□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 선형, 타원형 및 helical 편광 언듈레이터를 갖는 두 빔 자유전자레이저에서 편광방사광과 전자빔의 상호작용에 대한 연구 ◼ 전체 내용 두 전자빔계의 해석적인 모델을 유도하고 시간의존성 3차원 시뮬레이션 코드를 작성하여 3차원 효과에 관한 연구와 polarized radiation과 beam의 상호작용에 대한 연구를 수행하였다. ◼ 1단계 ❏ 목표 선형, 타원형 및 helical 편광 언듈레이터를 갖는 두 전자빔계의 해석적인 모델유도, 시간의존성 3차원 코드 작성, 편광방사광과 전자빔의 상호작용 연구 ❏ 내용 두 빔계에서 polarized radiation source가 포함된 확장된 모델을 수립하고 Maxwell 방정식과 Newton-Lorentz force방정식으로부터 선형, 타원형 및 helical 편광 언듈레이터가 포함된 두 빔계에 대한 3차원 코드를 개발하여 편광방사광과 빔의 상호작용에 관한 연구를 수행하였다. □ 연구개발성과 Maxwell 방정식과 Newton-Lorentz force방정식으로부터 비선형 미분 방정식의 set를 유도하여 3차원 코드를 개발하였고, 편광방사광과 전자빔과의 상호작용의 특성에 관한 연구를 수행하였다. 자유전자레이저에서 선형편광 위글러에 기인하는 편광특성, Interaction of Electron Beams and Polarized Radiation in a Two-Beam Free-Electron Laser, Characteristics of Polarization due to Helically Polarized Wiggler in a Free-electron Laser 등의 논문을 발표하였다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 특정한 polarized radiation을 요구하는 사용자(user)들의 차세대의 응용연구를 위한 기반연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 광학 리소그래피는 반도체에 사용되고 있으며 지난 수십 년 동안 조밀하고 강력한 집적 회로를 생산하게 되었다. 소형화의 속도에 맞추기 위해 더 짧은 파장의 빛을 사용하게 되었고 극자외선 리소그래피의 대량 생산을 가능하게 하는 충분한 평균 power를 가진 소스가 개발되어야할 필요성이 있으므로, 이 연구를 통해서 응용분야가 넓은 EUV에너지 영역에서 이러한 문제점을 극복하기 위한 방법에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 남순권
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 편광방사광;자유전자레이저;언듈레이터;빔;상호작용; 2. polarized radiation;Free-electron laser;undulator;beam;Interaction;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 배성훈
• 주관연구기관 : (주)바론시스템
• 발행년도 : 20231000
• Keyword : 1. 얼굴 인식;원전 재난;재난 대응;얼굴 랜드마크;딥러닝; 2. Face Recognition;Nuclear Power Plant Disaster;Disaster Action;Face Landmark;Deep learning;

Ⅳ. 연구 결과 ○ 주요시장국 특허동향 – 대한민국 특허청에의 출원은 중국, 미국 특허청에 이어 전체 3위를 차지하고 있으며, 특히 2012년 이후 누적 출원량에서 중국 특허청이 미국 특허청에의 출원을 앞지르는 것이 특징이며, 내국인의 출원이 외국인 출원보다 우세한 경향을 보이며 출원건수와 출원인수가 모두 성장 중인 태동기-성장기 정도의 기술개발 단계 특징을 나타냄 ○ 출원인 국적별 특허동향 – 중국, 미국, 대한민국의 순서로 출원인 수가 많은 것으로 확인되며, 특히 ITER건설과 같이 대규모 이벤트가 발생할 때 특허출원이 증가하는 경향을 나타냄 ○ 대한민국은 노심 플라즈마 기술(AA), 핵융합 고유소재 관련 기술(AC)에서 높은 출원순위를 나타내고 있으나, 증식블랑켓(AB), 연료주기(AD), 디버터(AE) 등의 분야에서는 타 분야 대비 다소 부진한 것으로 확인됨 ○ 지표분석 – 미국 국적의 출원인들이 기술수준이 높은 것으로 분석되며, 대한민국 국적의 출원인은 노심 플라즈마 기술(AA)의 특허집중도 및 시장확보력이 높다는 것을 제외한다면 나머지 기술분야에서 모두 타 국가 출원인 대비 낮은 분석결과를 나타냄 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김재우
