Basic research Laboratory for Laminopathy

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 핵막의 inner membrane에서 mass를 구성하는 intermediate filament 인 Lamin A의 변이는 muscular dystrophy, Lipodystrophy, Cardiomyopathy 및 segmental senescence를 유발함. 그러나 하나의 유전자에서 서로 다른 변이가 왜 서로 다른 조직에 영향을 미쳐 유전질환을 유발하는지에 대한 이해가 부족한 실정임. 본 연구실은 Lamin A의 변이에 따른 질병의 발병 기전을 연구하고, 이를 통해 유전질환뿐 아니라 관련 유사 질환의 치료법을 제공하고자 함 □ 연구개발 내용 본 과제는 4명의 공동 연구자로 구성되어 있음. 1. 질병 기전 연구 : 우선 Lamin A의 변이에 따라 세포 내 신호 전달 과정의 변화 및 결합 단백질의 변화, 또한 in vivo 질병 모델 구축을 연구하여 질병의 발생 원인을 규명하는 연구를 진행하고자 함. 2. 단백질 구조 연구 : Lamin A의 다양한 변이가 단백질 구조에 어떠한 변화를 유발하는지를 구조생물학적 방법으로 연구하고, 이를 통해 핵막의 구조적 변화와 질병간의 연관성 규명. 또한, cryo-EM 기법을 통해 실제 세포내 Lamin A의 3차원적 구조변화를 실질적으로 구현하고자 함. 3. Lamin A 변이에 따른 줄기세포 분화 양상 변화 연구 : Lamin A의 발현이 세포의 분화에 따라 나타남. 따라서 Lamin A의 변이 위치에 따라서 각각의 세포 분화에 어떠한 영향을 미치는가를 분석. 특히 심근세포 분화를 중심으로 분석하여 dilated cardiomyopathy의 원인을 규명하고자 함 4. 세포주기에 따른 Lamin A의 결합과 해체 과정 분석 : 핵의 내막에 위치한 Lamin A는 세포주기에 따라 해체되거나 재조합이 되는 과정을 거치게 되는데, Lamin A의 변이에 따라 핵막의 assembly와 dissembly에 미치는 영향을 분석하여 세포주기의 변화와 질환의 특성을 규명하고자 함 이러한 연구를 통해 Lamin A의 변이가 왜 다양한 질병을 유발하는지에 대한 생리학적, 병리학적 이해를 얻고자 하며, 이를 통해 이들 질환에 대한 치료법 개발의 기초를 제공하고자 함 □ 활용 계획 및 기대 효과 기대효과: Lamin A 변이에 의한 질환은 조로증, 지방세포나 근이영양증, 심근세포확장증 등 신체 조직 내 다양한 질환을 유발한다. 이러한 증상은 일반적 노화 과정에서 일어나는 근육소실, 피하지방 조직의 감소, 심근세포의 기능 저하와도 연관이 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 Lamin A의 기능 이상과 유전질환의 연관성을 규명하면, 특정 유전질환에 대한 치료법 개발뿐 아니라 노화에 동반되는 유사질환에 대한 치료법이나 예방법 개발에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구의 성공적 수행은 이후 화합물 검색의 과학적 기초를 제공하여 신약개발로 이어질 것으로 판단되며, 이에 대한 경험을 본 연구진이 보유하고 있어 성공 가능성이 매우 높을 것으로 생각됨. 활용 계획: 본 연구결과를 통해 얻어진 Lamin A 변이에 따른 서로 다른 질환의 발병원인 규명은 곧바로 치료물질 검색법 개발의 기초로 활용될 예정이며, 이에 대한화합물 라이브러리도 확보한 상태임. 또한, 연구개발을 통해 얻어진 화합물 검색법은 특허 출원 후 희귀질환 전문 개발 회사로 기술이전을 통해 실제 약물 개발로 이어지게 할 예정임. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20230200
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Development of a real-time simultaneous analysis system for beta(tritium)-gamma radionuclides in water(seawater, underwater etc.)

