□ 연구개요 암치료 등으로 두개악안면 방사선 조사시 조직 손상을 최소화 할 수 있는 방사선 보호제 개발 및 그 기전을 규명하였음. 연구진은 세리아-망간 나노입자의 구조 개선을 통해 항산화 능력을 극대화시켰고, 이를 국소 투여시 방사선에 의한 타액선 손상이 최소화됨을 발견함. 타액선은 또한 방사선 외에도 다양한 원인에 의해 손상되는데 연구진은 타액선 손상에 대한 재생 플랫폼을 히알루론산 및 조직공학적 기법을 이용해 성공적으로 개발하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 다양한 비율의 세리아-망간을 합성하였으며 이 과정에서 배아타액선 모델을 활용, 최적의 비율을 찾아내었고, 이는 생체 실험에서 방사선 조사로 인한 조직 손상을 최소화시켜 주었음. 2) 조직 배양시 히알루론산의 효과에 대한 분자세포생물학적 기전을 규명하였으며, in vitro 인공타액선 배양시 중요한 역할을 하는 배아타액선 중간엽의 분리 배양에 성공하였음. 3) 타액선 재생 플랫폼의 개발을 위해 Polyacrylonitrle (PAN)에 카테콜을 결합시킨 나노파이버 형태의 스캐폴드를 개발하였고, 연구결과 카테콜은 PAN의 타액선 생적 합성을 비약적으로 개선시켜 주었음. 4) 난치성 자가면역질환인 쇼그렌 증후군에서 면역세포에 의한 타액선 손상기전을 규명하였음. 이들 환자 혈장에서 관찰되는 Semaphorin4D 단백질이 초기염증 진행에 관여한다는 것을 밝혀내었고, 이와 관련해 치료제 후보군을 스크리닝 하였음. 5) 소장 상피의 재생과 분화과정에서 CXCR4 단백질의 역할을 규명. CXCR4는 소장상피세포 재생시 중요한 역할을 하였고, 이러한 결과는 타액선 재생연구가 우리 몸 다양한 상피 장기들의 재생에도 활용될 수 있음을 시사해 줌. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 방사선 치료시 주위조직 손상을 최소화하며, 효과적이고 부작용이 적은 국소적 적용이 가능한 방사선 보호제 개발은 방사선 의학 분야 및 방사선 피폭이 우려되는 산업계 전반에 활용될 수 있음. - 배아타액선은 나노재료들의 생체적합성 평가를 위해 좋은 모델이 되므로 장차 첨단 나노재료 스크리닝 및 생명과학 연구에 활용될 수 있음. - 적은 비용의 타액선 조직재생 플랫폼 개발은 추후 치의학 분야에서 재생과 관련된 치료술식 개발에 광범위하게 활용될 수 있음. - 타액선 기능을 저하시키는 난치성 질환인 쇼그렌 증후군의 병리기전 규명은 치과 임상에서 장차 구강건조증 및 치료제 개발에 도움을 줄 수 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박경표
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선보호제;타액선 재생;쇼그렌증후군;세마포린4D; 2. Radio protectant;Salivary gland regeneration;Sjogren’s syndrome;Semaphorin 4D;CXCR4;

□ 연구개요 - 방사선 저항성 세균인 Deinococcus geothermalis에서 산화 스트레스 조건에서 발생하는 삽입서열의 전위를 추적함 - 야생형과 표적 유전자 결실 돌연변이체에서 삽입서열 전위현상을 비교 분석함 - 세균의 유전체에 포함된 산화 스트레스 대응체계와의 연계성을 검토하고 분석함 - 카로테노이드 생합성 효소 유전자의 삽입서열 도입에 따른 비색소성 돌연변이 선별법 적용의 유용성을 검증함 □ 연구 목표대비 연구결과 - 야생형 균주와 표적 유전자 결실 돌연변이체 6종의 산화 스트레스 조건에서 활성 삽입서열 전위를 발굴함 : 선행연구에서 확보한 표적 유전자 결실 돌연변이체를 실험에 적용하므로 각 조건에서 삽입서열의 활성전위를 선별하고, 그 종류와 삽입 위치, 전위행동의 방식 등을 결정할 수 있었음 - LysR족 전사조절자가 제거된 돌연변이체에서 ISDge5, ISDge6 두 종류의 삽입서열의 전위가 파악됨 - 시스틴 수송체 결실 돌연변이체, 과발현 돌연변이체를 비교할 수 있었으며, ISDge5, ISDge6은 공통적으로 포함한 반면, 결실 돌연변이체는 ISDge7의 전위가 일어났으며, 과발현 돌연변이체에서는 ISDge2의 활성 전위가 발견됨 - 두 종류의 dps 결실 돌연변이체는 SDge5, ISDge2가 공통적으로 활성화되었고, Dgeo_0257의 경우 