• 주관연구기관 : 무한아이피씨
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 핵융합;발전;토카막;삼중수소;디버터;증식블랑켓;초전도자석;노심 플라즈마; 2. NUCLEAR FUSION;FUSION POWER GENERATION;TOKAMAK;TRITIUM;DIVERTOR;BREEDING BLANKET;SUPERCONDUCTING MAGNET ITER;KSTAR;K-DEMO;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 본 연구의 목표는 햅틱 디스플레이 표면에 저주파 진동 패턴 구현 시 디스플레이 표면에서 방사되는 소음을 제어하는 것으로, 디스플레이의 원하는 위치에서 복잡한 진동 패턴을 구현함과 동시에 방사되는 음압 레벨을 원하는 크기와 음색으로 균일화하는 것이다. 본 연구를 통해 디스플레이 표면에서의 방사 소음을 사람의 청각 인식을 고려해 디자인하고, 햅틱 피드백 구현 시 소음으로 인한 촉각 인식 능력의 저하를 최소화하여 햅틱 피드백 기술의 퀄리티를 향상할 수 있다. ○ 전체 내용 본 연구의 연차별 연구 내용으로 1차년도에는 플레이트 표면의 진동으로 인한 방사 소음 이론을 활용하여, 액추에이터 구동의 선형 합성을 통한 방사 소음 제어 알고리즘을 개발할 것이다. 2차년도에는 디스플레이 표면과 액추에이터의 주파수 응답 함수를 고려한 액추에이터 최적 배치에 대한 연구를 하여 시스템의 최적화와 컴팩트화를 진행하고, 액추에이터 구동 알고리즘을 통한 진동 패턴 구현 및 방사 소음 균일화를 진행할 것이다. 세부 연구내용으로는 1차년도에 플레이트 표면의 속도 성분을 통한 방사 소음의 음압 레벨 계산 이론에 대한 선행 연구를 분석하고, 본 연구에 적용하여 실험 환경과 시스템을 구축한다. 디스플레이 표면과 액추에이터의 주파수 응답 함수를 추출하여, 주파수 응답 함수 기반 액추에이터의 구동으로 인한 음압 레벨 계산 알고리즘을 개발한다. 이후 방사 소음의 음압 레벨의 제어를 위한 액추에이터 인가 전압의 선형 합성 알고리즘을 개발한다. 2차년도에는 주파수 응답 함수 기반 음압 레벨 계산 알고리즘을 적용하여 액추에이터 배치의 파라미터 연구를 진행한다. 파라미터 연구의 결과를 토대로 햅틱 피드백 시스템을 최적화하여 방사 소음 제어의 퀄리티를 향상시킨다. 최종적으로 액추에이터 구동 알고리즘을 통해 균일한 읍압 레벨의 소음을 방사하는 액추에이터 구동 기술을 개발하여, 햅틱 피드백 구현시 방사되는 소음으로 인한 촉각 인식 능력의 저하를 최소화한다. □ 연구개발성과 본 연구를 통해 햅틱 피드백을 위한 진동 패턴 구현 시 방사되는 소음을 정확하게 예측하는 방법론을 구축하고, 여러 액추에이터의 구동 신호 합성을 통해 방사되는 소음을 저감하거나 균일화하는 기술을 개발하였다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 기존의 산업계에서는 햅틱 피드백의 소음 문제를 해결하기 위해 초음파 햅틱을 사용하거나, 스피커를 통해 햅틱용 사운드를 생성하였는데, 초음파 햅틱의 경우 고가의 압전 소자를 다량으로 부착해야 하고 스피커를 통한 햅틱용 사운드의 경우 방사 소음을 근본적으로 해결하지 못한다는 한계가 있다. 본 연구의 성과를 통해 저주파 햅틱 피드백 기술의 방사 소음 문제를 시스템의 구조적인 변동 없이 해결할 수 있어 비용적인 측면이나 구조적인 측면에서 효율성을 혁신적으로 높일 수 있다. 또한, 본 연구의 개발 내용은 시스템의 구조적인 변동이 없어 기존의 차량용 햅틱 디스플레이나 태블릿 PC 등의 햅틱 피드백 제품에 바로 적용할 수 있다는 장점이 있다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김휘재
