연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ◦ SiC 반도체 산업의 난제인 도핑 문제를 해결하여 연구로 이용 SiC 중성자 도핑기술을 세계 최초로 상용화 ◦ 차세대 첨단 재료 분석을 위한 중성자 포획반응 기반 비파괴 분석기술, 양전자 빔 이용 양전자 소멸 분광 등의 분광 계측 신기술 개발 전체 내용 ◦ SiC 반도체 중성자 도핑기술 개발 - 12인치 대용량 실리콘 단결정의 중성자 균일 조사기술과 중성자 도핑 방법론 개발 - 연구로를 이용한 SiC 단결정 잉곳의 중성자 핵반응 전산모사 및 중성자 도핑장치설계 - 중성자 조사에 따른 SiC 반도체의 잔류방사능 평가 및 중성자 조사결함 평가 - SiC 반도체 대상 중성자 도핑 장치설계, 제작 및 시험 조사를 통한 상용화 가능성 타진 ◦ 연구로 중성자 포획반응 기반 반도체 비파괴분석 기술개발 - 고순도 반도체 분석용 극미량 불순물 검출 기술 및 정량 평가기술 개발 - 중성자 플럭스 공간분포 및 중성자 에너지별 공간분포 측정기술 개발 - 연구로 조사공 특성 평가 연구 ◦ 소재 격자 결함 분석을 위한 양전자 소멸 분광 기초기술 개발 - 양전자 소멸 수명 분광법을 이용한 반도체 소재 격자 결함 농도 분석기술 개발 - 동시 계수 도플러 확장 분광법을 이용한 반도체 소재 격자 결함 종류 분석기술 개발 연구개발성과 ○ (대용량 실리콘 중성자도핑 방법론 개발) 12인치 대용량 실리콘 단결정의 중성자 균일 조사기술과 중성자도핑 방법론 개발 - 입사 중성자의 에너지에 따른 비정질 실리콘과 단결정 실리콘의 산란 단면적을 조사·확보하고, 단결정 실리콘의 온도 증가에 따른 조사 균일도가 저하 현상 평가함. 12인치 대형 조사공의 조사특성 평가를 위한 전노심(full core) 모델을 생성하고, 가상의 대형 조사공 계산 모델 구현하여 12인치 실리콘 반도체의 축방향, 반경방향 중성자속 평가 완료함. 실리콘의 축방향 및 반경방향에 대한 균일 중성자 도핑 기술 제안하였으며, 대용량 실리콘 중성자 도핑 장치 스크린 및 반사체 설계하여 대용량 실리콘의 중성자 도핑 적용가능성 평가함 ○ (SiC 반도체 중성자 균일 조사 기술 개발) 연구로를 이용한 SiC 단결정 잉곳의 중성자 핵반응 전산모사 및 중성자도핑 장치 설계 - SiC와 중성자의 핵반응 선행연구 조사하고, 핵자료에 따른 계산결과와 실험결과의 차이 확인하였으며, 최신의 ENDF/B-VIII.0 핵자료에서 배포된 3C-SiC 단결정에 대한 핵자료 라이브러리를 확보함. ENDF/B-VIII.0 핵자료의 SiC-열중성자 산란 단면적 라이브러리를 SiC 온도별에 따른 ACE 형식으로 생산하였으며, 연구로 전노심 모델을 구축하여 SiC 단결정의 중성자 도핑 전산모사를 수행하여 조사 균일도를 평가함. 개념설계안을 바탕으로 최적의 도핑 균일도를 가지는 중성자 도핑 장치를 설계 완료함. ○ (중성자도핑 SiC 반도체 물성 평가 기술 개발) 중성자 조사에 따른 SiC 반도체의 잔류 방사능 평가 및 중성자 조사 결함 평가 - 상용 SiC 단결정 잉곳 정량/중성자 조사 특성 자료 확보하였으며, 단결정의 방사화 문제에 대한 해석 연구를 수행함. SiC 단결정의 핵발열량을 평가하고, NTD-SiC 조사결함 생성기작에 대한 연구를 수행함. 중성자 조사에 의한 SiC 반도체 DPA 단면적을 생산하고 중성자 조사량에 따른 결함 농도를 평가함. 중성자 조사결함 해소 방법론 개발하였으며, 해소 조건을 최적화함. SiC wafer를 이용하여 조사결함 해소 특성 시험을 수행함. ○ (SiC 반도체 중성자도핑 장치 개발) SiC 반도체 대상 중성자도핑 장치 설계, 제작 및 시험 조사를 통한 상용화 가능성 타진 - 개념설계안을 바탕으로 SiC 단결정 중성자도핑 조사장치의 제작도면 및 3D 도면 작성하고, 조사통 제작을 위한 기술시방서, 구매요구서를 기반으로 업체 선정 및 계약완료함. 중성자도핑 조사장치를 제작하였으며, 제작된 조사장치의 노외 및 노내 성능 시험을 완료함. 4인치 HPSI SiC 단결정을 대상으로 중성자 도핑시험을 수행하였으며, SiC 단결정의 도핑 균일도를 평가 완료함. 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ (SiC 반도체 중성자 균일 조사기술 개발) SiC 중성자 도핑 전산모사 결과 및 장치 설계안은 중성자 도핑 장치 제작에 직접 활용되며, SiC 잉곳의 위치에 따른 중성자 조사량 최적화를 통해 불순물 농도가 균일한 고품질의 반도체 생산을 위한 기초 자료로써 활용. NTD-SiC 반도체를 MOSFET, IGBT 등 반도체 소자 개발 연구에 활용 ○ (SiC 반도체 중성자 도핑 장치 개발) 본 연구를 통해 개발된 SiC 중성자 도핑기술 및 이를 기반으로 제작된 중성자 도핑 장치는 실제 중성자 도핑 공정을 수행하는 연구용 원자로 하나로에 설치하여 중성자 조사시험을 수행 가능. 조사시험 결과는 향후 NTD-SiC 제품의 실용화 및 제품화를 위한 기초 자료로써 활용 ○ (중성자 도핑 SiC 반도체 조사결함 평가 및 해소기술 개발) 본 연구를 통해 확보된 SiC 반도체의 핵자료 및 중성자 조사에 의한 격자 결함 평가 결과는 중성자 도핑기술뿐만 아니라 핵연료 제조, 원자로 구조물 및 방사선 이용 장치 제작 등의 분야에서 SiC 재료 연구에 활용 ○ (연구로 기반 중성자방사화분석 기술 개발) 본 연구를 통해 확보하는 k0-INAA 표준화 중성자방사화분석 및 검출기 관련 보정 알고리즘은 Si/SiC의 미량 불순물을 정확하게 정량 분석할 수 있는 기술로 실리콘 반도체의 품질 관리 및 향상을 위해 활용될 수 있음 ○ (연구로 반도체 분석 및 도핑 조사공 특성 평가) 연구로 조사공 제어 인자 결정 및 균질도 평가 연구는 SiC 반도체 개발을 위한 최적의 도핑 및 조사 방법론 개발에 활용될 것이며, 다양한 연구 및 산업 분야의 재료 분석 연구에 기초 자료로써 활용할 것임 ○ (첨단 소재의 근표면 관심 원소에 대한 깊이별 농도 분포 분석) Si 및 SiC를 활용한 전력 소자의 에피 박막에 대한 반경 방향, 두께 방향 관심 원소(도펀트 물질, 불순물 등)에 대한 정교한 분석을 통해 성능/안전성 향상 및 시장 경쟁력 확보함 ○ (양전자빔 기초기술) 연구용 원자로를 이용하는 고강도 양전자빔 생성 및 인출의 기초 기술 확보하고 소재 격자 결함 분석을 위한 양전자빔 소멸 분광 기초 기술 확보 ○ (양전자 분광계 구축 및 결함 분석) 양전자 수율 측정 및 에너지스펙트럼을 측정하기 위해 양전자 동시계수 분광계 설계 및 