□ 연구의 목적 및 내용 연구개발 최종목표: 광 디스크와 고효율 박막 태양광센서의 광, 융합기술을 기반으로 한 고에너지 입자선의 측정기술 개발 - 고에너지 입자선의 비정 및 에너지 측정을 위해 사용되는 기존 시스템의 비용 및 측정정확도의 한계를 극복하고자 이를 대체할 수 있는 광디스크와 박막 태양광센서 기반 광, 융합기술을 이용한 고에너지 입자선 측정시스템을 개발하고자 함. - 가격이 저렴하고 저비중의 재료인 광디스크와 태양광센서를 융합하여 고에너지 입자선 측정에 최적화되어 있는 저비용, 고효율 측정기술 및 시스템 개발하는 것을 목표로 함. □ 연구개발성과 < 정성적 성과 > 1. 태양광센서 신호검출방식 기반 단일 광디스크를 이용한 양성자 빔 측정시스템 개발 • 양성자 빔에 대한 광디스크 신호검출을 위한 최적화된 태양광센서 조건 연구 • 태양광센서 기반 신호검출 모듈 설계 및 개발 • 단일채널 광디스크를 통한 빔 측정시스템 개발 2. 태양광센서 신호검출방식 기반 광디스크 배열을 이용한 양성자 빔 측정시스템 개발 • 단일채널 측정시스템에 대한 양성자 빔 특성평가 • 태양광센서 기반 다채널 신호검출 모듈 설계 및 개발 • 광디스크배열 빔 에너지 측정시스템 프로토타입 개발 3. 환자치료용 양성자 빔을 통한 광디스크 기반 빔 정도관리 시스템 검증 • 광디스크배열 빔 에너지 측정시스템 프로토타입 성능 검증 및 최적화 • 치료용 고에너지 양성자 빔에 대한 정도 관리시스템 임상 활용 □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) • 본 연구결과를 통해 개발될 시스템은 양성자뿐만 아니라 중입자를 사용한 방사선치료에 적용되어 치료의 정확도를 검증할 수 있어 세계적으로 관심이 증대되고 있는 미래지향형 방사선치료인 고에너지 입자선 방사선 치료로부터 환자의 안전을 가장 정확하게 확보할 수 있는 입자 방사선치료 안전시스템이 될 것임. • 치료용 고에너지 입자선을 검증하고 정확도 향상으로 치료 효과를 극대화한다면, 현재 미주 및 유럽의 양성자 치료비용의 1/3 가격으로 우수한 암 치료를 받을 수 있게 됨으로써 외국인 환자 유치성과에 의한 국부창출 효과와 더불어 우리나라가 세계 입자선 치료를 선도하는 발판을 마련할 수 있음. • 또한, 기존의 양성자 빔 측정 장치인 ion chamber의 경우 가격이 굉장히 비싸고, 이를 측정하기 위한 설치 및 측정시간이 많이 걸려 실제 사용상 많은 문제점과 어려움이 있음. 광디스크-태양광센서 기반 입자 빔 측정시스템을 개발할 경우, 인적·시간적 비용 절감으로 업무 로드를 줄일 수 있을 것으로 예상함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 신동호
• 주관연구기관 : 국립암센터
• 발행년도 : 20221000
• Keyword : 1. 광디스크;태양광센서;고에너지 입자선 모니터링;에너지 검증;비정 검증; 2. Optical disk;Solar sensor;High energy particle beam monitoring;Energy verification;Range verification;

□ 연구개요 본 연구는 우주비행체를 우주방사선과 미소유성체로 인한 초고속 충격으로부터 보호하여 생존성을 향상시키는 한편 경량성을 유지하기 위한 방법으로서, 우주방사선 차폐 성능과 초고속 충격 저항성을 동시에 갖는 다기능 SRMR (Space Radiation & Micrometeoroid Resistance) 구조를 제안하였다. SRMR 구조를 구현하기 위한 방법으로서 열가소성 폴리머 미세기공 발포체 기지 복합재료와 열가소성 섬유 복합재료에 대한 연구를 수행하고 이로 구성된 SRMR 구조를 연구하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)의 우주방사선과 우주파편 차폐 성능을 평가하고 우주환경 적합성을 검증하였다. UHMWPE는 기존의 어떠한 우주 재료보다 더 높은 우주방사선-우주파편 차폐 성능을 보였다. 2) 기능화된 다중벽 탄소나노튜브/다수소-벤조옥사진 나노복합재를 제안하였고, 탄소 나노튜브가 없는 다수소-벤조옥사진보다 기계적성능 및 우주환경 저항성을 향상시킬 수 있었다. 