 우주기지건설 핵심기술 협력개발을 목표로 3개년 동안 수행되는 연구 중 1차년도에 해당. 1차년도에 건축본은 기지 컨셉 및 로드맵 구축용 기술분류체계(안)을 도출, 매리본에서는 시작품 제작을 통해 현지자원활용형 탑재형 소결장치, 재료공급장치와 로봇팔 시공시스템 및 시공법을 개발하고 이를 활용하여 소결체를 생성, 건축에너지소에서는 거주환경 구현을 위한 다층쉘 시스템 구조안을 설계하고 시뮬레이션과 실험적 검증을 완료하였고, 설비 시스템 설계안 도출을 위해 극한온도편차 활툥 에너지 하베스팅 시스템과 설비시스템 설계안을 도출하였다. (출처 : 서지자료 394p)

• 연구책임자 : 정준수
• 주관연구기관 : 한국건설기술연구원
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 유인;우주기지건설;핵심기술;협력개발;로드맵;조감도;방호막 시공;다층쉘;에너지 하베스팅 시스템;설비시스템;

□ 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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 • 비부착 피복텐던 시스템의 특성을 반영한 원전 격납건물 기존 포스트텐션텐던 시공 및 가동중 검사 관련 KINS 규제지침의 개선 및 신규 지침 개발을 위한 기술적 배경 도출 • ASME B&PV Code 비부착 피복텐던의 설계와 시공에 관한 요건 반영, 포스트텐션 관련 요건의 최신 기술 수준을 반영한 코드 선진화 • 격납건물 포스트텐션 시스템의 내구성 및 구조효율성 향상을 위한 비부착 피복텐던의 적용 기술 연구 • 비부착 피복텐던의 원전 격납건물 적용 및 규제지침 개발을 위한 실험적/해석적 근거 자료 확보 • 비부착 피복텐던의 가동중 검사시 개별강연선 긴장력 편차 허용기준 관련 규제방향 제시 • 내구성 평가 데이터 기반 비부착 피복텐던용 시멘트 그라우트 시공 및 덕트 크기 요건에 대한 규제방향 제시 ◼ 전체 내용 • 비부착 피복텐던 시공 및 가동중검사 관련 규제요건 개선 필요항목 도출 • 관련 규제지침/ASME 코드 요건 개선의 기술적 근거자료 도출을 위한 실험 연구 세부계획 수립 • 포스트텐션 공법에 따른 패널 부재의 고온 구조 거동 분석 • 포스트텐션 공법에 따른 보 부재의 전단강도 및 전단파괴 매커니즘 분석 • 시공결함에 의한 내구성 영향 정량 평가 및 비부착 피복텐던 시공 관련 합리적 규제수준 도출 • 개별 강연선 길이 차이, 초기 슬랙의 영향을 고려한 텐던의 응력-변형률 관계 도출 • 개별강연선 긴장력 편차의 단기 구조성능 및 장기손실 영향 평가 • 긴장력 편차에 의한 내력 및 장기 응력 손실을 고려한 개별 강연선의 가동중 검사 허용기준 제시 • 비부착 피복텐던의 시공 및 가동중검사 관련 현 규제지침 개선 및 신규 규제지침(안) 내용 제안 • 피복텐던 부재의 설계/내구성/시공 관련 ASME 코드의 합리적 개선안 제시 ◼ 1단계 ❏ 목표 • 비부착 피복텐던의 시공 및 가동중검사 관련 현 규제지침 개선 항목 도출 • 비부착 피복텐던의 역학/내구성 특성 규명을 위한 실험적/해석적 연구 데이터 확보 ❏ 내용 • 비부착 피복텐던의 그라우트 시공 및 가동중검사 관련 국내외 규제지침, 기준 및 관련 선행연구 분석 • 비부착 피복텐던의 특성을 고려한 규제요건의 개선방향 도출 • 비부착 피복텐던 및 현행 원전 포스트텐션 공법의 역학/내구성 특성 비교 실험적 연구 수행 • 비부착 피복텐던의 시공결함을 고려한 내구성(부식저항성능) 영향 평가 실험 수행 및 분석 • 비부착 피복텐던이 적용된 포스트텐션 부재의 화재실험 수행 및 고온 구조 거동 및 텐던 건전성 분석 • 비부착 피복텐던이 적용된 포스트텐션 부재의 전단실험 수행 및 전단강도/전단파괴 매커니즘 분석 • 개별강연선 긴장력 편차에 따른 장/단기 구조성능 영향 평가를 위한 수치해석 연구 ◼ 2단계 ❏ 목표 • 비부착 피복텐던의 설계/내구성/시공/가동중검사 관련 현 규제지침 및 ASME 코드의 합리적 개선 방향 제안 ❏ 내용 • 비부착 피복텐던이 적용된 포스트텐션 부재의 고온/전단 설계방향 제안 • 수치해석 기반한 