제작 완료하고 Si, SiC 소재에 대한 결함 분석 기술을 확보함 과학적 측면 ◦ 연구로를 활용한 대구경 실리콘 단결정과 SiC 반도체의 중성자 도핑 기술 개발을 통하여 방사선 연구기반을 반도체/전자/첨단 소재 분야로 확대 ◦ 기존에 축적된 비교법 기반의 중성자방사화분석기술을 개선하여 동시에 보다 다양한 미량 원소 분석이 가능할 것으로 기대함 ◦ 대용량 시료 검출 효율 보정 알고리듬 개발 및 표준 시료 개발을 통해 체적 시료에 대한 높은 정확도의 중성자방사화분석을 가능하게 함 경제적 측면 ◦ 전력반도체 핵심기술인 양질의 중성자도핑 기술 확보로 포스트 실리콘 반도체의 기술확산 시기를 가시화함과 동시에 국내외 관련 산업 시장을 선점 ◦ 하나로 연구로 기반 동시 다원소 정량분석 기술은 Si/SiC 불순물 정량분석분야 뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 물질의 순도를 결정할 수 있는 주요 미량원소 분석기술로 활용되어 산업체의 품질관리기술 발전에 이바지할 것으로 기대 산업적 측면 ◦ 방사선융합기술 이용한 신소재의 가치창출을 통해 실리콘 기반 반도체 산업의 돌파구를 마련하고, 4차 산업혁명의 핵심 부품인 차세대 반도체 소자의 원천기술 확보로 방사선 산업의 국가경쟁력 향상 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 선광민
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : 1. 중성자(핵변환) 도핑;탄화규소;전력 반도체;대용량 실리콘 단결정;중성자 조사 결함; 2. Neutron Transmutation Doping;Silicon Carbide;Power Semiconductor;Large Silicon Crystal;Neutron Irradiation Defect;

□ 연구개요 공기 중에 존재하는 라돈과 라돈의 자핵종은 자연 방사성 물질로 그 위험이 더욱 심각한 상태이다. 자연 방사선은 전체 방사선 노출량의 85%를 차지하며, 인간이 피폭되는 총 방사선 피폭 중 단일 피폭원으로는 가장 큰 비율을 차지한다. 또한 라돈은 균열된 암반 사이에서 대기중으로 방출되므로 환기가 잘 되지 않는 건물의 실내나 지하실에서 대기 중의 라돈 농도에 비해 현저히 높은 농도로 존재한다. 이러한 라돈은 기체상태로 존재하며 3.83일의 반감기로 붕괴하여 ²¹⁸Po으로부터 ²⁰⁶Pb에 이르는 연쇄붕괴를 계속하는데 이때 만들어지는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po와 같은 입자상의 방사성 핵종들을 라돈 자핵종이라도 부른다. 이중 방사선 피폭의 측면에서는 반감기가 긴 ²¹⁰Pb 이하는 방사능이 극히 작아 무시할 수 있고 중요 관심사인 폐암 유발 위해도가 낮은 베타 방사선을 내는 핵종이나 생성확률이 1%도 안되는 핵종(²¹⁸At)등도 무시할 수 있다. 이런 이유로 라돈 자핵종은 알파방사선을 내는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po 네 핵종으로 범위를 좁혀서 생각할 수 있다. 라돈가스가 폐암을 유발하는 과정은 다음과 같다. ²²²Rn은 붕괴하면서 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po등의 라돈 자핵종을 만들어 낸다. 라돈 자핵종들은 공기 중에 존재하는 분진이나 연무질에 흡착되는데 라돈 자핵종이 흡착된 분진이나 연무질은 사람의 호흡을 통하여 폐에 달라붙는다. 이때 폐에 달라붙은 라돈 자핵종들이 알파 붕괴를 통해 강력한 에너지를 방출하면서 폐세포가 손상되어 폐암을 유발하는 것이다. 그러므로 라돈 자핵종들의 폐암유발 메커니즘을 파악하는 것이 필요하다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제에서는 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조 및 성질을 연구하였다. 이를 위해 적당한 핵모형을 이용하여 라돈과 자핵종의 기저상태 및 행렬요소 계산이 이루어져야 하고, 이를 통해 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼과 전자기 전이를 계산할 것이다. 이러한 물리적 측정 가능량을 이용하는 것이 이론적으로 라돈의 핵구조를 파악하는 가장 좋은 방법이기 때문이다. IBM은 짝수-짝수 핵을 낮은 에너지 준위와 전자기 전이와 같은 집단운동을 설명하는 대수적 구조로 기술한다. 양성자 및 중성자 보오존을 구별하지 않는 가장 기본적인 모형을 IBM-1이라한다. IBM-1은 보오존 수가 보존되는 U(6) 군의 구조를 가진다. 보오존 연산자의 조합으로 교환관계에 닫혀있는 생성자의 집합으로 얻은 부분 대수를 이용하여 군사슬을 구할 수 있다. 핵의 상태를 기술하는 좋은 양자수인 각운동량을 표현하는 O(3) 군을 군사슬에 포함시키면 세 가지 극한으로 분류된다. IBM-1에서는 세 가지 다른 대칭성[U(5), SU(3) 및 O(6)]이 존재한다. 이 때 Hamiltonian은 동역학적 대칭을 이루고, 에너지 준위 등을 포함한 핵 구조를 닫힌표현으로 나타낼 수 있다. IBM의 U(5) 대칭성을 가지는 핵으로 특히 Pd(Z=46), Xe(Z=54), 및 Pt(Z=78) 등이 알려져 있다. IBM-1의 일반적인 Hamiltonian에서 SU(3) 대칭은 회전운동하는 축대칭 변형핵을 잘 설명한다. 변형핵의 스펙트럼을 설명하는 SU(3) 대칭은 희토류 핵종인 Sm-Gd-Dy-Er 등 동위원소에 적용된다. O(6) 대칭은 기하학적으로 감마-불안정핵에 대응된다. O(6) 대칭은 특히 Xe-Ba 영역의 핵에 많이 적용되고 있다. 양성자와 중성자를 구분하는 IBM-2는 원자핵 각모형과 직접 관계가 있으므로, IBM-1에 비해 매개변수는 풍부한 물리적 의미를 가진다. 이 모형은 매개변수의 수가 많아 대수적으로 복잡하고 어렵지만, 훨씬 풍부한 상태와 핵의 성질을 설명한다. IBM-2는 IBM-1으로 설명하지 못하는 양성자-중성자 교환에 대한 대칭상태를 포함하고, 양성자-중성자 대칭성을 F-spin으로 설명한다. 