다중벽 탄소나노튜브/다수소-벤조옥사진 나노복합재는 에폭시보다 기계적 성능이 약간 낮지만, 보다 우수한 우주방사선 차폐 성능과 우주환경 저항성을 보였다. 3) 우주방사선 차폐 복합재로서, UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재를 제안되었다. UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재의 기계적 물성을 높이기 위해, 섬유에 도파민 코팅과 아민기의 접목 및 다중벽 탄소나노튜브 접목이 제안되었으며, 기존 UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재보다 향상된 기계적 물성을 얻을 수 있었다. 또한, 우주인증 기준을 통과할 수 있는 수준의 우주환경 저항성을 보였다. UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재는 하중지지를 하면서, 우주방사선 차폐 및 우주 파편 차폐에 대한 다기능성을 갖을 수 있다. 4) 우주 파편 차폐를 위해 Polyetherimide(PEI)를 사용하는 개방형 셀 나노셀룰러 폼을 사용하는 것을 제안했다. 직물 보강재로서 40-80nm 사이의 셀 크기로 강화된 나노다공성 발포체를 제조하였다. 휘플 쉴드의 범퍼로서 강화된 나노셀룰러 폼의 적용이 제안되었고 중량 대비 기존 구조 시스템보다 초고속 충돌의 방탄 성능이 향상된 것을 확인했다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 개발된 우주방사선 차폐 복합재료 및 다수소 벤조옥사진 레진이 위성에 적용된다면 우주방사선에 의한 고장 감소와 전자 장비의 생존 기간을 증가시킬 수 있다. 우주방사선 내성이 약한 COTS (Commercial off-the-shelf) 부품 사용의 폭 넓은 적용이 가능해짐에 따라, 큐브위성에 탑재되는 전자 제품의 비용을 낮출 수 있을 것으로 기대된다. 상기 이유로, 우주방사선 차폐 재료가 적용된 위성 구조에 대한 수요 및 후속 연구가 발생할 것으로 판단된다. 우주방사선 차폐 재료가 적용된 우주선은 우주인의 장기간 유인 우주 비행에서 발생되는 다양한 방사선 질환과 암 유발을 줄일 수 있다. 먼 미래의 유인화성탐사선이나 행성 거주지의 재료로써 활용될 것으로 기대된다. 본 연구에서 개발된 초고속 충돌의 방호 구조 시스템은 우주 파편 차폐가 요구되는 우주선의 전체 중량을 줄일 수 있고, 이는 전반적인 우주선의 방탄 성능 향상, 임무 기간 증대 효과, 및 페이로드의 비용 절약을 기대할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김천곤
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 우주환경;우주방사선;우주파편;초고속충격;복합재료; 2. Space environment;Space radiation;Space debris;Hypervelocity impact;Composite material;

1. 연구개발과제의 개요 1) 연구개발의 목적 □ 개발 대상 ◦ 원전해체1)를 위한 레이저 제염2) 및 수중 레이저 절단 수행을 위한 공정 모듈과 제염 공정의 정밀도를 높이기 위한 실시간 방사성 오염물질 모니터링 기술 개발 2) 연구개발의 필요성 및 범위 ◦ 레이저를 이용한 일차계통 부분 제염 및 실시간 모니터링 기술 개발 - 방사성 오염물질을 30초 이내로 판독하면서 99%이상 지역적으로 제거할 수 있는 국부 레이저 제염 원천기술의 특허 확보 및 국부 레이저 제염 모듈 - 면적 100㎠ 당 2분 이내로 방사성 오염물질을 제거할 수 있는 광학모듈 - 레이저를 이용하여 방사성 오염물질을 30초 이내로 판독할 수 있는 광섬유 기반 측정 모듈 (출처 : 본문 : 1. 연구개발과제의 개요 2p)

• 연구책임자 : 최지연
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 레이저 제염;수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단헤드;레이저 광학 모듈; 2. Laser decontamination;underwater laser processing;laser induced breakdown spectroscopy;under water laser cutting head;laser optical module;

