□ 연구개요 최종연구목표: 신장섬유화에 대한 신장 내 대식세포의 Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2(Nrf2) 단백질의 역할과 작용기전 규명을 통한 신장섬유화의 발병과 진행 기전 확립 ⦁ 본 연구는 신장섬유화(renal fibrosis) 실험 모델에서 대식세포(macrophage)의 Nrf2 유전자의 역할과 작용기전을 규명하고자 함 ⦁ 신장섬유화의 발병과 진행에 대한 신규 기전을 규명하고자 하여 향후 대식세포 Nrf2를 표적하는 새로운 신장섬유화 치료법 개발의 기반을 마련하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 ⦁ 대식세포-특이 Nrf2 유전자 결손 생쥐 제작: Nrf2 floxed 생쥐와 LysM-cre transgenic 생쥐를 교배하여 대식세포에서만 Nrf2 유전자가 결손 된 생쥐(M-Nrf2 KO)를 제작하였음 ⦁ 신장 손상 모델 확립: UUO(unilateral ureteral obstruction), ischemia-reperfusion injury에 의한 신장섬유화 등 신장손상과 신장 섬유화 모델을 확립함 ⦁ 대식세포-특이 Nrf2 유전자 결손 생쥐에서 신장 섬유화 발생 정도 비교: 정상 생쥐에 비하여 M-Nrf2 KO 생쥐에서 UUO에 의한 신장섬유화가 유의하게 감소함. 따라서 대식세포 Nrf2가 신장섬유화를 촉진하는 것임을 알 수 있음 ⦁ 정상 생쥐 대비 M-Nrf2 KO 생쥐에서 신장섬유화의 기전 비교: UUO에 의한 신장 섬유화 관련 유전자들이 전반적으로 감소하는 경향을 보였으며 특히 염증관련 유전자들의 발현 감소가 두드러짐. 즉 대식세포의 Nrf2가 염증 촉진 cytokine의 발현에 필요함을 알 수 있음 ⦁ 신장섬유화에 대한 Nrf2 activator(DMF)의 효과 분석: DMF는 UUO에 의한 신장섬유화를 다소 감소시켰음. 이러한 감소효과가 M-Nrf2 KO 생쥐에서는 더욱 크게 나타남. 즉 Nrf2 activator의 작용이 신장내 세포마다 다르게 작용하며 Nrf2 activator를 이용한 신장섬유화 치료법이 새롭게 고안되어야 함을 시사받음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ⦁ 새로운 지식 기반 마련: 급성신손상을 포함한 신장섬유화의 병태생리에 대한 향상된 이해를 유도할 수 있고 이를 바탕으로 신장병 치료 분야에서도 불특정 다수의 세포에 대한 치료보다는 표적 세포에 대한 치료법을 도입하여 부작용을 최소화시키고 치료 효과를 극대화할 수 있는 근거를 마련할 수 있을 것으로 기대 ⦁ 장기 효과: 본 연구의 결과를 바탕으로 하여 신약 개발의 근거 및 지식으로서 활용되어 관련 산업재산권 출원 등의 성과를 거둘 수 있을 것이며 본 연구를 토대로 배양된 연구 능력을 후속 연구 및 관련 기술 축적에도 적용하여 학문적 파급 효과를 극대화할 수 있을 것으로 기대 ⦁ Nrf2의 표적 유전자를 신장으로 침윤하는 대식세포에서 동정할 수 있을 것이며 이를 통하여 Nrf2 전사네트워크를 규명할 수 있을 것으로 기대 ⦁ 신장섬유화 발생시의 Nrf2에 의한 신호전달체계를 확립할 수 있을 것으로 기대 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김호식
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 신장섬유화;대식세포;전사인자;염증;신장손상; 2. Renal Fibrosis;Macrophage;Transcription Factor;Inflammation;Kidney Injury;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ DDA 또는 DDSI 기반 특정핵물질(Pu, U, Th) 조성 및 생성량 검증 기술 개발 ○ 전체 내용 ○ DDA기술 또는 DDSI기법 기반 핵물질 검사장비/기술조사분석 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ○ DDA 장비 핵심기술 개발 - 펄스형 중성자선원 및 대표시료 정의 - 고방사선환경하에서 펄스 중성자 정밀계측 기술개발 - 특정핵물질 생성량 평가방법론 개발 ○ MCNP에 의한 DDA 장비 시뮬레이션 모델 구축 및 검증 ○ DDA 장비 상세설계 및 제작 ○ DDA장비 설계 및 As-Built 자료에 의한 MCNP 모델 Update 및 최적화 ○ DDA 장비 운영을 위한 중성자 차폐시험시설(벙커) 구축 및 인허가 ○ 제작 prototype 장비 검증시험 및 시스템 최적화 - 국제표준 ASTM C1493 요건에 따른 성능검증 절차서 개발·적용 - 펄스형 중성자선원에 의한 장비 검증시험 및 평가 - 평가결과와 MCNP 추정치와의 비교분석/Update - 사용후핵연료에 대한 특정핵물질 생성량추정 현장증시험 및 MCNP 추정치와의 비교분석 ○ 규제 현장 적용: KINAC과 시험장비·시설 공동운영/활용 협약체결 및 안전조치실 핵물질활용팀 활용 추진 ○ DDA 기반 특정핵물질생성량 분석 차폐시험시설(벙커) 구축완료 ○ 해외 연구기관 및 IAEA와 기술협력 추진 ○ 1단계 □ 목표 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정시스템 상세설계 및 제작 □ 내용 ○ DDA기법기반 