□ 연구개요 < 필요성 > ○ 두경부암 방사선치료로 인한 침샘 기능 저하 및 삶의 질 저하 - 침샘스캔을 이용하여 침샘 기능을 평가할 수 있으며, 기저상태의 침샘의 섭취 및 침분비 자극후 침샘의 분비양상을 통해 기능이상을 확인함. 방사선 치료 영역 및 선량에 따른 침샘 부위별 기능 평가를 위해서는 3차원 SPECT 기법을 사용해야 하나, 기존의 침샘 스캔은 2차원 검사법으로 각 침샘의 부위별 이상 유무 평가에 제한적 임. 최근 개발된 CZT SPECT/CT를 활용하면 실시간 침샘 SPECT 촬영을 통해 방사선 치료영역 및 선량에 따른 침샘 부위별 기능 평가가 가능함. < 연구내용 및 추진전략 > ○ 이종영상 융합 및 영상 분석 ① 방사선 치료 전후의 침샘 기능 변화를 3D SPECT/CT로 분석 - 기능 저하를 보이는 침샘 영역과 방사선 치료영역 및 선량의 연관성 정량적 분석 - 침샘의 부피 및 저선량 영역에 관한 영향 분석 가능 - 침샘 SPECT/CT 영상 parameter의 측정 및 계산 ‣ CT volume, SUVmax, SUVmean; Metabolic volume, uptake/recovery ratio, ejection fraction ‣ 치료전 및 치료후 변화값 ○ 환자군 모집 및 추적 검사 ① 치료후 침샘 기능을 평가할 수 있는 예측인자 발굴 - 치료 전후 및 추적관찰시 침샘 SPECT/CT양상 비교 분석 및 여러 임상적 인자들(ESR, CRP, amylase 등의 혈액학적 인자)을 이용 : 방사선치료전후 침샘기능 설문지 통해 실제 증상과도 비교분석함 ② 기존 연구들과 비교 시 해당 연구는 단기간 및 장기간의 변화를 동시에 추적 관찰하여 그 양상을 비교: 최종적인 침샘 평가를 통해 방사선 유발 침샘기능 저하의 호전 또는 비가역성 등의 만성적 변화를 분석함 ○ 침샘기능 평가 프로그램 구축 ① 해당 연구로 두경부암 환자의 치료 후 침샘 기능 변화 예측 프로그램의 구축 : 딥러닝 기반 침샘 SPECT/CT 학습용 데이터셋 프로그램 구축 - SPECT/CT장비에서 측정된 수치 및 영상데이터를 학습 서버로 전송하여 데이터셋 DB화 - 딥러닝 학습 프레임워크 구현 및 모델 알고리즘 구현 ② 구축된 프로그램을 통한 임상적 검증 및 환자 맞춤형 방사선치료(patient-specific radiation therapy) 가능 □ 연구 목표대비 연구결과 < 정성적 연구개발 결과 > - 이종 영상 융합 시스템의 구축 완료: 방사선 치료시 얻는 모의 영상과 침샘 기능 평가용 침샘 SPECT/CT의 융합 시스템 - 침샘 영향과 연관된 선량 한도의 설정 < 정량적 연구개발 결과 > - 특허 출원 및 등록 1건: 이종 영상 융합 시스템의 분석 방법 및 장치에 대한 특허 등록 완료 (목표성과대비 50% 달성) - 관련 논문 출간 (SCI) 2건 달성 (목표성과대비 100% 달성) 특허 출원을 제외한 나머지 연구 성과는 목표 성과를 충분히 달성함. 또한 특허는 출원을 목표로 하였으나 등록까지 되는 결과를 얻을 수 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ① 의학적 측면 - 3차원 침샘 SPECT/CT의 침샘기능 평가에 대한 임상적 유용성 확보 및 두경부암의 새로운 치료 가이드라인 확보의 기반이 됨. - 해당 연구의 데이터셋 구축 프로그램을 통해 치료 후 침샘 기능 저하의 위험성이 높은 환자를 사전에 예측 가능. - 환자 맞춤형 방사선 치료법 적용을 통해 두경부암의 방사선 치료에 있어 새로운 방향을 제시함. ② 기술적 측면 - 해당 연구의 이종 영상 융합 + 추가적인 의료 데이터와 상관관계 연구. 환자의 혈액학적 샘플과 병리 샘플을 추가한 이종 융합 오믹스 분석을 위한 기틀 마련 ③ 경제·산업적 측면 - 통상적으로 방사선치료 후 발생하는 침샘기능 관련 합병증 감소를 통한 의료비용 및 연관된 사회경제적 비용 감소. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유익동
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 이종의료영상 융합;두경부암;방사선치료;침샘기능;환자맞춤형 치료; 2. integration of heterogeneous medical imaging;head and neck cancer;radiation therapy;salivary gland function;patient-specific radiation therapy;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김이태
• 주관연구기관 : (주)에스에이치코리아
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 나노카본;하이브리드 소재;전자파 차폐;난방필름;콜로이드형 코팅소재; 2. Nanocarbon;Hybrid Materials;Electromagnetic Wave Shielding;Heating Film;Colloid type Coating Materials;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 정량적 핵무기 잠재력 분석법을 기반으로 북핵 핵심 시설을 규명하고 이를 바탕으로 북한 비핵화 조치의 우선순위를 도출 ◼ 전체 내용 ‘기정학(技政學)의 시대’, 과학기술은 외교 및 안보 분야의 핵심으로 떠오르고 있다. 특히 한반도의 지정학(地政學)적 특성을 고려한 기정학적 사고가 반드시 필요함. 이러한 배경으로 ‘북핵’에 관한 선제적인 학술연구는 그 이해당사자 간 북핵 대응 조치에 대한 공통된 인식 마련을 위한 정책적 함의가 클 것임. 