▣ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 Evaluation of thermal-hydraulic characteristics of single PCSG channel for the application of PCHE-type steam generator in small modular reactors ◼ 전체 내용 □ Key Physical Phenomena Identification in a Single PCSG Channel □ Survey of Boiling in Mini Size Channel □ Boiling Phenomena Analysis in a Single PCSG Channel □ Evaluating the Feasibiltiy of PCSG in SMR ▣ 연구개발성과 □ Developing fundamental technologies of PCHE-type steam generators applicable to small modular reactors ∘ CFD Modeling Method Screening for Boiling Phenomena Analysis in a Single PCSG Channel ∘ Boiling Experiment in a Single PCSG Channel ∘ Verification of CFD Model with Experimental Data ∘ Analysis of Local Thermal-Hydraulic Phenomena in a Single PCSG Channel ▣ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 □ By analyzing the local phenomena of two-phase flow in a mini-size channel, the feasibility of PCSG for SMR application can be identified while discovering many interesting insights for designing and applying the PCSG for various applications. □ The result of this project will ultimately lead to achieving high compactness, good economic performance, and improvement in safety of steam generator in a nuclear reactor. □ In addition, it is possible to develop a fundamental technology for CFD two-phase flow and boiling modeling in a mini-size channel. (source : Summary 2p)

• 연구책임자 : 이정익
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 인쇄 회로 증기발생기;열수력 해석;국부적 열수력 특성;드라이아웃 진동;이상유동 불안정성; 2. Printed Circuit Steam Generator;Thermal-Hydraulic Analysis;Local Thermal-Hydraulic Characteristics;Dryout Oscillation;Two-phase Instability;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김현동
• 주관연구기관 : (주)티엠지코리아
• 발행년도 : 20221000