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 알엠택
• 발행년도 : 20231200
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Research for the beam quality measurement using the deep-learning in the radiation therapy machine

• 연구책임자 : □ 연구개요 - 방사선 치료 장비의 정도 관리(QA)에 신틸레이터+이미지센서에 머신러닝기술을 결합하여 2차원 선량분포를 구현하고, 이를 바탕으로 정확한 빔선질 평가 방법을 개발하였음. - 개발된 빔선질계측 장치를 이용하여 양성자빔 특성 뿐만 아니라 광자빔에서 빔 선질을 평가할 수 있도록 구현하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 - 몬테칼로 (MC) 시뮬레이션으로 신틸레이터와 카메라 스펙의 최적화: MC에서 밀도 및 발광 세기를 고려하여 플라스틱 신틸레이터 선택하였으며, 연구 및 산업분야에 특화된 10비트 CCD센서의 카메라 사용 - 신틸레이터와 카메라 수납 가능한 하우징 팬텀 설계 및 제작: 기본적으로 빛 차단에 되도록 설계하고 내부 반사를 최소화 시키며, 카메라 수납하는 소형 착탈식 모듈 개념 도입하여 사용 및 구조 변경이 편리하게 설계 및 제작 - MC 시뮬레이션과 이에 대한 선량 이미지 분석 기법 연구 및 머신러닝 코드 개발: MC 시뮬레이션에서 X-ray에 의한 발광 분포 (가시광선의 역전파 논리 이용)를 구현하였으며, 이를 기반으로 계측 장비를 설계함. MC 이벤트 효율 개선을 위해 관련 파리미터 최적화. 시뮬레이션 데이터를 기반으로 양성자 빔의 선질 (beam range) 뿐만 아니라 Spread-out beagg peak (SOBP)도 측정하는 기법 개발. 또한 머신러닝 (딥러닝)의 예측 성능 평가를 위해 추가적인 정량적 분석 방법 (gamma-index passing rate로써의 loss 함수) 개발. 양성자 빔에 대한 신틸레이터의 광 분포가 주어졌을 때, beam range와 SOBP range를 각각 0.1 mm와 0.8 mm 이내의 예측 정확도를 보여줌. - 케이스 제작 및 차폐 검증: 무광 아크릴 사용하여 제작했으며, 시뮬레이션에서 카메라에 도달하는 선량 평가 - 선형가속기 및 양성자치료기에서 실험 진행 및 시뮬레이션 데이터와 비교 검증: 빔 스팟 크기와 퍼짐 정도 등을 조율하여, 신틸레이터 팬텀 중심 부위 (10-20 cm)에서 깊이 방향 선량 분포가 0.5% 이내로 잘 받는 것을 확인함. - 제작된 계측 장비 응용성을 위한 가능성 타진 및 추가 연구 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구에서 신틸레이터+이미지센서에 머신러닝기술을 결합하여 2차원 선량 분포를 구현해내는 방법을 처음으로 고안하고 개발해냈으며, 이와 같은 가능성을 알아보는 연구를 발판으로 실제 임상 현장에서 사용하기 위해 실용화를 위한 제품 개발을 계획함. - 2차원 선량 예측으로부터 빔선질 및 빔 프로파일을 동시에 측정하기 때문에 정도관리 절차의 간소화가 가능하며, 높은 화소의 이미지센서에 기반한 데이터를 이용한 딥러닝 방법으로부터 불필요한 광학적 현상을 제거하여 정확성 향상을 이루어냈음. - X-ray의 빔 대칭성 및 절대선량 측정 등에 확대 응용하여 한 번의 측정으로 월간 QA 진행이 가능하도록 데이터 추가 분석 계획. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 서울아산병원
• 발행년도 : 20230300
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Development of Shape Morphing Polymeric Actuator Using Photopatternable Donor-Acceptor Stenhouse Adduct Molecular Switches