특정핵물질 생성량 추정장비기술 조사·분석 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ○ DDA 장비 핵심기술 개발 - 펄스형 중성자발생장치 운전모드 최적화 기술개발 - 고방사선환경하에서 펄스 중성자 정밀계측 기술개발 - 특정핵물질 생성량 분석방법론 개발 - 펄스형 중성자 선원항 및 대표시료 정의 ○ MCNP에 의한 DDA 장비 시뮬레이션 모델 구축 ○ DDA 장비 상세설계 및 제작 ○ DDA 장비 운영을 위한 중성자 차폐시험시설(벙커) 구축 및 인허가절차 착수 ○ 2단계 □ 목표 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정시스템 운영 및 분석 프로그램 개발 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정시스템 최적화 □ 내용 ○ 특정핵물질 생성량추정을 위한 DDA 장비 제작 완료 - 장비 운영 및 분석프로그램 개발 ○ DDA장비 상세설계 및 As-Built 자료에 의한 MCNP 모델 Update 및 최적화 ○ DDA 장비 운영을 위한 중성자 차폐시험시설(벙커) 구축 및 인허가 완료 ○ 제작 prototype 장비 검증시험 및 시스템 최적화 - 펄스형 중성자선원 이용 장비 검증/성능시험 및 평가 - 평가결과와 MCNP 추정치와의 비교분석/최적화 - 사용후핵연료에 대한 특정핵물질생성량 추정시스템 현장 검증시험 및 MCNP 모델 추정치와의 비교분석 ○ DDA 기반 특정핵물질 생성량 추정시스템 시험시설(벙커) 구축 ○ 개발된 기술의 활용방안 도출 ○ 규제 현장 적용: KINAC과 시험장비·시설 공동운영/활용 협약체결 및 안전조치실 핵물질활용팀 활용 추진 ○ 해당 연도 □ 목표 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 선행기술 분석 ○ 특정핵물질 생성량 추정 수학적방법론 개발 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 핵심기술개발 ○ 중성자시험시설 인허가 준비 □ 내용 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 선행기술 분석 ○ 생성량 추정 수학적방법론 분석 및 개발전략 수립 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 핵심기술개발 - DDA 장비 MCNP 시뮬레이션 기술개발 - 1-channel DDA 신호 측정시스템 구성 - 지발감마선 계측평가를 위한 1-D 시뮬레이션 모델 개발 ○ 중성자시험시설 인허가 준비 - 중성자시험시설 차폐평가 - DDA 장비/시설 인허가 추진계획 확정 □ 연구개발성과 (정성적 성과) ○ 특정핵물질의 생성량을 DDA 방법으로 분석할 수 있는 기술과 시험시설을 국내기술로 완성함으로써, 국내 특정핵물질 관리에 필요한 검증기술의 고도화를 달성하고 원자력 안전규제 기술의 선진화와 신뢰도를 높일 수 있음 ○ 개발 기술과 장비는 신핵연료(또는 사용후핵연료)에 포함된 특정핵물질 생성량 분석에 직접 활용되며 연소도, 농축도, 냉각시간 측정 등 핵연료 및 핵물질에 대한 이력 측정에 유용하게 활용 예정 (정량적 성과) ○ 장비 진단성능 - 진단 중성자 pulse length < 15 μsec - 검출기 time resolution < 0.1 μsec - 스캐닝 주기 > 100 Hz - 최소 측정시간 = 100 sec ○ 특정핵물질 총량 분석정확도 - fissile material total activity 오차 ; < 10 % - 연소이력기반 특정핵물질(²³⁵U, ²³⁹Pu, ²⁴¹Pu) 생성량 ; < 10 % ○ 개발장비 중성자 표적과 He-3 검출기 사이 최대 거리 = 0.5 m □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (활용계획) ○ 본 과제를 통해 개발된 특정핵물질생성량 분석장비와 운영시스템 그리고 시험시설은 국제표준인 ASTM C1493요건을 적용하여 성능검증을 완료하고, 최종적으로 KINAC과 공동운영 협약 하에서 국가 원자력 안전규제 시험시설로 운영되도록 추진하며, KINAC 안전조치실 핵물질활용팀이 이 기술을 원자력 안전규제 활동에 활용하도록 주관기관은 적극 지원 예정. ○ 또한 장비 운영과정에서 KINAC과 긴밀한 협력을 통하여 국내의 특정핵물질 분석 및 관련 기술 역량을 지속적으로 강화하고, IAEA와 기술협력을 통하여 개발된 장비/기술의 국제공인을 추진. (기대효과) ○ DDA 장비에 의한 특정핵물질량 추정 및 관련 기술개발로 국내 원자력 안전규제 검증능력이 대폭 향상될 것으로 예상됨. ○ 본 사업에서 개발하는 장비는 이동/조작이 편리하도록 초소형 DDA 장비로 설계/제작하여, 특정핵물질 생성량 추정뿐만 아니라 핵물질 탐지 등 다양한 원자력 안전규제 장비로 활용될 것으로 확신함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오병훈
• 주관연구기관 : 스탠더드시험연구소
