연구개요 본 연구는 고전압 방전에 의하여 공기중으로 방출된 전하를 레이다 기반 전파탐지 기법을 이용하여 탐지하고 추정하는 연구를 1,2차년도에 진행하였다. 3차년도에는 라디오미터 시스템을 제작하여 고전압 방전 등에 의한 고온 열방사의 측정연구를 진행하였다. 특히, 방전에 의한 공간전하 밀도가 낮거나 방전개시전에도 복사열에 의한 전자기파를 탐지할 수 있는 장점이 있다. 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 DC방전에 의한 공간전하를 전파탐지 기술을 기반으로 탐지하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 DC 방전 발생장치로 Tesla Coil을 이용하였고 테슬라 코일에 의한 방전전하를 탐지하기 위하여 TI사의 레이다 보드를 이용하였다. 탐지를 위한 측정시험과 시뮬레이션에 의한 결과를 비교하여 방전에 의한 공간전하 탐지가 가능함을 입증하였다. 2차년도에는 탐지 해상도를 높이기 위하여 positioner를 이용하여 탐지영역을 스캔하여 SAR 알고리즘에 의한 탐지기법을 연구하였다. 3차년도에는 이러한 공간전하의 탐지와 함께 공간전하 발생에 따른 열방사를 측정하는 연구를 목표로 하였다. 이를 위하여 라디오미터를 제작하여 비가시상의 방사에 의한 열방사를 가정한 모델에 대하여 탐지 알고리즘을 고안하고 측정시험과 비교하였다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구는 방전에 의한 공간전하가 입사된 전자파를 산란시키는 특성을 이용하여 공간전하를 탐지하는 연구를 진행하였다. 이를 이용하여 고전압 장치에 의한 방전과 고장이나 노후화에 의한 열방사를 전파탐지를 이용하여 사전에 탐지함으로써 고장진단 등에 활용할 수 있다. 또한, 열방사에 의한 전자기파 발생을 전파탐지를 기반으로 탐지함으로써 화재, 건물붕괴에 의한 생존자 탐색 등에도 활용할 수 있는 기술이 된다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정용식
• 주관연구기관 : 광운대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방전;공간전하;전파탐지;열방사;라디오미터; 2. discharge;space charge;radiowave detection;thermal radiation;radiometer;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 반응도삽입사고 핵연료거동 모사 실험 장치 개발 및 이를 활용한 고연소도 피복관 규제지원 방안 연구 ○ 반응도삽입사고 핵연료거동 모사 장치 설계 및 구축 ○ 피복관 변형 실험 및 핵연료 해석 코드를 이용한 피복관 특성 변화 분석 ○ 구축된 장치를 활용한 향후 규제지원 활용방안 제시 ◼ 전체 내용 1차년도 ○ 가압 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험을 하기 위한 선행연구 조사 및 분석 - RIA 압력 모사 실험에 필요한 가압 장치 설계 및 제작 - 가압 실험 장치 성능 평가 - 플라즈마 펄스를 이용한 고압 생성 및 제어 기술 확보 ○ RIA 모사 실험 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 피복관 변형 실험을 위한 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 실험을 위한 피복관 제작 2차년도 ○ 국소 가압 및 가열 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험에 필요한 국소 가압 장치 설계 및 제작 - 고전류 인가를 통한 피복관 가열 기술 확보 - 가열 실험 장치 성능 평가 ○ 수소취화 피복관 실험수행 및 특성 분석 핵연료 코드를 이용한 실험 결과 해석 수소취화 피복관 실험수행 및 결과(강도, 미세조직 등) 분석 3차년도 ○ 압력, 온도, 피복관 연소도 통합 모사 실험 - 가압 및 가열 실험 