북핵 프로그램의 핵심 시설 및 기술을 객관적으로 규명하는 것을 시작으로, 본 연구는 북한을 대상으로 한 핵무기 잠재력 분석(nuclear weapons latency analysis)을 통해 북핵 프로그램의 핵심 시설을 정량적으로 규명하고 이를 바탕으로 향후 북한 비핵화 조치 대상의 우선순위 및 그 정책적 함의를 도출하고자 함. □ 연구개발성과 1. 북핵 프로그램 묘사 페트리넷 모형 구축 및 보완, 검증 2. 비핵화 조치 가상 시나리오 시뮬레이션 및 핵심 시설 중요도 정량화 3. 향후 북한 비핵화 조치 대상의 우선순위 및 그 정책적 함의 도출 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. 과학기술적 논의 및 정량적 분석 기반 북한 비핵화 로드맵 구체화  북한 핵무기 프로그램에 대한 원자력 공학적 고찰 제시  정량적 분석을 통한 객관성 및 구체성 제고 2. 증거 기반 의사 결정 및 정책 수립에 기여  북핵 이해당사자 간 공통 인식 마련  융합적 방법론을 통한 합리적·효율적 외교 정책 수립 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 박경열
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 북핵;핵무기 잠재력;페트리넷;비핵화;핵심 시설; 2. North Korea nuclear weapons;Nuclear weapons latency;Petri net;Denuclearization;Critical facility;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 핵사찰 시료 적시 채취·회수·분석 기술 및 절차 개발 ○ 지형·방사선 정보 기반 시료 채취·회수·분석 기술 및 절차 개발 ○ 프로브(probe) 기반 무인 방사선오염 탐지시스템 개발 ○ 무인 시료 채취 및 운반 장비 개발 ◼ 전체 내용 ◯ 1차년도 연구개발 (1) 사찰시료 검증(채취·회수·분석) 요건 개발 (2) 국내외 핵비확산·핵안보 측면의 무인 장비 개발 현황 분석 (3) 시료 형태 기반 채취 대표성(무게, 부피 등) 확보 방안 및 장비 적용(안) 도출 (4) 장비 및 절차 기술 성능요건(정량적, 정성적) 개발 ◯ 2차년도 연구개발 (1) 지형·방사선 정보 기반 시료 채취·회수·분석 절차 개발 (2) 전산모사 기반 프로브, 무인 시료 채취·운반 장비, 방사선 신호처리장치 상세설계 및 제작 (3) 장비 관제(제어)를 위한 신호 송수신 기법 개발 및 장비 적용(안) 도출 ◯ 3차년도 연구개발 (1) 시료 채취 Kit 설계 및 제작 (2) 프로브, 무인 시료 채취‧운반 장비, 방사선 신호처리장치 시작품(Prototype) 제작 및 특성평가 (3) 프로브 전개 모델 및 전송신호 분석 기반 핵물질 위치탐지 기법 개발 ◯ 4차년도 연구개발 (1) 채취 시료의 정보관리 연속성(Chain of Custody) 확보 방안 수립 (2) 위치 정보 시각화 알고리즘 및 프로그램(3D plotting) 개발 (3) 시스템(장비), 기능, 성능평가, 품질 요구사항 반영 알고리즘 및 사용자 인터페이스(UI) 개발 (4) 토양 기후 특성 등을 고려한 모의 환경 조성, 성능평가(out-field test) ◯ 5차년도 연구개발 (1) 장비운영 및 시료채취 절차서 통합 (2) 성능평가 기반 개선(안) 도출 및 적용 ◼ 1단계 ❏ 목표 핵사찰 시료 적시 채취·회수·분석 기술 및 절차 개발(prototype 설계 및 제작) ❏ 내용 ○ 방사선 탐지 프로브 개발 ○ 무인 시료채취 및 운반 장비 개발 ○ 장비 관제(제어)시스템 개발 ○ 지형·방사선 정보 기반 시료 채취·회수·분석 기술 및 절차 개발 ◼ 2단계 ❏ 목표 핵사찰 시료 적시 채취·회수·분석 기술 및 절차 현장 적용성 평가 ❏ 내용 ○ 장비 관제(제어) 장치 및 운영 프로그램 개발 ○ 개발 장비 현장 적용성 평가(성능평가) 및 보완 ○ 시료 채취·회수·분석 기술 및 절차 개발 □ 연구개발성과 ■ 정성적 결과물 ■ □ 방사선 탐지 프로브 개발 ○ 소형 계측기 기반 프로브의 개발동향 ○ 1 세대 감마 계측 프로브 설계 및 제작 - CsI, GAGG 등 소형검출기 적용 가능 센서 특성 비교 - CsI(Tl) 섬광체 기반 계측 프로브 상세설계 및 운용(안) 도출 - CsI(Tl) 섬광체 기반 계측 프로브 회로 및 구조부 설계 ○ 2 세대, 2.5세대 감마 계측 프로브 설계 및 제작 - 플라스틱 섬광체를 이용한 검색 효율 향상 연구 - PVT 섬광체 기반 방사선 계측기(프로브) 세트 제작 및 성능 최적화 연구 - CsI(Tl) 섬광체 기반 프로토타입 성능 평가 - 신호처리 기구부, 소형화 및 경량화 방안 개발 ○ 3 세대 감마 계측 프로브 제작 및 테스트 - 성능개선 된 스펙트럼 기반 프로브 세트 제작 및 평가 - 실제 사찰환경에서 전체 시스템 구동 테스트 ○ 프로브 전개 모델 및 전송신호 분석 기반 핵물질 위치탐지 기법 개발 - 프로브 전개 모델 (프로브의 측정영역 최적화, 시나리오기반 전개방식 및 구역설정(안)) - 계측신호 기반 위치 판별 알고리즘 (머신러닝, 베이지안 기반) ○ 운용 소프트웨어 개발 - 정보 송수신 및 장비 관제 프로그램 - 관제(제어) 시스템 설계 및 시작품 제작 □ 무인 시료채취 및 운반 장비 개발 ○ 무인 시료 채취 기법 개발 및 장비 적용(안) 도출 - 무인지상체의 기본 구조 - 토양시료 채취 시 필요한 기능요건 - 핵물질 시료 채취 시 필요한 기능요건 - 표면시료 채취 시 필요한 기능요건 - 보관 및 이송 ○ 전산모사 기반 장비 설계(안) 도출 및 성능 요건(정량적, 정성적) 개발 - 3D 모델링 및 시뮬레이션 - 설계 및 해석 내용의 범위 - 토양 채취용 무인 지상체 설계 및 해석 - 핵물질 시료 채취용 무인 지상체 설계 및 해석 - 표면시료 채취용 무인 지상체 설계 및 해석 □ 장비 관제(제어)시스템 개발 ○ 장비 관제(제어)를 위한 신호 송수신 기법(연속성, 무선신호 분리, 보안, 