비부착 텐던 긴장력 편차의 실 구조물 영향 평가 • 비부착 피복텐던 전단/휨 성능 실험 및 수치해석 데이터를 근거로 개별강연선 긴장력 모니터링 기반 가동중검사 유효긴장력 및 편차 허용기준 제안 • 비부착 피복텐던 시공결함과 시공 취약부를 고려한 내구성 평가 추가실험 수행 • 내구성 평가 실험데이터를 근거로 시멘트 그라우트 시공 및 덕트 크기/재료 규제요건의 개선안 제안 □ 연구개발성과 • 텐던 공법 및 긴장력 편차 수준에 따른 포스트텐션 부재 고온/전단/휨 성능 평가 연구 데이터 • 현행 포스트텐션 공법/발생 가능한 시공 결함을 고려한 부식저항성능(내구성) 정량적 평가 데이터 • 비부착 피복텐던의 역학적 특성을 고려한 격납건물 수치해석 연구 데이터 • 비부착 피복텐던 규제지침(안) 개발을 위한 기술적 근거 • 비부착 피복텐던 시공 및 설계 관련 ASME 코드 개정안 • 안전기술보고서(N-STAR) 4건, 국외 전문학술지(SCIE) 6건, 국내 전문학술지 1건, 국내 학술발표 8건, 국제 학술발표 8건의 정량실적 • 박사 3명, 석사 3명의 인력양성 실적 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 비부착 피복텐던의 텐던 시공 및 가동중 검사의 방법론 및 허용기준 관련 규제지침 개발을 위한 기술적 배경으로 직접 활용 • 비부착 피복텐던의 내구성/구조성능에 대한 기초 연구자료로 활용 • 비부착 포스트텐션 공법 관련 학계/산업계에서 활용할 수 있는 설계/해석 기술 보급 • ASME 코드 개정/관련 규제지침 개발시 원전 포스트텐션 시공에 실제 활용 가능 • 비부착 피복텐던의 원전 격납건물 적용을 통한 구조 효율성, 내구성, 유지관리 편의성 향상 • 비부착 피복텐던 관련 기초 연구자료의 확보, 관련 학문 및 요소기술의 선도 기대 • 내구성, 안전성 확보를 통한 재난 대응능력 향상 및 사회 혼란 최소화 • 비부착 피복텐던 설계 및 시공 관련 전문인력 양성, 고용 창출 효과 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강현구
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 비부착 피복텐던;규제 지침;가동중 검사;내구성;원전 격납건물; 2. Greased sheathed-strand tendon;Regulatory guide;In-service inspection;Durability;Nuclear containment building;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 원전 주변 지역 대중교통과 연계한 환경방사능 감시시스템 개발 ◼ 전체 내용 ○ 원전 주변 환경방사선 빅데이터 기반 통합 감시시스템 개발 - 원전 주변 환경방사선량 Mapping S/W 개발 - 원전 주변 비정상 방사선 준위 발생 여부 판별을 위한 빅데이터 기반 인공지능 분석 알고리즘 개발 - 정상/사고 시 PoI(Position of Interesting)를 활용한 주민 보호조치 매뉴얼 개발 ○ 버스를 활용한 실시간 방사선(능) 측정이 가능한 IoT 기반 환경 방사선(능) 측정시스템 개발 - 차량 탑재 가능한 방사선(능) 측정시스템 개발 - 양방향 통신 기반의 서버프로그램 개발 ◼ 1단계(1차년도) ❏ 목표 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개념설계 ○ 주민 보호조치에 대한 국내·외 제도 분석 ○ 빅데이터 분석 인공지능 알고리즘 개발 ○ 노선버스에 탑재 가능한 방사선측정 시스템 개념설계 및 최적 기술 선정 ❏ 내용 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개념설계 - 프로그램화면 구성 및 필요요소 개발 - 데이터 수집항목 및 실시간 표시 간격 설정 ○ 주민 보호조치에 대한 국내·외 제도 분석 - 국내·외 방사능 재난 시 주민 보호조치 매뉴얼 분석 - 국외 방사능 재난 사고 시 도출된 문제점 분석 ○ 빅데이터 분석 인공지능 알고리즘 개발 - 재난 상황 시 AI 활용 분야 국내·외 현황분석 - 