장치 연동 시스템 구축 및 통합 실험 - RIA 통합 모사 실험 장치의 전기적 특성 해석 ○ 안전규제 지원방안 제안 - 향후 장비 활용방안 제안 - 실험 결과를 기반으로 한 안전규제 지원방안 제안 ◼ 1단계 ❏ 목표 플라즈마 펄스를 이용한 PCMI 모사 실험 장치 구축 및 피복관 해석 코드 구축 및 수소취화 특성 분석 ❏ 내용 1차년도 ○ 가압 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험을 하기 위한 선행연구 조사 및 분석 - RIA 압력 모사 실험에 필요한 가압 장치 설계 및 제작 - 가압 실험 장치 성능 평가 - 플라즈마 펄스를 이용한 고압 생성 및 제어 기술 확보 ○ RIA 모사 실험 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 피복관 변형 실험을 위한 피복관 해석 코드 구축 - 수소취화 실험을 위한 피복관 제작 2차년도 ○ 국소 가압 및 가열 실험 장치 구축 - RIA 모사 실험에 필요한 국소 가압 장치 설계 및 제작 - 고전류 인가를 통한 피복관 가열 기술 확보 - 가열 실험 장치 성능 평가 ○ 수소취화 피복관 실험수행 및 특성 분석 - 핵연료 코드를 이용한 실험 결과 해석 - 수소취화 피복관 실험수행 및 결과(강도, 미세조직 등) 분석 ◼ 2단계 ❏ 목표 RIA 통합 모사 실험 및 안전규제 지원방안 제안 ❏ 내용 ○ 압력, 온도, 피복관 연소도 통합 모사 실험 - 가압 및 가열 실험 장치 연동 시스템 구축 및 통합 실험 - RIA 통합 모사 실험 장치의 전기적 특성 해석 ○ 안전규제 지원방안 제안 - 향후 장비 활용방안 제안 - 실험 결과를 기반으로 한 안전규제 지원방안 제안 □ 연구개발성과 정성적 성과: 플라즈마 펄스를 이용하는 RIA 사고 모사 실험 장치를 개발 및 활용하여 피복관 파괴실험을 수행하고, 고연소도 피복관 규제지원을 위한 데이터를 제시함. 정량적 성과: SCI급 논문 3편 및 안전기술보고서 5건 출간 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 플라즈마 펄스를 이용하는 RIA 사고 모사 실험 장치 활용 - 노내실증실험에 들어가는 비용을 절감하고 사고저항성 핵연료의 RIA 성능 평가를 할 수 있음. - 국내 핵연료안전 연구진들과의 공동 연구에 활용할 뿐만 아니라 미국(TREAT), 프랑스(CABRI), 일본(NSRR)과의 국제 공동 RIA 안전연구를 추진할 수 있음. ○ 장입수소량(연소도)에 따른 피복관 파괴조건 문턱치 실험데이터 - 고연소도 핵연료 안전규제 대응 방안 전략 수립하고 현재의 안전규제 기준을 재조명함. - 독자적 설계기준사고 안전규제 평가능력 확보하여 세계 수준의 RIA 평가능력을 구축함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정경재
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 반응도삽입사고;고전압 펄스;펄스 플라즈마;핵연료 피복관;수소취화; 2. Reactivity Initiated Accident;High voltage pulse;Pulse plasma;Nuclear fuel cladding;Hydrogen embrittlement;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 o 보유기술: 자기장-방사선 융합 암 치료기 (세계최초) - 기존 방사선치료 대비 정상조직 부작용 30% 감소 확인 - 상용화 위해 환자별 상이한 치료 조건에 대해 맞춤 선량조절 기술이 필요 o 필요기술 : 데이터 기반 자기장-방사선 선량조절 시스템 - 자기장 및 방사선의 다양한 조건에 대해 몬테카를로 시뮬레이션 반복 수행, 선량조절 결과를 데이터베이스로 구축 - 임의의 자기장-방사선 융합 치료 설계 시 AI 데이터 추출로 선량조절 결과 도출 - 자기장-방사선 융합 선량조절 분석 결과를 시각적으로 구현 o 목표 제품: 자기장-방사선 융합 암 치료 시스템 (세계최초) - 