다중모드 등) 개발 - 광대역 또는 국소지역 무선 신호 송수신 관련 선행기술 조사 - 부분적 탈중심화된 모바일 무선통신망 구축 연구 - Mesh Router와 결합된 환경정보 측정 및 전달 시스템 개발 - Mesh Router 전용 정보수집 장치 개발(안) ○ 방사선 정보처리장치(Data Acquisition System, DAS) 개발 - 검증 대상지역 내 현장 제어 및 정보 취합 시스템 개발 (NEXUS, EGID) ○ CoK 기반 현장 채취 작업 환경 측정 데이터 로그 시스템 개발(EGDT) - 현장 채취 작업 환경 측정 필수 요구사항 분석 - 데이터 로그 시스템의 구성 - 장비 활용 및 계획 ○ 위치정보 3차원 시각화 알고리즘 및 프로그램 개발 □ 지형·방사선 정보 기반 시료 채취·회수·분석 기술 및 절차 개발 ○ 시료 형태 기반 채취 대표성(무게, 부피 등) 확보방안 개발 - 국내외 조사기관(IAEA, USEPA, USGS 등)의 시료 채취, 보관, 운송 관련 절차 요건 검토 - 시료 채취 시 조사지점의 대표성 확보 방안 - 핵사찰용 채취 시료의 대상 및 적용 방안(안) - 깊이, 핵종 등 ○ 시료 채취(지점, 횟수, 방법 등) 절차(안) 개발 - 시료 채취 전 준비사항(위험요소 설정 기반 보호구 및 기구) 설정 - 토양 시료채취 흐름 및 절차서 도출 - 표면 시료채취 흐름 및 절차서 도출 ○ 시료 채취 KIT 설계 및 제작 - 주변국의 상황 발생을 대비한 미신고지역의 시료채취 키트의 필요성 정립 - 미신고 지역에서 활용 가능한 시료채취 키트 및 절차 구축 ○ 시설 구축 및 분석 정밀도 향상 방안 도출 - 토양시료 전처리 시설 구축 - 교차분석 플랫폼 활용 ○ 시료 채취·회수·분석 통합절차서 ■ 정량적 결과물 ■ ○ 원자력안전기술보고서(N-STAR) 13건 < 1차년도 > - “핵사찰용 시료 적시 탐지·채취를 위한 무인장비 최신 개발동향” - “핵사찰용 토양시료 채취 및 분석 절차 수립을 위한 국내외 기술기준 및 연구동향 분석” < 2차년도 > - “핵사찰용 토양시료 채취 절차 수립 연구” - “토양시료 채취 방법과 무인 지상체 기능요건 설계” - “은닉핵물질 탐지를 위한 소형 검출기 개발” < 3차년도 > - “핵활동 검증을 위한 미신고지역의 환경 시료채취 절차 구축 및 키트구성“ - “소형 감마선 계측기 및 머신러닝을 이용한 방사선원 위치 추정 알고리즘 개발” < 4차년도 > - “검증 대상지역 내 현장 제어 및 정보취합을 위한 운용 소프트웨어 프로토타입 설계” - “미신고지역의 핵사찰을 위한 토양‧핵물질‧표면시료 채취 및 운반용 무인 지상체 기능부 설계” - “고방사선 상황에서 비핵화 검증용 시료채취를 위한 무인 시스템 개발” - “비핵화를 위한 토양시료 채취‧운반‧교차분석‧보관 방법론” < 5차년도 > - “비핵화 상황 시 현장 환경‧위치 정보 송수신을 위한 휴대형 장치 개발” - “미신고지역에서의 시료채취 및 정보수집을 위한 통합 절차서 및 운영 방법론” - “미신고지역의 은닉핵물질 탐지를 위한 CsI(Tl) 섬광체 기반 고성능 전개형 검출기 개발”(제출완료 평가예정) ○ 국내외학술대회 논문 총 21건 < 1차년도 > - “Technical review on R&D trends in Unmanned System for safeguards Inspection“, 한국방사성폐기물학회 2019 춘계 학술대회 - “Study of Soil sampling Procedure for safeguard inspection“, 한국방사성폐기물학회 2019 춘계 학술대회 < 2차년도 > - “Sampling and Analysis Plan for Investigation of Undeclared Nuclear Activities,” Waste Management Symposia 2020 in Phoenix, Arizona - “Modular Gamma Probes to Detect and Localize a Radioactive Hotspot,” 한국방사성폐기물학회 2020춘계 학술대회, Online - “Strategy against the Investigation of Soil Samples for Denuclearization of Neighboring Contries,” 한국방사성폐기물학회 2020춘계 학술대회, Online - “Design of Partial Decentralized Mobile Colsed Network using Wireless Mesh Architecture,” 한국방사성폐기물학회 2020춘계 학술대회, Online < 3차년도 > - “Developing a Remote Mapping Device for Radiation Monitoring and Investigation” IRPA-15 - “A Study on Decentralized Mobile Wireless Network in Restricted Areas for Denuclearization”, 한국원자력학회 2021 춘계학술대회 - “ A Study to Suggest the Sequences and Considerations of Soil Sampling for Nuclear Verification”, 한국원자력학회 2021 춘계학술대회 - “The New Modular Gamma Probes for Finding out Hidden Nuclear Materials in a Restricted Area”, 한국방사성폐기물학회 2021 춘계학술대회 - “고방사성 핵종 운반시 CoK 확보를 위한 데이터 로그 시스템 개발”, 한국방사선 방어학회 2021 추계학술대회 - “방사능 사고 신속대응을 위한 방사선 측정시스템 실증연구”, 한국방사선 방어학회 2021 추계학술대회 - “고방사선 지역 내 시료 채취 및 운반용 무인 지상체 기능부 설계”, 