• Keyword : 1. 기어박스;감속기;엑츄에이터;밸브;원전기기; 2. Gearbox;Gear Reducer;Actuator;Valve;Nuclear Power Equipment;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 원자력기금 원자력연구개발계정의 수입 구조를 분석하여 개선방안을 마련하고, 부담금 요율변경의 타당성을 검토함으로써 급증하는 원자력연구개발 수요에 적의 대응 ◼ 전체 내용 1장 서론 2장 원자력연구개발계정의 개요 및 연혁을 살펴보고, 원자력연구 개발계정의 특수성 및 필요성 검토 3장 원자력 연구개발의 사회경제적 파급효과, 원자력연구개발계정의 부담금 요율 및 부담주체의 적정성과 관련한 기존연구들을 간략하게 검토 4장 국내 유사기금들의 구조와 현황을 살펴보았으며, 프랑스와 일본의 원자력 관련 제세부담금을 살펴봄으로써 원자력연구 개발계정 운용 및 개편에 적용할 수 있는 시사점을 도출 5장 9차전력수급기본계획, NDC 상향안, 원전 수명연장 등의 계획을 바탕으로 2034년까지의 원자력 발전량을 발전부문 최적화 시뮬레이션을 통해 예측하여 2036년까지의 기금 조성액을 전망하였으며, 또한 4가지 원자력 R&D 수요 시나리오를 구성하여 마찬가지로 2036년까지의 기금 지출액을 전망 6장 5장의 결과를 바탕으로 4가지 기금 조성액 및 4가지 지출액 시나리오 조합별로 2036년까지 누적조성액을 기준으로 적자가 발생하지 않기 위한 적정요율을 산정. 또한 한국수력원자력의 사업내용, 재무정보 등을 고려하여 부담금 주체로서의 적정성 및 요율 인상의 수용 가능성을 점검 추가적으로 국제적인 추세에서의 공공부문 원자력 R&D의 추이를 파악하기 위하여 원자력 선도국인 미국의 에너지부(DOE) 원자력실의 예산 현황 및 변화 추이 등을 검토 하지만 위와 같은 요율 인상 필요성에도 불구하고 요율 조정과정이 쉽지 않을 것으로 예상되는 가운데, 2023년부터 시작되는 적자 문제의 해결 대안으로서의 공공관리자금 차입을 검토 □ 연구개발성과 4장. 국내‧외 유사 기금 분석 - 전력산업기반기금과 방사성폐기물관리기금 순조성액에 대한 분석을 통해 원자력연구개발계정도 단순히 순조성액을 늘리는 것에 초점을 맞추는 것이 아니라 명확하게 지출에 대한 계획도 세울 필요가 있다는 사실을 알 수 있었으며, 원자력안전관리계정 검토를 통해 원자력연구계발의 안전관련 R&D 사업과 원자력안전관리계정에서 시행하고 있는 사업간 중복투자가 되지 않도록 명확한 재분배가 필요 - 또한 프랑스와 일본의 원전 관련 세제 분석을 통해 전체 에너지 연구개발 투자에서 원전에 대한 우리나라의 R&D 투자비중이 프랑스와 일본에 비해 상대적으로 과소투자되고 있으며, 세율이 상대적으로 낮다는 것을 확인할 수 있었음 5장. 원자력연구개발계정 과부족 예측 - 4가지 원자력 발전량 시나리오를 토대로 기금 조성액을 전망, 원자력발전량 시나리오 중 이용률 개선 및 신규건설, 수명연장 지체 시나리오에서는 퇴출된 발전소의 수명연장과 신한울1, 2호기의 진입이 지체됨에 따라 2027년까지 가장 낮은 수준의 조성액을 보임 - 이는 새로운 정부의 정책 방향과 원전 신규건설 및 수명연장에 소요되는 기간을 고려했을 때 상당히 현실가능성이 높은 시나리오라고 할 수 있으며, 빠른 시일 내에 원자력연구개발사업비용부담금 요율의 재산정이 필요함을 시사함 - 본 연구에서 추정한 4가지 기금 조성액 시나리오와 4가지 지출액 시나리오를 종합하여 총 16가지 경우를 따져본 결과, 2036년까지의 순 조성액 및 누적조성액 전망에서 모든 시나리오에서 원자력연구개발계정이 부족하게 될 것이라는 결과 도출되었으며, 모든 시나리오에서 2023년부터 적자가 나타나기 시작할 것으로 예측됨 - 이와 같은 분석결과를 토대로 현행 원자력연구개발 사업비용 부담금의 요율이 사회적으로 요구되는 정부 지원 원자력 R&D 수요를 충족시키기에는 부족하다는 것을 확인할 수 있었음 6장. 원자력연구개발계정 요율 변경 분석 및 대안 검토 1절. 