환자별로 개인화된 맞춤 자기장-방사선 융합 치료를 제공 - 사용자에게 선량조절 분석 결과 디스플레이를 제공 ◼ 전체 내용 o 기업 보유기술: 자기장-방사선 융합 암 치료기 - 저강도(< 0.5 T) 자기장을 이용한 방사선 조절 암 치료 개념 고안 및 기초 기술 개발 (서울아산병원, 세계 최초), ㈜ 라덱셀 법인설립 및 기술이전 - 자기장-방사선 융합 치료 개념 특허 보유 (한국, 미국, PCT) - 시제품: 기존 방사선치료 장비에 결합 가능한 모듈형 시스템 - 시제품 기술 구성: 자기장 발생 장치, 자기장 조절 구동 장치, 자기장 및 방사선 선량조절 설계 및 분석 - 성능 검증 시험 완료: 표준 조건에서 기존 방사선치료 대비 암에 인접한 정상조직의 부작용 30% 감소 확인 (세계 최초) - 상용화 필요조건: 환자별로 상이한 암 및 정상조직 구조에 대해 자기장-방사선 융합 치료 설계가 필요 o 연구개발 목표 기술 : 자기장 장치와 방사선치료기의 상호 작동 동기화 하고, 데이터 기반 선량조절 시스템 구축하여, 환자별 맞춤 자기장-방사선 융합치료를 제공 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 o 활용계획 • 치료 시스템 판매 - 목표시장 : 암 치료 장비 시장, 연간 약 7조원 - 단기 매출 : 구매의향이 확인된 국내 대형 병원에 대한 시제품 판매 및 R&D 시범운영 - 장기 매출 : 임상시험 이후 국내외 의료기기 허가 획득하여 글로벌 판매 • 기술이전, M&A - 확보된 지적재산권 및 시제품 시험 데이터를 기반으로 기술가치평가 시행 - 다기관 임상시험 수행을 위한 투자유치 - 글로벌 의료기기 장비사를 대상으로 M&A 추진 • 응용기술 개발 - 세계 최초 자기장-방사선 암치료 시스템 기술 및 지적재산권 추가 확보 - 자기장-방사선 연동 기술의 고도화로, 일체형 방사선-자기장 융합 전용 치료기 개발 - 자기장-방사선 데이터 분석 기술을 기반으로, 현재 동시 개발 중인 이동형 암치료기 (자기장-전자선 융합 치료기)에 대한 선량분석 및 치료설계 기술 개발 o 기대효과 • 개인화 맞춤 자기장-방사선 융합 암 치료로, 기존 치료 기술 대비 부작용 감소 • 선량분석 결과 디스플레이로, 치료 기술 결정 용이, 환자-의료진 신뢰 증가 • 국내 개발 암치료기로, 고가의 수입치료기 수요를 대체 • 기존 방사선치료 적용이 어려운 환자도 치료할 수 있어, 자기장-방사선 융합 치료 신시장 창출 • 글로벌 판매를 통한 국내 암치료기 관련 소프트웨어 및 제조업 일자리 창출 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 강민경
• 주관연구기관 : 라덱셀
• 발행년도 : 20230500
• Keyword : 1. 자기장-방사선 융합;방사선치료기;선량분포 계산;암 치료;데이터 기반 분석; 2. Magnetic-radiation convergence;Radiotherapy;Dose distribution calculation;Cancer treatment;Data-based analysis;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 연구는 신장질환 병인기전으로 Farnesoid X receptor (FXR) 의 역할을 규명하고, 이를 통해 신장질환개선치료 연구 ◼ 전체 내용 1. 신장 질환에서 핵수용체 FXR의 작용제의 효과 확인 2. FXR과 Non-SMAD 신호체계에 의한 항 섬유화 효과 3. FXR에의한 YAP의 인산화 제어 기전 연구 4. 신장 특이적 FXR knockout (KO) 마우스 제작 5. 신장 FXR에 의한 autophagy 제어 기전 탐색 6. 신장 FXR에 의한 apoptosis 조절 탐색 7. 