ISDge6도 활성화됨 - 3가지 결실 돌연변이체 결과는 3편의 학술논문으로 발표되는 성과를 얻었으며 이를 바탕으로 1편의 총괄논문과 전문서적 1챕터를 발표함 - 산화 스트레스에 의한 유전체 가변성을 억제하는 기술을 확보하려는 목표는 연구 기간내에 달성할 수 없었으며, 현재 유전체 내의 CRISPR-Cas 영역에 대한 분석 정보를 바탕으로 지속적인 연구를 통해 구현하는 것을 목표로 함 - 활성 삽입서열 전위 현상을 이용한 비색소 돌연변이체의 생산이 카로테로이드 전구물질의 생산과 연계한 유용성을 산출하지 못하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구결과는 산화 스트레스에 노출될 수 밖에 없는 방사선 저항성 세균이 스트레스에 의해 나타내는 삽입서열의 활성된 전위를 분석한 것으로 야생형과는 달리 표적 유전자 결실 돌연변이체에서 특정한 삽입서열의 전위를 선별하였음 - 무색소 표현형 선별방법의 유용성을 검증하였으며, 발생빈도를 제고하기 위한 플라스마 또는 감마선 조사 결과와 비교하여 추가실험을 수행하였음 - 산업적 응용이 요구되는 미생물의 유전체 가변성을 억제하는 지속연구가 필요하며, 기본연구의 성과로 이어진 중견연구 과정에서 심층적인 분석을 통해 산화 스트레스 대응에 따른 삽입서열 전위기작의 신호전달 체계와 더불어 유전체 안정화 기술을 확보하려고 함 - 오랜 학술적 전통이 있는 분야에서 새로운 학문의 패러다임을 이끌 수 있는 주제를 발굴하는 기회가 되고자 함 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이성재
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 데이노코커스 지오더말리스;삽입서열;산화 스트레스;방사선 저항성 세균;전위; 2. Deinococcus geothermalis;Insertion sequences;Oxidative stress;Radiation-resistant bacterium;Transposition;

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 저선량 방사선의 치료 효능 중 관절염에 대한 통증 완화가 보고됨. 하지만 정확한 기전 규명이 되지 않아 본 연구에서 저선량 방사선의 염증 유도 사이토카인 조절 기능을 확인 하고자 함 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 1. 선량별 저선량 방사선의 염증 인자 발현 조절 차이를 비교 2. 새로운 HuR 매개 저선량 방사선 민감 생체 지표 발굴 확인 Ⅳ. 연구개발결과 ❍ LPS 유도 사이토카인의 단백질 발현을 선량별 저선량 방사선 조사 후 면역염색법, 웨스턴 블롯 및 ELISA법으로 확인 비교 확인 ❍ 저선량 방사선 조사 세포에서 HuR에 결합되는 RNA 부분에서 새로운 유전자 발굴하고 HuR 매개 여부를 RT-PCR법, 웨스턴 블롯 으로 확인 Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 ❍ 저선량 방사선 치료분야의 확대 기대 ❍ 저선량(률) 방사선의 생체 영향에 대한 과학적 자료 확보 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 손태건
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 저선량(률) 방사선;항염증 효과;피폭 생체 지표;RNA 결합 단백질; 2. low-dose (rate) radiation;anti-inflammation effect;exposure biological indicator;RNA binding protein;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 공개 데이터베이스를 활용하여 바이오마커 후보의 전사체 분석 ○ 바이오마커 후보의 전사체 분석을 통해 활용 가능한 화합물 발굴 및 평가 ○ 동물모델에서 방사선보호제 후보물질의 개체수준 유효성 평가 ○ 방사선보호제 후보물질의 작용기전 확인 ○ 혈액 분리칩과 후보물질 감지칩이 통합된 진단키트 개발 ○ 암 진단·치료용 후보인자 패널 탐지 바이오칩 기술의 유효성 평가 ○ 후보물질 정밀 탐지를 위한 전기화학적 시료(바이오마커-프로브) 반응 분석용 소프트웨어 구축 ○ 후보물질 정밀 탐지 시료 반응 정량화 및 최적화 ○ 혈액생검 분석 키트(카트리지) 전용 리더 장치 시작품 제작 ○ 혈액분리 바이오칩 시작품 제작 ○ 혈액분리 바이오칩에서 혈구 계측 효율 측정을 위한 백혈구 염색법 구축 ○ 신규 방사선 바이오마커의 암 진단 및 치료 세포 내 유효성 평가 ○ 신규 방사선 바이오마커의 암 진단용 압타머 개발 및 최적화 ○ 바이오마커의 압타머 활용 암 진단 및 치료용 바이오키트 시작품 개발 ○ 암 진단 및 방사선치료 예후 예측용 신규 바이오마커 HRP-3의 생물학적 유효성 평가 완료 ○ 신규 바이오마커 HRP-3 활용 진단용 바이오키트 제작을 위한 압타머 최적화 실시 완료 ○ HRP-3 바이오마커 및 압타머 이용한 바이오키트 시작품 1종 개발 및 제작 완료 ○ HRP-3 압타머쌍을 이용한 진단용 바이오키트 시작품 사용 최적 프로토콜을 완성 ○ 딥러닝 기반 방사선 반응 조절 인자 탐색 생명정보공학 소프트웨어 개발 ○ 내방사선 기능 구현을 통한 방사선 환경 적합 IoT 커넥터 성능 개선 및 시제품 제작 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 정인수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선의공학;바이오칩;바이오마커;IoT커넥터;딥러닝 소프트웨어; 2. Radiation medical engineering;Bio-chip;Bio-marker;IoT connector;Deep-learning software;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 본 연구는 타액선 유래 오가노이드에 기반한 비전리 방사선 (전자기파 또는 전자파)과 타액선 종양 발생 및 악성도 증가 위험에 관한 연구로서 1) 타액선 오가노이드 바이오 뱅킹 및 전자기파 노출 장치 개발 2) 타액선 유래 정상 오가노이드를 이용한 전자기파 노출을 통한 종양 발생 위험도의 평가 3) 종양 오가노이드를 이용한 전자기파 노출 하 종양의 악성 전환 위험성 평가 4) 다양한 오믹스 (RNA-seq, Proteomics, Salivaomics) 분석에 기반한 전자기파 위험도를 모니터링할 수 있는 biomarker 발굴 연구를 수행하고자 함. ◼ 전체 내용 1차년도 : 타액선 기반 오가노이드 바이오 뱅킹, 전자기파 노출 장치 개발 및 노출 조건 수립 ★ 정상, 양성(주로 pleomorphic adenoma), 그리고 악성 타액선(주로 이하선) 조직을 받은 후, 일부는 조직학 분석을 통하여, 종양 타입을 판별하고, 나머지로는 오가노이드 배양을 하여 첫 계대 시점에서, 액체질소 탱크에 저장, ★ 다양한 주파수와 세기 그리고 노출 시간을 조절할 수 있으며, 온도 유지가 가능한 전자기파 노출 장치를 개발 또는 기존의 장치에 덧붙임, ★ 문헌을 기반으로 노출 조건 후보군을 선정하며, 동시에 설문 조사를 통하여, 한국형 노출 조건을 수립 2차년도 : 전자기파에 노출된 타액선 기반 오가노이드의 종양 발생 위험도 평가 ★ 정상 및 종양 그리고 전자기파 노출된 타액선 오가노이드의 형태학적 분석을 수행 ★ 4-HNE를 측정하여, 전자기파 노출 전후 오가노이드에서 산화 스트레스 연구 ★ Salivaomics를 활용하여 오가노이드에서 생성된 분비물의 변화를 확인하고, 전자기파 노출 마커로 응용, ★ RNA-sequencing 기술을 이용하여, 오가노이드의 노출 전/후를 비교하여, 증감된 유전자 발현을 분석하고, 특이적으로 증감된 유전자 발현에 연관된 신호체계를 확인하여, 전자기파의 타액선에 대한 영향 확인 3차년도: 종양 오가노이드의 전자기파 노출 하 악성 전환 위험도 평가 ★ 전자기파는 수용체-리간드 과정없이 다양한 세포 신호를 활성화시키는 것이 보고된 바 있음. 오가노이드 배양액에서 EGF, Wnt 등의 타액선 오가노이드 필수 배양 성장인자를 제외하여도 전자기파 노출을 통하여 오가노이드가 성장 가능한지 확인하고, 장시간의 노출에서 대조군과 비교하여 niche 독립성을 성장인자 순차적 제거, antagonist, RNAi 등을 이용하여 확인하고, NGS와 RNA-seq을 통하여 증명, ★ 실험 동물에 장시간 전자기파 노출된 종양 오가노이드를 이식 또는 전이모델을 제작하여, 전자기파에 의한 악성도 및 위험성이 증가함을 증명 □ 연구개발성과 현재 가장 진보된 생쥐, 인간의 타액선 기반 정상 및 종양 오가노이드를 수립하고 유지 및 검증 그리고 바이오뱅킹을 통한 논문 발표 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 오가노이드의 셋팅이 일단락 되었으며, 해당 과정을 통하여 다양한 연구 방법 및 오믹스 분석 기법을 익힌 것을 토대로 기존의 연구 목표인 비전리 전자기파를 노출 후 오가노이드의 변화 및 종양 유전자의 발현 확인 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤여준