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. DDA 기법;특정핵물질;안전조치;중성자발생장치;비파괴분석; 2. Differential Die-Away(DDA) technique;Special Nuclear Material;Safeguard;Neutron Generator;Non-Destructive Assay;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 미확인 핵물질 현장 핵감식 기술지원에 활용될 예비특성평가 기술 개발 ○ 국내 민관 대응체계를 고려한 유사시 비상대응 기반 확보 ○ 방사능테러 대응에 활용 가능한 유망 분석 기술 및 측정기법 예측 ○ 전체 내용 ○ 미확인 핵물질 예비특성평가 기술 개발 - 예비특성평가 개념 정립 및 절차 개발 ∘ 미확인 핵물질 측정‧분석 절차 관련 문헌조사 - 예비특성평가 활용가능 장비 및 고도화 요구 기술 선정 - 핵종식별기를 이용한 무표준 핵물질 동위원소 비율 분석 기술 개발 - HH-XRF를 이용한 미량원소 성분 분석 기술 개발 - 무표준 원소분석 장비 도입을 위한 인허가 기술 개발 ○ 현장 대응력 강화를 위한 비상대응 기반 기술 확보 - 국내 핵감식 대응역량 현황 진단 - 방사능테러 기술지원 도구 개발 ∘ 발생가능한 비상상황 분류 ∘ 기술 기반 단계적 의사결정기준 개발 - 방사능테러 훈련 시나리오 개발 - 비상대응 역량 강화 및 기술 교류 ∘ 국내 불법유입 방사성물질 사건 조사 및 IAEA ITDB 보고 ∘ 국내 방사능테러 관계자 핵감식 인식제고 워크숍 개최 - 현장대응력 강화 주요 이슈 연구 ∘ 유사 기능을 갖는 기관 간의 연계 문제 ∘ 주요 전문 분석기관 역량 연계방안 마련 ∘ 방사성물질 취급 특수시설 및 Manipulator 조사 및 분석 ∘ 수행자의 숙련도에 따른 결과 변동 예측 ∘ 주요 핵감식 인자 분석기술 연구 ∘ 원격탐지 가능 기술 현장 적용 아이디어 ○ 공통 요소기술 조사·평가 및 미래 활용 가능 기술 예측 - 실험실 분석 기반 요소기술 조사 - 핵안보 비상대응 현장에 응용 가능한 요소기술 도출 - 미래 활용 가능 유망 기술 예측 - 주요 도출 기술 활용 가능성 평가 □ 연구개발성과 ○ 1차년도 (2018) ○ N-STAR 보고서 제출 (3건) - 신연료 제조조건별 미세조직 차이 연구 - 환경시료 내 방사성핵종 측정에 대한 품질 관리 기법 - 알파분광분석법의 숙련도 향상 방안 연구 ○ 국내학술대회 논문발표 (5건) - “The development of National Nuclear Forensics Library system” KNS 2018 - “Development of Domestic Fresh Fuel Identification Algorithm through Comparative Analysis of Nuclear Fuel Signatures” KNS 2018 - “핵테러 및 핵물질 불법거래 대응을 위한 국가 핵감식 지원체계 연구 “, 한국법과학회 2018 - “The present status and future challenges of nuclear forensics in ROK”, KRS 2018 - “Identification of Sr Compound in radiological terror scene by LIBS at long distance” KRS 2018 ○ 성과홍보 (6건) - 제2차 KINAC-SIPRI 워크숍 주제발표: NNFL capability in the ROK - 2018 KRS 워크숍 주제발표: 한국의 국가 핵감식 라이브러리 구축 - 2018 월성원전 방사능방재 합동훈련: 훈련부스운영 - 제3차 KINAC-SIPRI 합동세미나 주제발표 · 한미간 NNFL 협력현황 · 한국의 핵감식 라이브러리 개발 현황 · 한국의 국가대응 체계 ○ 2차년도 (2019) ○ N-STAR 보고서 제출 (2건) - 3D 스캐너를 이용한 모의 우라늄 펠렛 측정 정밀도 분석 - 알파분광분석법의 숙련도 향상방안 연구 ○ 국내학술대회 논문발표 (2건) - “Investigation on the Research Trends and Analysis Technique using X-ray for Nuclear Forensics”, KNS 2019 - “Preliminary measurements of uranium samples with portable X-ray fluorescence equipment”, KRS 2019 ○ 성과홍보 (2건) - 경찰청 대테러 담당관 대상 위탁 교육과정 : 주제 발표 · 핵감식 개요 및 현황 - FBI 초청 핵방사능테러 대응 현장감식 교육과정 : 주제 발표 · 한국의 핵감식 역량 현황 ○ 3차년도 (2020) ○ 정책제안 (1건) - 방사능테러 위기대응 실무매뉴얼 개정(안) ○ N-STAR 보고서 제출 (2건) - 휴대형 X-ray 형광분석기 주요 설계 변수 및 빔 특성 분석 - 미확인 핵물질 예비특성평가 개념 및 방사능테러 대응 적용방안 ○ 국제학술대회 논문발표 (1건) - “The Study on the Quantitative Analysis of the Uranium Oxides Samples using Handheld X-ray Fluorescence”, IRPA-15, 2021 ○ 국내학술대회 논문발표 (2건) - “Comparative Analysis of HH-XRF Spectra for UO₂ using Monte Carlo Simulation”, KRS 2020 추계 - “미확인 핵물질의 예비특성평가를 위한 단계적 의사결정 기준 활용”, KARP 2020 추계 ○ 