• 연구책임자 : 연구개요 본 연구에서는 형상 변형 소프트 액츄에이터의 개발을 위해 Donor-Acceptor Stenhouse Adduct (DASA) 분자스위치를 화학적 결합으로 포함하는 고분자를 합성하고, 고분자 필름 이중층(bilayer) 구조를 바탕으로 광열(photothermal) 그리고 온도 변화에 의해서 작동하는 액츄에이터를 제조한다. DASA의 빛에 의한 colored-to-colorless 가역적 화학반응을 이용하여 쓰고 지울 수 있는 광 패턴을 만들고 공간적으로 선택적인 열팽창을 유도하여 다양한 모양의 구동을 프로그램 할 수 있는 형상 변형 엑츄에이터를 개발한다. 연구 목표대비 연구결과 광열 반응을 통해 형상 변형이 일어나는 액츄에이터를 개발하는 것을 목표로 광에 의한 분자스위치인 DASA 단량체 (DASA-base)를 합성하였으며 Tg(Glass transition temperature)를 조절할 수 있는 고분자 물질 중 하나인 PU(Polyurethane)를 선정 후 중합함. NMR(Nuclear magnetic resonance)을 사용하여 단량체와 고분자의 합성을 확인하였고 이후 합성된 DASA-base와 PU을 친핵성 첨가 반응을 통해 화학적으로 결합시켜 파란색(615nm)의 흡수 파장을 가지는 DASA-PU를 성공적으로 합성하였음. UV-Vis spectroscopy를 이용하여 장파장(가시광선 영역)에 대한 color to colorless 가역적 화학반응이 일어나는 것을 확인하였고, 상대적으로 열팽창계수가 높은 DASA-PU와 비교적 낮은 Polyimide film을 사용하여 drop casting 방법으로 고분자 필름 이중층(bilayer) 구조를 형성함. 광열 반응에 의한 필름의 구동을 확인하기 위해 white light(380nm~780nm)를 10분간 조사시켰으며 초기 각도(angle) 대비 71.2˚의 각도 변화를 확인함. 또한, 광열에 의한 bilayer film의 구동력을 확인하였고 1.18mJ/g의 구동 에너지를 확인함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 획득한 자료들을 통해서 국제적으로 저명한 SCI 상위·최상위 저널에 논문 게재를 목표로 하고 지적 재산권 확보를 위해서 특허 출원을 진행할 예정임. 이 연구를 확장하여 형상 변형 액츄에이터 기술을 체온으로 작동하는 그리퍼 등의 의료기기에의 직접 적용하고 웨어러블 디바이스 등에 응용하여 소프트 로봇 분야에서 기술 선점과 국가 기술력 확보에 기여 하고자 함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20230600
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The immunological mechanism study of optimized peptide cancer vaccine potentiated by radiation in malignant glioma

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사선 조사에 의한 종양 미세 면역환경을 개선함으로써 ‘최적화 펩티드 암백신’의 효능을 강화시키고 이에 대한 면역학적 기전을 규명함으로써 난치성 악성뇌종양에 부작용을 최소화하고 효과를 증대시킬 수 있는 암면역 병합치료법을 개발하고자함. ◼ 전체 내용 종양성장에 따른 종양주위 미세 면역환경 모니터링 및 방사선조사 효과 검증(1차년도), 소동물 뇌종양모델에서 ‘최적화 펩티드 암백신’과 방사선 병합요법의 효능 증명 및 최적 조건도출(2차년도), 소동물 뇌종양모델에서 ‘최적화 펩티드 암백신‘ 과 방사선 병합요법의 효능 증명 및 최적조건 도출(3차년도), ‘최적화 펩티드 암백신’과 방사선 병합요법의 효능에 관여하는 면역세포의 역할을 규명하고 연구내용 및 결과를 SCI 논문등재 하고자함 (4차년도) □ 연구개발성과 방사선 조사에 의한 종양 미세 면역환경을 개선함으로써 ‘최적화 펩티드 암백신’의 효능을 강화시키고 난치성 악성뇌종양에서 효과를 증대시킬 수 있는 암면역 병합치료법을 개발했음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 악성신경교종 (교모세포종)의 치료효과 개선을 위해 임상적용이 가능하면서 부작용을 최소화하고 항암효과를 극대화할 수 있는 방사선-암백신 병용 요법을 제안하는 연구임. 본 연구는 방사선을 병합하는 암면역치료요법의 실용화 기반 기술을 제공할 수 있으며, 방사선조사에 의한 면역억제된 종양주위 미세환경을 개선하고 효과적인 면역치료제를 개발하여 항백신효과를 극대화함으로써 기존의 방법에 비해 낮은 비용으로 부작용을 최소화하면 치료할 수 있는 차세대 암치료법을 개발할 수 있음. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20230600