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 햅틱 피드백;진동 패턴 렌더링;방사 소음;촉각 인식;심리음향; 2. Haptic Feedback;Vibrotactile rendering;Noise Radiation;Tactile Perception;Psychoacoustics;

◎ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 □ 최종 연구 목표 ◦ 새로운 방사선 검출기로 주목 받고 있는 페로브스카이트 기반의 나노결정의 발광 메커니즘 연구를 통해 페로브스카이트의 발광의 근본적인 원리를 명확하게 이해하고, 이를 활용하여 새로운 방사선 검출기 제작 및 효율적인 검출기 구조를 개발한다. □ 연구 목표 ◦ 방사선 검출용 페로브스카이트 나노 결정의 성장 및 특성 분석 ◦ 방사선 검출용 페로브스카이트 나노 결정의 기반 섬광체 성장 및 특성 분석 ◦ 방사선 검출용 페로브스카이트 단결정 성장 및 특성 분석 ◦ 페로브스카이트 섬광체 발광 메커니즘 분석을 위한 극저온 온도 의존성 광특성 연구 ◦ 페로브스카이트 섬광체 발광 메커니즘 분석 결과를 활용한 방사선 검출기 제작 및 특성 연구 ■ 전체 내용 □ 연구 내용 및 범위 ◦ 방사선 검출용 페로브스카이트 나노 결정 성장 및 특성분석 : 페로브스카이트 나노 결정 성장은 잘 알려진 양자점 성장 방식을 통하여 CsPbX3(X=Cl, Br, I) 중 2가지 이상을 성장하고, 각각의 페로브스카이트 나노 결정은 양자 구속 효과를 확인 할 수 있도록 다양한 나노 사이즈로 합성하여 특성을 조사할 것이다. 특성 조사는 기본적으로 PL, 흡광스펙트럼, XRD, TEM 등의 측정을 통하여 사이즈에 따른 분석을 수행할 것이다. ◦ 방사선 검출용 페로브스카이트 나노 결정 기반 섬광체 성장 및 특성분석 : 페로브스카이트 나노 결정 기반 섬광체는 글라스 구조 안에 양자점을 형성하는 방식으로 본 연구실에서 보유하고 있는 글라스 성장법에 CsPbX3를 도핑함으로써 양자점 기반 글라스 섬광체를 성장할 것이다. 특성 조사는 나노 결정 측정과 유사하게 수행하여 분석할 예정이지만 글라스 안에 성장되는 양자점의 크기를 쉽게 제어할 수 없기 때문에 양자 구속 효과를 명확하게 확인할 수 있는 분석을 연구할 계획이다. ◦ 방사선 검출용 페로브스카이트 단결정 성장 및 특성분석 : 페로브스카이트 단결정은 과포화 방식을 이용한 성장으로 결함이 적은 단결정을 성장할 예정이다. 나노 결정과는 비교를 위한 단결정으로 양자 구속 효과를 가지지 않지만 과포화 방식의 성장방법으로 나타날 수 있는 다양한 특성 확인을 위한 분석을 수행할 계획이다. ◦ 페로브스카이트 섬광체 발광 메커니즘 분석을 위한 극저온 온도 의존성 광특성 연구 : 4K 극저온 냉동기를 이용하여 여기 파장에 따른 발광 스펙트럼을 확인함으로써 온도에 따른 광학적 특성을 연구할 것이며, 이를 활용하여 발광메커니즘을 규명할 계획이다. ◦ 페로브스카이트 섬광체 발광 메커니즘 분석 결과를 활용한 방사선 검출기 제작 및 특성 연구 : 발광 메커니즘을 통하여 더 효율적인 방사선 검출기 구조를 연구하고 제작하여 기본적인 방사선 검출 테스트를 수행할 것이다. 본 검출기를 통하여 본 연구자가 수행하고 있는 물리현상을 연구할 수 있는 가능성을 확인할 것이다. ◎ 연구개발성과 ◦ CsPbBr3 외 Mn, Rb도핑된 나노 결정 성장 및 특성 분석 연구 수행 ◦ MAPbBr3 로 플라스틱 기반 섬광체 성장 및 알파 스펙트럼 분석 ◦ CsPbBr3 브리지만 성장 및 기본 특성 분석 연구 수행 및 Rb 도핑 연구 ◦ MAPbBr3 극저온에서 광량 증가 확인 및 second peak 발생 확인 ◦ MAPbBr3 극저온에서 전기적 특성 확인 및 결정 상변화 확인, 저에너지 방사선 및 희귀 붕괴 측정을 위한 방사선 검출 연구 수행 ◎ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 □ 학문적 기대효과 ◦ 페로브스카이트를 이용한 벌크사이즈의 방사선 검출기 개발은 소재 분야에서 새로운 원천기술 확보를 할 수 있다는 점과 이를 이용하여 현재까지 방사선 및 핵 검출기의 효율을 높일 수 있다면 새로운 검출기 개발에 더 나아가 새로운 물리 현상을 규명할 수 있는 우수한 시스템이 될 수 있다. 