성과홍보 (1건) - ASEAN 국가들의 핵감식 역량 강화를 위한 교육과정 : 주제발표 · 핵감식 개요 및 현황 ○ 4차년도 (2021) ○ 정책반영 (1건) - 방사능테러 위기대응 실무매뉴얼 개정 완료 ○ N-STAR 보고서 제출 (1건) - 방사선계측기 특성화 개념 및 방법론 ○ 국제학술지 논문게재(1건) - “Monte Carlo simulation for the analysis of various solid samples using handheld X-ray fluorescence spectrometer and evaluation of the effect by environmental interferences”, Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy 180 (2021) 106203 ○ 국내학술대회 논문발표 (4건) - “A Study on the Uranium Enrichment Determination using the Standard-less Gamma Spectrometry Technique”, KNS 2021 춘계 - “Portable LaBr3 Detector Characterization and Radioactivity Calculation using the InterSpec and GADRAS-DRF”, KNS 2021 춘계 - “HH-XRF를 이용한 극미량 불순물 정량분석의 최적조건 도출 및 검출한계 계산에 관한 연구”, KARP 2021 추계 - “전기용융로를 이용한 HH-XRF 정량분석 교정용 비드 제작”, KARP 2021 추계 ○ 성과홍보 (3건) - 2021 방사능테러대응 공동 워크숍 : 주제발표 · 한국의 핵감식 역량 소개 등 - 경찰청 화생방 대테러 실무자 집체교육 : 주제발표 · 방사능 테러이용물질 이해 및 핵감식 체계 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (* 규제활용성 측면) ○ 활용계획 - 규제통제를 상실한 핵물질 탐지, 분석 등의 방사능테러 대응에 활용 - 타 분야와의 연계강화를 통한 국가 핵감식 체계 고도화 기여 - 미규제 핵물질에 대한 규제 대응력 강화 ○ 기대효과 - 국제사회의 핵개발 의심을 원천 차단할 수 있도록 국가 핵투명성 향상에 기여 - 북핵문제, 핵테러 문제로부터 국민들이 안심할 수 있도록 기여 - 국제사회에서의 국가 신인도 제고 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 김우진
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 핵감식;핵물질 탐지;예비특성평가;식별인자;핵물질 전주기; 2. Nuclear Forensics;Nuclear Material Detection;Preliminary Characterization;Signature;Nuclear Material Life Cycle;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 < 원자력 발전소 안전해석의 종합효과실험 데이터 기반 모델링 기법을 이용한 정확도 향상 연구 > ○ 원자력 안전해석코드의 정확도에 가장 큰 영향을 미치는 구성방정식을 종합효과실험(IET: Integral Effect Test) 데이터를 이용하여 데이터 기반 모델링 방법을 통해 불확실성 감소 ○ 이를 위해서 개별효과실험(SET: Separate Effect Test)에서 먼저 데이터 기반 모델링을 위한 인공신경망(ANN: Artificial Neural Network) 구축 및 원자력 안전해석 코드인 MARS와 연계 ○ IET의 데이터를 통해서 SET로 학습된 MARS+ANN 고도화 ○ 학습된 안전해석코드의 오차 및 한계 평가 ○ 전체 내용 ○ SET 데이터 기반 인공신경망(ANN) 학습 및 MARS-KS 코드와의 연동 - ANN 학습을 위한 여러 열수력 조건의 SET 데이터베이스 구축 - IET 데이터로 ANN을 학습하기 전 ANN을 SET 데이터로 선(先)학습 - ANN 구현이 용이한 Python 등의 언어와 MARS-KS와 연동 ○ 단일 IET 데이터 기반의 기계학습을 통한 안전해석 코드와 ANN 연동 - SET 데이터 기반으로 구성방정식을 대체할 수 있는 학습된 ANN의 IET 적용 및 평가 - SET 데이터 기반 ANN 출력 변수에서 IET 데이터의 모사를 위한 변수 보정 방법론 개발 - IET 데이터로 보정된 변수를 기반으로 한 ANN 학습 - 훈련된 ANN의 다른 IET 데이터의 적용성 및 정확성 평가 ○ 다중 IET 데이터 기반의 기계학습을 통한 코드 내 구성방정식의 오차 기여도 평가 - 다중 IET 데이터에서의 ANN 학습 및 정확도 평가 - 다중 IET 데이터 기반 ANN, 단일 IET 데이터 기반 ANN의 구성방정식간 비교 - 코드 내 구성방정식으로 인한 오차 및 한계 평가 □ 연구개발성과 • 본 연구를 통해 원자력 발전소 인허가에 중요한 발전소 안전해석 시 사용되는 안전해석코드에 여러 계통의 영향이 합쳐진 IET 데이터 기반 인공신경망(ANN)을 적용하여 더 정확한 안전해석코드를 구현하고자 함. • 구성방정식 모델 개발 시 IET 데이터를 활용하여 정확도를 향상할 수 있는 방법론 개발 • 기존 구성방정식 모델과 IET 데이터로 학습된 ANN의 비교를 