신장 특이적 FXR 결핍 마우스를 이용한 표적 유전자 탐색 8. FXR에의한 신장 섬유화 억제효과 규명 및 기능 제시 □ 연구개발성과 ∘ FXR의 활성화로 인해 Src Kinase의 인산화 조절을 통해 YAP의 활성을 조절함을 밝힘 ∘ HK2 cell 및 마우스 모델(WT & FXR KO)에서 FXR에의해 autophagy 조절 확인 ∘ RNA-Sequencing을 통해 FXR의 새로운 타깃 유전자 발굴 ∘ 급성신장질환에서 autophagy와 apoptosis 상관관계 연구 ∘ 급성신장질환에서 초기 autophagy와 apoptosis의 조절에 따른 만성신장질환으로 진행 가속화 연구 ∘ FXR의 결핍에 따른 autophagy 및 ROS조절 연구 ∘ 급성신장질환 모델에서 새로운 세포사멸 ferroptosis를 규명하고 FXR에 의해 ferroptosis관련 유전자 조절 기전을 밝힘 ∘ 연구기간내에 총 5편의 논문, 학회 발표, 언론보도 성과가 있었음. 논문중에서는 상위 10%안의 논문 3편을 등재함 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. FXR에 의한 신장질환 치료 기반 제공 ▪ FXR에 의한 새로운 신장 섬유화 제어 기전 제시 ▪ 신장질환에서의 FXR의 기능적 역할을 제시하여 약물학적인 치료 방안 제시 2. FXR의 신장 특이적 유전자 지도 ▪ 신장 특이적 FXR의 유전자 지도를 제시하여 약물학적 표적으로의 가능성 제시 ▪ FXR을 표적으로 하는 신약개발의 기반 조성 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김동현
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20231000
• Keyword : 1. 신장;핵 수용체 FXR;자가포식;세포사멸; 2. Kidney;nuclear receptor FXR;Autophagy;Apoptosis;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ○ 본 연구의 목표는 용기에 장전된 상태의 사용후핵연료에 충격하중이 가해졌을 때 연료 파손확률(Fuel Damage Probability)을 평가하는 수치적 기법을 개발하는 것임 ● 상기 목표의 달성을 위하여 아래의 세부 목표를 수립 ▷ 사용후핵연료봉 충격거동 등가 해석모델의 개발 ▷ 피복관 취약성을 고려한 해석기법의 개발 ▷ 충격에 의한 사용후핵연료 손상확률 평가 방법론 구축 ◎ 전체 내용 ● 1차년도: 사용후핵연료봉 충격거동 등가 해석모델의 개발 ▷ 사용후핵연료봉 등가해석 모델의 개발 : 사용후핵연료봉 해석모델 단순화 기법의 비교 분석 및 수직/수평 충격하중에 대한 거동 모사가 가능한 최적화 단순화 모델 개발 ▷ 피복관 파손평가 기준 비교평가 : 피복관 파손평가 기준으로 주로 사용되는 임계소성변형률, 임계변형률 에너지, 파괴인성 등의 척도에 대한 비교 평가 ● 2차년도: 피복관의 취약성을 고려한 해석기법의 개발 ▷ 수소화물을 고려한 해석기법 개발 : 피복관에 존재하는 반경/원주방향 수소화물의 영향을 평가하고 충격하중에 대한 저항성에 미치는 영향을 정량적으로 평가 ▷ 기계적 사전 손상을 고려한 해석기법의 개발 : 수소화물렌즈, 프레팅 마모영역 등 피복관에 상존하는 손상을 고려한 단일 연료봉 해석 기법 개발 및 파손 저항성 평가 ● 3차년도: 충격에 의한 사용후핵연료 손상확률 평가방법론 개발 ▷ 핀치하중에 의한 연료봉 파손평가 기법의 개발 : 봉 대 봉 충돌, 지지격자와의 충돌 등으로 발생하는 핀치하중으로 인한 피복관의 파손을 평가하는 절차 및 방법 개발 ▷ 충격하중 조건 하에 핵연료다발 손상확률 평가: 용기 단위의 해석을 통하여 적재된 연료봉의 손상확률을 평가하는 전반적인 절차 및 핵심적 해석기법을 제시 □ 연구개발성과 ◎ (정성) 등가모델의 정확도 ○ 1차년도 ● 연차별 목표(조건/환경) : 수평, 수직 충격하중을 고려한 등가 연료봉 모델개발 ● 실적요약 - 다양한 파손기준에 대한 연구 및 비교평가 완료 - 최적화 기법을 활용 파손기준 및 PCI를 반영한 등가모델 개발 ○ 2차년도 ● 연차별 목표(조건/환경) : 등가모델의 적용성 및 한계성 평가 ● 실적요약 - 수평, 수직낙하 사고 조건에 대한 적용성 검토 - NRC 개발 등가모델과의 비교평가 ○ 3차년도 ● 