특히 메커니즘을 연구하여 방사선 검출을 위한 에너지 전달, 양자구속효과, 임베디드 나노 입자 등 다양한 형태를 연구하여 학문적 백그라운드를 확보하고 이는 다른 소재분야에 역으로 적용도 가능할 것이라 기대한다. □ 산업적 기대효과 ◦ 페로브스카이트 나노 입자와 단결정 등은 이미 LED, 태양전지 등에 많은 연구가 수행되었으며 가능성을 가지고 있다. 이러한 산업분야에 본 방사선 검출기개발 및 섬광체에서 발광 메커니즘 검증 연구는 다시 LED, 태양전지에 좋은 아이디어로 적용될 수 있다. 선순환 구조의 다양한 연구 적용은 이러한 점에서 중요하다고 생각되며, 방사선 검출기 자체로도 최근 산업의 원자력 안전을 위한 모니터링 검출기, 핵융합 등 분야에 적용에도 가능성을 기대하고 있다. 더 나아가 섬광체 자체의 특성으로 의료 영상 분야에도 충분한 가능성을 가지고 있다고 기대한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박형우
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20230900
• Keyword : 1. 페로브스카이트;방사선검출기;섬광체; 2. Perovskite;Radiation detector;Scintillator;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 간은 인체 기관 중에서 크기가 가장 크며 다양한 세포로 구성되어 있는데 이 중 간세포(hepatocyte)는 전체 질량의 70-85%를 구성하며 간의 대사 기능을 수행한다. 특히 알코올 및 모든 약제를 외부 물질로 인식하며 전신 순환계로 흡수되는 것을 방지하고 독성을 해소하기 위하여 주요 대사과정을 수행한다. 따라서 과도한 대사과정은 세포 내 에너지 대사를 담당하고 있는 미토콘드리아의 기능을 손상시키며 이를 통해 다량의 산화제가 발생한다. 이러한 해독과정에서 발생하는 다량의 산화제는 간의 대부분을 차지하는 간세포를 손상시키고 궁극적으로는 간의 기능이 소실되어 간 독성 및 간 질환이 유발된다. 이와 관련된 대표적인 독성 물질은 알코올 및 해열진통제와 같이 접근성이 쉬운 물질이며, 간 손상으로 인한 간 질환은 특정 집단이 아닌 전 세계 모든 인종에게 해당되는 질환이기 때문에 병리 진행 기전 및 새로운 신호 조절자의 규명이 치료에 매우 중요하다. 따라서 간 질환은 간세포에서의 약물 대사 및 간 손상 메커니즘과 연관하여 이해되어야 하지만, 놀랍게도 현재까지 알코올 및 약물의 중단 또는 외과적 수술 (예:간이식) 등을 제외한 효과적인 치료방법은 없으며 치료 타겟의 발굴 및 기전에 대한 이해가 부족하다. 알코올성 간 질환은 전 세계적으로 3번째로 가장 많이 발생하는 질환이며 매년 2백 50만 명이 사망하고, 모든 사망 원인의 4%를 차지한다. 특히 우리나라에서는 바이러스 간 질환에 이어 가장 많이 발생하며 관련 사망자 수도 연간 10만 명당 9.6명으로 높다. 그럼에도 불구하고 우리나라 국민의 정서는 음주에 관대하며 대인 관계에 중요 요소로 간주되기 때문에 이는 일반 대중에서 알코올성 간 질환이 중요한 문제임을 방증한다. 특히 성인 1인당 알코올 소비량이 증가하여 최근에는 우리나라가 알코올 소비가 가장 많은 나라에 속하며, 결과적으로 알코올성 간 질환의 빠른 증가를 가져왔다. 알코올성 간 질환은 지방간 및 간섬유화를 거쳐 간 경화와 간암으로 진행하며, 만성적인 알코올 섭취는 치료가 불가한 상태로 질환을 악화시킨다. 하지만 위에서 언급했다시피 효과적인 치료제가 없는 상황이며 따라서 병리적 진행 메커니즘을 밝히는 것이 필수이다. 아세트아미노펜은 해열진통제로 널리 사용되는 치료제이다. 아세트아미노펜은 안전하다 알려져 있으나 과량 복용 시 심각한 간손상 및 급성 간부전을 유발할 수 있다. 특히 처방전 없이 약국과 편의점 등에서 구매가 쉽게 가능하기 때문에 중독의 가능성이 높으며, 미국에서는 급성 간부전의 가장 흔한 원인으로 꼽힌다. 아세트아미노펜의 해독제로 N-acetylcysteine (NAC)이 사용되고 있으나, 오심, 홍조, 두드러기, 기관지 연축, 혈관부종, 발열, 저혈압 등의 부작용이 야기된다. 여전히 NAC의 최적 용량과 기간에 대한 연구와 정보는 부족하며 안전성 및 내성에 대해서 의문이 전 세계적으로 꾸준히 제기되고 있다. 따라서 아세트아미노펜에 의한 간 손상의 완벽한 치료제가 없는 상황이며 부작용이 없는 궁극적인 치료제 개발이 필요하다. 