○ 난치성 질환 대응 방사선 및 방사선동위원소 기반 연구(R&D), 정책 및 산업 동향 분석 ○ 난치성 질환 극복을 위한 방사선 기반 미래 유망 기술 발굴 및 연구과제 제안 ○ 난치성 질환 관련 타연구사업과의 연계 전략 및 성과 활용 방안 제시 ○ 난치성 질환 대응을 위한 방사선 기술 정책 제언 (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 전종호
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 방사선;방사성동위윈소;난치성 질환;감염병;신약 개발; 2. Radiation;Radioisotope;Refractory disease;Infectious disease;Drug development;

□ 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 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;

□ 연구개발 목표 ○ 방사선 분야 국제협력 네트워크를 활용한 공동협력사업 강화를 통한 글로벌 허브 구축 ○ 온/오프라인 정보교류 기반 고도화 및 활성화를 통한 정보교류기반 확충 및 정보교류 촉진 ○ 협력 기관(조직)과의 국제협력 강화 (국가/지역별 전문기관과 국제협력 확대) ○ 방사선 및 동위원소 분야 우리 기업의 해외진출 지원 ○ WCI 사무국의 안정적 운영을 위한 사업발굴 및 기반 강화 □ 연구개발 내용 ○ (글로벌 허브 구축) 방사선 분야 국제협력 네트워크를 활용한 공동협력사업 강화 가. 국제 협력네트워크 활용 개도국 대상 교육과정 공동 개발 및 운영 - IAEA-WCI 협력(KOICA ODA기금 활용) 교육 개발 및 운영(연 1회) 나. WCI 세계동위원소대회(ICI) 공동개최 - ICI 프로그램 공동 개발, 홍보 등 컨트롤타워 역할 수행 및 차기 ICI 공동개최 - 2022년 ICI 개최 기관 공모, 평가 및 선정 ○ (정보교류기반 확충 및 정보교류 촉진) 온/오프라인 정보교류 기반 고도화 및 활성화 가. 온라인 정보교류 채널 품질 개선 및 활성화 - 온라인 정보시스템(WCI 홈페이지/커뮤니티) 고도화 및 이용 확대 방안 마련/운영 나. 동위원소 분야 세계 최신 정보 교류 기반 고도화 및 활성화 - 월간 영문 정보지(WCI 뉴스레터) 품질 개선 및 전 세계 1천여명 이상의 전문가 대상 배포(월 1회) - 동위원소 최신 정보 수집 배포를 통한 한국의 선진 과학기술 홍보 다. 전 세계 최신 연구정보 수집 및 국내 확산 - 세계 방사성동위원소 이용, 정책, R&D 등 정보 확산 - 한국방사선진흥협회 및 한국원자력산업협회 소식지 통한 국내 전문가 2차 배포 ○ (협력기관(조직)과의 국제협력 강화) 국가/지역별 전문기관과 국제협력 확대 가. WCI-한ᆞ중ᆞ일 동위원소 다자간 협력 채널 활성화 - WCI-한ᆞ중ᆞ일(CJK) 협력회의/실무그룹 회의 개최 나. WCI-한(KARA), 중(CIRA), 일(JRIA), 인도(NAARRI) 등 양자 협력채널 활성화 - 전문가회의, 세미나, 포럼, 등 공동개최/참석 및 정보/인력교류 촉진 ○ (기업의 해외진출 지원) 방사선 및 동위원소 분야 우리 기업의 해외진출 지원 가. WCI 교육과정 참여국가/기관별 우리 기업의 해외진출 가능성 타진 및 지원방안 모색 - IAEA-WCI 협력 교육과정 참여자 대상으로 설문 조사를 통해 기본 정보 수집 - KOICA ODA 자금을 활용한 우리 기업의 해외 진출 가능성 타진 및 지원 방안 마련 나. 해외 연구자/바이어/공급자 발굴 및 초청 세미나, 기술상담회 등 운영 ○ (운영기반 강화) WCI 사무국의 안정적 운영을 위한 사업 발굴 및 운영 가. WCI 회원 확대 프로그램 개발 및 운영 - 세계 동위원소 유관 기관 광고, 국제회의 홍보 등 회원 유치 활동 나. WCI의 안정적 운영을 위한 중장기 프로그램 개발 - 재정위원회 주기적 개최 및 프로그램 개발 다. WCI 사무국 운영 - WCI 규정 개정, 단체/개인 회원과 홈페이지 관리, 주요 위원회 관리 등 □ 활용계획 및 기대효과 ○ WCI 정보교류 활성화를 통하여 수집된 해외정보는 국내 기업의 현지시장정보로 활용 가능 ○ 국제사회 방사선기술 분야에서 우리나라 국제협력 위상 제고 및 리더십 확보 ○ 개도국 방사선기술 지원 활동을 통해 잠재적 수출대상국 확보 및 기업과 직접 교류기회 제공 ○ 기업의 유망시장 파악 및 국내 방사성동위원소 발전 중장기 전략수립 자료로 활용 가능 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 송우근