연차별 목표(조건/환경) : 연료 손상확률 평가에서의 활용성 평가 ● 실적요약 - 연료다발 상세모델 및 단순화모델 구축에 활용 - 굽힘하중 및 핀치하중에 의한 파손평가 수행 ◎ (정성) 연료파손확률 평가의 정확도 ○ 1차년도 ● 연차별 목표(조건/환경) : 등가핵연료봉을 포함한 용기단위 해석모델의 개발 ● 실적요약 - 핵연료 21다발 적재가 가능한 용기모델 개발 - 연료다발 모델 및 용기 내부구조 모델 개발 ○ 2차년도 ● 연차별 목표(조건/환경) : 핀치하중에 대한 연료봉 취약성 평가 ● 실적요약 - 수소화물을 고려한 피복관의 핀치하중에 의한 파손 평가 기법 조사 - 수소화물이 존재하는 피복관의 미소구조 균열 전파형태 조사 - 미소구조 해석을 활용한 피복관의 파괴 거동 전산 모델 개발 ○ 3차년도 ● 연차별 목표(조건/환경) : 충격하중에 대한 연료다발 단위의 파손확률 평가 ● 실적요약 - 핀치하중에 대한 파손거동 모사 전산모델 개발 - 연료 다발 단순화 모델 개발 및 적용성 검증 - 충격가속도를 활용한 파손분석 및 연료 파손확률 평가 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ● 연구개발성과 활용계획 ▷ 본 연구를 통하여 개발된 충격하중 조건에서의 핵연료의 파손확률 평가기법을 다양한 연료타입, 용기에 적용함으로써 위험도 평가의 핵심 요소인 핵물질의 방출 분율(release fraction) 계산을 보다 과학적으로 할 수 있게 됨 ▷ 보수적인 가정에 근거한 파손률을 대신하여 과학적 방법으로 계산된 파손확률을 운반·저장사업의 인허가를 위한 안전성평가에 활용함으로써 격납평가의 정확도를 개선 ● 기대효과 ▷ 사용후핵연료의 파손여부 평가는 원활하고 유연한 사용후핵연료 관리에 필수적인 요소로서 본 과제로 개발된 평가기법은 사용후핵연료 관리를 위한 국내 기술 수준 향상에도 기여할 것으로 기대 ▷ 과도한 보수성에 의존하지 않고 실제 예상되는 위험도에 근거한 규제지침을 만들 수 있으며 원활한 사업 관리 및 안전성 확보가 가능 ▷ 해당 분야는 국내에서 제한적으로 연구가 이루어지고 있는 분야로서 본 연구를 통해 해당 분야에 지식을 축적하고 인재를 양성 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이상훈
• 주관연구기관 : 계명대학교
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 사용후핵연료;단순화모델;충격하중;연료손상확률;저장안전성; 2. Spent Nuclear Fuel;Simplified Model;Impact Load;Fuel Damage Probability;Storage Safety;

□ 연구개요 최종목표:경수로형 SMR 대상 사고완화전략 수립을 위한 공기 자연대류 열전달 모델 개발 및 장기냉각성능 평가 본 연구개발 수행을 통해 경수로형 SMR 대상 공랭식 피동잔열제거계통의 냉각성능을 적절히 예측할 수 있는 열전달 모델 개발 및 반영을 통해 계통 냉각성능 평가 및 장기냉각전략(무한냉각) 수립을 목표로 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 실험결과 기반으로 기존 공기 자연대류 열전달 상관식의 냉각성능 예측성을 평가 ○ 수직 평행판(Vertical parallel plates) 내 공기 자연대류 열전달 관련 선행연구 조사 및 실험 수행 및 코드해석결과 비교를 통해 200 ℃ 이상의 벽면온도조건에서 적절한 냉각성능예측이 어려움을 확인함. 2. 혼합대류 형태의 상관식 개발을 통해 경계조건, 댐퍼조건에 따른 냉각성능 예측성을 개선 ○ 경계조건 증가 시 유량 증가에 따른 열전달 성능 증가 (Ra#↓,Re#↑,Nu#↑)효과와 댐퍼폐쇄에 따른 유량 감소에 의한 열전달 성능 감소(Ra#↓,Re#↓,Nu#↓)를 동시에 고려할 수 있는 혼합대류 형태의 상관식을 적용하여 냉각성능 예측성을 개선하였음. 