한국방사선 방어학회 2021 추계학술대회 < 4차년도 > - “주변국 비핵화 검증목적 시료 채취‧운반 기술 개발”, 2022년 한국화생방방어학회 춘계학술발표회 - “고방사선 지역 내 시료 채취 및 운반을 위한 인간형 무인체 기능부 목업설계”, 2022년 한국화생방방어학회 추계학술발표회 - “Design Improvement on Reducing Angular Dependence of Gamma Probe for Detecting Radioactive Contamination”, 2022년 추계 방사성폐기물학회 - “Compensation method for performance degradation of the SiPM according to temperature using the variation of the measurement count”, 2022년 추계 방사성폐기물학회 < 5차년도 > - “Calibration Method on SiPM Temperature and Detector Sensitivity for Gamma Probe”, 2023 Symposium on Radiation Measurements and Application - “Study on the applicability of double sensor measurement method to obtain distribution direction of the gamma probe”, 한국방사성폐기물학회 2023 춘계학술발표회 - “플라스틱섬광체와 SiPM을 이용한 고농도 중성자 방출선원 위치탐지 장치개발”, 한국화생방방어학회 2023 추계학술발표회 - “미신고지역 내 채취시료의 CoK 유지를 위한 현장 실시간 정보취합장치(EGDT) 개발”, 한국방사성폐기물학회 2023 추계학술발표회 ○ 지식재산(특허출원) 3건 - 미지의 방사성 물질 탐지를 위한 전개형 소형 방사선 검출 시스템 및 그 방법(대한민국, 원자력통제기술원, 출원번호 01-2021-0086248) - 시료 채취 장비 및 시료 채취 방법(대한민국, 원자력통제기술원, 출원번호 10-2023-0075469) - 다중선원 탐지를 위한 전개형 방사선 검출 장치와 시스템 및 방법(대한민국, 원자력통제기술원, 출원번호 10-2023-0193454) ○ 지식재산(특허등록) 1건 - 미지의 방사성 물질 탐지를 위한 전개형 소형 방사선 검출 시스템 및 그 방법(대한민국, 원자력통제기술원, 등록번호 10-2562007) ○ 시제품 제작 8건 - LoRa 기반 스펙트럼 방식의 방사선 계측 프로브(v1.0) - Wifi 기반 스펙트럼 & 플라스틱 방식의 방사선 계측 프로브(v2.0, v2.5) - 무인체 시료채취 기능부(프로토타입) - 개인 CoK 유지장치 - 무선자체망 유지장치 - 무인체 시료채취 기능부(시작품) - 현장 환경‧위치 정보 송수신(EGDT) - 감마선 계측 프로브 고성능모델(v3.0) ○ 국내외 논문 4건 (23. 12. 27. 논문 1편 평가중) - 미신고지역의 환경 방사선 검출을 위한 전개형 검출기 개발, (방사선산업학회지, 15권 4호) - Preparation and consideration of sample collection in undeclared areas for denuclearization verification (JNFCWT, 19권 4호) - Development of a CsI(Tl) scintillator based gamma probe for the identification of nuclear materials in unknown areas (JINST, 17호) - Machine learning algorithm for localization of nuclear materials based on gamma probe data to verify the denuclearization (JKPS, 83권 10호) - Bayesian Approach for Inferring Two-Dimensional Location of a Radioactive Material Using Distributed Detectors (RPC, 평가중 ) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 핵실험, 테러, 방사성 물질 불법거래 탐지 등 다양한 국가안보분야로의 활용 - 국제사회 인증을 통한 미신고 핵활동 탐지, 채취, 분석 절차화 추진 및 적용 - 상호사찰, 신고 시설 검증 등 시료 채취·분석과 관련한 다양한 상황에 대한 국가적 대응능력 배양 - 원자력시설의 제염, 해체 및 폐기 등의 상황 시 작업자 접근이 어려운 지역의 사전조사 또는 방사능 오염이 제거되었음을 검증하기 위한 모니터링에 활용 - 방사능 테러 대응 훈련 등의 훈련장비 및 사찰관/국가검사원 교육 교보재로 활용 ○ 기대효과 - 비핵화 관련 선제적 절차 수립 및 관련 기술 확보 - 무인 핵물질 탐지·채취·회수·분석 분야 기반 기술 확보 - 산업체 참여유도 및 기술이전을 통한 경제적 이득 도모 - 시료 채취 균일성 및 안전성 확보 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김명수