• 주관연구기관 : 한국방사선진흥협회
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 세계동위원소기구;세계동위원소대회;방사성동위원소;국제협력;정보교류;방사선기술 지원;방사선기술 이용확대;해외진출; 2. WCI;ICI;Radioisotope;International Cooperation;Information Exchange;Radiation Technology Support;Radiation Technology Promotion;Export;

연구의 목적 및 내용 ○ 방사선기술개발 사업 등을 통하여 원천기술 및 응용기술 등이 확보된 소재/부품/소자 관련 방사선 기술로 국익과 경제발전에 기여할수 있는 산업화 전략 창출을 목표로 하는 신규 사업 기획 ○ 방사선 기술을 이용하여 사회 현안 혹은 기술 난제 해결 및 극복을 위한 부처 공동 협력 연구 기획 연구개발성과 ○ 고부가 시장 선도형 방사선 기술 집적 상용화 분야 분석 및 기획 - 부처별로 추진된 소재/부품/기기 분야 기술과 방사선 기술의 협력/연계 방안 및 기술 상용화 타당성, 논리 보완 기획 - 다부처 협력 또는 산학협력을 위한 방사선 기술 상용화 전략 모델 수립 ※ 상세 기술로드맵과 연계한 사업 추진 타당성, 기존 사업과의 차별성, 부처 정책 연계성 도출 및 사업의 파급효과 분석 ○ 방사선 산업생태계 조성을 위한 방사선 선진화 전략기술 기획 - 소재/부품/기기 분야별 방사선 기술 상용화(실증) 연구 기획 및 중점기술로의 타당성 조사 - 부처 정책 및 법규 조사를 통한 기획 타당성 분석/평가 ○ 자문위원회 구성/운영 - 산학연 및 의료, 환경 분야 전문가 의견 수렴을 통한 세부 기획안 도출 - 분석기법 적용하여 기획사업의 논리, 기술, 사회 경제적 타당성 확인 - 수요자 및 관계부처와 공동으로 실증 및 성과 극대화 전략 수립 ○ 중점추진과제 발굴 : 방사선센서 및 감염병 관련 2개 중점 추진과제 ○ 기획보고서 작성 연구개발성과의 활용계획 (기대효과) ○ 방사선 소재/부품/기기 분야 국가 미래 전략 기획사업 추진의 기초자료로 활용 - 고부가가치 시장이 예상되나, 진입장벽이 높은 기술을 선정하여 부처 간 협력 및 기술사업화 지원을 통해 전략산업화 ※ 대외 의존형 산업구조 탈피를 위한 「소재⋅부품⋅장비 경쟁력 강화 대책」(합동부처, ‘19) ※ 세계시장: (방사선의료영상) ‘15년 35.3조 → ’30년 79.9조, (방사선계측) ‘15년 9.2조 → ’30년 16.2조 ○ 부처협력사업 또는 산학연 협력사업 추진의 기초자료로 활용 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 허민구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220500
• Keyword : 1. 방사선;방사선기술;방사선기기;소재;부품; 2. Radiation;Radiation technology;Radiation device;Materials;Components;