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Development of Plasma Undulator for EUV

• 연구책임자 : 연구개요 언둘레이터(undulator)는 방사광가속기에서 방사광을 발생시키기위해 사용된다. 언둘레이터의 길이를 줄이기위한 여러 마이크로 언둘레이터들 중 플라즈마 언둘레이터에 대해 연구하였다. 최근 연구들은 레이저를 이용한 플라즈마 언둘레이터였으나, 본 과제에서는 전자빔을 이용하여 EUV용 플라즈마 언둘레이터를 위한 플라즈마 설계에 대해 연구하였다. 2개의 전자빔을 이용하여 앞서가는 전자빔(드라이버)은 플라즈마 언둘레이터를 생성하고, 따라오는 전자빔(삽입 전자빔)은 방사광을 만드는 것에 참여한다. 20 nm의 방사광을 만들기 위해 10¹⁸cm^-3 의 플라즈마 밀도에서 400 MeV의 드라이버와 삽입전자빔이 필요하리라 예상하였다. 본 연구에서는 전자빔과 플라즈마간 상호작용을 계산하였고 전자빔의 synchrotron 움직임으로부터 발생하는 방사광을 계산하는, 크게 2가지의 서로 다른 계산 알고리즘을 개발 및 적용하였다. 또한 실제 플라즈마를 생성하기 위한 기초연구를 진행하여 전자빔 플라즈마 상호작용 계산을 위해 particle-in-cell (PIC) 코드를 이용하되 수치오류가 없는 field 계산 알고리즘을 개발하였고, 전자빔의 움직임으로 발생되는 방사광은 Lienard-Wiechert Potential 식을 이용하여 계산하였다. 실제 플라즈마 채널을 발생하기위한 가스 capillary를 개발, 이를 이용하여 플라즈마 가속 실험을 진행하였다. 연구 목표대비 연구결과 PIC 시물레이션에서 얻은 전자빔의 궤적으로부터 synchrotron radiation 계산을 하였다. 실제로 얻은 파라미터는 200 MeV, 100 MeV의 전자빔 에너지와 10¹⁷cm^-3 의 플라즈마 밀도였고 이는 초기 예상했던 수치와는 많이 낮은 것들이었다. 또한 전자빔의 길이는 수 마이크로미터로 좁아야했으며 전자빔의 에너지 분산이 예상과 다르게 큰 편이었다. 이는 드라이버 전자빔의 에너지 손실에 큰 영향을 줘 수십 cm의 긴 언둘레이터 플라즈마로를 만들기는 어려웠다. 따라서 초기에 기대하였던 FEL 효과는 에너지 분산이 커짐에 따라 EUV를 목표로하기에는 어려운 조건이었다. 본 연구과제를 통해 PIC에서의 field 알고리즘 개발, PIC 결과를 그대로 이용하여 synchrotron radiation 모듈등을 PIC 코드에 삽입하였다. 개발된 코드는 github를 통해 공개하였다. (https://github.com/scienter/jopic.git) 플라즈마 언둘레이터를 구현하기위한 일체형 가스 capillary를 개발 실험에 응용하였고 전자빔 가속, 방전 플라즈마 실험 등을 통해 개발된 capillary가 유용함을 보였다. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 플라즈마 언둘레이터 주제는 아직 연구단계이며 극복해야할 주제임이 분명하지만 수미터의 언둘레이터길이를 100분의 1수준으로 획기적으로 줄일 수 있기에 그 효과는 상당하리라 생각된다. 본 과제를 통해 개발한 플라즈마 소스와 시물레이터는 관련 연구의 기초를 닦았다는 점에 기여를 할 수 있다고 판단한다. 공동연구를 통해 박사과정 학생 3명, 박사후연구원 2명 등 관련 전문 연구원들 육성에도 기여하였다. 본 과제에서 개발한 플라즈마 소스는 IBS 초강력레이저 연구단에서 수행하고 있는 플라즈마 가속 소스에 기여할 수 있어 추가적으로 공동 실험을 추진중에 있다. 특히 플라즈마 소스를 이용한 플라즈마 렌즈 응용 실험은 포항가속기연구소의 eLabs 시설에서 기획되고 있으며 본 과제를 통해 마련한 실험 챔버를 이용할 예정이다. 마지막으로 EUV용 플라즈마 언둘레이터를 목표로한 본 과제에서 FEL특성을 보여주지는 못하였다. 이는 EUV가 아닌 THz 영역에서 오히려 가능한 주제가 아닐까 본 과제를 수행하면서 판단되었다. 플라즈마 언둘레이터에서 발생되는 전자빔 에너지 분산 증가 이슈는 짧은 파장의 FEL에는 부족한 것으로 결론지었다. 향후 THz에서의 플라즈마 언둘레이터 연구를 이어서 진행할 예정이다. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20230300