3. NuScale & i-SMR 대상 공랭식 피동잔열제거계통 도입 시 장기냉각성능을 평가 ○ NuScale을 대상으로 공랭식 피동잔열제거계통 도입을 고려할 시, 공랭식 피동 잔열제거계통의 냉각을 통해 공동수조 내 냉각수 비등을 통한 냉각을 공기냉각으로 대체할 수 있으며 3일 이후부터는 공기냉각을 통해 냉각이 가능함을 확인함. ○ i-SMR의을 대상으로 공랭식 피동잔열제거계통 도입을 고려할 시, 기존 환형유로 형태의 계통 대비 160% 냉각성능 증진을 확인하였으며 약 8일 이후부터는 단독냉각이 가능하며 약 800ton의 냉각수 용량을 절감할 수 있는 것을 확인하였음. 4. 격납용기 하부형상을 고려하여 다차원 유동효과 실험을 통해 1D코드 해석결과의 신뢰성 검증 ○ 하부채널 간격(B) 변화는 전체 냉각성능 변화에 큰 영향을 미치지 않으며 상부 채널 간격(G)에 따라서 내부유동 형태 및 전체 냉각성능이 결정되는 것을 근거로 MARS-KS 코드해석 시 하부 채널에서의 다차원 유동효과가 고려되지 않더라도 해석결과에 큰 영향이 없으며 결과의 신뢰성에는 영향이 없음을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 국내 개발SMR의 경쟁력 강화 및 세계최고수준의 피동냉각성능을 확보를 통한 시장 경쟁우위 확보에 기여 SMR의 안전관리체계 구축 및 규제체제 개발(인허가 규제요건) 시, 예비안전성 분석 등에 적극 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김경문
• 주관연구기관 : 인천대학교
• 발행년도 : 20230700
• Keyword : 1. 공기냉각;소형모듈원자로;피동냉각;원자력열수력;열전달 상관식; 2. Air-cooling;Small Modular Reactor;Passive cooling;Nuclear thermal-hydraulics;Heat transfer correlation;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박상윤
• 주관연구기관 : 에스에프테크놀로지(주)
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 보호장구;인공지능;영상인식;작업자 안전관리;원자력 발전소; 2. personal protective;AI;vision recognition;worker safety management;nuclear power plant;

다세포생물의 세포는 유전적으로는 균질하지만 유전자의 발현이 서로 다르기 때문에 구조적으로나 기능적으로 이질적인 특성을 보인다. 표현형 형질의 멘델식 유전은 DNA 서열의 돌연변이로 인한 대립유전자의 차이에서 비롯된다고 알려져 있다. 하지만 암컷 포유류의 초기 배아 발달 중 X염색체 비활성화, 파리의 염색체 각인과 같은 다른 유전 현상은 멘델식 유전이 아닌 다른 유전 패턴을 나타낸다. Conrad Waddington은 표현형을 존재하게 하는 유전자와 환경의 상호작용을 설명하기 위해 “후성 유전적 경관(Epigenetic landscape)”이라는 용어를 도입했다[1]. 후성유전학은 유전형의 돌연변이와 같은 DNA 염기서열의 변화를 포함하지 않는 유전자발현의 가역적이고 유전 가능한 변화에 대한 연구 분야이다. 후성유전학적 기전은 DNA 자체의 화학적 변형이나 DNA와 밀접하게 관련된 염색질과 같은 단백질의 변형에 의해 매개된다. 후성 유전적 변화를 시작하고 유지하는 것으로 생각되는 가장 잘 규명된 후성 유전적 변형에는 DNA 메틸화(methylation), 염색질 리모델링(chromatin remodeling), 히스톤 변형(histone modification)과 관련이 있으며, 이는 염색질 상태를 결정하고 결과적으로 유전자발현을 결정하는 “후성유전학적 코드(Epigenetic code)”의 개념으로 발달하였다[2]. 포유류에서 후성 유전적 조절은 발달, 세포 분화 및 증식과 같은 다양한 과정에 매우 중요하다. 상황별 유전자발현 프로그램과 세포 표현형의 기초가 되는 후성 유전적 기전에 대한 이해로 인간 건강 및 질병의 치료 등과 관련한 다양한 의미를 부여할 수 있을 것이다.