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 타액선;오가노이드;종양;비전리전자기파;멀티오믹스; 2. Salivary gland;organoid;tumor;non-ionizingradiation (electromagnetic radiation);multiomics;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ○ 불소를 기반으로 하는 신소재 섬광단결정의 성장 및 개발된 섬광단결정의 특성 연구를 통한 방사선 검출 및 의료영상에 적용 가능성 연구 전체 내용 ○ 문헌 조사를 통한 불소 기반의 섬광 단결정 후보군 선택 ○ 후보 물질의 상 분석 및 특성 분석을 위한 다결정 물질 합성 ○ 섬광 단결정 성장 프로토콜 작성 ○ 불소 기반의 신소재 섬광 단결정 성장 ○ 섬광 검출기 제작, 가공 및 특성 평가 ○ 선량계 응용 적합성 확인을 위한 TL 평가 ○ 최적화 설계 및 특성 평가 연구개발성과 ○ 불소 기반의 섬광 단결정 성장 방법 최적화. ○ 최적화된 성장 방법으로 TlAlF4 섬광 단결정 성장. ○ 총 9개의 논문 출판 및 1건의 해외 학회 발표 성과 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ TlAlF4 섬광 단결정의 높은 섬광량 및 다른 특성들로 인해 다양한 활용 가능성 확인. ○ 초기 연구 단계지만 좋은 특성이 기대되므로 성능 향상 연구 및 다른 새로운 불소 기반의 섬광 단결정 연구 필요 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 죠셉 다니엘
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword :

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최시호
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 유전자편집;유전변이;전사체분석;분비물질;방사선;오가오노이드; 2. Gene editing;mutation;transcriptom analysis;exosome;radiation;organoid;

Ⅳ. 연구개발결과 1. 저선량률 방사선이 고선량률 방사선에 비해 초기 spermatogenesis 단계에 더 큰 영향을 줄 수 있음을 qRT-PCR과 FACS 방법에 의해 확인함 2. Intestine에서 저선량 방사선 특이적으로 발현이 조절되는 두 유전자 (G6PC2, MUC6)의 발현이 장내 염증 환경에 의해서도 조절될 수 있음을 확인함 3. 방사선의 조사에 의해 EVs의 분비가 조절될 수 있음을 확인함 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이창근
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 저선량 방사선;선량률;정자발생단계;소장;세포바깥소포체; 2. low-dose radiation;dose-rate;spermatogenesis;Intestine;extracellular vesicles;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 방사선종사자·일반인의 선량평가 및 규제관리를 위한 단백질체 (proteomics)―생물정보학(bioinformatics)적 융합기술을 이용한 정량적 생체피폭 측정법을 개발하여 실용화를 추진하고자 함 ○ 전체 내용 ○ 방사선 노출선량 측정용 진단기기 시작품 제작 완료 ▪ Biodosimetry panel 조성물의 정량적 노출선량 검증 ▪ Biodosimetry panel의 알고리즘(algorithm) 구현 완료 ▪ Biodosimetry 측정방법 개발 ▪ 방사선 노출선량 측정 및 분석 프로그램을 포함한 진단의료기기의 