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Development of a painting technology for a thermochromic powder with the solar resistance based on titanium dioxide (TiO2) photocatalyst to a smart roof system of cool & warm roof abilities in buildings

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 TiO2 광촉매를 이용한 일사 저항형 Thermochromic 파우더의 도료화 기술 개발 ◼ 전체 내용 최근 여름철 외기온도가 상승되면서, 건물외피의 표면온도가 지속적으로 상승되고 있다. 가열된 건물외피의 표면은 실내로 더 많은 열을 전달하여 냉방기의 용량 및 가동시간을 증가시켜 냉방에너지 소비를 더욱 촉진시킨다. 특히, 지붕표면은 타 구조보다 더 긴 시강동안 높은 고도의 강한 일사에 노출되기 때문에, 표면온도가 매우 높다. 이러한 지붕의 표면온도를 감소시키기 위해 최근 태양일사의 반사에 탁월한 흰색 도료 형태의 Cool Roof 시스템이 보급되고 있다. 그러나 현재와 같은 Cool Roof 시스템은 연중 여름철이 우세한 지역에 적합한 방식이다. 반면, 국내와 같이 겨울철이 긴 기후지역에서는 Cool Roof가 지붕의 표면온도를 더욱 냉각시킴으로서 난방에너지 소비를 촉진시키는 동시에 연간 건물에너지 및 온실가스 배출 또한 증가시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 Thermochromic 재료를 이용한 'Cool & Warm Roof' 시스템을 제안한다. Thermochromic 재료는 온도에 따라 색이 검정계열에서 무색(투명)으로 변화하기 때문에, 흰색계열의 도료와 순차적으로 시공된다면 지붕표면의 일사를 조절함으로서 여름철과 겨울철에 지붕표면 온도를 유기적으로 변화시킬 수 있다. 그럼에도 불구하고, Thermochromic 재료는 태양 자외선에 노출되면 변색 기능이 파괴되기 때문에, 이를 지붕 표면에 적용하기 위해서는 자외선 취약에 대한 문제를 해결해야 한다. 그 해결책으로서 본 연구는 TiO2 광촉매를 통해 Thermochoromic 재료의 자외선 문제를 해결할 계획이며, 동시에 이를 지붕에 적용하기 위한 도료화 방안을 제시할 것이다. 따라서, 본 연구는 'Cool & Warm Roof를 구현하기 위해 TiO2 광촉매 기반의 일사 저항형 Thermochromic 분말의 도료화 기술 개발‘에 최종 목적이 있다. Thermochromic 기술은 촉매제 내에 유기산화물과 착색제를 첨가한 후, 이를 캡슐화한 나노기술의 하나이다. 촉매제의 융해점을 기준으로 고온 혹은 저온에서 색상이 서로 다르게 나타나는 특징을 가진다. Thermocromic 재료는 일반적으로 (1) Liquid Crystal과 (2) Leuco Dye로 구분된다. 이중, Leuco Dye 타입은 일반적으로 유색에서 무색(투명)으로 변화시키며 마이크로파우더(미세분말) 현태로 존재한다. 또한 고온에 내구성 가지며 다른 입자들과 혼합되어도 본연의 성능을 유지시킬 수 있는 장점을 가진다. 이로 인해, 물, 페이트, 오일 등과 혼합되어 도장의 원료나 미용, 자동차 등 많은 산업에 광범위하게 이용될 수 있다. 만약, 지붕의 표면에 반사율이 높은 흰색계열의 도료를 도포한 후, 검정계열에서 무색(투명)으로 변화하는 Thermochromic 기반의 도료를 그 위에 도포한다면, 특정온도에서 지붕의 표면이 검정계에서 흰색계열로 변화될 수 있다. 이러한 지붕 표면의 색 변화는 태양일사를 계절에 따라 조절할 수 있기 때문에, 지붕의 표면온도를 계절 변화에 따라 감소 혹은 증가시킬 수 있다. 그러나 현재 모든 Thermochromic 재료들은 태양의 강한 자외선에 노출되면 내부의 조직이 파괴되어 변색 기능을 상실하게 된다. 특히, Thermochromic Leuco Dye 타입은 고온에 저항성이 있기 때문에 뜨거운 열과 같은 고온에서도 변색기능을 유지할 수 있지만, 실외의 강한 자외선에 노출되면 다른 재료와 마찬가지로 변색기능이 파괴되고 일사 반사 능력이 현저하게 떨어지는 심각한 단점을 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 이산화 티타니움 (TiO2)를 이용하였다. TiO2는 일사의 자외선 및 짧은 파장의 가시광선 영역을 반사하는 특징을 가진다. 특히, TiO2는 입자의 크기에 따라 표면으로 투영되는 일사를 산란시키는 능력에서 차이를 보인다. 