재난 발생 시 AI 활용 문헌 조사/기술 분석 - 빅데이터 분석 알고리즘 개발 ○ 노선버스에 탑재 가능한 방사선측정 시스템 개념설계 및 최적 기술 선정 - 방사선(능)측정 기술 조사 및 분석 - 차량 설치형 방사선(능) 측정 모듈 개념설계 - 예비성능 평가를 통한 최적화 및 개념설계 ◼ 1단계(2차년도) ❏ 목표 ○ 원전 주변 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개발 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 개정안 개발 ○ 빅데이터 기반 의사결정 AI 시스템 개발 ○ 방사선(능) 측정 모듈 제작 및 성능 평가 ○ 양방향 통신 기반 서버프로그램 개발 ❏ 내용 ○ 원전 주변 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개발 - 차량 GPS를 활용한 방사선량 Mapping 시작품 제작 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 개정안 개발 - 주민 보호조치 매뉴얼 초안 작성 - 자문단을 통한 주민 보호조치 매뉴얼 적합성 검증 ○ 빅데이터 기반 의사결정 AI 시스템 개발 - 빅데이터 분석에 따른 배경 방사선 변동 폭 분석 - 과거사고 사례 기반 AI 딥러닝 학습수행 ○ 차량 탑재형 방사선(능) 측정 모듈 제작 및 성능 평가 - 최적 기술 및 개념 적용 방사선측정 시스템 제작 - 테스트 보드 제작 후 특성 시험 및 선량환산 알고리즘 개발 - GPS 및 통신 장비, 디스플레이 장치 모듈 구성 - 수신 방사선 정보 처리 및 데이터베이스 구축 - 데이터베이스 기반 Mapping 도식 ○ 양방향 통신 기반 서버프로그램 개발 - 위험지역에 있는 측정 모듈의 현장대처 문구 및 안내 음성 전송 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 평가 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 검증 ○ PoI 위치 정보 연동에 따른 주민 보호 의사결정 AI 성능 평가 ○ 노선버스를 이용한 방사선측정시스템 적용성 평가 및 성능 최적화 ❏ 내용 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 평가 - 환경방사선량 Mapping 데이터 정확성 평가 - 오류 개선을 통한 정확성 개선 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 검증 - 자문그룹 의견을 반영한 매뉴얼 개선 작업수행 ○ PoI 위치 정보 연동에 따른 주민 보호 의사결정 AI 성능 평가 - 방사선량 기반 AI 주민 보호조치 의사결정 타당성 평가 ○ 노선버스를 이용한 방사선측정시스템 적용성 평가 및 성능 최적화 - 목표 성능지표 평가 - 대중교통을 이용한 현장 성능 평가 - 평가에 따른 피드백, 시스템 개선 □ 연구개발성과 안전기술보고서 (6건), 국내·외 논문 게재(SCI 3건, 비SCI 2건), 학술대회 발표 7건, 인력 양성(4명), 특허 출원(2건), 시제품 제작(1건), 장비 상용화(1건), SW 등록(2건) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 정상 운전 시 - 환경방사선(능) 데이터를 수집․관리하여 배경 방사선 준위 설정 근거로 활용 - 원자력/방사선 이용 확대에 따른 안전역량 강화 및 지자체/사업자/규제기관과의 연계 기대 - PoI(Post of Interesting, 예, 버스정류장)에 실시간 환경방사선량률을 표시하여 지역 주민의 원자력시설에 대한 불안감 해소 ○ 사고 시 - 빅데이터 분석을 통해 사고 초기 환경방사선량 변동이 설정치 초과 시 사고 여부 판단 및 초기 긴급조치에 대한 근거로 활용 - PoI를 통해, 인근 주민에게 실시간 환경방사선량에 따른 행동요령을 포함한 인접 구호소/대피소 등 안내 - AtomCARE 가동 전, 중앙/현장방사능 방재지휘센터, 현장지휘소(기초 자치단체), 사업 자가 상황판단 및 의사 결정하는데 참고할 수 있도록 실시간 수집 데이터에 대한 AI 분석 결과를 제공 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 문주현