시작품 개발 ○ 방사선 노출선량 측정용 진단기기에 대한 식약청의 임상허가 완료 ▪ Biodosimetry 측정방법, 조성물, 알고리즘, 진단장비, 분석 프로그램에 대한 지식재산권 확보 ▪ 시작품의 유효성 평가 (cross-validation) ▪ 동물모델 구축 등 비임상 검증 ▪ 식약청 임상허가 -> 임상시험 및 임상연구 분석을 통한 시작품을 검증 ○ 기술 확산 계획의 검증을 위한 특정 소수 그룹대상으로 한 시작품의 성능검증 ▪ 원전종사자 및 원전 주민 등 특정 그룹지정 및 임상시험 계획 ▪ Biodosimetry panel 진단 kit 시작품의 실용화 평가 시험 진행 ▪ 방사선 노출선량측정 방법 및 기술평가를 통한 진단의료기기 시제품 제작검토 ○ 1단계 □ 목표 ○ 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정법 개발 ○ 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정 도구 개발 ○ 개발된 생체 방사선 노출선량 측정 도구에 대한 기술확산 검토 □ 내용 ○ 연구개발 I : 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정법 개발 ● 바이오마커 후보군 발굴; 단백질체학 및 생물정보학응용 ● 생체선량 측정법 개발; biomarker들의 정량화 및 biomarker들간의 알고리즘(algorithm)구현 ● 발굴된 바이오마커 검증; 임상적 생체 연구수행을 위한 인간 정상혈액세포주 대상 연구결과 평가 ● 임상적 검증을 통한 방사선에 의한 생체 반응예측 패널의 최적화 ○ 연구개발 II : 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정 도구 개발 ● 피폭 진단을 위한 시료의 전 처리 방법 개발; 단백질체(proteomics) 다중분석을 위한 혈액세포의 전처리 방법확립 및 제품화 구현 ● 방사선 노출 선량 측정 진단법 개발; MRM(Multiple Reaction Monitoring) 정량키트의 다중 검지 법을 이용한 통합 분석 방법 개발 ● 방사선 생체 피폭선량 진단 키트(kit)의 결과 도출방법 구현; 다변량 분석법(Multivariate analysis) 및 인공지능/기계학습 (Artificial Intelligence/Machine Learning) 기반 분석 기법을 활용한 구동 software 개발 및 검증 ○ 연구개발 III : 개발된 생체 방사선 노출선량 측정 도구에 대한 기술 확산 검토 ● 특정 소수그룹 대상 생체 방사선 노출선량 측정 평가 및 유효성 검증 □ 연구개발성과 ○ 원자력안전 성과- 안전기술보고서 (N-STAR)보고서 유형I, 방법론ll 등, 3건 제출 ▪ NSTAR-19RS11-165, NSTAR-20RS12-74, NSTAR-21RS52-32 ○ 과학기술성과- 특허출원·등록-방사선피폭선량측정 키트 시작품제작 ▪ [출원 번호 10-2019-0128727]: 생체 방사선 피폭 선량 평가용 바이오마커 및 이의용도 ▪ [출원 번호 10-2019-0128728]: 생체 방사선 피폭 선량을 평가하는 방법, 기록 매체 및 장치 ○ 과학기술성과- 1) 논문게재: 교신저자-이상욱, “Radiation-induced CRP triggers apoptosis of VSMCs through ROS interfering with the STAT3/Ref-1 complex” Journal of Cellular and Molecular Medicine, (2022);00:1-15[accepted 28 January 2022]주10) 2) 국외 학술발표: Conference of Structural and Molecular Biology of the DNA Damage Response; “SMC1-Ser360-phosphorylation as a biodosimetry-biomarker in Human Peripheral Blood Mononuclear cells (PBMCs) via Radiation-induced activation of chromatin Protein”을 제목으로 포스터발표 3) 국내 학회 강연: 대한방사선 생명과학회 “Biodosimetry” [연자: 이상욱] 4) 국내 학회 강연: The 37^th Annual meeting of the Korean Society for