따라서 기존 Thermochromic Leuco Dye 타입의 일사에 대한 취약성을 보완함과 동시에 최적의 일사 반사율을 가질 수 있는 TiO2 의 종류 및 입자크기를 결정짓는 것에 중점을 두었다. 또한 일사 저항성을 가진 TiO2 및 Thermochromic의 최적 혼합물이 도출된 후, 이를 도료화하는 방법 또한 도출하였다. 이들 혼합물과 지붕에 도포하는 일반 도료와의 혼합과정에서 발생될 수 있는 화학적 위험성을 관철하고, 도료화가 완성되었을 때 지붕 표면과의 부착성, 마모(벗겨짐), 변색 기능의 유지 등에 대한 분석 또한 수행하였다. ◼ 1단계 ❏ 목표 국내 기후조건을 고려한 Cool & Warm Roof 최적 디자인 도출 ❏ 내용 연간 기후변화에 따른 지붕의 일사 조절을 위한 표면 색상변화 시스템의 디자인 도출, 최적 Thermochromic 안료 및 TiO2 분말의 입자크기 결정 및 지붕과의 융합 방안 도출 ◼ 2단계 ❏ 목표 혼합 Thermochromic 안료 제작 및 사전 성능 테스트 ❏ 내용 Thermochromic 안료 및 TiO2 분말의 최적 혼합을 위한 혼합 방식 결정 및 혼합 테스트, 혼합 안료 및 액체 도료 용매와의 혼합 결과 분석, 혼한 Thermochromic 도료의 지붕 표면 적용을 위한 사전 테스트 수행 ◼ 3단계 ❏ 목표 기존 지붕 대비, Thermochromic 도료 적용에 따른 지붕 표면 온도 저감 효과 분석 ❏ 내용 국내 건축물에서 주로 활용되고 있는 녹색 및 회색 표면 대비, Thermochromic 기반 Cool & Warm Roof 시스템의 표면온도, 실내 천정온도 및 실내 공기온도의 쾌적성 검증 □ 연구개발성과 Thermochromic 도료의 연구와 관련하여 국내외 연구개발의 격차는 약 15년 이상이라고 사료된다. 또한 미국과 일본 및 일부 유럽국가에서는 이미 이러한 스마트 도료가 빠르게 보급되면서 그 성능 또한 연구를 통해 지속적으로 발전되고 있다. 반면, 국내에서는 몇몇 연구문헌에서 Thermochromic 안료에 대한 소개와 간단한 성능 정도가 보고되고 있고, 이를 활용한 응용사례나 혁신 연구에 대한 보고는 아직 충분하지 않은 것으로 분석된다. 이미 국외에서는 Thermchromic 안료가 건축뿐만 아니라 금속, 목재, 플라스틱 등 다양한 산업에서 활용되고 있으며, 에너지 절감의 관점에서도 일부 건축물 적용에서 상당한 효과를 발휘하는 것으로 나타나고 있다. 특히, 금속 피막의 내구성 강화를 위한 연구가 상당히 진행되었으며, 곧 자외선에 완전히 저항할 수 있는 기술이 완성될 것으로 보인다. 따라서 비용 대비, 에너지 절감 효율이 매우 탁월한 재료이며 미래 스마트 에너지 절감 재료로서 폭넓게 활용이 가능함으로, 본 연구가 국내 Thermochromic 안료 및 도료 기술발전의 기폭제 역할이 될 것으로 매우 기대하고 있다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 건축물 관련 에너지 절감을 위한 요소기술은 이미 선진국 수준으로 다달았으며, 현재는 이러한 요소기술 적용에 따른 적용과 효과에 대해 국가 인증을 통해 검증하는 단계에 있다. 그럼에도, 건축물에서 좀 더 효율적이고 경제적인 에너지 절감을 위해서는 가벽고 적용이 쉬운 스마트 재료들의 개발과 적용이 필요한 시점이다. 이미 해외에서는 도료라는 주제로 스마트 기술을 적목하여 간단한 적용으로 효과적인 건물에너지 절감을 도모하고 있으며, 어느 정도 완성기에 접어들고 있다. 반면, 국내는 해외 기술과 약 10년 이상 차이가 있을 만큼, 스마트 재료 및 이러한 도료 기술에 소극적이며, 연구 문헌의 비교를 통해서도 그 차이를 확인할 수 있다. 본 연구 과정 중에서 코로나19라는 예상치 못한 사태가 발생되어 연구 진행에 많응 어려움이 있었지만, 어렵게 실험을 통해 스마트 도료 기술을 통해 효과적으로 건물에너지 절감을 도모할 수 있다는 것이 확인 되었다. 따라서 본 연구를 통해 향후, 본 기술의 성숙기로의 진입을 기대하며, 다양한 산업에서 본 도료를 통한 응용연구 및 기술개발이 추진되기를 기대한다. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 한경대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300006516

Development of Resistive Plate Chambers for High-Energy Physics Experiments and Applications to Nuclear and Medical Sciences