통해 물리에 기반한 구성방정식 모델의 오차가 크게 발생할 수 있는 열수력학적 조건과 원인을 찾아내고 그에 따른 기존 구성방정식의 오차를 보정할 수 있는 영역을 찾을 수 있음. • ATLAS-DSP, LOFT와 같은 IET 실험이 추가적으로 시행될 때마다 ANN에 사용할 수 있는 데이터가 증가하며, 이를 통해 궁극적으로 구성방정식의 제한된 수학적 함수 형태에서 벗어나서 ANN을 통해서 비선형적 데이터 사이의 상관관계도 구현하여 안전해석 코드의 정확도를 최대화 할 수 있음. • ANN을 기반으로 한 규제코드 선진화와 원자력 시스템 해석 코드 개발에 기여할 수 있는 원천 기술 확보 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 기존 구성방정식이 가지는 제한적인 수학적 함수꼴에서 벗어나서 데이터 기반 모델링을 통해서 실험적 데이터가 축적될수록 자연스럽게 정확해지는 안전해석 코드 구현. • 기존에 안전해석코드의 검증에 주로 사용되었던 IET 실험데이터들을 안전해석코드 개발에 직접적으로 사용할 수 있게 해주는 기초기술. • 차세대 안전해석 코드개발을 위해 인공신경망(ANN)의 사용가능성을 선제적으로 파악하여 이를 바탕으로 해외선진국 대비 안전해석 코드 분야의 기술적 격차를 유지 또는 좁힐 수 있는 원천기술 개발 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이정익
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 규제 코드 선진화;인공신경망;차세대 원자력 시스템 안전 해석 코드;구성방정식;종합실험효과; 2. Progress of regulation code;Artificial neural network;Next generation nuclear system safety analysis code;Constitutive equation;Integral effect test;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 들뜬상태 동역학 현상의 정확한 이론 분석을 위해, 물질을 구성하는 전자-원자핵의 들뜬 상태 양자 동역학 분석 프로그램을 개발하고, 이를 적용함. ○ 전체 내용 • 들뜬 상태 전자-원자핵 양자 동역학 분석 프로그램 개발 - 효율적이며 계산 성능 향상을 위한 block decompose 방법, 병렬화 계산 방법 적용 - 계산 속도 향상을 위한 time evolution operator의 self-consistent 적용과 근사 방법 최적화 - 복잡한 다체 파동함수 파일 표준화 • 들뜬 상태 현상 적용 및 동역학 현상 분석 - OLED 물질의 들뜬 상태 소재 열화 현상 분석 - 반도체 내 결함에 의한 비발광 재결합의 구조 변형 효과 분석 - 그래핀 나노 리본에서의 들뜬 상태 전자-원자핵 상관된 동역학 특성 분석. □ 연구개발성과 • 물질 내 들뜬 상태 동역학 현상은 생명현상에서부터 여러 응용 연구에 이르기까지 다양한 영역에서 나타남. 하지만 들뜬상태에 대한 정확한 이론 분석 방법의 부재로 이들 현상에 대한 정확한 분석이 이루어지지 못하고 있음. • 본 연구에서 개발한 이론 분석 프로그램을 이용하여 들뜬 상태 현상들에 대한 새로운 이론 분석을 가능하게 만들었으며, 이를 통해 들뜬 상태 현상들에 대한 근본적인 이해를 높이는데 기여함. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 본 제안서에서 개발한 이론 분석 프로그램을 기존에 정확한 이론 분석이 제대로 진행되지 못한 다양한 들뜬 상태 현상에 대한 새로운 이론 해석 결과를 제공함. 이를 통해 들뜬 상태 현상에 대한 기초 이론 발전과 함께 다양한 공학적 응용에 큰 기여를 할 것임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 방준혁
• 주관연구기관 : 충북대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 들뜬상태 동역학;시간의족 밀도 범함수 이론;전자-원자핵양자 동역학;제일원리 계산 프로그램; 2. Excited-state dynamics;Time-dependent density functional thoery;Electron-nuclear quantum dynamics;First-principes calculation;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ㅇ 주변국의 흑연감속로에 대한 핵물질의 확산, 불법이전 등에 대한 우려를 정량적으로 평가할 수 있는 핵물질매력도(FOM, Figure of Merit) 평가 ㅇ 전산코드를 활용한 영변 흑연감속로의 핵물질 발생량 추정 ㅇ 주변국의 핵주기 공정단위에 대한 물질수지평가를 통한 핵물질 종합 보유량 산출 방법론 개발 ㅇ 물질수지평가 공정별 추정 산출 핵심 알고리즘을 활용한 “핵주기 공정별 발생량 추정 프로그램” 개발 전체 내용 ㅇ 주변국 사용후핵연료에 대한 핵물질매력도를 평가 - 방법론 조사 및 적용 방법 도출 ㅇ 흑연로 연소도 모델링을 통한 핵물질 발생량 추정 - 핵물질 재고 평가기술 개발 ㅇ 핵물질 매력도 평가를 이용한 핵물질 검증 방법론 제안 - 핵물질 매력도 평가를 위한 알고리즘 개발 및 연산도구 개발 ㅇ 주변국 원자력시설의 세부자료 