Radiation Oncology “New Biodosimetry Techniques for Advanced radiotherapy” [연자: 이상욱] ○ 인력양성- 신규 고용창출 2명-2019년7월1일 석사 급 연구원 고용 (과제참여율 100%) -2021년9월1일 학사 급 연구원 고용 (과제참여율 100%) ○ 임상연구- 서울아산병원 IRB과제번호: 2020-1113 “과제제목: 방사선 생체 피폭선량측정 진단법 개발” ○ 경제적성과- 2021.04.05. PRB 바이오텍 회사 창업(방사선 진단키트 제조 및 매매업) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 방사선안전규제 활용성: 개발 될 Biodosimetry 패널(panel)의 활용은 원자력안전법 시행규칙 제10장 규제·감독 등에서 제120조 측정 장소 및 측정대상, 제121조 건강진단, 제122조 피폭방사선량 평가 및 관리조항에 대한 철저한 안전규제에 이바지 할 것임: 분기별 측정/12개월간 외부피폭 선량평가인 개인선량계 계측의 단점을 보완 할 수 있는 방사선 생체노출 선량평가 및 진단법 도입이 가능함 ○ 방사선종사자, 원전 해체 종사자, 그리고 원전 인근 주민의 개별 생체 방사선 노출 선량의 측정이 가능한 생활밀착형 방사선 노출 모니터링 시행을 통한 국민 불안 해소, 국민의 질적 삶의 개선 ○ 국내ㆍ외 안전기술 및 정책을 선도 할 수 있는 정량적 방사선 노출선량 측정의 선제적 가이드라인 제시 ○ 국내ㆍ외 방사선 안전규제를 실행 할 수 있는 실용적·과학적 솔루션을 제공하고 국민의 안전성 확보 ○ 방사선 노출에 대한 생체진단kit의 현장적용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이상욱
• 주관연구기관 : 서울아산병원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 생체 방사선노출선량 측정;패널;생물 표지자;알고리즘;생물정보학; 2. biodosimetry;panel;biomarker;algorithm;bioinformatics;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 건식저장시설 내 경수로 사용후핵연료 장기 건전성 확보 및 검증을 위한 안전조치 시제품 제작 ○ 전체 내용 ○ 사용후핵연료 건식저장시설 관련 국내·외 정책 및 기술동향 분석 ○ 국내 도입(예정) 경수로 사용후핵연료 대상 건식저장시설 구조 특성기반 안전조치 장비 설계 및 방법론 설정 ○ 감마선, 중성자, 뮤온 기반기술의 비교 분석 및 최적화기술 도출 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 시제품 제작 및 성능 평가 ○ 1차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 최적화 방안 도출 및 정책·기술 분석 □ 내용 ○ 건식저장시설 안전성 요건 및 정책 분석 - IAEA 및 해외 주요 원자력 선진국의 사용후핵연료 건식저장시설운영 현황 및 특징 분석 - 국내·외 건식저장시설 관련 법 체계 분석(QA 포함) - 국내 건식저장시설 설계(안) 분석 - 사용후핵연료 건식저장시설 안전조치(규제) 요건 검토 ○ 건식저장시설 안전조치 최적화 기술(안) 도출 - 건식저장시설 안전조치 기술 동향 분석 - 전산모사 및 실험 기반 최적 검출방식 선정(감마선, 중성자, 뮤온기반기술의 전산모사, 실험시설 구축 및 비교 분석) - 국내 최적화 기술(안) 도출 ○ 2차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 시제품 설계 및 제작 □ 내용 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 건전성 검증을 위한 시제품 개발 - 기술적 평가항목 및 평가방법 개발 - 시제품 성능 요건(정량적/정성적) 및 전산모사 기반 시제품 설계도출 - 시제품 설계 기반 전산모사 및 평가 - 장비 운용·신호처리 장치 설계 및 제작 - 시제품 제작 - 건식저장시설 imaging 알고리즘 개발 ○ 3차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 시제품 특성평가 및 모사설비(실험시설) 구축 □ 내용 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 