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 채취;회수;분석;절차;무인; 2. Sampling;Extraction;Analysis;Procedure;Unmaned;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 원자력양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 ◼ 전체 내용 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출을 통한 양자협정 수출입관리시스템 구축 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출 ○ 시스템 설계 및 구축 기반 마련 ❏ 내용 ○ 양자협정 체계 분석 및 양자협정품목 관리방안 도출 ○ 양자협정품목 보유기관, 품목별 정보, 관리현황 등 조사 및 DB화 ○ 양자협정품목 수출입관리시스템 설계 및 시스템 구축기반 마련 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 및 최적화 ❏ 내용 ○ 상세설계안에 따른 시스템 구축 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 시범 운영 및 최적화 □ 연구개발성과 ○ 양자협정대상품목 관리 기관 협의체 결과를 반영하여 관리방안 개선 및 최종 확정 ○ 협정품목관련 정보의 통합관리를 위한 시스템 및 데이터 연계 방안 도출 ○ 협정품목시스템 기능정의/연계 상세화 및 시스템 운영 제반소요분석 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 미국, 캐나다, 호주, 일본 등 양자협정에 따른 의무사항의 성실한 이행을 통한 국가 신뢰도 및 핵투명성 제고 ○ 협정대상품목 DB화 및 관리시스템 구축을 통한 규제기관 및 사업자의 협정 이행 업무의 효율성 증대 ○ 협정대상품목 관리시스템 구축을 통한 안전조치 및 수출입통제관련 정보 연계는 안전조치 및 수출입통제 규제담당자의 검증능력 제고 및 규제 업무의 정확성 제고에 기여 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 류문영
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 양국간 원자력 협력협정;수출입통제;핵물질;국제이전;원자력; 2. Bilateral Nuclear Cooperation Agreements;Export and Import Controls;Nuclear Materials;International Transfer;Nuclear;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 북한 내 무기급 핵물질 생산 능력 예측을 위한 종합적 핵물질 수지 조감도 구축 ◼ 전체 내용 ○ 북한 내 주요 핵시설에 대한 검증 지원 기술 확보 ○ 북한의 무기급 핵물질 생산량 예측 모델 개발 ○ 은닉 시설을 이용하여 무기급 핵물질을 지속 생산하는 시나리오를 대비한 분석 평가 모델 구축. ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 북한 내 주요 핵관련 시설에 대한 Physical model 구축 ❏ 내용 ○ 북한 원자력 시설 현황 및 공정 특성 분석 - 북한내 무기급 핵물질 생산 관련 시설, 무기급 핵물질 분석 자료 수집 및 검토 - Pu 및 농축 U 생산량 예측에 필요한 원심 분리기 특성 및 후행핵주기 시설 주요 제원 분석 ○ 북한 내 Pu 재고량 모델 개발 - 후행핵주기 시설 분석을 통한 Pu 생산량 시뮬레이션 - 북한내 원자력 시설에 대한 프로토타입 Physical model 구축 ○ Physical model 및 GUI 개발 - Physical model 평가 알고리즘 개발 및 구현 ○ 북한 내 농축 U 재고량 예측 모델 도출 및 전문가 검증 - 농축 우라늄 생산 능력 추정을 위한 시뮬레이션 모델 개발 - 전문가 검토를 통한 모델 검증 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 핵물질 획득경로 분석 모델 도출을 통한 국가 핵주기 분석 평가 체계 구축 ❏ 내용 ○ 북한 핵시설에 대한 핵물질 흐름을 포함한 Physical model 종합 구축 및 검증 - 핵물질 생산 및 소요량에 대한 전체적 분석이 가능하도록 종합 맵 구축 - 민감 핵물질 생산 예측을 위해 현 원자력 시설 기반 추가 생산에 소요되는 시간 분석모듈 구현 ○ 개발한 종합 맵 분석 도구의 실제 성능 파악을 위한 주요 국제 북한 관련 연구기관의 분석 결과 비교 분석 및 보완 - 국내 원자력시설에 대한 Physical model 구축을 통한 개발 도구 성능 검증 - 주요 국제 연구 기관과의 크로스 검증을 통한 도구 성능 검증 및 보완 □ 연구개발성과 ○ 본 연구 개발을 통해 우리가 북핵 검증에 참여하게 될 경우를 대비하여 북한 내 주요 핵주기 시설에 대한 3D 모델을 확보하고 무기급 핵물질에 대한 생산량 예측 모델을 개발함으로써 북핵 검증의 기술적 기반을 구축. ○ 또한 IAEA의 국가별 핵주기 평가 어프로치를 참고하여 Physical model에 기반한 핵비확산성 평가 체계를 구축함. ○ 이를 통해 5년간 안전기술보고서 12건, 국외 논문 3건 (SCI급 2건), 학술대회 발표 12건(국내 7건, 국외 5건), 성과홍보 2건을 예정하고 있음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구의 Physical model 구축 frame은 우리나라의 핵주기 시설 다양화(파이로, 사용후핵연료 처분시설 등) 상황에서 내부적으로 핵비확산 수용성 분석 및 평가에도 활용 가능함. ○ 북핵 검증 시 주요 시설에 대한 3D 모델이나 physical model은 사전 검토 및 확인에 활용될 수 있으며 북한이 검증을 수용하여 핵물질 보고 시 보고 결과의 검증에도 비교 reference로 활용할 수 있을 것임. ○ 국가 전체에 대한 핵물질 흐름도 분석을 통한 평가 기술로써 IAEA와 일반국가들이 핵물질 분석에 활용할 수 있도록 방안 모색. ○ 북한 원자력 시설 및 핵물질 종합적 파악 및 전망에 중추적 역할 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정연홍