• 연구책임자 : □ 연구개요 본 연구는 유럽핵입자물리연구소(CERN) SHiP (Search for Hidden Particles) 실험과 Compact Moun Solenoid(CMS) 실험에 활용될 기능이 개선된 입자선별 및 궤적측정(particle trigger and tracking) 비저항검출기 (resistive plate chamber; RPC)를 개발하고 이 방사선 기술을 응용하여 뮤온 래디오그래피와 입자선 치료에 적용할 방사선계측 기술을 개발하는 연구이다. □ 연구 목표대비 연구결과 CERN SHiP 실험 입자선별 및 궤적측정 비저항검출기 연구 1) CERN EP-DT 검출기 기체 연구의 일환으로 친환경 실험을 수행하기 위해 이태리바리 대학교 그룹에 실측 규모 RPC 3대를 제공. 연구 성과는 J. Instrumentation 18 P02022 (2023년 2월)에 게재함. 2) 소형 prototype 검출기를 제작 시험하여 2차원 tracking 기능을 검증함. 연구 성과는 국제 저명학회인 2020 RPC conference에서 발표하였으며 K. S. Lee, JINST 15 C11001 (2020년 11월)에 게재함. 3) 기능이 개선된 소형 SHiP RPC을 대상으로 친환경 검출기 연구를 수행하였으며 JKPS 80 1 (2022년 1월)에 게재함. 비저항 검출기 활용 우주선 뮤온 래디오그래피 기술 연구 핵반응로 연료 대상 뮤온 레디오그래피 몬테카를로 시뮬레이션과 단위 검출기 설계/제작/시험 결과는 2020년 11월과 2021년 11월 한국물리학회에 발표함. 비저항 검출기 활용 입자선 치료빔 검증 기술 연구 Biological tissue 대상 GEANT4 시뮬레이션과 다중겹 비저항 검출기를 설계/제작/시험하고 그 연구 성과를 2022년 CERN에서 개최된 9월 국제전문학회인 2022 RPC Conference와 2022년 4월 한국물리학회에서 그 연구 성과를 발표함. CERN Phase-2 LHC CMS 실험 iRPC에 대한 성능 검증 및 내방사선 특성 연구 CMS iRPC에 대한 quality Control protocol 완성하고 1차 제작된 iRPC gas gap에 대한 QC 검증과 데이터 베이스를 구축함. 본 연구진이 보유한 감마선 조사장치 활용 1차 내방사선 시험을 완료하였고 그 성과는 한국물리학회에서 수 차례 발표함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 연구성과: 1) CERN SHiP 실험 뮤온 궤적 맞춤 RPC 연구: SHiP 실험뿐만 아니라 유사한 뮤온 검출 기능을 요구하는 대형 입자물리학 실험에 기여한 바가 크다고 판단함. 2) CERN Phase-2 LHC CMS 실험 iRPC에 대한 성능 검증 연구: 제작된 RPC 검출기 성능 검사와 내방사선 특성을 검증하는 기준을 마련하는데 기여함. 3) RPC 기술 적용 뮤온 레디오그래피와 입자선 치료 검증 연구: 본 연구는 단순한 검출기 R&D 단계 연구가 아니라 입자물리학 분야의 새로운 물리학을 여는 첨단 실험을 위해 국내 검출기 기술을 적용하여 검출기 시스템을 완성하고 국내외 많은 연구진과 함께 당면한 입자물리학 목표를 달성하도록 돕는데 기여한 판단함. 활용계획: 1) CERN SHiP 실험 뮤온 궤적 맞춤 RPC 연구: 2025년 ~ 2028년 계획하고 있는 SHiP beam dump 실험에 활용 예정. 3) 비저항 검출기 활용 입자선 치료빔 검증 연구: 이태리 바리 대학교 연구진과 공동 연구를 추진하여 양성자 치료빔 검증 실험과 BNCT 연구에도 활용 예정. 4) CERN Phase-2 LHC CMS 실험 iRPC에 대한 성능 검증 연구: 향후 2년간 연구를 지속하여 2025년까지 iRPC 설치를 완료하는데 활용 예정. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
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The Study of Performance Degradation due to Radiation in Nanosheet Field-Effect-Transistor