기본적으로 후성유전체학(epigenomics)은 이름에서도 알 수 있듯 염색질 구조의 영향에 대한 연구가 목적이다. 염색질 접힘(folding) 및 핵 기질에 대한 부착(attachment to the nuclear matrix), 뉴클레오좀(nucleosome) 주위의 DNA packaging 및 히스톤 tail의 공유 변형(아세틸화, 메틸화, 인산화, 유비퀴틴화) 등이 포함된다. 후성 유전체는 세포 유형마다 다를 수 있으며, 각 개별 세포에서 염색체의 핵 구조를 구성하고, DNA에 대한 전사인자(transcription factor) 접근을 억제 또는 촉진하고, 유전자발현을 매개함으로써 다양한 방식으로 유전자발현을 조절할 수 있다. 따라서 후성유전체학은 염색질 구성 요소 또는 유전자조절에 대한 포괄적인 분석을 설명하는 데 유용할 것이다. 또한 강력한 환경 자극 및 이전 세대의 경험에 대한 반응으로 유전자발현 및 유전적 변화(부모의 경험이 자손의 행동에 영향을 미치는 경우)와 같은 서로 다른 시간에 따라 각인된 유전 기전을 설명하는 데 이용되고 있다.
2000년 중반에 최초로 대규모 차세대 시퀀싱(Next generation sequencing) 플랫폼이 등장하면서 게놈 연구에 혁명이 시작되었다[3]. 방대한 양의 DNA를 시퀀싱(염기서열분석)할 수 있는 능력은 많은 시료의 전체 게놈 또는 특정 표적 게놈 영역을 정확하고 심층적으로 분석할 수 있게 하여 광범위한 응용 분야의 지속적인 개발 및 개선으로 이어지고 있다. 이러한 발전을 토대로 후성유전학 연구그룹들은 NGS와 후성 유전적으로 변형된 게놈 영역을 포착하는 개발을 통하여 연구 영역을 새롭게 확립하였다. NGS 플랫폼의 주요 장점은 포괄적이고 광범위한 결과 영역을 제공하여 조사자가 제한된 마이크로어레이(micro-array) 플랫폼에서 벗어날 수 있다는 것이다. 다른 유전체학 분야와 마찬가지로 후성유전체학도 생물정보학에 크게 의존하고 있다. 분자 수준에서 후성 유전체의 기전을 연구할 수 있는 핵심은 기존 오믹스 데이터베이스에 쉽고 강력한 간소화된 기술을 이용한 접근에 달려 있다. 이를 통하여 DNA 메틸화, 염색질 동역학 및 접근성, 발현을 통합하는 후성 유전체의 궁극적인 큰 그림을 만들 수 있게 되었다. 본 분석물은 분자생물학자가 후성유전체를 연구하기 위해 만들어진 다양한 최신 첨단 오믹스 기술 개발에 대해 논의하고 질병 등과 관련된 활용에 대해 알아보고자 한다.