수집 - 주변국 핵연료 주기에 해당하는 시설 목록, 세부 정보 파악 ㅇ 핵주기 시설 단위 공정도 선정 - 핵연료 주기의 각 단계에 해당하는 시설 공정도 선정 - 주변국 원자력시설과 유사한 해외 시설의 세부 공정도 수집 - 물질수지평가시 산출량의 차이는 다양한 변수 선정 - 공정도의 세부 요소 파악 필요 ㅇ 단위 공정 물질수지평가 ㅇ 주변국 원자력 시설 주요 변수 설정 ㅇ 물질수지평가를 통한 핵물질 발생량 추정 Tool 개발 - 단위 공정별 물질수지평가를 통한 주변국 핵시설 공정에 적용할 핵물질 입력, 출력량 산출식 도출 - 산출 프로그램의 개발 - 단위 공정별 특성 반영 설계 - 주변국 핵주기 흐름도 적용 연구개발성과 ㅇ 원자력시설 해석 및 평가기술 개발 - 원자력시설의 불법 재사용 또는 유사시설의 개발 탐지 평가기술 개발 - 핵물질 매력도 평가 및 모델링을 통한 사용후핵연료 발생량 추정기술 개발 - 주변국 원자력시설 물질수지평가 결과를 바탕 미확인 핵물질량의 예측 - 주변국 원자력시설의 단위 공정도에 대한 물질수지평가 변수 설정 - 물질수지평가의 공정 흐름도 및 프로그램 적용 알고리즘 개발 ㅇ “핵주기 재처리 공정별 발생량 추정 프로그램”의 개발 결과의 S/W 저작권 등록 ㅇ 전문가 인력양성 및 신규 인력 채용 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 우리나라의 향후 선진핵연료주기에 대한 핵비확산 측면의 평가에 활용 가능 ㅇ 주변국의 비핵화 검증 작업시 즉각적 대응 도구로 활용 ㅇ 주요국만 보유하고 있는 핵활동 검증 관련 국내 미확보 기술의 및 국가 핵물질 분석 기술 고도화에 기여 ㅇ 주변국의 비핵화에 따른 핵물질 통제권의 선점은 시설의 불능화, 제염, 해체, 재이용 등 경제적, 산업적으로 가치가 높은 시장의 선점으로 이어질 수 있음 ㅇ 시급 현안인 주변국 비핵화 문제 해결을 위한 국내 기술기반 구축으로 미신고 원자력시설 검증을 통한 국민 불안 해소 및 국가 신뢰도 제고 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김기현
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 비핵화;핵주기;물질수지평가;흑연감속로;핵물질매력도; 2. denuclearization;nuclear fuel cycle;Material balance evaluation;graphite moderated reactor;nuclear material attractiveness;

연구개요 ⚫ 최근 사용되고 있는 방사선 기반 항암면역치료제의 효능(면역증진)을 극대화 시킬 수 있는 천연생물소재 발굴 및 새로운 어쥬번트 formulation 기법을 바탕으로 다양한 난치성질환의 백신 및 치료제에 대한 적용이 가능할 수 있는 새로운 고효율 생물소재(어쥬번트) 개발을 목표로 함 연구 목표대비 연구결과 [1차년도 연구목표] • 항암면역 증진 천연생물소재의 발굴 및 작동기전 검증 - 항암면역 활성 유도 천연생물소재의 탐색 및 발굴 - 항암면역 유도 천연생물소재의 작용 기작 규명 [2차년도 연구목표] • 선별된 어쥬번트 후보물질의 다양한 formulation 기법을 통한 면역증진 기술 확립 - 다양한 liposome과 천연생물소재의 formulation을 통한 암-특이적 항원성 및 면역원성 증진기술 개발 - 다양한 면역증강제/천연생물소재의 혼합을 통한 면역원성 증진기술 개발 • 수지상세포를 이용한 항암면역증진 기술 확립 [3차년도 연구목표] • 방사선 기반 항암면역치료제에 대한 천연생물소재의 어쥬번트 효능 검증 및 평가 - 방사선 기반 항암면역유도 수지상세포 치료제의 방어효과 증진 시스템 구축 - 방사선 기반 암세포 백신의 면역원성 증진 천연생물소재 탐색 및 평가 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) [활용방안] • 현재 임상에서 널리 사용되고 있고, 그 효능이 입증되어진 방사선 기반 항암면역치료제의 방어효과를 극대화 시켜줄 수 있는 새로운 어쥬번트를 개발함으로써 임상시험 적용에서 중요한 정보로 활용할 수 있고, 단순 암환자의 치료 목적에만 부합되는 것이 아니라, 세포매개성 면역반응을 필요로 하는 다양한 난치성질환(결핵, 살모넬라, 바이러스 등)의 백신 및 치료제로서의 적용이 가능할 것으로 기대됨 [기대효과] • 기술적 측면 : 현재 임상에서 적용되고 있는 방사선 기반 면역항암백신의 효과를 더욱더 증대 시킬 수 있는 천연생물소재의 발굴에 대한 연구는 다양한 질병제어 연구개발에 기초적인 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료됨 • 경제·사회적 측면 : 천연생물소재(바이오소재)를 이용한 새로운 어쥬번트의 개발은 기존 사용되고 있는 다양한 암 백신 및 치료제들의 효과를 더욱더 증대 시킬 수 있을 뿐만 아니라 암의 병인기전과 유사한 다양한 질환들에 적용이 가능할 것으로 사료됨. 또한, post-genome 시대를 맞이하여 다양한 질병을 치료하기 위해 바이오 소재를 이용한 면역시스템을 조절할 수 있는 새로운 소재의 개발이 가속화되고 있어, 본 연구를 통해 개발되어질 천연생물소재 유래 어쥬번트는 강력한 천연물 신약 경제/산업적 측면에서 국가경쟁력을 향상 시킬 수 있을 것으로 사료됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 변의백