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 방사능 사고대응;빅데이터 분석;인공지능 의사결정;주민 보호;무선 방사능 계측; 2. Radiological emergency preparedness;Big data analysis;Artificial intelligence decision making;Resident protection;Wireless radioactivity measurement;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 암성 악액질 (Cancer Cachexia)을 주요 질환모델로 타겟하여 동정된 SIRT7 관련 PTM의 역할 규명 ◼ 전체 내용 암 환자의 전반적인 삶의 질 개선에 나은 도움을 줄 수 있는 연구를 위하여 질환모델로 암성 악액질로 타케팅하여,암 발생 초기 단계의 지방의 갈색화에서 SIRT7의 역할 및 PTM 관련 생체표지자를 식별하면 악액질 개선 및 예방적인 치료에 도움을 줄 수 있는 연구결과를 도출할 수 있을 것으로 예상함. ◼ 1단계 ❏ 목표 대표 PTM 표적 단백질 선정 및 PTM 맵핑 ❏ 내용 SIRT7은 핵에 존재하는 단백질이므로 대표 PTM 표적 단백질의 선정은 (1) Transcription factor 및 transcriptional cofactor를 1순위 후보로, (2) 그 외의 nuclear protein을 2순위로 하여 선정할 예정으로 1 및 2 순위에 해당되는 단백질이 너무 많은 경우에는 SIRT7 IP-MS analysis에서 확인된 단백질을 우선순위에 두고 결정함. ◼ 2단계 ❏ 목표 대표 PTM 표적 단백질의 지방세포에서의 역할 기전 규명 ❏ 내용 발굴된 표적 단백질에 대한 PTM site 맵핑을 통해서, PTM insensitive 또는 resistance mutant를 만드는 방식으로 수행, gain-/loss-of-SIRT7 상황에서 발굴된 PTM mutant (PTM-mimic or resistant mutant)를 과 발현하는 방식을 적용하여 PTM의 SIRT7 의존성을 증명함. 또한 해당 mutant를 발현하는 viral vector를 제작하여, 암성악액질 유발모델 제작 후 갈색지방조직에 발현하게 하여 PTM의 생물학적 역할을 규명할 예정임. 아울러 기전 규명을 통한 신규 PTM 바이오마커의 기능적 역할을 현재 지속적으로 사용중인 치료약물과 비교 적용하여 확인하여 봄으로써 더욱 확실한 연구결과를 도출할 계획임. □ 연구개발성과 ∎ 다양한 암세포 주를 이용한 암성 악액질 마우스 모델 수립 및 검증 완료 ∎ 수립된 암성 악액질 모델에서 SIRT7의 활성 정도 및 암 활성변화를 확인함. ∎ 갈색지방 특이적 SIRT7 KO모델에서 SIRT7 의존적 PTM 발굴 후 검증 진행 중임. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ∎ 본 연구는 SIRT7에 의해 조절되는 새로운 PTM의 타겟으로 갈색지방세포의 분화를 조절하는 갈색지방세포에 특이적인 분화조절인자 등을 규명하여 갈색지방의 활성에 관한 좀 더 다각적인 관점에서의 연구를 제공할 것임. ∎ 이상과 같은 연구는 후성적 조절(epigenetic regulation)에 의한 갈색지방세포 분화 및 기능 촉진 기전을 밝힐 수 있어, 학문적 가치가 매우 우수할 뿐만 아니라, 암성 악액질과 같이 갈색지방의 활성이 문제가 되는 질환에 있어, 갈색지방세포에 특이적 기능 조절방법을 개발하는데 응용될 수 있음. ∎ 현재 치료제가 없는 악액질 치료에 매우 효과적인 치료방법을 제시할 수 있을 것임. ∎ 본 연구자는 이 연구를 토대로 새로운 암성악액질 기전의 임상 프로토콜 연구의 기틀 마련에 활용할 기반을 만들어 현재 제대로 된 치료제가 없는 현실의 한계를 극복할 수 있는 새로운 소재 탐구 및 다가오는 맞춤 의학 시대에 적합한 새로운 모델을 제시하는 방향성을 가지고 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김윤아