□ 연구개요 본 연구에서는 1. 뇌졸중 동물모델을 활용하여 compensation mechanism,과 recovery mechanism을 신경학적 그리고 운동학적 수준에서 명확하게 규명하고 2. 방사광을 기반으로 뇌졸중 동물모델의 근육조직을 3차원 모델링 및 최적화 연구를 수행하여 이를 토대로 3. 뇌졸중 환자의 compensatory movement 감소시키고 recovery movement를 증가시키는 질적 향상 운동 프로그램을 제시하고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 - Stroke 모델링을 실시하고 뇌졸중 흰쥐모델을 대상으로 forelimb과 hindlimb의 행동학적 평가를 통하여 compensation movement를 분석하였다. 또한 뇌졸중 흰쥐모델의 histologic analysis를 통하여 흰쥐 brain의 motor cortex의 BDNF와 NGF의 발현양상 관찰하여 뇌졸중 흰쥐모델의 뇌조직 손상 및 회복과 이와 관련한 행동양상 변화를 분석하였다. - 동물모델을 활용하여 muscle tissue와 bone tissue을 면밀하게 분석하였다. bone tissue 분석을 위하여 micro CT, Phase contrast X-ray microtomography를 활용하였으며 muscle tissue 분석을 위하여 Phase contrast X-ray microtomography를 활용하였다. 특히 하나하나의 muscle fiber의 내부구조를 Hard X-ray nanotomography를 활용하여 3차원적으로 분석하였다. - 뇌졸중 환자의 보상적인 움직임을 감소시키고 질적 움직임 향상을 이끌어낼 수 있는 운동 프로그램 활용 방법에 대하여 연구하였다. Trigger FES 자극 & 거울치료 적용방법에 대하여 조사하였고 치료 이후 균형능력과 보행능력 증진을 통하여 뇌졸중 환자의 전반적인 질적 움직임 수준을 향상을 확인할 수 있었다. Task specific training 적용방법에 조사하였고 Task specific training이 뇌졸중 환자의 spasticity를 감소시키고 고유수용성 감각능력 증진시켜 뇌졸중 환자의 움직임을 개선하고 보행과 일상생활 동작에 도움을 줄 수 있음을 확인하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구에서 신경학적인 변화와 연관하여 움직임 손상을 이해할 수 있는 중요한 메카니즘을 제시하였다는 점에서 중요한 의미가 있으며 추후 뇌손상으로 나타나는 운동양상을 파악하는 연구를 진행하는데 있어 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. - 방사광을 활용한 생체조직의 미세구조 분석의 효용성에 대하여 확인하였으며 추후 동물조직의 내부 세부구조를 명확하게 관찰하는데 있어 본 연구의 결과가 효과적으로 활용될 것으로 보인다. 또한 연구에 활용된 3차원적인 미세구조 분석을 통해 병리학적 메카니즘과 회복 메카니즘 연구의 고도화가 이루어질 것으로 판단된다. - 본 연구에서 뇌졸중 환자의 움직임을 개선할 수 있는 운동 프로그램을 조사하여 적용 이후 그 효과를 확인하였다. 이와 같은 결과는 본 연구에서 제시한 운동 프로그램이 뇌졸중 환자의 잠재력을 향상시키고 기능 능력 수준을 향상시키는데 크게 기여할 수 있음을 나타내는 것이며 나아가 본 연구에서 제시된 운동 프로그램의 적용은 뇌졸중 환자의 치료로 인한 사회적, 경제적 비용을 절감하는데 크게 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장상훈
• 주관연구기관 : 한국교통대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 뇌졸중;보상작용;근육;방사광가속기;질적 움직임; 2. stroke;compensation;muscle;synchrotron radiation;qualitative movement;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 NOD2 유전자가 장점막 손상 후 장점막 재생에 미치는 역할과 염증성장질환 발병에 기여하는 기전을 밝히는 연구 ◼ 전체 내용 1) Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 radiation을 이용한 장손상 후 장점막 재생 능력 평가 2) Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 유래한 intestinal organoid 모델을 구축하고 radiation을 이용한 손상 후 재생 능력평가 및 기전 분석 １> Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 유래한 intestinal organoid 모델을 구축하고, 방사선 조사를 이용한 재생 능력 평가 2＞ Wild-type mice와 NOD2-organoid 재생 능력에 영향을 미치는 기전을 RNA seq을 통해 발굴 3) 마우스 모델에서 확립된 method를 바탕으로 Human 샘플에 맞게 변용하여 인체 유래 intestinal organoid model을 구축 및 gene editing 1> human organoid에 gene editing방법을 통해 NOD2유전자 발현을 knock-out 시킨 모델 확립 2> NOD knock out 된 human organoid 모델에 장 손상 후 재생 능력 평가 □ 연구개발성과 ○ 마우스 모델에 방사선 조사 선량에 따른 장 손상 분석하여 WT 마우스보다 NOD2-/-마우스에서 대.소장 crypt 생존에 더 큰 영향을 미침을 보임. ○ 방사선 조사 후 마우스 모델에서 장 점막 epithelial 세포의 분화, 재생 및 세포 사멸 분석하여, NOD2 유전자의 발현이 LGR5 positive ISC뿐만 아니라 BMI1 positive (quiescent stem cells) 세포의 역할 및 생존을 지원할 수 있다는 것을 확인함 (관련 내용의 논문 발표함: Int J Mol Sci. 2019;20(17):4297. Lee C & Hong SN et al.). ○ WT 및 NOD2-/- 마우스 모델의 소장 유래 Organoid 모델 구축하고 방사선 조사 후 Organoid 재형성 실험을 통해 WT 마우스보다 NOD2-/-장 organoid의 상피 재생 능력이 손상에 더 민감하다는 것을 확인함. ○ Wild-type 과 NOD2-/-organoid에 radiation 후 RNA sequencing 으로 유전자 발현 변화 분석 ○ 인체 유래 intestinal organoid model을 구축 및 NOD2유전자 발현을 조절 모델 확립하고, 오가노이드 재형성 분석, MTT assay, EdU assay 및 상처 치유 분석(wound healing assay)으로 재생 능력을 평가 방법을 확립함. ○ 위 연구 과정에서 염증성 장질환의 감소한 줄기세포 증식과 상처 회복 능력 향상을 유도할 수 있는 점막치유물질로서 PGE2 발굴함 (관련 내용의 논문 발표함: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2022;13(3):789-808. Lee C & Hong SN et al.).(특허 출원) ○ Lentivirus transfection을 통해 Intestinal organoid에서 CRISP/Cas9 system을 이용한 유전자 편집 NOD2-KO 소장 오가노이드 두 라인을 확보함. ○ 염증성 장질환이 주요한 사이토카인을 이용하여 유전자 편집된 NOD2-KO organoid을 분석 진행 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1) 본 연구는 NOD2 유전자 역할을 지금까지와 다른 손상된 장점막의 재생과 관련하여 연구 분석하였음. 이는 기존의 염증성 장질환 치료법 이외에 점막 치유를 유도하는 새로운 치료법 개발의 기초 연구 자료로서 사용될 수 있으며, 이는 염증성장질환의 치료 예후를 개선 시키는데 도움이 될 수 있음. 2) 장 줄기세포를 이용한 염증성 장질환 연구에서 장상피의 재생능력 평가 방법을 확립하기 위해 연구를 진행하면서, 염증성 장질환에 주요하게 작용하는 사이토카인인 TNFα가 장 상피 재생에 미치는 영향을 분석하였음. TNFα는 분화된 세포의 사멸을 유도하고 줄기 세포 단독의 증식을 유도하였고 이는 Cox2-PGE2 signaling에 매게되어 발생함 따라서 점막치유물질로서 PGE2는 염증성 장질환의 감소한 줄기 세포 증식과 상처 회복 능력 향상을 유도할 수 있다고 사료됨. 3) 본 연구를 통하여 CRISP/Cas9 system을 이용한 유전자 편집 기술을 확립하였음. 즉, 장내 염증 환경에서의 NOD2 뿐만 아니라, 기존에 보고되었건 다양한 유전자 등의 발현을 조절한 오가노이드 확보가 가능하게 된 것을 의미함. 이는 장 점막 재생과 유전자의 상관관계를 분석하는데 유용한 방법으로 사용할 수 있으므로 향후 진행될 연구에 도움이 됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이찬수