 

• 연구책임자 : 윤창호
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20220420
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Foodomics는 2009년에 “소비자의 웰빙, 건강 및 지식을 개선하기 위해 고급 -omics 기술의 적용 및 통합을 통해 식품 및 영양 분야를 연구하는 학문”으로 정의된 비교적 최근에 대두된 학문 분야이다.[1]
구체적으로, foodomics는 유전체학(genomics), 전사체학(transcriptomics), 단백질체학(proteomics), 대사체학(metabolomics) 같은 다양한 omics 도구를 화학 측정 및 생물정보학(bioinformatics)과 함께 적용 및 통합함으로써 식품과학 분야에 적용되고 있으며, 식품 구성 및 식품 안전성(food safety), 식품 품질(food quality) 및 식품 추적 가능성 및 가공(food traceability & processing) 문제뿐만 아니라 개인의 건강 또는 질병 상태에 대한 식품의 영향(food bioactivity)을 다루는 다양한 식품과학 및 영양 연구 영역을 포함하는 복잡한 식품-식이요법-개인 상호작용에 대한 이해를 크게 향상시킬 수 있으며, 특히 인간 건강과 웰빙의 최적화라는 주요 목표에 도달하기 위해 영양 영역과 함께 식품 영역 전체를 연구하는 식품 및 영양에 대한 새로운 접근 방식이다. 아울러 식품의 영양소가 건강에 미치는 영향을 연구하고 유전자 수준에서 식품 영양소의 대사에 영향을 미치는 연관성을 규명하기 위해 필수적으로 필요한 영양유전체학(nutrigenomics) 및 영양유전학(nutrigenetics)이 일반적인 foodomics의 범주에 포함되고 있다.[2]
한편 foodomics는 mass spectrometry(MS), nuclear magnetic resonance(NMR) spectroscopy, microarray genotyper 및 next-generation sequencing(NGS)과 같은 민감도와 정확도 높은 high-throughput 분석기술들의 발전과 더불어 다양한 분야에서의 응용 연구로 확대되고 있다. 이를 반영하듯, 최근까지 foodomics에 기반한 많은 응용 연구들이 보고되고 있다(표 1).
이 보고서에서는 foodomics의 주요한 응용 분야 및 최근 연구 동향에 대해 소개하고자 한다.

 

• 연구책임자 : 이상후
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20220822
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□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 다양한 변형핵들에서의 양성자 비탄성 산란의 상대론적 디랙분석 ○ 전체 내용 디랙 방정식을 이용하는 상대론적 분석의 이론적 체계화를 위해 현존하는 핵산란 실험치와 현재까지 분석되어 있는 기존 계산 결과를 모두 파악하여 정리하고 체계적으로 분류하는 작업을 한 후 최근에 연구해 온 중간에너지 양성자 비탄성 산란 실험치 중 아직 분석 못한 축대칭 변형핵들에서의 양성자 비탄성 산란 실험치들에 대한 상대론적 디랙 분석을 광학 모형과 집단 모형을 이용하여 완결하여 체계적 상대론적 디랙분석 결과를 제시하고자 한다. □ 연구개발성과 s-d shell 핵종에 속하는 ²⁴Mg 와 ²⁶Mg, ⁵⁴Fe, ³⁴S, ²⁸Si, ³⁰Si에서의 중간에너지 양성자 비탄성 산란에 대한 광학 모형과 집단 모형을 활용한 디랙 채널결합분석의 결과 및 Ne 동위원소, ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni 등 Ni 동위원소들에서의 디랙 현상론을 이용한 채널 결합 분석 결과를 토대로 광학 퍼텐셜 변수들 및 변형 변수들에 대해 대상 핵종의 질량수 및 양성자의 에너지에 따른 변화를 비교하고 분석하였다. 이어서 Zr 동위원소, Sn 동위원소 등의 질량수가 커서 채널 결합 분석이 어려운 무거운 변형핵들에서의 채널결합분석을 하였고 Sn 동위원소들인 ¹¹⁶Sn, ¹²⁰Sn, ¹²⁴Sn에서의 양성자 비탄성 산란의 상대론적 디랙분석을 시행하여 대상 핵종 및 입사 양성자의 에너지를 다양하게 고려하여 체계적 분석으로 질량수 및 중성자수에 따른 광학 퍼텐셜 변수들의 변화, 변형변수들의 변화 등을 분석하고 슐레딩거 방정식을 이용하는 비상대론적 계산 결과와 비교하고 분석하여 SCI 논문들과 SCOPUS 논문들에 출판하였다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 다양한 축대칭 변형핵들에서 디랙 현상론을 이용하여 상대론적 분석을 시행하여 상대론적 분석의 이론적 체계화를 완성하고 비상대론적 분석에 대한 수월성을 제시하여 상대론적 분석이 기존의 비상대론적 접근법을 대체하여 핵산란에 대한 분석방법으로 활용되는 확고한 이론적 기반을 제공하고자 한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 심숙이
• 주관연구기관 : 공주대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 디랙분석;양성자 산란;광학 모형;채널결합분석;집단모형; 2. Dirac analyses;proton scattering;optical model;coupled channel analyses;collective model;