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 항암;면역;천연물;수지상세포;어쥬번트; 2. Anticancer;Immune response;Natural compound;Dendritic cell;Adjuvant;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 Morin을 이용하여 세 가지 유형의 대표적 유방암 세포 모델(에스트로겐 수용체 양성, 삼중음성 및 HER2 과발현)에서 전이활성 및 생존, 유방암 치료의 주요 표적인자에 미치는 효능과 그 작용기전을 분석하여 맞춤형치료 전략을 수립한다. 또한 소형 동물모델을 이용하여 치료효과를 검정하여 기존 유방암 치료기술의 한계를 극복한다. ○ 전체 내용 ● 유형별 유방암세포에 대한 독성 및 암의 전이 등에 미치는 효능 평가 : 세포독성 평가 (SRB assay) : 전이활성 평가(Wound healing assay, Invasion assay, MMP-9의 활성 및 유전자 발현 분석, uPA/uPAR 발현 분석) ● 유형별 유방암세포에 대한 전이 및 성장에 미치는 효능에 대한 기전 분석 : 전이인자 발현 조절 기전분석(MAPK, Akt 등의 신호전달인자의 인산화 등) : 신호전달 단백질(MAPK, Akt 등)의 저해제(inhibitors)의 처리에 따른 작용기전 분석 : Nuclear fractionation을 통한 전사인자의 발현 및 활성 분석 ● 유방암 치료표적인자(ERα 및 HER2)의 발현에 미치는 효능 평가 : ERα 및 HER2의 발현 변화분석(Western blotting) : 하부인자 및 신호전달 인자의 발현 또는 인산화 변화 분석 : 세포 생존, DNA 손상, DNA 수선 인자 등의 인산화 및 발현변화 분석 : 세포사멸 인자의 발현, 세포주기 변화 및 세포주기 조절인자의 분석 : Immunocytochemistry를 통한 DNA 손상인자 발현분석 ● 항암제 내성 유방암세포에 대한 효능평가 및 기전 분석 : 항암제 내성 유방암세포에 대한 세포독성 평가(SRB assay) : 세포사멸 인자의 발현 변화 분석 : Flow cytometric analysis를 통한 세포사멸기전 분석 : 세포주기 분석 및 관련 인자발현 분석, 세포생존인자 및 DNA 수선 인자의 발현 변화 분석 ● 실험동물을 이용한 항암효능 및 항전이효능 평가 : Balb/c nude mouse를 이용한 tumorigenesis : Pathological analysis □ 연구개발성과 정성적 성과 - Morin이 유형별 유방암세포에서 항전이 효능을 가짐을 입증하고, ER 양성 유방암세포인 MCF-7에서는 Akt/GSK3β 기전을 통해 항전이 활성이 조절됨을 증명 - Morin의 삼중음성 유방암세포의 치료를 위한 후보 소재로서의 활용 가능성을 입증하고, MDA-MB-231 세포를 통해 삼중음성 유방암에서의 항암활성이 cell cycle arrest를 매개하여 작동함을 확인함 - HER2 과발현 유방암 세포인 SK-BR-3 세포를 통해 morin이 HER2의 표적화를 통한 항암활성을 apoptosis와 autophagic cell death 기전을 통해 나타낼 뿐만 아니라 전이활성도 억제할 수 있음을 입증함 - Morin이 삼중음성 유방암의 치료에 사용되는 doxorubicin의 항암활성을 FOXM1과 EGFR1 기전 저해를 통해서 향상시킴을 입증함 -Morin이 항암제 내성 유방암세포 대한 항암활성도 가짐을 입증 정량적 성과 - SCI(E)논문: 5편 발표, 2편 준비 중 - 학술대회 발표: 국내 2편, 국제 6편 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 : 유방암 치료효율 개선을 위한 치료전략 수립을 위한 근거자료로 활용 : 전임상 및 임상 연구를 위한 기초자료로 활용 : 다양한 질환에 대한 morin의 약리활성 검증을 위한 연구 자료로 활용 : 유방암 및 기타 다양한 암의 치료를 위한 소재개발에 활용 : 기존 항암제의 한계성 극복 및 새로운 치료전략 수립을 통한 유방암의 치료효율 개선 : 저렴한 의약용 신소재의 공급으로 국민 보건비 지출 경감과 그에 따른 의료복지 증대 및 가게 지출경감 : Morin을 이용한 다양한 식의약품 개발로 부가가치 창출로 관련 산업에 대한 관심 증가 및 투자, 고용창출 효과 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 남경수
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 유방암;전이;암치료;모린;세포사멸; 2. Breast cancer;Metastasis;Cancer therapy;Morin;Cell death;