요율 변경 시나리오 - 5장에서의 분석결과를 토대로 6장에서는 발전 시나리오를 기준으로 각 수요 시나리오별로 2036년까지 누적조성액에서 적자가 발생하지 않기 위하여 현재 요구되는 최소 요율을 산정 - 4가지 발전량 시나리오에 따라 수요 기본 시나리오에서는 1.25원 ~ 1.52원/kWh, 수요 확장 시나리오에서는 1.33원 ~ 1.61원/kWh, 수요 정체 시나리오에서는 1.21 원 ~ 1.48원/kWh, Bottom-Up 수요 시나리오에서는 1.29원 ~ 1.56원/kWh의 요율이 적정한 것으로 나타남 - 6장에서의 분석결과를 종합적으로 살펴보면, 16가지 경우 모두에서 현재의 요율 1.2원/kWh로는 원자력 R&D 수요를 충족시키기에 충분하지 않다는 것을 알 수 있음 - 수요 시나리오의 경우 불확실성이 매우 크기 때문에 수요 시나리오의 현실성에 대해서는 단언하기는 어렵지만 매우 보수적으로 추정한 수요 정체 시나리오에서조차 현재의 요율로는 부족하다는 결과가 도출됨 - 원자력발전에 낙관적인 발전량 시나리오인 원전수명연장 시나리오와 이용률 개선 및 원전 신규건설, 수명연장 지체 시나리오에서도 현재의 요율로는 부족하다는 결과가 도출됨 - 2036년까지 매년 누적조성액에서 적자가 발생하지 않게 하기 위한 요율을 계산한 결과, 모든 수요 시나리오에서 1.45원 ~ 1.65원/kWh 수준이 요율이 필요한 것으로 분석됨 - 만일 이미 물가상승률 및 경제성장률을 적절히 반영했을 경우 이미 부담금 요율은 2원~3원/kWh 수준으로 조정되었어야 했기 때문에 전력산업기반기금의 법정 최대 요율은 전력 요금의 6.5%이지만 실운영 요율은 3.7%인 것에서 착안하여 원자력연구개발사업비용부담금의 요율을 최대 3원/kWh 수준으로 설정하고, 수요와 상황에 맞게끔 탄력적으로(예를 들어 1.8~2.0원/kWh) 운영하는 방안을 제안 2절. 부담금 요율 변경의 타당성 - 앞선 분석에서 요율을 상향조정하는 것이 필요할 것으로 도출되었기 때문에 이를 부담하고 있는 한국수력원자력의 부담금 요율 인상에 대한 수용 여력을 살펴보기 위해 사업내용, 기존 재무정보 등을 살펴본 결과 과거에 비해 부담금이 차지하는 비중이 약 2배 이상 낮아진 것과 더불어 한수원의 수익률 및 재정 건정성이 여타 다른 에너지 유틸리티 공기업과 비교했을 때 양호한 것, 그리고 수입 구조가 점차 다변화 되고있는 것으로 보아 부담금 요율 인상을 감당할 여력이 부족하지 않을 수 있다는 것을 확인 - 또한 물가상승률 및 원자력산업 제반환경 변화에 따른 적정 수준의 요율인상이 원자력 R&D 증가로 이어질 수 있고 이에 따라 원전이용률을 더욱 개선할 수 있음과 더불어 원전수출 확대, SMR 선진 개발을 통한 시장 점유율 선점 등의 긍정적인 측면이 있다는 점에서 부담금의 요율인상이 한국수력원자력에게 부정적으로만 작용하지 않을 것이라 판단함 - 한편, 미 에너지(DOE) 원자력실의 예산현황 및 변화추이를 살펴본 결과 지속가능한 원전 생태계 및 신시장 선점을 위해서는 지속적인 투자가 필수적이며, 특히 선진원자로 개발에 적극적인 투자가 필요할 것으로 사료됨 3절 부담금 요율 변경 대안으로서의 공공관리자금 차입 검토 - 마지막으로 요율 변경이 이루어지지 않을 경우를 고려하여, 공공관리자금으로부터의 차입을 검토한 결과 원자력연구개발 투자 지출액과 ITER 사업 지출액의 감축없이는 2036년까지 차입한 자금을 모두 상환하는 것이 사실상 불가능하며 막대한 이자비용으로 인한 비효율이 발생함 - 또한, 원자력연구개발투자의 지출액을 감축시킬 경우 사회적으로 필요한 적정 수준의 R&D 투자가 어려워진다는 점에서 요율 변경의 시급성을 확인할 수 있었음 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. 원자력기금 원자력연구개발계정의 구조개편 및 확대 근거 제시 1) 원자력 R&D 투자 확대의 타당성 마련 - 원자력연구계발의 사회적 효용성 평가를 통한 원자력연구 전과정에 걸친 기술 투자 확대의 근거로서 활용 가능 2) 원자력기금 원자력연구개발계정 구조개편의 근거로서 활용 가능 - 구체적인 수익구조 개선을 위한 기금부담 주체, 기금요율, 기금부과지표 등 구체적인 분석을 통한 합리적인 개선방안 제시 - 원자력기금의 구체적인 수익, 운용, 사업활용 개선안으로 활용 가능 2. 원자력연구개발의 필요성 검토를 통한 원자력산업 전반에 걸친 기술적, 경제적 근거로 활용 가능 1) 원자력산업 확대 필요성 제고 - 원자력 전 주기에 걸친 인력, 예산 확대 및 효과적인 자원배분 - 원자력 수출 산업과 수입대체에 대한 경제적 효과성 활용 2) 에너지산업 전반의 활용 가능성 - 발전믹스 결정 시 원자력 기술 개발의 중요성에 기반한 믹스 결정 3) 국민경제적 측면의 효과성 기대 - 원자력기금 원자력연구개발계정의 수익 구조 개선을 통한 비용대비 효과성 및 효율성 확대 4) 국민경제적 측면의 기금 평가 및 개선 방법론 마련 - 기금의 수익, 운용, 사업성과 평가의 종합적 평가 방법론 근거 제시 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조홍종