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 엔오디 투;장 점막 재생;장 오가노이드;마우스 모델;유전자 편집; 2. NOD2;Intestinal mucosa regeneration;Intestinal organoid;Mouse model;Gene editting;

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 :

□ 연구개요 - 본 연구에서는 기존 digital tomosynthesis(DT) 기술의 단점을 극복할 수 있는 stationary-inverse geometry digital tomosynthesis(s-IGDT) 시스템 및 딥러닝 기반 저선량 영상화 기술 개발을 통해 초고속, 고정밀 영상유도 방사선 치료를 위한 기술을 제공할 수 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 1차년도 - s-IGDT 시스템의 영상획득 속도, 영상화질 특성 분석 및 평가: 기존 DT 시스템 대비 영상획득 속도, 기하학적 구조에 따른 재구성 영상의 화질 특성 분석 및 평가 완료(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 방사선량 분포 특징 분석 및 평가: s-IGDT 시스템의 기하학적 구조 및 획득 투영상 수에 따른 흡수선량 분석 완료(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 영상획득 속도, 영상화질 및 방사선량 상호관계 모델 정립: 신뢰도 95%의 수학적 상호관계 모델 정립(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 기하학적 구조 최적화: 비제약적 비선형 최적화 방법을 이용하여 영상획득 시간 최대 92% 경감 가능한 기하학적 구조 결정(달성도 : 100%) 2. 2차년도 - 딥러닝 기반 truncation 복구 기술 개발 및 평가: Truncation artifact 90% 이상 제거 가능한 U-Net 및 GAN 기반 truncation 복구 기술 개발(달성도 : 100%) - GPU 가속 컴퓨팅을 통한 초고속 재구성 기술 개발 및 평가: GPU thread 및 병렬연산을 이용하여 재구성 시간 최대 8.98배 단축 가능한 기술 개발(달성도 : 100%) - 저선량 s-IGDT 영상화를 위한 딥러닝 기반 재구성 기술 개발 및 평가: Fully-connected layer 및 domain transformation 기술을 이용한 방사선량 30% 이상 경감 가능한 재구성 기술 개발(달성도 : 100%) 3. 3차년도 - 딥러닝 기반 초고해상도 s-IGDT 영상화 기술 개발 및 평가: Auto-encoder 결합을 통해 PSNR 최대 30.3%, MTF 최대 33% 향상 시킬 수 있는 영상화 기술 개발(달성도 : 100%) - 개발한 기술을 동시 적용한 s-IGDT 영상획득, DVH 최적화를 위한 딥러닝 기반 segmentation 기술 적용: SSIM 31.42% 향상된 s-IGDT 영상 획득, ResNet 기반 segmentation 기술 적용하여 목적 물질의 위치정보 획득(달성도 : 100%) - 초고속, 저선량 및 고화질 s-IGDT 영상화 기술을 이용한 영상유도 방사선 치료 정확도 평가 및 검증: 모의 방사선 치료 시 정상조직의 흡수선량 39% 감소(달성도 : 100%) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - s-IGDT 시스템과 딥러닝 기반 영상화 기술 개발 및 융합을 통해 영상유도 방사선 치료의 정밀도를 향상시키고, 생물학적 부작용을 경감시킬 수 있는 방사선 치료 기술 개발이 가능함. - s-IGDT 시스템은 스캔 속도 및 재구성 시간을 극소화할 수 있기 때문에 폐, 심장과 같은 장기를 대상으로 실시간 4차원 영상유도를 위한 기술로 활용 가능함. - Intra-oral 촬영, 방사선 민감도가 높은 영·유아 촬영과 같이 작은 filed-of-view(FOV)를 필요로 하는 촬영 등에 활용하여 진단의 정확도를 향상시킬 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이승완