핵 수용체(nuclear receptor)는 리간드(ligand)에 의해 활성화 되는 전사인자이다. 핵 수용체는 인간에는 48가지, 쥐에는 49가지가 존재하며 동물 세포 생존에 필수적이다. 핵 수용체는 DNA 결합 도메인을 가지고 있으며, 세포질 혹은 핵 내에 존재하고 리간드에 의하여 활성화되면 타겟 유전자까지 이동하여 유전자 발현을 조절한다. 또한, 핵 수용체는 지방, 아미노산, 약물, 알코올의 산화 등을 포함하는 대사의 역할을 수행한다. 따라서 핵 수용체는 산화 및 대사의 주요 조절자로서 간 질환 진행에서 핵심적인 역할을 할 수 있다. 특히 핵 수용체는 특정 타겟을 목표로 전사 조절하기 때문에, 핵 수용체의 리간드를 발견하고 길항제(antagonist)와 작용제(agonist)를 이용한 병리 치료 연구는 신약 개발에 있어서 매우 중요한 연구 분야로 지목되고 있다. 그럼에도 불구하고 간 손상 질환 환자의 병리 진행에서 핵 수용체의 역할에 관한 연구는 매우 미비한 실정이다. 본 연수에서는 알코올 및 아세트아미노펜에 의한 간 질환에서 활성화됨으로써 병리 진행을 촉진시키는 핵 수용체를 규명하고 그에 따른 분자적 기전을 제시하며, 대사 과정 뿐 아니라 그로 인한 세포의 사멸과 같은 손상 메커니즘을 밝힘으로써 새로운 치료적 타겟을 제시하고자 하였다. 본 연수 과정을 통한 연구결과는, 연수자의 능동적인 과학적 사고의 발전을 도모하고자 하는 본 연수의 목적과 부합할 것이며, 연수자에게는 과학적 지평을 넓힐 수 있는 기회가 될 것이라 기대한다. ○ 전체 내용 본 연수에서는 1) 알코올 및 아세트아미노펜 섭취에 따른 간질환 특이적 핵 수용체를 도출 후 활성을 관찰하고, 2) 간세포 특이적 핵 수용체 결손 동물모델을 구축하여 알코올 및 약물에 의한 간 손상 질환을 치료하는 가장 유의적인 병리 현상을 도출하였으며, 3) 병리 현상을 조절하는 핵 수용체의 하위 타겟을 규명하여 궁극적으로 각기 다른 질환 상황에서 발생하는 병리 기전의 효과적인 제어 및 치료를 위한 신규 타겟 발굴과 의약학적 활용을 위한 연구를 진행하였다. ○ 1단계 ● 목표 지금까지 간 손상 질환 병리기전의 이해와 치료전략은 단일 타겟을 통한 제어에 국한되어왔으며, 알코올 및 약물에 의한 간손상 질환에서 하나의 조절자의 차별적 기능에 대한 연구 관점은 부족했다. 본 연수를 통해 알코올 및 약물에 의한 간 질환에서의 병리 진행에 주요 조절자를 도출함으로써 질환에 따른 각각의 조절 기전을 규명하고자 하였다. 주요 조절자와 하위 타겟을 치료적 신규 타겟으로 제안함으로써, 간세포 특이적인 타겟팅을 통하여 부작용을 최소화하고 병리 진행의 완화를 목표로 하였다. ● 내용 알코올에 의한 간 손상 동물모델 구축, 유전자 결핍 마우스 활용에 의한 증명, metabolomics와 lipidomics를 활용한 대사체 분석 (알코올 식이로 유의적으로 변화하는 아미노산 대사체를 검출, 지질 대사체를 분석), RNA-seq 및 GSEA 분석을 통한 유전자 네트워크 분석 (마우스 모델의 간 시료를 활용한 RNA-seq 또는 공개용 database를 사용하여 유의미한 분자 및 pathway 도출), 일차 간세포 및 계대 배양 가능 세포주를 이용한 in vitro 실험 (간에서 분리한 일차 간세포나 세포주를 활용하여 알코올/아세트아미노펜에 의한 분자적 메커니즘을 증명하고 in vivo 유사한 실험적 의미를 도출) 등의 방법을 활용하여 알코올 및 아세트아미노펜 과잉 섭취에 따른 전사인자의 활성 및 하위 기전을 규명하였다. □ 연구개발성과 간 질환의 치료를 위해서는 기존 약물의 한계를 넘고 부작용을 최소화하는 신개념의 타겟 연구가 필요하다. 경제 및 의료의 발전에 따른 평균수명 증가 및 이에 따른 인구의 노령화에 따라 각종 만성적 질환이 급증하고 있다. 현재까지 제시되고 있는 다양한 약물들은 여전히 그 사용이 제한적이므로 이를 보완하기 위해서는 간 질환을 획기적으로 개선 시킬 수 있는 새로운 패러다임의 확립이 필요하다. 본 연수를 통해서 핵 수용체에 의한 독성 대사의 새로운 기전 규명 및 대사 변질과정에서 수반되는 세포 사멸과 생존 제어의 경로를 제시하였으며, 연구결과의 일부를 국제저명학술지에 게재하였다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연수를 통한 연구 성과는 알코올 및 아세트아미노펜 섭취에 따른 간 질환 상황에서 병리 이행의 이해를 위한 기반 및 효과적인 치료 타겟 구축을 위한 연구로 활용될 수 있다. 