뿐만 아니라 IBM-1에서 금지된 M1 전이도 F-spin 혼합을 이용하여 설명한다. IBM-2에서도 짝수-짝수 핵의 집단운동을 IBM-1과 같이 U(6), SU(3) 및 O(6)의 세가지 기본 대칭으로 분류한다. IBM-2의 동역학적 대칭에서 basis는 IBM-1의 U(6)양자수인 총 보오존 수를 제외한 나머지 양자수 대신 양성자 및 중성자 수를 고려한다. IBM의 기본적 수학 구조를 홀수-A 핵까지 확장시킨 모형이 IBFM이다. IBFM에서 홀수-A 핵은 및 보오존으로 이루어진 짝수-짝수 핵심과 단일 입자의 결합으로 가정한다. IBFM의 대수적 구조는 전적으로 단일핵자의 외각궤도에 의존한다. IBM에서와 유사하게 IBFM의 Hamiltonian이 동역학적 대칭을 이루면 보오존과 페르미온 사이에 대칭성을 가지고, 이 때 보오존과 페르미온은 초대칭을 이룬다고 한다. 단일입자궤도가 j=1/2, 3/2 및 5/2 로 주어질 때 U(6/12)의 초대칭을 가지고, 이때 페르미온 군은 보오존 군 U(5), SU(3) 및 O(6)와 결합한다. 그러므로 초대칭 U(6/4)는 불안정핵만 적용되지만 U(6/12)는 U(5)로 기술되는 진동핵, SU(3)로 기술되는 축대칭 변형핵 및 O(6)로 기술되는 감마-불안정핵 모두에 적용된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제에서는 중간 및 무거운 영역의 홀수-A 핵 구조 연구를 위해 IBFM의 U(6/12) 대칭으로 제한한다. 이 모형을 통해 낮은 에너지 준위의 에너지 스펙트럼과 전자기 능률, M1 및 E2 전이를 포함하는 전자기적 성질을 논의한다. 그리고, ²²²Rn과 그 자핵종 중 짝수 핵은 IBM-1과 IBM-2를 이용하고, 홀수 핵은 IBFM을 통해 에너지 스펙트럼 및 전자기전이율과 같은 핵구조를 계산할 것이다. 그런데 선행 연구들에서는 라돈의 핵구조에 해당하는 실험데이터가 현저히 부족한 상태이다. 그러므로 본연구의 계산 결과는 라돈의 핵구조 및 핵분광학 실험의 지침을 마련하는데 기여할 것으로 보인다. 또한 전자기 전이의 메카니즘과 라돈핵의 에너지 준위 사이에서 일어나는 전자기 전이의 수치계산 결과에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다. 또한 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈과 그 자핵종의 핵구조를 연구하고자 한다. 연구 과정의 초기 단계에서 앞서 설명한 대표적인 핵모형을 이용하여 기저상태를 구축하고 코딩을 통해 구체적인 행렬요소 계산을 하여 연구 과정의 중반에서 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼, 그리고 전자기 전이율을 계산할 것이다. 연구 과정의 후반에서는 계산한 결과를 물리적 측정 가능량을 통해 이론적으로 라돈 및 그 자핵종의 붕괴과정과 핵구조를 파악할 계획이다. 천연 방사성 동위원소의 붕괴과정과 그 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조를 계산한다면 공기 중 존재하는 생활방사선인 라돈 가스의 폐암유발 메커니즘의 파악 뿐 아니라 실내 대기 중의 라돈 농도를 감소시키는 등의 대처 방안과 대기와 수중의 라돈 저감법에 관한 가이드 라인을 제시 하는데에도 큰 역할을 할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수연
• 주관연구기관 : 동의대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보오존 상호작용 모형;보오존-페르미온 상호작용 모형;라돈; 2. IBM;IBFM;Radon isotopes;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김현종
• 주관연구기관 : 라온넥스텝
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 가동원전;안전성;예비타당성;다부처; 2. Nuclear Power Plant in Operation;Safety-enhancement;Preliminary Feasibility;Inter-ministerial;

□ 연구개요 본 연구과제는 “중력파 관측으로부터 발견되는 중성자별의 물리량으로부터 베이지안 분석을 통해 중성자별 내부의 고밀도 물질에 대한 특성을 이해하고, 이로부터 핵물질의 대칭에너지에 대한 특성 연구”를 목표로 하고 있다. 이를 위한 베이지안 추론 계산 코드를 개발하고, 이를 이용하여 중력파 관측결과 및 중이온충돌 시뮬레이션에 적용하여 결과를 도출하도록 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제는 베이지안 추론 계산코드 개발이 중심이 되어, 이를 활용하여 중력파 관측결과 및 중이온충돌에 적용하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위한 구체적인 목표는 첫 번째 자체 베이지안 추론 계산 코드 개발, 두 번째 개발된 코드를 이용한 중성자별 상태방정식에 적용 및 핵대칭에너지 파라미터 사후확률분포 산출, 세번째 핵대칭에너지 파라미터의 사후확률분포를 이용한 모델 파라미터를 이용하여 중이온 충돌 시뮬레이션 적용연구, 네 번째 중력파 관측결과 및 중이온충돌 실험 결과 적용 연구가 된다. 3년간의 단계적 활동을 통해 연구개발을 진행하였고, 위 네가지 구체화된 연구내용을 수행하고, 그 결과들을 산출하여 논문을 작성하였고, 최종 목표에 부합되는 결과를 얻게 되었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구과제에서 개발된 베이지안 추론 계산 코드는 주어진 관측 또는 실험결과를 이용하여 결과를 산출 할 수 있으므로, 앞으로 진행될 LIGO, Virgo, KAGRA의 4번째 관측가동 및 이후 계속되는 가동에서 관측되는 중성자별에 대해 적용이 가능하며, 이를 이용하여 연구를 지속적으로 이어 나아가고자 한다. 또한, 다양한 천체 현상과 핵물리 실험 결과에 이용하여, 천체물리학 뿐만 아니라 핵물리학 분야에서 선도적인 역할을 할 수 있는 기초연구를 진행하고, 향후 두 분야를 아우르는 다중신호천체물리학 분야를 더욱 선도적으로 개척해 나아가도록 한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김영민