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 핵주기 평가;물리적모델;핵물질 획득경로;핵검증;북한; 2. Fuel Cycle Evaluation;Physical model;Material acquisition path;Nuclear verification;North Korea;

□ 연구개요 본 연구과제의 최종목표는 방사선치료의 효율을 증대하기 위하여 citrate 환원반응(citrate reduction reaction)을 이용하여 최적의 금 나노입자를 제작하는 방법을 개발하고 이를 검증하는 것. □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 연구목표 (1)1차년도(2021) -radiosensitizer 제작에 대한 기존 발표된 연구의 사전조사. -citrate 환원반응을 이용한 금나노입자 제작방법의 simulation 및 방법 결정. (2)2차년도(2022) -citrate 환원반응으로 제작된 금나노입자를 제작. -다양한 방법(microwave, laser, radiation 등등)으로 금나노입자의 제작연구. (3)3차년도(2023) -최적의 citrate환원 반응으로 결정된 금나노입자의 특성 및 DEF 측정. -개발된 금나노입자의 dose enhancement 검증. ■연구과제를 통한 연구결과 -기존의 금나노입자에 대한 방사선치료의 효과에 대한 사전조사를 진행. -금나노입자에 대한 MC 시물레이션을 진행. -고도의 방사선치료의 효과를 검증하는 연구결과 SCI급 논문 2편, 국내 학회지 2편 -방사선치료 선량교정 및 치료효과 검증에 대한 특허 출원 4편, 등록 2편 -금나노입자를 통한 방사선치료의 효과증대에 관한 관련 석사학위 2명 배출 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ■연구과제의 활용방안 -연구결과 발표된 논문의 성과를 바탕으로 더욱 정밀하고 안전한 방사선치료를 수행하여, 방사선치료의 효과를 높일 수 있음. -출원 및 등록된 특허를 바탕으로 고도의 정밀한 방사선치료 효과를 검증하고, 치료의 효과를 정확히 검증하는데 적용될 수 있음. ■연구과제의 중요성 -금나노입자를 이용한 방사선치료의 효과 증대에 대한 연구는 방사선치료 분야에서의 혁신적인 접근 방식을 제시하고 있음. -금나노입자의 특성을 활용하여 방사선치료의 효과를 증대시킴으로써 종양의 치료의 효과를 향상시킬 수 있음. 암 환자의 생존율을 향상시키고 치료 과정의 부작용을 중일 수 있음. -금나노입자를 이용한 방사선치료 제작 방법의 최적화 및 효율적인 사용법을 제시함으로써, 의료분야에서 방사선치료의 효과를 극대화할 수 있는 방안을 제공함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오세안
• 주관연구기관 : 영남대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;금나노입자;Citrate 환원반응;방사선증감제; 2. Radiotherapy;Gold Nanoparticle;Citrate Reduction Reaction;Radiosensitizer;

□ 연구개요 - 방사선 치료 분야는 조사선량의 정확도를 검증하기 위해, 국제적으로 권고되는 표준에 맞춰 기계적 평가와 빔 선질 평가 항목에 따른 정도관리를 주기적으로 수행하고 있음. - 이때 선질 평가는 물이 채워진 물 팬텀 내에 chamber를 고정시켜 연속적으로 조사되는 빔에 대한 점 선량을 측정하고 있음. 또한 기능성 device의 경우 PDD 측정이 불가함. - 이에 본 연구는 어려운 QA setup 절차를 간소화하고, PDD를 포함하여 relative dose, symmetry 등 다양한 항목을 동시에 측정할 수 있는 멀티형 직교 선량계를 개발하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 - 본 과제는 방사선 치료용 QA 고속화 시스템 구축을 위한 직교 선량계 개발을 위한 연구로써, 본 과제는 제시된 목표에 따라 성실하게 수행한 결과, 연구 계획서에서 상정한 연구 목표 대비 목표 달성도 100% 이상의 연구 과제를 수행하였다고 판단됨. - 1차년도에서 선량계 제작에 사용될 후보 광도전체 물질들을 선정하고, 방사선에 대한 감약률을 평가하여 감약특성에 따른 최적화 연구를 진행하였음. - 2차년도에서 unit-cell 선량계를 제작하고 신호수집 매커니즘을 확립하여 디지털 자동 검출시스템을 개발하고 활용 가능성을 검증하였음. - photon energy 방사선에 대한 물질의 재현성, 선형성, 선량률 의존성, PDD 반응 특성을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, 평가기준을 만족하였음. - 3차년도에서 선량계를 직교형태로 QA 고속화 시스템을 구축하였고 방사선치료 QA선량계로의 적용가능성을 검증하였음. - 제작된 QA 고속화 시스템의 LINAC symmetry, flatness, PDD20,10을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, 평가기준을 만족하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 제안 기술은 국외 의존도가 높은 방사선 치료분야에서 안전관리 기술의 자립화를 뛰어넘어 세계시장을 선도하기 위한 원천 기술을 확보할 수 있으며, 전 세계적으로 기술 성숙도가 낮은 방사선치료의 QA 기술을 성장시킴으로써 방사선 치료의 품질을 높일 수 있음. - 고에너지 측정을 위한 기능성 소재 제조 기술, 신호 처리를 위한 다채널 H/W 기술 그리고 선량분포 정보를 분석하기 위한 S/W 기술의 집적기술로써 첨단화/전문화되는 계측분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박성광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;정도관리;깊이선량백분률;직교선량계;선량분포; 2. Radiotherapy;Quality assurance;Percent depth dose;Orthogonal dosimeter;Dose distribution;