• 주관연구기관 : 건양대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 고정형 반전구조 디지털 토모신세시스;딥러닝;영상유도 방사선치료;초고속 영상화;저선량 영상화; 2. s-IGDT;Deep learning;IGRT;Ultra-fast imaging;Low-dose imaging;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 도로분해능 해상도의 태양복사-노면온도-수막두께정보를 연계한 도로결빙 시공간 예보시스템 개발 ◼ 전체 내용 ㅇ 도로분해능 해상도의 노면온도예측 모델링을 위한 최신 GIS DB 구축 ㅇ 결빙위험 대상지역의 수치모델 입력자료 실시간 수집모듈 개발 ㅇ 도로분해능 태양복사모델 복사플럭스 산출체계 구축 ㅇ 열수지기반 노면온도예측모델의 노면온도 산출체계 구축 ㅇ 도로 수막정보예측모델 구축과 수막두께정보 산출 ㅇ 도로 노면결빙 기상 지형 기하구조 조건별 영향인자 분석 ㅇ 도로결빙판단 알고리즘 개발 ㅇ 도로결빙 시공간예측 자동화 시스템 구축 ◼ 1년차 ❏ 목표 ㅇ 도로분해능 태양복사모델과 노면온도예측모델 연계구축 ㅇ 도로 노면결빙 영향인자 분석 및 예측 알고리즘 개발 ❏ 내용 ㅇ 도로분해능 해상도의 노면온도예측 모델링을 위한 최신 GIS DB 구축 ㅇ 결빙위험 대상지역의 수치모델 입력자료 실시간 수집모듈 개발 ㅇ 도로분해능 태양복사모델 복사플럭스 산출체계 구축 ㅇ 열수지기반 노면온도예측모델의 노면온도 산출체계 구축 ㅇ 태양복사모델과 노면온도예측모델 커플링기술 개발 ㅇ 도로 수막정보예측모델 구축과 수막두께정보 산출 ㅇ 도로 노면결빙 영향인자 분석 및 예측 알고리즘 개발 ㅇ 노면결빙 예측모형 검증을 위한 테스트베드 구간 선정 및 측정장비 구축 ◼ 2년차 ❏ 목표 ㅇ 도로분해능 노면온도 및 수막두께 예측모델 검증과 실시간 운영체계 구축 ㅇ 도로 노면결빙예보시스템 개발 ❏ 내용 ㅇ 노면온도 및 수막두께 예측모델 체계 검증 ㅇ 노면온도예측모델 연계체계 개선과 실시간 운영체계 구축 ㅇ 도로 노면결빙예보시스템 설계 ㅇ 도로 노면결빙예보시스템 개발 □ 연구개발성과 ㅇ 태양복사-노면수막-도로기하구조 연계 도로분해능 해상도의 노면온도예측모델과 실시간 운영체계 ㅇ 잠재적 도로결빙조건을 고려한 도로결빙 시공간 예보시스템 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 기존 노면온도예측모델 및 예보시스템 대비 해상도 및 정확도 향상 기술 확보 - 기상 기후 정보 및 교통정보 등의 융합을 통해, 보다 진보적인 기술 적용으로 도로교통 산업기술 발달에 기여 ㅇ 국내외 도로결빙 상습 ‐ 취약구간의 사고 예방 및 관리 등 통일된 도로결빙 대응체계 구축 및 시스템 기술 확보 - 경험적 판단의 제설작업으로 인한 인적 오류 최소화 및 도로결빙으로 인한 교통사고감소, 사망자 및 부상자 최소화 등 교통사고로 인한 사회적 피해 저감 ㅇ 겨울철 도로결빙 상습 ‐ 취약구간 안전시설 적정 설치 위치 및 기준 마련 활용 - 겨울철 도로의 잠재적 위험 구간 해소 등 도로교통 안전도 향상 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이채연
• 주관연구기관 : 한국외국어대학교
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 노면온도;수막두께;노면상태;도로결빙;결빙예보; 2. Road Surface Temperature;Water depth;Road Surface Characteristics;Road-freezing;Road-freezing forecasting;