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 중력파;중성자별;핵대칭에너지;상태방정식;베이지안 추론; 2. Gravitational wave;Neutron star;Nuclear symmetry energy;Equation of state;Bayesian inference;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 본 연구의 최종 목표는 방사선 안전 및 규제를 위한 고정밀 방사선 영상 장비 개발로, CZT 반도체 검출기를 기반으로 한 4π소형 컴프턴 카메라를 개발하고자 한다. CZT 검출기 성장 시 2단계 열처리와 셀레늄 첨가를 통해 검출기 성능을 근본적으로 향상시키고, 각 측면에 독립적인 virtual Frisch-grid 전극 부착 및 신호 획득을 통해 기존 virtual Frisch-grid 검출기보다 30% 향상된 에너지 분해능과 600 μm 이하의 매우 우수한 공간 분해능을 달성하고자 한다. 이러한 향상된 성능을 기반으로 영상 장치는 16° 이하의 각도 분해능을 목표로 하며, 이때의 재구성 시간은 10 초 이하로 하고자 한다. ○ 전체 내용 ○ 기존에 사용하는 HPGe나 Si 등의 반도체 검출기는 크고 무거운 냉각장치를 필요로 하거나(HPGe), 결정 두께가 1 mm 미만이어야 하는 한계(Si)가 있으며, 비교적 낮은 원자번호와 밀도로 인하여 효율이 떨어지는 단점이 존재한다. CZT의 경우, 위 검출기에 비해 높은 원자번호와 밀도를 가지며, 무엇보다 냉각장치 없이 실온에서 사용할 수 있는 장점이 있어 차세대 방사선 검출 및 영상 장비로 각광을 받고 있다. ○ CZT를 검출기로 이용하기 위해서는 높은 품질의 단결정 물질이 요구되어 현재 제작 가능한 크기가 2×2×1.5 cm³ 정도로 제한되고, 그 가격이 단결정의 부피에 비례하여 기하급수적으로 증가한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 부피가 작은 CZT 결정에 virtual Frisch-grid 방법을 적용한 후 모자이크 형태로 배열함으로써 검출기를 구성하고자 한다. ○ 기존 virtual Frisch-grid CZT 검출기는 한 개의 결정 내에서 일어나는 반응에 대해 양극과 음극을 연결하는 방향(예를 들면 Z-방향)에 대해서만 결정보다 작은 단위로 방사선의 반응 위치를 알 수 있기 때문에 다른 방향(예를 들면 XY-방향)에 대해서는 결정 자체의 크기(수 mm)만큼의 공간분해능을 가지게 된다. 이에 본 연구에서는 검출기의 각 측면에 개별적인 전극을 만들어 음극/양극뿐 아니라 측면 전극에서 나오는 신호를 모두 검출하는 방식으로 검출기의 3차원 방향에 대해서 μm 단위로 반응의 위치를 측정할 수 있는 검출기를 개발하고자 한다. ○ 위 방식은 향상된 공간 분해능을 기반으로 검출기 응답의 불균일성을 μm 단위로 파악하고 보정할 수 있어 기존보다 수 배 향상된 에너지 분해능을 획득할 수 있으며, 컴프턴 영상에서도 매우 우수한 영상 분해능을 나타낼 것이라 예상된다. ○ CZT 성장에서 셀레늄 첨가 및 열처리를 통해 Zn segregation, Te 이차상 결함, 전위 등과 같은 결함 농도를 제어하여 보다 성능이 우수한 반도체 결정을 제작하고자 한다. □ 연구개발성과 ○ XYZ 모든 방향에 대해 μm 단위의 공간 분해능을 가지는 CZT 검출기 개발 ○ 2 단계 열처리와 셀레늄 첨가를 통해 성능이 우수한 CZTSe 결정 성장 ○ 기존 검출기에 비해 2 배 이상의 영상 분해능을 갖는 최신형 컴프턴 카메라 제작 ○ 국내·외 논문 게재: 5 편, 안전기술보고서: 3 편, 학술발표: 21 건, 특허 출원: 2(+1)건, 인력양성: 박사 1명 석사 2명 (2022.02. 박사 2명/석사 2명 졸업 예정) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구는 개별 검출기 자체의 성능을 근본적으로 수 배까지 향상시키는 연구이며, 개발하고자 하는 영상 장치는 별도의 냉각장치 및 기계적 집속기 없이 작동이 가능하여 휴대용 장비로도 매우 적합하다. ○ 아래 예시와 같이 생활 및 산업 현장에서의 방사선 검출 및 방사능 물질의 위치 파악과 관련된 분야 전반에 적용이 가능할 것으로 예상된다. - 방사선 방재를 위한 방사성 동위원소 탐지 - 방사선 재난 및 복구 시 방사능 물질의 분포 추적 - 발전소의 운영/제염/해체 시 방사선 모니터링 - 방사성폐기물 및 사용후 핵연료의 관리 시 방사선의 양, 종류, 위치 파악 - 국내외 핵물질의 추적 - 무역 물품에서의 방사성 물질 검사 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이원호
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 방사선 검출 및 영상화;카드뮴 징크 텔루라이드 셀레늄;프리쉬 그리드;방사선 방재;다면 전극; 2. Radiation Detection and Imaging;CZTSe;Frisch-grid;Radiation Safety;Multi-pad;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 핵물질 및 방사성물질 신속탐지 및 감시를 위한 이중입자 영상장치 시작품 개발 ○ 전체 내용 북한 비핵화의 철저한 검증을 위하여 핵물질 이용 핵활동을 감시, 탐지, 채취, 분석, 해석, 평가하는 기술역량 개발과 투명성 확보가 시급한 국가·사회적 현안을 해결하기 위하여 실시간으로 방사선(중성자 및 감마선)의 위치 판별을 위한 영상장비를 개발하는 것을 목표로 함. 실시간 동시 중성자/감마선 영상장비는 기존 광학 영상장치와 방사성 물질에서 나오는 방사선 이미지를 합성해서 방사성 물질의 위치를 시각화하는 장치임. 대테러 감시 및 비핵확산을 목적으로 위치 민감형 대면적 실리콘 광증배관(SiPM) 어레이와 유기 섬광체(Stilbene) 어레이의 조합으로 이루어진 센서 모듈과 실시간 영상을 위해 최적화된 부호화 구경을 이용한 세계 최초 실시간 이중 입자 방사선(중성자/감마선) 영상 장치를 개발하고자 함 ○ 1단계 □ 목표 핵물질 및 방사성물질 신속탐지 및 감시를 위한 이중입자 영상장치 시작품 개발 □ 내용 o 부호화 구경(Coded-aperture) 방식은 특수한 형태로 설계된 집속기에 의한 입사방사선의 기계적 차폐를 기반으로, 투과된 방사선의 변조 패턴을 획득하고 이를 복원하는 과정을 통해 대상 물체의 영상을 획득하는 것임 o 부호화 구경의 개구부를 통과한 입사 영상을 부호화하는 방식에 따라 다양한 형태를 가지며 영상획득 방식을 제공하는 mask(aperture)가 디자인되어 있으며, 그 중 Uniformly Redundant Arrays(URA)와 Modified Uniformly Redundant Arrays (MURA), Hexagonal Uniformly Redundant Arrays(HURA) mask가 대표적임. 