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 원자력연구개발 계정;연구개발;기금;원자력발전;수익구조개선; 2. Account for Nuclear R&D;R&D;Fund;Nuclear Generation;Improving Structure of Revenue;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 고에너지 X-선 실시간 회절시험(CMWP법, 3D-XRD법)을 위한 합금별 미세조직 조절 (A1, Z1, X02, W05, ZA11, ZW10, ZX10, SEN 합금) - 실시간 회절시험법에 적합한 평균 결정립도 조절: CMWP ∼15㎛, 3D-XRD 60㎛ 이상 ○ 합금 조성별 집합조직 발달 및 전위구동 경향 - Al함유 합금: pyramidal< c+a >전위의 높은 구동, 기저면이 주변형축으로 기울어진 형태의 집합조직 - RE(또는 Ca)함유 합금: Al함유 합금과 비교해 상대적으로 높은 non-basal< a > 전위의 구동, 주변형축에 수직된 방향으로 기저면이 기울어지는 집합조직 - Zn-RE(또는 Zn-Ca)함유 합금: non-basal< a > 전위의 높은 구동, 주변형축에 수직된 방향으로 기저면이 기울어진 집합조직 ○ 전자현미경 및 전산모사를 이용한 변형기구 해석 - EBSD IGMA 분석: A1 합금은 높은 < c+a > 전위밀도를 보이며, ZW10 합금은 높은 prismatic< a > 전위밀도를 보임. - VPSC 전산모사 결과 ZW10 합금은 prismatic< a >에 대한 낮은 CRSS 값을 나타냄. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김영민
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : 1. 고성능 마그네슘 합금;실시간 회절시험;싱크로트론 방사광;전위;집합조직; 2. High performance magnesium alloys;In-situ diffraction;Synchrotron radiation;Dislocation;Texture;

□ 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 : 김성운
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20220500
• Keyword : 1. 아스팔트 자가회복;마이크로웨이브 조사;인장강도 회복률;휨강도회복률;열전도성 섬유; 2. Asphalt self-healing;Microwave radiation;Tensile strength recovery ratio;Flexural strength recovery ratio;Conductive fiber;

Ⅳ. 연구개발 결과 ○ 저선량 조사장치 조사선량 측정 및 몬테카를로 전산모사 비교 분석 ○ 내부피폭 선량평가 코드의 핵심 라이브러리 계산을 위한 국내 표준 팬텀 구축 ○ 혈액조사용 팬텀의 성능 향상 및 표준조사 기술 향상 ○ 치료방사선 선량평가용 유리선량계 판독시스템 구축 ○ 전알파, 전베타 측정기반 기술확립 ○ 감마핵종 내부피폭을 위한 자가 문진표 개발 ○ 전자상자성 공명(EPR)을 이용한 치아유사시료 표준선량곡선 확립 ○ 국제기준(ISO)에 따른 전좌분석을 이용한 표준선량곡선 확립 ○ AI 빅데이터 기술을 이용한 염색체 자동화 분석 프로그램 개발 ○ 국제공인기관 전환평가(교정/시험 기관) 완료 및 운영정상화 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 강영록
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 품질보증;선량평가;표준조사;전좌;인공지능; 2. QA;Dosimetry;Standard irradiation;Translocation;AI;