□ 연구개요 • 본 연구에서는 백내장의 진단 지표인 수정체의 이상 정도를 조기에 체크하고, 백내장 치료 시점을 정확하게 예측하기 위해 초음파의 음향 방사력을 이용해서 수정체의 혼탁 및 경화 정도를 정밀 진단 할 수 있는 핵심 기술을 개발함. 이를 위해 조직의 탄성을 측정할 수 있는 초음파를 이용해서 수정체의 혼탁 및 경화 정도를 측정 할 수 있는 새로운 메커니즘을 개발하고, 본 연구팀이 확보한 분할 초점 초음파 프로브 기술을 수정체 탄성 진단에 적용 시켜 개발된 메커니즘의 성능최적화를 통해 백내장 진단시 실시간으로 수정체 상태 정보를 제공 하는 것을 목표로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 초음파 탄성 기반 수정체 혼탁 및 경도 측정 메커니즘 개발을 위해 초음파 기반수정체 혼탁 기전 연구를 수행한 결과, 수정체의 혼탁 및 경화에 의한 변화를 일반적인 초음파 B-mode (brightness mode)로 검출하기 어려움을 확인함. 이에 탄성 영상의 일종인 음향방사력 기반 임펄스 (impulse) 초음파 영상 (acoustic radiation force impulse, ARFI) 영상을 구현해서 수정체의 경도 변화를 성공적으로 측정 했으며, 성능 최적화를 위해 분할 초점 초음파 변화자 기반 위상 반전 기술 및 컴파운딩 기술을 사용해서 화질을 크게 개선시킴. • 위상 반전 및 컴파운딩 기술 기반 수정체 혼탁 및 경도 측정용 초음파 프로브 개발을 위해 5 MHz 및 10 MHz의 분할 초점 초음파 프로브를 설계하고, 시작품을 제작함. 제작된 초음파 프로브를 사용해서 수정체의 혼탁 및 경도 측정을 위한 ARFI 영상을 성공적으로 획득했으며, 초음파 B-mode 영상이 제공 할 수 없는 수정체의 biomechanial 한 특성을 제공함을 확인함. 특히, 특수 설계된 fixture를 사용해서 분할 초점 초음파 프로브의 제작 공정을 최적화시킴. • 초음파 탄성 신호 향상을 위한 펄스 압축 신호처리 알고리즘 및 모듈 개발을 위해 분할 초점 초음파 프로브에 적합한 Chirp신호 및 비정합필터를 사용한 알고리즘을 개발함. LabVIEW 프로그램 기반으로 안구의 전체 영상을 구현함으로써, 수정체의 혼탁 및 경도 측정이 가능한 모듈을 구현함. 개발된 메커니즘, 프로브, 신호처리 알고리즘, 모듈 통합 후 연동 시험을 수행하고 유의미한 결과를 획득함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 초음파 음향 방사력 기반 탄성영상을 이용한 수정체 혼탁 및 경도 측정 핵심 기술들은 초음파 기반 백내장 진단 시스템 개발의 가능성을 크게 높였기 때문에 추후 추가적인 정량적 수치화 연구, 안정성 연구, 그리고 in-vivo 실험등을 통해서 보다 진단의 신뢰성을 높일 필요가 있음. 이후, 기술 이전을 통한 신제품이 출시되면 기존 안질환 측정 의료기기 시장을 잠식 할 수 있으며, 새로운 시장 개척도 가능 할 것으로 사료됨. 환자의 불편함을 최소화 하고, 진단 시간을 획기적으로 줄이며, 정확도를 향상 시킬 수 있는 본 기술은 병원용 벤치 타입 뿐만 아니라 휴대용 의료기기에 응용되어 제품화가 가능함. • 압전소자 분할 초점 기법을 이용한 고성능 프로브 제작 기술은 안과 외에 일반적인 진단용 고주파수 초음파 프로브 및 고강도 집속 초음파 치료용 프로브 등과 같이 다양한 초음파 응용 분야에 적용될 수 있으므로 관련 산업 성장 및 초음파 프로브 산업의 기술적인 경쟁력 확보가 가능함. • 초음파 탄성을 이용한 수정체 혼탁 및 경도 측정 기술은 환자에게 통증이나 긴장감 같은 불편함을 덜어주고 진단 시간을 크게 줄여주며, 정확도를 높일 수 있기 때문에 효율적인 백내장 진단을 가능하게 해주고, 적절한 치료 시기 선정에 기여가능 하므로 국민 건강 증진에 이바지 할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정종섭
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 초음파;프로브;탄성;백내장;수정체; 2. Ultrasound;Probe;Elastography;Cataract;Lens;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 종자발달 돌연변이들을 이용하여 세포학적 분석 및 분자적 기작을 연구하고, 최종적으로 배유와 배 발달 시 관계를 규명한다. 또한, 주요 조절 유전자들을 동정하고, 유전자 편집 기술을 이용하여 종자 발달을 증가시킬 수 있는 방법을 연구한다. ◼ 전체 내용 배유의 세포 수는 종자 무게를 결정하는 주요한 요인으로, 초기 배유세포 발달 연구를 통해 이 기작을 잘 이해하는 것은 곡물의 생산성을 증가시키는데 매우 중요하다. 초기 배유 발달 연구를 위해, 본 과제의 선행 연구로 배유가 발달하지 않는 돌연변이 enl2-1을 선발하였고, 표현형의 원인이 되는 유전자인 OsCTPS1을 동정하였다. 돌연변이 관찰 시 CTP synthase(CTPS)가 RMS 형성 및 핵 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. osctps1는 RMS 형성 및 핵 이동을 연구하기에 좋은 자료이며, 초기 배유 발달 시 이에 대한 조절 기작에 대한 연구를 진행할 예정이다. 