각각의 mask에 대하여 anti-mask가 따로 존재하며, mask와 anti-mask를 통과한 방사선의 검출 패턴을 복호화(decoding)하여 방사선원의 위치를 영상으로 재구성함 o 이중입자 방사선의 위치 영상화 기술은 방사선이 사용되는 원자력발전, 방사선 종사자 안전, 원전 해체, 핵연료 모니터링, 환경 방사선 모니터링, 폐기물 관리 등의 원자력/방사선 안전 분야와 방사선을 이용한 비파괴 검사 산업현장, 의료용 동위원소를 취급하는 병원, 그리고 방사선원을 발생 및 이용하는 가속기 운용 현장 등 다양한 분야에서의 적용이 가능한 최첨단 방사선 계측 기술임 o 미시간대학에서 개발된 부호화구경을 이용한 실시간 감마선 영상장비 기술을 첨단화하고 중성자와 감마선 신호의 구분을 위한 pulse shape discrimination(PSD)기법을 유기 섬광체(Stilbene)에 적용하여 중성자 및 감마선 동시 영상을 구현하는 SiPM과 유기섬광체를 이용한 세계 최초 이중 입자(dual-particle; neutron and gammaray) 영상장치 개발에 관한 것임 o 본 연구는 12 x 12개의 픽셀로 구성된 SiPM과 유기섬광체(Stilbene)가 결합된 센서 모듈과 centered mosaic의 최적화된 MURA 마스크(중성자 산란 및 감마선 차폐를 위한 텅스텐 사용)를 이용하여 하드웨어를 구성하고 획득된 신호를 PSD 기법을 이용하여 중성자와 감마선의 신호를 분리 함. 획득 및 분리된 검출기 영상을 본 연구실에 의해 개발된 반복적 영상 재구성법(MLEM)을 이용하여 중성자 및 감마선의 위치판별 영상을 동시에 구현하는 장비를 개발하고자 함 □ 목표 ◯ 2년차 목표 - 신호처리 회로 PSD 기법 적용 및 검증시험(Cf-252 선원 이용) - 검출기 차폐 최적화 전산모사 기반 차폐물 제작 및 배경 방사선 저감효과 검증 - 실험 데이터를 이용한 MLEM 기반 방사선 영상 재구성 및 융합 영상 유효성 검증 - 성능시험 장비 구축 및 절차 개발 - 프로토타입 제작 후 교정 실시 및 검증 결과 확인 후 보완 - 보완 요구 제작 사항 적용 및 목표 달성을 위한 검증 관련 산출물 작성 □ 내용 ◯ 1차년에서 연구된 최적화된 MURA 마스크를 기반으로 실제 텅스텐 기반의 마스크를 제작하고 최적화된 영상 알고리즘과 하드웨어를 이용하여 실제 시스템으로 구성 ◯ 감마선/중성자 신호의 구분을 위하여 사용될 Stilbene 또는 plastic 어레이 기반의 유기 섬광체를 이용한 최적의 figure-of-merit(FOM)을 가지는 파라미터 도출 ◯ 최적화된 PSD 값을 이용하여 하드웨어 상 FPGA에 적용하여 감마선과 중성자 반응의 구분을 확인하였고 그에 따른 검출기 영상 데이터를 확보하여 1차년도에 개발된 영상재구성 알고리즘을 통한 영상 재구성을 시도하고 영상 특성을 분석 ◯ 검출기와 감마선의 반응도를 분석하기 위해 표준선원인 Cs-137, Ba-133, Co-57, Co-60, Na-22 등을 이용하여 감마선 반응 스펙트럼 및 검출기 영상을 확보하고 유기 섬광체를 이용한 감마선 핵종분석의 가능성 여부를 판단 ◯ 중성자의 경우 Cf-252를 구매하여 중성자 및 감마선에 대한 신호 분별 실험을 진행하고 각 선원별 영상을 분리 재구성 성공 ◯ 감마선/중성자 영상 장비의 성능 시험을 위하여 유기섬광체의 핵종 분석 능력, 검출효율, 방사선원의 위치 교정 등의 시험에 대한 장비 구축 및 절차를 완성 □ 목표 ◯ 3년차 목표 - 중성자 반응 실험(에너지 교정) - PSD 성능을 위한 최적화 시험 - 민감도 향상 기술 개선 - 성능시험 장비 구축 및 절차 개발 - 시작품 개발 및 적용성 평가 □ 내용 ◯ Stilbene 어레이 및 Plastic 섬광체(EJ-276) 어레이 적용 중성자 반응 성능시험 (DD, DT, Pu-Be선원) ◯ 검출기 차폐 최적화 전산모사 기반 차폐물 제작 및 배경 방사선 저감효과 검증 ◯ 고속 ADC 및 높은 bit resolution 기반 신호처리 회로 구축 및 실험 ◯ Charge Integral Method 변경 후 PSD 비교 평가 ◯ Internal gain 증폭 비교 후 최적의 PSD 조건 도출 ◯ 저에너지 감마선과 중성자의 PSD 능력 손실 보완 기술 개발 ◯ 최종 목표인 300초 이내에 중성자와 감마선 동시 영상 획득(50 cm 거리에서 85 μCi Cf-252 선원 영상 획득) ◯ LabVIEW 기반 사용자 인터페이스(graphic user interface; GUI) 개발 ◯ 프로토타입 제작 후 교정 실시 및 검증결과 확인 후 보완 ◯ 보완 요구 제작 사항 적용 및 목표 달성을 위한 검증 관련 산출물 작성 ◯ 감마선-중성자 복합환경에서의 이중입자 영상 시험 □ 연구개발성과 o 정량적 성과 ⦁ 안전기술보고서 4건, 논문 게재(국내외 SCI) 4편 ⦁ 시작품 제작 1건 o 정성적 성과 ⦁ 핵물질의 중성자 및 감마선에 의한 영상을 획득하여 위치정보를 획득, 탐지 및 평가하는 핵사찰 활동 기술로 이용 ⦁ 사용후핵연료 중간저장시설의 안정적인 운영으로 임시저장시설의 저장공간 확보를 통해 향후 원자력 발전소의 안정적 운영에 기여 ⦁ 국민의 방사선 관련사고 및 핵테러 등의 국가적 재난을 예방 ⦁ 원전 제염 해체 시 방사성 폐기물의 오염 여부를 판단하는 장치로 사용하여 비용 절감에 기여 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 [기술적 측면] o 방사선 준위 분포를 측정하기 위한 방사선 검출기와 방사성 환경에서 운영되는 실시간 영상카메라를 결합한 시스템으로 원전시설 및 방사선 관련시설 주변의 방사선 준위 분포와 현장 영상을 동시에 감시할 수 있음 o 3차원 방사선원 위치 기술은 미지 선원의 핵종 및 위치정보를 동시에 제공함으로써 방사선 추적에 걸리는 시간을 획기적으로 단축하고 선원의 위치에 대한 매우 직관적인 정보를 제시하여 선량 수치 값에만 의존하던 기존 방사선 탐지 기술의 한계를 극복할 수 있으므로 방사선 안전에 대한 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것이라 기대됨 [경제적․산업적 측면] o 향후 원전폐로산업분야에서 사람이 들어갈 수 없는 방사성 환경을 관측하기 위해 로봇 탑재형 감마카메라 등이 중요한 역할을 함 o 선진국에 비해 낙후된 방사선 계측 기술을 고도화 및 선도화를 통한 기술의 자립도를 향상시킴 o 첨단 방사선 계측 기술을 구축하여 원전 시장에 기술경쟁력 있는 제품을 수출함으로써 국부 창출에 기여함 o 원자력 분야의 블루오션인 방사선 안전 및 방호 측면의 신산업 동력으로 활용하여 일자리 창출과 청년 창업 증대 등에 기여가 가능할 것임 [사회적 측면] o 본 시스템에 내장된 센서는 핵종분석능력이 뛰어나 인공방사성핵종이나 핵물질을 구분하여 탐지할 수 있기 때문에 방사성 및 핵물질 불법거래 및 운반으로 인한 국가적 재난을 예방하고, 주변국들의 핵활동 탐지 기반 기술에도 기여할 수 있음 o 국가 중요 관공서, 공항만, 열차 및 버스터미널, 대규모 스포츠 행사장, 공공장소, 대형 백화점 또는 할인매장 등의 다중이용 시설에서 발생할 수 있는 방사능 관련사고 및 핵테러를 효율적으로 예방하고 대응할 수 있는 카메라/방사선 통합 감시 시스템임 o 방사능 및 선량에 관한 보다 쉽고 자세한 정보 제공을 통해 방사선 및 방사능에 대한 일반인들의 인식 개선과 기술 정보에 대한 대중의 접근성을 향상할 수 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정만희