IV. 사업수행결과 ○ 융합PET(PET/MRI 및 PET/CT)를 이용한 다중-다기능 분자영상을 이용한 임상 치료계획 및 치료반응 평가지표의 임상적 유효성 평가 연구(유방암, 림프종, 뇌종양, 치매 및 파킨슨병 뇌질환용 방사성의약품평가 등) ○ 소동물 PET/CT 및 MRI장비를 이용한 다기능 융합 영상법 개발 ○ 고분해능 뇌영상 기반 뇌질환 진단 기초연구기술 개발 ○ 종양모델 진단평가를 위한 PET-MRI융합영상법 개발 ○ 추적자 동력학 기반 PET-MRI융합분석법 개발 ○ 기관 내외 연구자들의 소동물 전임상연구 지원 활성화를 위한 기관내 장비운영 및 이용지원 체계 수립 추진 ○ 치매성 뇌질환 진단용 신규 방사성의약품 평가 임상시험 수행 및 전립선암 진단용 신규 방사성의약품 임상시험 추진 ○ 본 연구사업의 주목표인 MC-50 사이클로트론을 통한 이용 연구자들의 시설 활용지원은 통계에 따르면 총 15개 기관의 연구를 지원하였다. 가속기 가동시간은 총 1003시간이며 RI 생산 빔 조사 지원건수는 63건이고 외부 이용자 지원건수는 지원건수는 180건(내부이용: 78건, 외부이용: 102건)로 총 243건을 기록하였다. ○ 또한 MC50 사이클로트론의 안정적 운영은 본 연구사업의 융복합 연구과제 지원 관련 장비가동률에 있어 당해년도 목표치 90%에서 99%로 초과 달성하였으며, 실험지원 목표 230건 이상을 무리 없이 지원하였다. ○ 50 MeV 사이클로트론 기반으로 한 차세대 PET 방사성동위원소 3종(Cu-64, Zr-89, I-124)은 의학원에서 국내 최초로 개발하여 연구용으로 국내 의료기관 및 연구소에 무상으로 공급(단, 포장 및 배송료는 주문자 부담)하고 있으며 국내 총 14기관이 사용허가를 보유하고 의학원으로부터 공급 받아 분자영상 및 핵의학기술에 대한 R&D에 활용하고 있음. Cu-64는 3,705.5 mCi/173건, Zr-89은 69 mCi/15건, I-124는 129.4 mCi/26건을 생산하여 공급하였음 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 이교철
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 양전자방출단층촬영술;융합영상시스템;다기능방사성의약품;다기능융합분자영상;임상연구사이클로트론;양성자;중성자;중양성자빔; 2. PET;hybrid imaging system;multi-functional radiopharmaceuticals;multi-functional hybrid molecular imaging;clinical study;MC-50;cyclotron;proton;neutron;deuteron beam;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ■ 레이저 플라즈마 및 원자빔 기반 이동형 핵물질 분석 기술개발 • ‘레이저 유도 파열 분광법’ 기반 다원소 분석기술 및 ‘레이저 용발 분자 동위원소 분광법’ 기반 동위원소 분석기술 개발 • ‘동위원소 분해 원자빔 레이저 분광시스템‘ 구축 • 민감도 증진, 분석정보 다각화, 이동성 향상 등 고도화 ○ 전체 내용 ■ 레이저 유도 파열 분광법 기반 다원소 분석기술 및 레이저 용발 분자 동위원소 분광법 기반 동위원소 분석기술 개발 • 레이저 유도 파열 분광법(LIBS)을 적용한 다원소 분석시스템 개발 • 레이저 용발 분자 동위원소 분광법(LAMIS) 기반 동위원소 분석시스템 구축 • LIBS-LAMIS 결합을 통한 조성 및 동위원소 측정 시스템 구축 - 원자/분자 스펙트럼 측정을 통한 원소 및 동위원소비 정량분석 • LIBS-LAMIS 시스템 최적화 및 고도화 - 레이저 펄스 중첩 최적화를 통한 측정 감도 향상 - 레이저 유도 형광을 적용한 극미량 동위원소 검출 방법 개발 ■ 동위원소 분해 원자빔 레이저 분광법 기반 동위원소 분석기술 고도화 • 동위원소 분해 원자빔 레이저 분광법 기반 분석시스템 개발 • 동위원소 측정 분해능, 효율 및 민감도 향상 기법 검토 - 초소형 도가니(micro crucible) 기술 향상을 통한 시준 원자빔 생성 및 레이저 교차 조건 최적화 - 파장변조/열환원/다중광경로 기법 도입 - 기존 연구 대비 동위원소 검출한계 향상 ■ 정성ㆍ정량분석 알고리즘 개발 및 고도화 • 전산프로그램(Matlab 등) 기반 정성ㆍ정량평가 알고리즘 개발 - 데이터 전처리 기법(정규화, 미분, 차분 등) 최적화 - 주성분 분석(PCA)을 통한 감식 대상 특성화 - 부분최소자승 회귀분석(PLSR)을 통한 정량평가 □ 연구개발성과 • 레이저 유도 플라즈마 분광 시스템 개발 및 고도화 • 동위원소 분해 원자빔 레이저 분광시스템 개발 및 고도화 • 정성ㆍ정량평가 시스템 구축 및 고도화 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 북한 핵시설 은닉 핵물질 사찰에 활용 및 당사국으로서 주도적 역할 이행에 이바지 • 후행핵연료주기 관련 시설 안전조치 역량 강화에 기여 • 핵물질 규제 활동에 대한 국민 신뢰도 증진 • 핵물질 관련 사고 대응 및 현장 감식체계 구축에 기여 • 핵물질 데이터베이스 구축에 기여 • 후행핵연료주기 관련 계획 적기 이행에 대한 기술적 도움 제공 • 핵물질 취급시설 내 물질 계량 관리에 활용 • 핵감식 기술 관련 분야 고급 기술·인력 양성 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 윤종일
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 핵감식;레이저 분광법;방사성물질;동위원소;데이터 통계기법; 2. Nuclear forensics;Laser spectroscopy;Radioactive material;Isotope;Statistical data treatment;