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 암성악액질;갈색지방;전사후변형;시르투인7; 2. Cancer cachexia;Brown fat;PTM;SIRT7;

□ 연구개발 목표 및 내용 ㆍ 최종 목표 본 연구는 그래핀(graphene)을 사용하여 우수한 테라헤르츠파 검출기(terahertz wave detector)를 구현하는 것이 목표다. 그래핀은 일반 금속에 비해 큰 열전기력(thermoelectric power) 특성을 갖고 조절가능한데, 이것을 이용하면 테라헤르츠파(terahertz wave)를 간단하면서 정밀하게 측정할 수 있다. 본 연구를 통하여 현재 테라헤르츠파 검출 기술의 한계를 극복하고, 상온에서도 작동 가능한 테라헤르츠파 이미징(imaging) 기술로 발전시킬 계획이다. 특히 그래핀으로 수백 개의 검출기 배열(array)을 만든 후 그래핀의 유연성(flexibility)을 이용하여 반구 모양의 유연한 절연체 기판위에 배열해 놓으면 사람의 눈과 같은 형태가 되는데, 이는 테라헤르츠파 검출 성능을 더욱 향상시켜 이미지화할 수 있는 효과적인 “눈(eye)”이 될 것이다. ㆍ 전체 내용 테라헤르츠 기술은 그 발생기와 검출기 개발의 어려움으로 인해서 마이크로웨이브나 적외선 기술에 비하여 상대적으로 발달되지 못했다. 하지만 테라헤르츠파는 잠재적으로 보안, 의학, 천문학 및 재료검사 등 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어 테라헤르츠파는 사람에게 은폐 된 무기를 원격으로 탐지하는 보안 검사에 사용될 수 있는데 이는 테라헤르츠파가 직물이나 플라스틱은 침투할 수 있지만 금속은 침투할 수 없는 특성 때문이다. 또한 물은 테라헤르츠파를 흡수하므로 인체의 일부도 테라헤르츠파를 이용해 이미징할 수 있다. 그리고 테라헤르츠파는 인체에 무해하기 때문에 살아있는 조직과 DNA에 대해 안전하여, 의약분야에서 폭넓게 사용 가능하며 이는 기존의 엑스레이(X-ray)를 사용하는 것보다 더 정확한 인체 내부 이미징을 가능하게 할 것이다. 그래핀은 탄소 원자의 한층으로 벌집 격자를 갖는 이차원 물질이다. 즉 부피가 없고 이차원의 표면만 있어 매우 작은 열질량 (thermal mass)을 갖고 있다. 그래핀을 이용하면 테라헤르츠타 검출기에 매우 빠른 응답속도를 주게 된다. 또한, 그래핀은 매우 낮은 전자-포논 결합성(electron-phonon coupling)을 갖기 때문에 포논 (격자) 온도에 비해 전자의 온도만 선택적으로 증가시킬 수 있어 검출기의 성능을 떨어뜨리지 않으면서 높은 측정 감도를 유지하게 된다. 테라헤르츠파를 입사하게 되면 그래핀의 온도가 올라가게 되는데, 그래핀의 저항은 온도 의존성이 약하기 때문에 테라헤르츠파 신호 검출을 위해 사용하기 어렵다. 대신에 우리는 그래핀의 크고 조절 가능한 열전기력(thermoleelctric power)을 이용하여 전자의 온도증가를 미세하게 감지할수 있다. 국제공동연구의 스웨덴 Chalmers University of Technology 측 연구책임자인 Prof. August Yurgens 그룹은 이미 실험을 통해 그래핀의 열전기력을 이용한 검출기 아이디어가 “기가헤르츠(Gigahertz, GHz)와 온도 100 K 영역”에서 성공적으로 작동함을 보여주었다. 구체적으로 94 GHz에서 광학 감도 400-700 V/W 와 잡음 등가 파워 NEP = 20 pW/Hz 로 반도체 다이오드에서 얻은 최신 결과와 비슷하거나 더 우수함을 보여주었다. 