• 주관연구기관 : 제주대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 이중입자;부호화구경;신호파형 분별기법;섬광체;실리콘 광증배소자; 2. Dual-particle;Coded-aperture;Pulse shape discrimination;Scintillator;SiPM;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ● 딥러닝 기술을 이용해 짧은 시간 동안 획득한 신호대잡음비가 낮은 핵의학 영상으로부터 신호대잡음비가 우수한 긴 시간 영상을 생성하고, 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성하며, CT 영상 없이 핵의학 영상만을 이용해 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 기술 개발 ○ 전체 내용 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 ● 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 ● 핵의학 영상으로부터 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 ● 딥러닝으로 생성한 감쇠보정맵 활용 방법 구축 ○ 1단계 ◎ 목표 ● 딥러닝 기술을 이용해 짧은 시간 동안 획득한 신호대잡음비가 낮은 핵의학 영상으로부터 신호대잡음비가 우수한 긴 시간 영상을 생성하고, 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성하며, CT 영상 없이 핵의학 영상만을 이용해 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 기술 개발 ◎ 내용 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 - 짧게 촬영한 뇌 PET 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 U-net 기반의 CNN 구조 개발 - 영상 필터를 이용해 짧게 촬영한 PET 영상의 신호대잡음비 향상 방법 구현 - 딥러닝 결과 영상에 대한 정량적 성능 평가 방법 구축 - 개발한 딥러닝 구조의 성능평가 및 영상 필터로 처리한 영상과 비교평가 ● 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 - 제한된 각도 샘플 SPECT 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 CNN 구조 개발 - 전체 각도 샘플 데이터를 복원하기 위한 영상처리방법 구현 - 딥러닝 기술과 영상처리방법으로 복원한 각도 샘플 데이터 비교평가 ● 핵의학 영상으로부터 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 - 뇌 PET 영상을 이용해 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 CNN 구조 설계 - CT 영상을 이용해 감쇠보정맵을 생성하는 방법 구축 - 딥러닝 결과 영상에 대한 정량적 성능 평가 방법 구축 - 딥러닝과 CT로 생성한 감쇠보정맵 비교 평가 ● 딥러닝으로 생성한 감쇠보정맵 활용 방법 구축 - 딥러닝 기술로 생성한 감쇠보정맵을 이용하여 감쇠보정된 영상을 생성하는 방법 구축 □ 연구개발성과 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크, 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크 및 핵의학 영상으로부터 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크를 성공적으로 개발하였음 ● SCIE 논문게재 3편, 국제 학술대회 발표 6건, 국내 특허출원 2건, PCT 특허출원 1건 등의 성과를 달성하였음 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성하거나 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크를 개발함으로써 촬영시간을 크게 단축시켜 검사비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환자 움직임에 의한 영상품질 저하 요인을 원천적으로 감소시킬 수 있음 ● CT 영상 없이 뇌 PET 영상만으로 감쇠보정맵을 생성함으로서 CT 촬영으로 인한 추가 방사선 피폭을 방지할 수 있음 ● 딥러닝을 이용한 피폭 저감 및 검사시간 단축 기술은 질병진단과 치료효과 모니터링 과정에서 발생하는 반복검사로 인한 환자의 경제적 부담을 완화시키고 고령 환자부터 방사선 피폭에 민감한 소아환자 및 폐소공포증 환자까지 환자영역을 확대함으로써 새로운 시장 발굴과 의료영상 분야의 경쟁력향상에 이바지하여 의료기관 및 의료기기 기업의 고부가가치 창출에 기여할 수 있음 ● 4차 산업혁명의 핵심기술인 인공지능 기술을 연구개발하고 연구 성과를 수준 높은 국제학술지에 개재하여 관련 분야 학문 발전에 기여하였을 뿐만 아니라, 관련 분야 우수 인력을 양성하였음 ● 개발한 딥러닝 기술은 핵의학 영상기기의 촬영시간 단축 뿐 아니라, MRI 등 타 영상기기의 촬영시간을 단축하는 데에도 활용할 수 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정진호