건전성 검증을 위한 시제품 제작 및 최적화 - 시제품 및 신호처리장치 특성평가 및 보완 - 건식저장시설 imaging 프로그램 개발 및 적용 ○ 건식저장시설 모사설비 구축 - 시제품 성능평가, 실험설비(차폐모델, Collimator 등) 최적화 - 실험 결과 비교 분석을 위한 전산모사 수행(결과물 예측) - 차폐모델 개선 및 성능평가 등을 통한 건식저장시설 모사설비 최적화 ○ 4차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 시제품 성능평가 및 보완 □ 내용 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 건전성 검증을 위한 시제품 성능평가 - 시제품 성능평가, 최적화 및 보완 - 시스템 통합 운영·분석 프로그램 및 사용자 인터페이스(UI) 개발 ○ 운영절차 수립 - 장비 운영절차서 개발 □ 연구개발성과 ○ 원자력안전기술보고서(N-STAR) 8건 - “열·속중성자 계측기반 동시 정보처리시스템 개발” (2018) - “이행사례 기반의 사용후핵연료 건식중간저장시설 관련 안전조치 요건 검토” (2018) - “건식저장시설 사용후핵연료 건전성 평가를 위한 중성자 단층촬영기법 개발” (2019) - “건식저장 사용후핵연료 단층촬영을 위한 뮤온 검출기 설계 연구” (2019) - “미국 사례에 기반한 국내 사용후핵연료 중간건식저장시설의 기술적 현안 검토” (2020) - “건식저장 사용후핵연료 중성자 단층촬영영상 품질향상을 위한 영상재구성 알고리즘 최적화 연구” (2020) - “중성자 단층촬영기술 기반 건식저장시설 내 경수로 사용후핵연료 안전조치 시제품 성능평가” (2021) - “건식저장 사용후핵연료 안전조치 목적 뮤온 검출기 제작 및 성능평가” (2021) ○ SCI(E) 논문 3건 - “Neutron Tomography of Two Different Internal Structures in Dry Cask Storage,” Journal of Instrumentation (2020) - “Design and Characterization of a Muon Tomography System for Spent Nuclear Fuel Monitoring,” Nuclear Engineering and Technology (2022) - “The Feasibility of Passive Neutron Measurement for Dry Storage Safeguards Approach,” IEEE Transactions on Nuclear Science (2022) ○ 국제 학술회의 6건 - “Neutron Tomography of Two Different Internal Structures in Cask Storage,” iWoRID2019, Crete, Greece (2019) - “A New Design of Muon Detector Based on Scintillator and Wavelength-Shifting Fiber for Muon Tomography,” IEEE2019 NSS-MIC, Manchester, UK (2019) - “An Experimental Feasibility Study on Applying Neutron Tomography to Encapsulated Spent Nuclear Fuel,” WM2020, Phoenix, Arizona, USA (2020) - “A Preliminary Study on Passive Neutron Emission Tomography for Monitoring PWR Spent Fuels in Dry Storage,” IRPA15, Seoul, Korea (2021) - “The Feasibility of Neutron Interrogation as Dry Cask Storage Inspection,” IEEE2021 Symposium On Radiation Measurements and Applications, E-conference, USA (2021) - “Muon Tomography System using a Plastic Scintillator and Wavelength-Shifting Fibers,” IEEE2021 NSS-MIC, Yokohama, Japan (2021) ○ 국내 학술회의 13건 - “Study