• 연구책임자 : □ 연구개요 이 연구는 FinFET을 대체하기 위해 개발 중인 Nanosheet FET의 방사선에 의한 열화 연구 진행함. 나아가 방사선에 의한 Nanosheet FET SRAM 회로 성능 저하에 대한 현상을 관찰함. Device의 aggressive scaling down으로 소자 내 채널 부피가 defect cluster의 부피와 유사할 만큼 감소하면서 cosmic rays에 의한 방사선 효과는 우주 환경뿐만 아니라 지상 환경에서도 무시할 수 없음. 전산모사 (TCAD simulation)를 통해 변위결함에 의한 로직 반도체의 DC 특성 열화를 연구하고, 소자내 영구적인 손상을 최소화할 수 있는 최적의 내방사선 소자 구조를 개발함. □ 연구 목표대비 연구결과 1차 연도에서, carrier의 양자 현상을 근사적으로 고려한 Modified Local Density Approximation (MLDA) 모델로 nanosheet FET에서 displacement defect에 의한 DC 특성 열화에 관해 연구를 진행함. 2차 연도에서는 정확한 carrier의 양자 물리 현상을 고려하기 위해 silicon sub-band structure 및 3D schrodinger equation에 대한 이론을 정확히 반영할 수 있는 Tool (Synopsys QTX)을 도입하여 Nanosheet FET에서의 displacement defect issue에 대해 연구를 진행함. 3차 연도 목표인, Nanosheet FET 소자에 대한 연구 결과를 기반으로, 회로 레벨 (SRAM)에서의 displacement defect에 의한 operation static noise margin 열화 연구를 진행함. 내방사선 SRAM 회로 구현을 위해 3nm node Nanosheet FET 6T SRAM에 우주방사선에 의해 발생한 displacement defect이 미치는 영향을 종합적으로 연구함. 방사선의 변동성을 고려하여 종합적으로 연구함. TCAD 시뮬레이션을 사용하여 다양한 device parameter 및 defect cluster condition을 split 함. Read static noise margin (RSNM) 감소율은 displacement defect cluster의 단면적이 직사각형인 경우 및 pull-down1(PD1) 트랜지스터에 있을 때 19 %로 가장 높음. 시트의 모양이 NS와 NW인 경우를 비교했을 때 NS에서 2.3 % 더 낮은 RSNM 열화를 보임. 최악의 조건(직사각형 단면적 displacement defect cluster, 손상된 PD1 트랜지스터, NW structure)에서 S/D 언더랩 구조가 S/D 오버랩 구조보다 3.7% 낮은 RSNM 열화를 보임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 이전까지 국내외에서 Nanosheet FET 6T SRAM의 방사선에 의한 변위결함의 영향은 연구된 바가 없음. 본 연구 결과를 통해 반도체의 지속적인 공정 미세화로 인해 컴퓨터, 자동차, 스마트폰, 인공위성뿐만 아니라 양자컴퓨터, 데이터 센터 등 다양한 산업에서 널리 사용될 차세대 Logic 반도체의 신뢰성을 높일 수 있음. 내방사선 Nanosheet FET 6T SRAM 소자 구조 개발 연구를 통해 고신뢰성이 요구되는 우주·항공 분야의 통신위성, 원격탐사 위성, 항법위성, 위성 탑재 컴퓨터에 유용할 것으로기대됨. 본 연구는 민간 주도의 상용화 시대에 발맞춰 저비용의 내방사선 IC를 가능하게 함. 반도체의 고성능화 및 고집적에 따른 신뢰성 시장의 수요가 확대됨에 따라 파운드리, 팹리스, 반도체 장비 제조사 등 글로벌 고객 유치가 가능함. 제품 신뢰성의 공신력을 확보하기 위해 외국의 제3기관에 의존하고 있는 실정에서 벗어나 시간 및 비용을 절약할 수 있음. 방사선에 취약한 반도체 회로 위치를 물리적 해석을 통해 분석할 수 있는 반도체 미래 인재 육성이 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 경상국립대학교
• 발행년도 : 20230200
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New Types of Protein Post-Translational Modifications by SIRT7 and Their Roles in brown adipose tissue

• 연구책임자 : □ 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)
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400010655