• 주관연구기관 : 서강대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 딥러닝;짧게 촬영한 영상;감쇠보정;제한된 각도 단층영상;컨볼루션 뇌 신경망; 2. Deep learning;Short scan image;Attenuation correction;Limited angle tomography;Convolutional neural network;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 국내에 서식하는 것으로 알려진 몬스트릴라목 요각류를 대상으로 1)이들의 유전적 다양성을 밝히며, 2)특정 유전자에 대한 전사체 분석을 포함하여 요각류 내 분자계통관계를 규명한다. 이를 위해 차세대염기서열분석법(Next-Generation Sequencing, NGS)을 사용하여 기존에 널리 이용되고 있는 mitochondrial DNA와 nuclear DNA 정보 탐색을 수행하고 유전적 자료를 제공한다. 또한 특정 유전자의 전사체 분석을 통해 기존 보다 더 정확하고 신뢰성이 있는 요각류 내 근연관계 추정을 가능하도록 한다. ◼ 전체 내용 국내에서 보고된 몬스트릴라목 요각류를 채집하여 이들의 유전정보를 탐색함과 동시에 이 정보를 근거로 기존 보고종의 정체성을 재확인한다. 이를 위해 국내현장채집을 수행하여 시료를 확보하고, NGS방법을 통해 대량의 유전 정보를 획득한다. 마련된 유전 정보는 크게 두 가지 수준의 분석에 이용한다. 1)몬스트릴라목 내 속(genus) 간 근연계통관계 연구 본 생물군이 갖는 일반적 형태진단특성의 부족은 기존 형태기반 분류체계에 대한 많은 의문점과 문제점을 낳았다. 이러한 분류학적 문제를 해결하기 위해 최근 널리 이용되고 있는 유전자 마커의 발굴을 통해 몬스트릴라목 내 종들의 관계를 재확인하고 미비했던 자료를 보충한다. 2)요각류 내 몬스트릴라목의 위치 규명 최근 요각류 연구분야에서 분자 정보는 다각적으로 이용되고 있으며, 이러한 연구에 의해 주목할 만한 새로운 발견들이 속속 제시되고 있다. 하지만 몬스트릴라목 요각류 연구분야에서 분자툴의 이용은 매우 드문 실정이다. 본 연구에서는 기존에 분자마커를 포함하여 특정 유전자들의 단백질 서열 분석을 포함해 상위분류체계단계에서 보다 명확한 결과를 도출할 수 있도록 한다. ◼ 1단계 ❏ 목표 시료 확보 및 차세대염기서열분석 수행 ❏ 내용 채집조사를 통한 국내 몬스트릴라목 요각류 시료 채집 및 이들의 종 다양성 확인; 채집한 시료에 대해 NGS를 이용하여 대량의 유전체/전사체 정보 획득 ◼ 2단계 ❏ 목표 유전체/전사체 조립 및 유전자 정보 획득 ❏ 내용 다양한 생물정보학 툴을 이용하여 몬스트릴라목 요각류의 유전체/전사체 조립을 수행하고 분자계통연구에 유용하게 쓰일 수 있는 유전자 탐색 및 확보 ◼ 3단계 ❏ 목표 분자계통학적 관계 및 위치 규명 ❏ 내용 유전자 정보를 이용하여 이들의 분자계통관계를 보다 객관적으로 추론 ◼ 4단계 ❏ 목표 형태, 분자, 생태 특징의 통합적 고려를 통한 진화 방향 연구 ❏ 내용 다각적 연구 접근을 통해 보다 신뢰성 있는 계통관계를 추론하고 이를 바탕으로 몬스트릴라목 요각류의 진화 특이성과 경향을 파악 □ 연구개발성과 국내에 서식하는 몬스트릴라목 요각류를 대상으로 NGS를 이용한 대량의 유전정보(유전체 및 전사체)를 획득하였으며, 이로부터 얻어진 유전자 서열을 이용하여 이들의 분자계통진화 연구를 수행하였다. 연구결과는 기존 연구와 다른 근연계통관계(즉, 갈고리노벌레목-몬스트릴라목)를 도출하였으며, 또한 몬스트릴라목 내 속간 계통관계를 보다 명확하게 제시하였다. 추가로 형태/분자계통결과를 바탕으로 한 생태적 특성의 비교는 이들이 숙주주도 진화 가능성을 예측했으며, 이러한 결과는 추후 관련 생물군 연구에 기초자료로 유용하게 이용될 것으로 판단한다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1) 대량의 유전정보는 추후 다른 생물군의 계통진화연구에 이용될 수 있음. 2) 분자계통관계 결과를 토대로 기존 형태기반 분류체계를 검토하고 수정하는데 추가적 자료로 활용도가 매우 큼. 3)아직 알려지지 않은 생태적/생리적 특성을 파악하는데 유전자 정보가 크게 기여할 것으로 판단됨. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 전동구
• 주관연구기관 : 중앙대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 요각류;몬스트릴라목;분류학;분자계통학;부유성 요각류; 2. Copepoda;Monstrilloida;taxonomy;molecular phylogeny;planktonic copepod;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 본 연구는 타액선 유래 오가노이드에 기반한 비전리 방사선 (전자기파 또는 전자파)과 타액선 종양 발생 및 악성도 증가 위험에 관한 연구로서 1) 타액선 오가노이드 바이오 뱅킹 및 전자기파 노출 장치 개발 2) 타액선 유래 정상 오가노이드를 이용한 전자기파 노출을 통한 종양 발생 위험도의 평가 3) 종양 오가노이드를 이용한 전자기파 노출 하 종양의 악성 전환 위험성 평가 4) 다양한 오믹스 (RNA-seq, Proteomics, Salivaomics) 분석에 기반한 전자기파 위험도를 모니터링할 수 있는 biomarker 발굴 연구를 수행하고자 함. ◼ 전체 내용 1차년도 : 타액선 기반 오가노이드 바이오 뱅킹, 전자기파 노출 장치 개발 및 노출 조건 수립 ★ 정상, 양성(주로 pleomorphic adenoma), 그리고 악성 타액선(주로 이하선) 조직을 받은 후, 일부는 조직학 분석을 통하여, 종양 타입을 판별하고, 나머지로는 오가노이드 배양을 하여 첫 계대 시점에서, 액체질소 탱크에 저장, ★ 다양한 주파수와 세기 그리고 노출 시간을 조절할 수 있으며, 온도 유지가 가능한 전자기파 노출 장치를 개발 또는 기존의 장치에 덧붙임, ★ 문헌을 기반으로 노출 조건 후보군을 선정하며, 동시에 설문 조사를 통하여, 한국형 노출 조건을 수립 2차년도 : 전자기파에 노출된 타액선 기반 오가노이드의 종양 발생 위험도 평가 ★ 정상 및 종양 그리고 전자기파 노출된 타액선 오가노이드의 형태학적 분석을 수행 ★ 4-HNE를 측정하여, 전자기파 노출 전후 오가노이드에서 산화 스트레스 연구 ★ Salivaomics를 활용하여 오가노이드에서 생성된 분비물의 변화를 확인하고, 전자기파 노출 마커로 응용, ★ RNA-sequencing 기술을 이용하여, 오가노이드의 노출 전/후를 비교하여, 증감된 유전자 발현을 분석하고, 특이적으로 증감된 유전자 발현에 연관된 신호체계를 확인하여, 전자기파의 타액선에 대한 영향 확인 3차년도: 종양 오가노이드의 전자기파 노출 하 악성 전환 위험도 평가 ★ 전자기파는 수용체-리간드 과정없이 다양한 세포 신호를 활성화시키는 것이 보고된 바 있음. 