on Required Legislations for Safeguards on Spent Nuclear Fuels in Dry Storage Facilities” 한국원자력학회 2018 추계학술대회 - “Neutron Tomography as a Spent Fuel Cask Verification Technique,” 한국방사성폐기물학회 2018 추계학술대회 - “건식저장시설 안전조치 목적의 중성자 동시 계측 신호처리장치 개발,” 한국방사선산업학회 2018 추계학술대회 - “Development of an Integrated Control System for Neutron Interrogation,” 한국방사성폐기물학회 2020 춘계학술대회 - “A Comparison of Image Reconstruction Algorithms for Safeguards Application,”한국방사성폐기물학회 2020 춘계학술대회 - “SiPMs as Miniaturized Photodetector for OSL Dosimeters,” 대한방사선방어학회 2020추계학술대회 - “플라스틱 섬광체를 활용한 뮤온 단층촬영 시스템 설계 및 최적화,” 대한방사선방어학회 2020 추계학술대회 - “Safeguards Activities for Nuclear Power Plant in Post-operational Phases,” 한국방사성폐기물학회 2020 추계학술대회 - “Preliminary Study on Neutron Shielding of Moderating Materials using an SiPM-based 4He Detector System,” 한국방사성폐기물학회 2020 추계학술대회 - “플라스틱 섬광체와 WLS fiber를 활용한 뮤온 검출모듈 개발,” 대한방사선방어학회 2021춘계학술대회 - “건식저장 사용후핵연료 결손검증을 위한 중성자 단층영상재구성 알고리즘 최적화 및 적용,” 대한방사선방어학회 2021 춘계학술대회 - “Neutron Imaging for Dry Storage based on Experimental Study,” 대한방사선방어학회 2021 춘계학술대회 - “Computation of neutron attenuation properties of the shielding material in dry cask storage,” 한국방사성폐기물학회 2021 추계학술대회 ○ 특허 출원 1건 - “사용후핵연료의 중성자 분포 영상화 시스템 및 그 방법” (2020) ○ 저작권(소프트웨어) 등록 1건 - 안전조치 시스템 통합 제어 분석 프로그램 및 유저 인터페이스 (2022) ○ 시제품 제작 1건 - He-4 검출기 Control Unit (2021) ○ 수상 2건 - 한국방사성폐기물학회 우수발표논문상 (2020) - 한국방사성폐기물학회 우수포스터상 (2021) ○ 홍보실적 2건 - Arktis mentioned at SORMA (2021) - 연세대 미래캠, 국내 최초 ‘뮤온 단층 촬영 시스템’ 개발 (2021) ○ He-4 Array 기반 건식저장 경수로 사용후핵연료 재검증 장비 시제품 개발 및 기술적 유효성 검증 ○ Muon 계측기반 검증 장비 시작품 개발 및 기술적 유효성 검증 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용방안 - 사용후핵연료 중간저장시설 안전조치 요건에 대한 선제적 분석 및 기준 제시를 통해 정책적·기술적 방향성 제시 → 사업자 방향성 제시 - 건식저장시설 안전조치 장비 시제품 개발 → 국가 사찰장비로 활용 및 IAEA 공인 사찰장비로 등록 추진 ○ 기대효과 - 개발 장비의 국가 검사로의 활용 및 IAEA 공인 사찰장비로 등록 추진을 통한 국가위상 제고 - 안전조치 분야 인력양성 및 기술 고도화 - 사용후핵연료 탈취 및 전용에 대한 사전 검증을 통해 핵비확산·핵안보 측면의 국가적 투명성 확보 - 국내 산업체로의 기술 이전 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정희준
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 건식저장시설;안전조치;비파괴분석;사용후핵연료;시제품; 2. Dry Storage;Safeguards;Nondestructive Assay;Spent Nuclear Fuel;Prototype;