본 연수과제에서 확립한 성과들은 궁극적으로 국내외 간 질환과 연계되어 있는 에너지 대사 및 항상성에 관한 기초 지식 및 기반 기술을 구축하고 국가의 과학기술경쟁력 향상에 기여할 것이라 기대한다. 구체적으로, 본 결과에서 도출한 치료적 타겟 분자들의 기능을 향후 후속연구를 통하여 추가적으로 검증하고자 한다. 대사성 질환 환자에서 실제 밝힌 경로가 적용되는지 확인하고, 동물 모델에서의 타겟 제어를 통한 병리 개선 효과를 관찰하고자 한다. 또한, 연속적인 후속연구로 의미있는 결과들을 산출하고 국제 저명한 학술지에 게재함으로써 정보 공유를 통해 국내외 연구자들이 활용할 수 있도록 하고 간 질환 치료에 일조할 뿐만 아니라, 국내 과학적 지평을 넓히고 기술력 제고에 공헌하고자 한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김윤석
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230900
• Keyword : 1. 핵수용체;알코올성 간질환;약인성 간손상; 2. Nuclear Receptor;Alcoholic Liver Disease;Drug-induced Liver Injury;

□ 연구개발 목표 포유류에서 미토콘드리아 미접힘 단백질 반응경로 (Mitochondrial unfolded protein response, UPR^mt) 체계화 및 UPR^mt 조절인자 발굴을 통한 인체복잡질환 (당뇨병, 퇴행성 질환, 뇌신경질환, 암 등)의 병인 규명과 치료표적 발굴 ▶ 포유류에서 미토콘드리아 단백질 항상성 및 UPR^mt 기전 확립 ▶ 발굴한 신규 미토카인을 포함한 UPR^mt 조절인자의 역할 분석 및 질환마우스모델(조직 특이적 Crif1, Mrps5, Jmjd3 결손)에서 효능 검증 ▶ 당뇨병과 퇴행성 뇌신경질환의 환자조직에서 UPR^mt 유전자 및 미토카인 발현 관찰을 통한 바이오마커 및 치료제 개발 □ 연구개발 내용 한국연구실: UPR^mt유발 마우스모델 표현형 분석과 미토카인 발굴 활용 인체복잡질환 치료제 개발 ▷ 연구내용 1: 미토콘드리아 산화적 인산화 반응의 핵심인자인 Crif1 유전자에 대한 조직 특이적 결손 마우스 모델 구축 및 표현형 분석을 통하여 개체 수준에서 UPR^mt에 의한 전신 당, 단백질 및 지질 대사 조절과 면역세포 분포 및 기능분석을 시행함. ▷ 연구내용 2: 마우스 지방세포, 간세포 및 근육세포에서 UPR^mt 유도 모델을 확립하고 생물정보학을 통한 전사체와 단백체를 통합적으로 분석함. 이를 통해 UPR^mt의 세포내 분자경로를 체계화하고 분비단백체(secretome) 분석을 통해 신규 미토카인 후보군을 설정함. ▷ 연구내용 3: 생물정보학 기술을 활용하여 세포 및 생체 수준에서 발굴한 UPR^mt 조절인자 후보군을 인체복잡질환 마우스 모델에 적용하여 치료 가능성을 탐색함. ▷ 연구내용 4: 환자의 혈청과 조직에 대한 유전체/전사체/단백체/대사체 분석을 통하여 UPR^mt와 인체복잡질환의 연관성을 확인하고 해외연구실의 생물정보학 분석에 기반하여 신규 바이오마커 개발과 질환 치료물질을 개발함. 해외연구실: UPR^mt와 미토콘드리아 단백질 항상성 기전 확립과 UPR^mt 핵심 조절인자 발굴 ▷ 연구내용 1: 단일 세포 수준에서의 UPR^mt 전사체, 단백체, 후성유전체, 대사체 분석을 통해 UPR^mt 기전을 확립하고 미토콘드리아 표현형에 대한 UPR^mt의 역할을 규명함. ▷ 연구내용 2: 한국연구실과 함께 UPR^mt 조절의 핵심인자에 대한 조직 특이적 유전자 결손 마우스 모델을 확립하고 생물정보학 데이터베이스 구축 및 공유를 통해 한국연구실의 미토카인 발굴에 기여함. ▷ 연구내용 3: 예쁜꼬마선충 모델에서 UPR^mt 조절인자들의 규명 및 기능적 특징을 밝힘. 생물정보학을 통해 마우스와 인간 집단에서의 UPR^mt 조절인자를 규명하여 한국연구실의 질환 치료효과 실험에 제공함. ▷ 연구내용 4: UPR^mt 조절인자의 약리/약동학적 특징을 규명하고 생물정보학 기술을 활용하여 한국연구실의 환자 혈청 및 조직 데이터를 분석하여 인체복잡질환에서 UPR^mt 조절인자의 치료 효능 평가의 기반을 확립함. □ 활용계획 및 기대효과 ▷ 포유류 UPR^mt 경로 확립으로 인체복잡질환의 신규 병태생리기전 규명. ▷ 세포 수준에서부터 예쁜꼬마선충, 마우스 및 인체 코호트까지 UPR^mt 관찰을 통한 거대 데이터베이스 구축을 통해 미토콘드리아 연구의 활성화를 유도함. 