오가노이드 배양액에서 EGF, Wnt 등의 타액선 오가노이드 필수 배양 성장인자를 제외하여도 전자기파 노출을 통하여 오가노이드가 성장 가능한지 확인하고, 장시간의 노출에서 대조군과 비교하여 niche 독립성을 성장인자 순차적 제거, antagonist, RNAi 등을 이용하여 확인하고, NGS와 RNA-seq을 통하여 증명, ★ 실험 동물에 장시간 전자기파 노출된 종양 오가노이드를 이식 또는 전이모델을 제작하여, 전자기파에 의한 악성도 및 위험성이 증가함을 증명 □ 연구개발성과 현재 가장 진보된 생쥐, 인간의 타액선 기반 정상 및 종양 오가노이드를 수립하고 유지 및 검증 그리고 바이오뱅킹을 통한 논문 발표 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 오가노이드의 셋팅이 일단락 되었으며, 해당 과정을 통하여 다양한 연구 방법 및 오믹스 분석 기법을 익힌 것을 토대로 기존의 연구 목표인 비전리 전자기파를 노출 후 오가노이드의 변화 및 종양 유전자의 발현 확인 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤여준
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 타액선;오가노이드;종양;비전리전자기파;멀티오믹스; 2. Salivary gland;organoid;tumor;non-ionizingradiation (electromagnetic radiation);multiomics;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 방사선영향을 고려한 운반중 핵물질 사보타주 방호규제를 위한 운반용기ㆍ저장조 방호성능·방사선영향 평가기술 개발 - 운반 핵물질에 대한 사보타주 방호규제 합리화를 위한 방사선영향 평가기술 개발 - 사용후핵연료 운반용기에 대한 방호성능 평가기술 개발 - 사용후핵연료 저장조에 대한 사보타주 공격으로 인한 방사선영향 분석 및 방호규제기술 개발 ○ 전체 내용 - 국내외 관련 규제기준 및 관련 연구 조사 - 운반 핵물질 사보타주 방호규제를 위한 방사선영향 평가 개념 및 평가 방안개발 - 방사선 영향을 고려한 운반 핵물질 사보타주 방호규제 적용방안 수립 - 사용후핵연료 운반용기 방호성능 평가를 위한 기반 구축, 시뮬레이션 및 실증 평가 - 사용후핵연료 운반용기에 대한 방호성능 평가 및 공격영향 평가 방안 개발 - 사용후핵연료 저장조 사보타주 영향평가를 위한 기반 구축 - 사용후핵연료 저장조 사보타주 방사선영향 평가방안 개발 - 방사선영향을 고려한 사용후핵연료 저장조 사보타주 방호규제 적용방안 수립 ○ 1단계 □ 목표 - 운반 핵물질 사보타주 방호규제를 방사선영향을 고려하여 적용하기 위한 국내외 동향조사 - 사용후핵연료 운반용기 방호성능 평가를 위한 안전규제 현황, 관련기술 조사 및 기반구축 - 사용후핵연료저장조 사보타주 영향 평가를 위한 안전규제 현황, 관련기술조사 및 기반구축 □ 내용 ⦁ 운반 핵물질 사보타주 방호규제에 대한 국내외 관련 규제기준 및 관련 연구조사 ⦁ 사용후핵연료 운반용기 방호성능 평가를 위한 규제 현황 및 관련기술 조사분석 ⦁ 사용후핵연료 저장조 사보타주 영향평가를 위한 안전규제 현황 및 관련기술조사 ⦁ 운반 핵물질 사보타주 방호규제를 위한 방사선영향 평가 개념 개발 ⦁ 사용후핵연료 운반용기 방호성능 평가를 위한 기반 구축 ⦁ 사용후핵연료 운반용기 방호성능 평가 수행 ⦁ 사용후핵연료 저장조 사보타주 영향평가를 위한 기반 구축 ○ 2단계 □ 목표 - 운반 핵물질 사보타주 방호규제 단계별 접근 적용을 위한 방사선영향 평가기술 개발 - 사용후핵연료 운반용기 및 운반수단에 대한 방호성능 평가기술 개발 - 사용후핵연료 저장조 사보타주 공격에 대한 영향분석 및 평가기술 개발 □ 내용 ⦁ 사용후핵연료의 운반용기 방호성능 실증 시험 ⦁ 사용후핵연료 저장조 사보타주 방사선영향 평가 수행 ⦁ 운반 핵물질 사보타주 방호규제를 위한 방사선영향 평가기술 개발 ⦁ 사용후핵연료 운반용기에 대한 방호성능 평가 및 공격영향 평가 방안 개발 ⦁ 사용후핵연료저장조 사보타주 공격으로 인한 방사선영향 평가방안 개발 ⦁ 방사선 영향을 고려한 운반 핵물질 사보타주 방호규제 적용방안 수립 ⦁ 방사선영향을 고려한 사용후핵연료 저장조 사보타주 방호규제 적용방안 수립 □ 연구개발성과 ○ 방사선영향을 고려한 운반중 핵물질 사보타주 방호규제를 위한 운반용기ㆍ저장조 방호 성능·방사선영향 평가 기술 - 사보타주에 대한 방호성능 및 방사선 영향평가 방안 - 방사선영향을 고려한 사보타주 방호규제 적용 방안 ○ 규제 근거 및 지원을 위한 기술보고서 - 운반 중 핵물질 사보타주 방호규제를 위한 규제동향 분석 기술보고서 - 사용후핵연료저장조 관련 안전 및 방호규제 현황분석 기술보고서 - 사용후핵연료 운반용기 방호성능 및 공격영향 평가 방안 기술보고서 - 사용후핵연료저장조 사보타주에 대한 영향 평가 방안 기술보고서 - 방사선 영향을 고려한 사보타주 방호규제 적용방안 기술보고서 등 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 방사선영향에 따른 운반 핵물질 사보타주 방호규제 근거로 활용 - 사용후핵연료저장조에 대한 사보타주 공격발생시 피해정도, 이로 인한 사건전개 등을 바탕으로 합리적 방호목표 설정 및 방호비상대응 계획 수립에 직접 활용 - 사용후핵연료 저장조에 대한 방호규제기술 개발로 합리적 방호 목표 설정 ○ 기대효과 - 사용후핵연료 저장조 포화, 원전 해체 등으로 증가될 사용후핵연료 운반에 대비하여 사보타주 방호에 대한 규제 합리성을 확보하고 적기에 규제 적용 가능 - 핵안보에 대한 국제적 관심과 권고를 반영하여 방사선 영향을 고려한 사보타주 방호규제 적용 기반을 마련함으로써 국가 핵안보 역량 신뢰도 제고 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안성규
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 사보타주;사용후핵연료;운반용기;저장소;방호규제; 2. Sabotage;Spent Fuel;Transport Cask;Storage Pool;Protection Regulation;