따라서 본 과제에서는 테라헤르츠파와 검출기 소자 사이의 임피던스 매칭(impedance-matching)과 대용량 검출기 소자의 디자인 최적화 등의 단계를 거쳐 새로운 테라헤르츠파 검출기 소자를 구현하려고 한다. ㆍ 1년차 ∘ 목표 그래핀을 이용한 테라헤르츠파 검출기 개발 ∘ 내용 · 테라헤르츠파와 검출기 사이의 임피던스 매칭 (impedance-matching) 해결 · 다양한 절연 기판을 사용한 검출기 작동 실험 · 그래핀의 도핑농도 및 케리어 타입의 최적화 · 포스포린(phosphorene)을 이용한 테라헤르츠파 검출기 시험 ㆍ 2년차 ∘ 목표 대면적 그래핀을 이용해서 대량으로 제작 배열된 테라헤르츠파 검출기 연구 ∘ 내용 · 대면적 그래핀의 열전기력 1/f 잡음 측정 · 실리콘 기판 위에 대면적 그래핀을 이용한 대량의 테라헤르츠파 검출기 배열 제작 · 유연한 기판 위에 대면적 그래핀을 이용한 대량의 테라헤르츠파 검출기 배열 제작 □ 연구개발성과 본 한-스웨덴 과학기술 공동 연구사업을 통해 2개의 연구 결과가 국제저널 Sensors, Journal of the Korean Physical Society 에 출판되었고, 향후 2~3개의 추가 논문이 투고를 위해 준비중이다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 테라헤르츠 기술은 그 발생기와 검출기 개발의 어려움으로 인해서 마이크로웨이브나 적외선 기술에 비하여 상대적으로 발달되지 못했다. 하지만 테라헤르츠파는 잠재적으로 보안, 의학, 천문학 및 재료 검사 등 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어 테라헤르츠파는 사람에게 은폐 된 무기를 원격으로 탐지하는 보안검사에 사용될 수 있는데 이는 테라헤르츠파가 직물이나 플라스틱은 침투할 수 있지만 금속은 침투할 수 없는 특성 때문이다. 또한 물은 테라헤르츠파를 흡수하므로 인체의 일부도 테라헤르츠파를 이용해 이미징할 수 있다. 그리고 테라헤르츠파는 인체에 무해하기 때문에 살아있는 조직과 DNA에 대해 안전하여, 의약분야에서 폭 넓게 사용 가능하며 이는 기존의 엑스레이(X-ray)를 사용하는 것보다 더 정확한 인체 내부 이미징을 가능하게 할 것이다. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 남영우
• 주관연구기관 : 경상국립대학교
• 발행년도 : 20230500
• Keyword : 1. 그래핀;테라헤르츠파;열전기력; 2. graphene;terahertz waves;thermoelectric power;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 RPC5 유전자 매개 방사선 저항성 매커니즘 규병을 통한 새로운 암 치료법 연구 ◼ 전체 내용 세포 밖 exosome 상태로 분비된 RPC5가 어떻게 세포 사멸과 방사선 저항성에 관여하는지 그 매커니즘을 규명하고, 과연 어떤 암세포가 이러한 RPC5와 관련된 방사선 저항성을 가지는지 확인한다. 또한 RPC5의 damage 저항성이 다양한 외부 damage source: r-Ray(방사능), UV(자외선), Heat-Shock (열충격), Chemial hazard(화학 위험) 에도 관련되어 있는지 확인하여 다른 질병 치료의 가능성을 확인한다. ◼ 1단계 ❏ 목표 상동 ❏ 내용 상동 □ 연구개발성과 국제 학술 대회 논문 발표 2건 (미국, 싱가포르) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 방사선 저항성은 현재 암 환자 치료의 1/2 이상 담당하는 강력하고 일반적인 암치료 방법의 걸림돌로서 많은 환자들이 방사선 저항에 의한 암 재발을 경험한다. 따라서 방사선 치료의 기본 메커니즘을 결정하고 방사선 치료의 효율성을 향상 시키기 위한 연구가 필요하다. 그러므로 본 연구는 세포 사멸과 같은 기초 연구 분야만이 아니라 암이나 질병 치료 분야에서도 매우 가치가 있는 연구이며, 특히 RPC5에 의해서 세포에서 개체 레벨까지 모두 방사선 저항성을 증가시킨다는 연구 결과는 매우 특이적이며 의미하는 바가 크다. 무엇보다도 전 세계적으로 아직까지도 Pol III subunit의 하나인 RPC5에 대해서는 연구가 매우 미미하여 정확한 기능이 알려져 있지 않았으며, 이번 연구를 계기로 하여 초파리에서부터 사람에 이르기까지 RPC5의 기능에 대해 최초로 밝혔다. 또한 최근 exosome 연구 자체가 이슈화되고 여러 생명과학 분야에서 집중하고 있는 시점에서 치료제로서 exosome의 가능성을 확인할 수 있으며, 이를 추출 및 처리하는 과정에 대한 연구를 통해 의학적 치료 기술 개발에 직접적인 중요한 이정표가 될 수 있다. 또한 RPC5의 세포 사멸 저항성은 자외선이나 열손상과 같은 damage에도 비슷한 성질을 보이며, 이는 다른 원인에 의해 발생한 피부암이나 화상과 같은 질병에 이르기까지 폭넓은 의학적 분야 치료에 단초를 제공할 것으로 보인다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 원종훈