인체복잡질환에서 UPR^mt의 중요성을 입증하여 중개의학 발전에 기여하고 신규 치료물질 개발에 공헌함. ▷ 신규 UPR^mt 조절 인자 혹은 미토카인의 질환동물모델에 대한 효능 검증을 통하여 전임상 실험에 진입함. ▷ 단일 연구 주제에 대한 국내외 다기관 협력을 통해 연구 결과의 파급효과를 극대화함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송민호
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 미토콘드리아;미토콘드리아 미접힘 단백질 반응;미토카인;단백질항상성;대사질환;뇌신경질환; 2. mitochondria;mitochondrial unfolded protein response;mitokine;proteostasis;metabolic disease;neurodegenerative disease;Crif1;Jmjd3;Mrps5;

□ 연구개요 본 과제에서는 수동 복사 소자의 위/아랫면의 열 방사율이 내부의 열을 제거하기위해 최적화된 야누스 수동 복사 냉각 소자를 개발하고자 하며, 나아가서는 주/야간 혹은 주변 온도에 따라 냉/난방의 기능을 선택적으로 수행할 수 있는 환경적응형 자가 온도제어 야누스 수동 복사 소자를 개발하고자 함. 제안한 환경적응형 자가 온도제어 야누스 수동 복사 소자는 아직까지 구현된 적이 없는 혁신적인 기술이며, 선두그룹에서도 이론적 모델만 제시되어 있는 상황으로, 구현될 경우 학술적/경제적 가치가 매우 클 것으로 예상됨. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 밀폐된 공간의 온도를 제어할 수 있는 야누스(Janus) 복사 소자를 구현하고, 이를 이용해 주변 환경에 자가 적응하여 항온성을 제공하는 세계 최고수준의 환경 적응형 자가 온도 제어 소자 개발을 목표로 함. 연구 결과로 1) 밀폐 공간 실험 환경 구성 및 냉각 메커니즘 규명과 야누스 복사 소자 제작 2) 차량 모사 실험 환경 구성 및 내부 온도 냉각 특성 평가 3) 실제 응용을 위한 wafer-scale의 대면적 야누스 냉각기 제작하기 위한 실효성 검증 4) 대면적 야누스 복사 소자의 실효성 테스트를 위한 차량 모사 실험 환경에서의 내부 온도 특성평가 등을 이루어냄. 아울러, 최적화된 복사 냉각 구조의 실생활 적용을 위한 플랫폼을 구축함. 해당 연구 결과로는 1) 색상-냉각 간 상관관계 규명을 통한 냉각 성능 극대화/입사각 무관 발색형 냉각 소재 개발, 2) 광전 소자 적용 복사냉각소자 3)디바이스 및 대면적 제작 용이한 최적 냉각 소재 개발 에 응용하였음. 수동 복사 냉각 측면에서 내부를 향한 방사율로 인해 열적으로 밀폐된 공간에서 복사로 내부의 열을 밖으로 빼려는 시도는 없었음. 뿐만 아니라, 웨어러블 기기에 적흔 결과, 기존 표면 냉각에 최적화하는데 치중했던 기존의 복사 냉각 소자 개발 기술을 공간 냉각 및 항상성 유지를 가능하게 함으로써 보다 입체적이고 다양한 기능을 갖는 소자로 만들 수 있음을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◆ 경제적·산업적 파급효과 양면의 복사 특성을 이용한 공간 내의 온도 제어에 대한 국/내외 연구 보고가 전무하기 때문에 제안 구조가 성공적으로 개발될 경우 수동형 복사 냉/난방 시스템에 관한 원천기술의 선확보가 가능하며, 에너지 기술 분야 전반에 큰 파급효과를 가져올 수 있으며 국가 경쟁력 제고에 크게 기여할 것임. ◆ 학문적·기술적 파급효과 본 연구에서 목표하고 있는 야누스 복사 냉각 구조는 기존에 나온 최고 수준의 수동 복사 냉각 연구 결과와 그 특성 및 기능적 측면에서 상회하는 수준이며 더 나아가 기존 개념의 한계를 타파함으로 성공적으로 개발될 경우 그 파급 효과가 매우 클 것으로 기대됨. 전자, 물리, 및 재료 분야 간 통합 연구가 진행되기 때문에 학문적 시너지 효과를 기대할 수 있으며 융합형 인재양성이 이루어질 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송영민
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 수동 냉각 복사;친환경 항온 소자/소재;환경적응형;자가 수동복사 온도 제어 소자;야누스 양면 방사; 2. Passive radiative cooler;Eco-friendly thermostat;Self-adaptive;radiative thermostat;Janus bi-direction thermal emission;

□ 연구개요 두경부암에서 방사선치료는 주요한 치료 방법이나, 방사선저항성을 갖는 경우가 종종 있어 충분한 치료 효과를 보기 힘든 경우가 있음. 이러한 방사선 저항성을 보이는 암에서 YAP의 발현이 증가되어 있다는 보고들이 있어 YAP-TEAD 결합억제제를 사용하여 두경부암에서 방사선저항성을 극복하는 전임상 연구를 시행하고자 하였음. 본 연구를 통해 두경부암에서 YAP-TEAD 발현과 조절을 통한 종양 형성 및 전이에서의 역할을 확인하고 YAP-TEAD 결합억제제의 방사선저항성 극복을 위한 역할을 확인하여 두경부암 치료의 새로운 패러다임을 제시하고자 하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구팀은 다양한 두경부암 세포주의 YAP 발현량을 스크리닝하여 YAP 발현량이 상대적으로 높은 세포주 (HEP-2)와 낮은 세포주 (SNU-46)를 선정하였고, YAP 발현량이 높은 세포주에서는 YAP을 knockdown 시키고, YAP 발현량이 낮은 세포주에서는 YAP을 overexpression 시켜 YAP이 종양의 형성 및 방사선저항성에서 갖는 역할을 살펴보았음. YAP 발현이 높은 세포주에서 YAP을 knockdown 한 후 방사선 조사시 colony formation 정도가 저하됨을 확인하였으며, apoptosis가 증가함 또한 확인하였음. 더불어서 YAP-TEAD 결합억제제와 방사선을 병용 투여 시 종양 형성 억제효과가 방사선 단독 투여 시에 비해 증가됨을 확인하였음. HEP-2 wildtype 세포주와 YAP knockdown 세포주를 가지고 xenograft tumor model을 만든 후 tumorigenicity를 살펴본 결과 앞선 결과가 in vivo에서도 재현됨을 확인하였음. 반대로 SNU-46 세포주에서 YAP을 overexpression 한 후 방사선을 조사하였을 때 SNU-46 wildtype에비해 colony formation 정도가 증가함을 관찰하여 YAP이 두경부암의 악성도 및 방사선 저항성에 기여함을 확인하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통하여 YAP이 두경부암의 악성도에 기여하며, YAP-TEAD 결합억제제가 새로운 치료제로서 임상에 적용될 가능성이 있음을 보여주었음. 특히 YAP-TEAD 결합억제제와 방사선치료 병용 투여 시 YAP-TEAD 결합억제제 단독 혹은 방사선치료 단독 투여와 비교하여 상승효과를 갖는다는 사실을 밝혀내어 두경부암의 방사선저항성을 극복할 수 있는 방법으로써의 가능성을 보여주었음. YAP-TEAD 결합억제제는 향후 면역치료제와도 병용요법으로 사용될 경우 치료 효과를 상승시키고 생존율을 개선할 수 있는 가능성을 제시하였음. 이러한 YAP-TEAD 결합억제제와 기존 세포독성항암제, 방사선치료, 면역항암치료제 등과의 병용요법은 기존 치료에 대한 저항성을 극복할 혁신적인 치료제로서 임상에 적용되고, 새로운 임상 가이드라인이 될 수 있음을 기대하게 하였음. 이미 YAP-TEAD 결합억제제 선도물질이 개발되어있는 상황에서 기초 독성 실험 등이 통과되어 환자들을 대상으로 한 임상연구가 진행되면 항암제 시장에서 국내 진출의 큰 전환점을 만드는 계기가 될 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이익재
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 두경부암;YAP-TEAD 억제;방사선치료;방사선저항성;면역항암치료; 2. Head and neck cancer;YAP-TEAD inhibition;Radiotherapy;Radioresistance;Immunotherapy;

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;