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 세포 사멸;방사선저항성;엑소좀; 2. apoptosis;radiation resistance;exosome;RPC5;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 SPMs의 FPR2/ALX 매개로 한 방사선 폐질환 치료 신약 후보 물질 도출 전체 내용 FPR2-SPMs 방사선 폐렴 및 섬유화 억제 신약후보물질 도출 및 FPR2/ALX silencing system 기반 억제 기전 규명 1단계 (해당 시 작성) 목표 SPMs(LXA,RvD1, Protectins, Maresins)의 방사선폐섬유화 모델(세포/마우스)에서의 염증종결 및 폐섬유화 억제효과 스크리닝 및 유전자 분석을 통한 폐염증 종결 인자 발굴 내용 ■ 방사선폐섬유화 모델(세포/마우스)에서 SPMs으로 염증종결 및 폐섬유화 효능 screening. ■ 방사선유도폐섬유화조직의 유전자 분석을 통한 방사선 치료 후 폐섬유화 예후 및 예측인자 발굴 ■ FPR2 KO mouse 구축 2단계 (해당 시 작성) 목표 in vitro/in vivo FPR2/ALX silencing system을 이용한 방사선폐섬유화 모델에서 염증종결과 퍠섬유화 억제 기전 규명 내용 ■ FPR2 cell-based assay (FPR2 Knock down cell) 제작, FPR2에 의한 방사선폐렴 및 섬유화 억제 기전 연구 ■ Wild type 및 FPR2/ALX KO mouse의 방사선폐렴 및 섬유화 억제 기전 연구 3단계 (해당 시 작성) 목표 방사선 폐섬유화 환자샘플을 이용한 FPR2/ALX발현 및 FPR2-SPMs관련 폐섬유화 조절 인자의 임상적 유용성 평가 내용 ■ 방사선 폐섬유화 환자샘플을 이용한 FPR2/ALX발현 확인 ■ FPR2-SPMs관련 폐섬유화 조절 인자의 임상적 유용성 평가 연구개발성과 전문학술지 논문게재 논문1편, 학술대회 발표 2건 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 · 방사선 폐질환 동물모델에서 폐렴 및 폐섬유와 억제 조절인자의 발굴을 바탕으로 하여 방사선폐섬유화 신약개발에 기여할 수 있고, 방사선 치료 부작용 제어 제뿐만 아니라 방사선 피폭과 같은 방사선 피폭 보호제 개발의 기반기술로도 활용되어질 수 있음. · 연구결과는 실제 임상에서 폐암치료 시 고려되는 요인들을 반영할 수 있는 시스템이므로 향 후 임상연구 진행에 있어서도 참고자료로 활용 가능함. · 실제 임상 방사선 치료기법을 반영하는 소동물 모델은 섬유화질환, 특히 방사선유도 섬유화 질환과 관련된 산업 분야 원천기술의 확대로 인한 기술적 파급효과가 클 것으로 예상됨. · 그 외에도 최근 들어 환경오염 및 바이러스 감염 문제가 심각하게 대두되고 있는 현시점에서 미세먼지 및 코로나 바이러스 감염 등 사회 환경적 요인에 의한 급격한 폐질환 및 폐섬유증 증가에 대한 사회적 대비책으로도 적응증 확대 가능성 높음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김현진
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선 유도 폐질환;폐렴;폐섬유화; 2. Specialized pro-resolving mediators(SPMs);Radiation-induced lung injury;Pneumonia;Pulmonary fibrosis;Formyl peptide receptor 2(FPR2/ALX);