또한, OsCTPS1-GFP 형질전환체를 제작하고 배유의 핵분열시기에 관찰했을 때, syncytium 단계에서 filamentous 구조를 형성하는 것을 관찰하였다. OsCTPS1의 발현은 배유 발달 시 일정하게 나타나는 데, 구조와 효소의 활성도를 조절하는 다른 단백질들이 있을 것으로 예상되어 이의 연구를 진행할 예정이다. 배유 발달이 저해된 돌연변이는 배가 크게 발달하는 표현형을 보인다. 이는 배유가 발달하며 배의 정상적 발달을 위한 억제인자가 존재할 가능성을 시사한다. 따라서 osctps1 변이체를 이용하여 배유발달 시 배 형성을 조절하는 인자를 분리하고자 한다. 배유와 배의 조절은 종자의 양과 질을 결정한다. 벼에서 배유의 부분을 줄이고 배(쌀눈)의 비율을 늘이면 고품질의 쌀이 된다. 반면, 배유의 세포가 증가하면 종자의 무게가 증가한다. 배유와 배의 관계를 연구하고 이를 이용하면 벼의 양과 질을 향상시키는 좋은 연구가 될 것이다. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ○ 벼의 초기 종자발달 조절 기작 규명 ○ 배유 발달 초기 핵분열과 핵 이동을 조절하는 분자 기작 규명 ❏ 연구 내용 ○ 배유 결핍 돌연변이체인 enl2-1 원인 유전자를 동정하기 위해 map-based cloning을 수행했으며, Os01g43020 유전자의 SNP로 인해 CTP synthase의 효소 활성도가 크게 감소하는 것을 알 수 있음 ○ OsCTPS1 단백질이 초기 종자발달 시 일시적 구조를 형성하며, 배유핵 분열시 중요한 RMS 형성에 중요하게 작용하는 것을 관찰함 ○ 초기 종자 발달시 배낭을 선별하여 전사체 분석을 수행하였으며, 배유가 없는 osctps1 돌연변이에서는 auxin response 관련 유전자들의 발현이 크게 감소한 것을 알 수 있음 ○ 또한, 초기 종자들의 전체 단백질체 분석을 수행하고, 배유핵 분열시 주요하게 작용하는 그룹들을 선발함 ○ OsCTPS1 단백질은 초기 종자발달 시 단백질의 축적이 많이 이루어지며, 이를 조절하는 인자를 규명하고자 protein-immunoprecipitation 단백질들의 분석을 수행하였고, 관심있는 후보 단백질들을 선발함 ○ 기존 벼에서 알려진 배-배유 발달시 중요한 유전자들의 marker를 이용하여 GFP를 발현시킨 형질전환체를 제작하였으며, 이를 추후 연구에 이용하고자 함. ○ 배유 발달 및 종자 발달에 관련된 중요한 유전자와 단백질의 기능과 상호작용을 연구 ○ Auxin의 역할과 상호작용이 종자 발달에 미치는 영향을 상세하게 조사하기 위한 초기 재료를 마련함. ○ GIANT EMBRYO 유전자 등 특이적 유전자의 발현 패턴을 보이는 마커들을 통해 벼의 초기종자발달을 연구하기 위한 형질전환체 준비 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ○ 배유가 배 발달을 조절하는 분자 기작 규명 ○ 벼의 초기 종자발달 연구로 종자의 양과 질을 증가시키는 방법 개발 ❏ 연구 내용 2단계 연구에서는 벼의 초기 종자발달과정에서 분자의 기작을 규명하고, 이를 적용할 수 있는 연구를 수행한다. Multi-omics 데이터를 활용하여 초기 종자 발달 시 옥신 반응 및 RNA helicase, MCM 등의 단백질에 대한 연구를 계획하고 있으며, PTM 분석을 통한 신호 전달 기작에 대한 연구도 수행할 예정이다. 또한, 배와 배유 사이의 발달 및 신호전달, 신호전달 인자, 그리고 CLE peptide와 auxin의 상호작용에 대한 연구를 수행할 계획이다. □ 연구성과 ◆ 정성적 연구 성과 ○ 초기 배유 발달에 주요한 OsCTPS1 유전자 동정 및 핵분열 시 분자적 가작 규명 ○ 종자발달 조절 유전자들을 이용하여 종자의 양과 질을 증가시키는 연구 ○ multi-omics 분석을 이용한 초기 종자 발달 단계 분자적 기작 연구 ○ 배, 배유사이 상호작용 관찰을 위한 마커 형질전환체 제작 ◆ 정량적 연구 성과 ○ 초기 종자발달 연구 - Plant Biotchnology Journal (2021) IF: 13.263 ○ 종자발달에 영향을 주는 영양생장발달 및 sucrose와 sink tissue 조절 과정 연구 - The Plant Journal (2022) IF 7.2 - Frontiers in Plant Science (2023) IF 5.6 ○ 초기 종자발달 및 초기 유수 발달과정에서 전사체, 단백질체 분석을 통한 분자적 기작 연구 - Plant Cell and Environment (2023) IF 7.3 - Plants(Basel) (2023) IF 4.5 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 ○ 이 연구의 결과는 벼의 초기 종자발달에 대한 깊은 이해를 제공함으로써 농업 및 식량생산 분야에 다양한 기여를 할 것으로 기대된다. ○ 최근 도입된 유전자 편집 기술을 적용하여 원하는 부위의 정확한 교정으로 원하는 형질을 이끌어 내 고품질의 쌀을 개발하는데 이용할 수 있다. ○ 종자발달 관련 유전자들을 동정하고, 이에대한 분자적 기작을 연구하면, 기존에 벼에서 알려진 natural variation과 수많은 품종들의 분석으로 만들어진 GWAS data와 접목하여 천립중 및 종자의 양과 질을 향상시키는 연구에 활용될 수 있으며, 다양한 작물에 대한 효과적인 품종화 전략으로 이용될 수 있다. ○ 초기 종자발달시 다양한 multi-omics 분석을 통해 얻는 다양한 기초자료는 초기 종자발달 연구 분야에 유용한 자료로 활용될 것으며, 이를 통해 추가적인 연구 및 응용이 가능한 기반을 마련하게 될 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤진미
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 종자발달;배유;배;핵분열;천립중; 2. seed;endosperm;embryo;nuclear division;1000-grain weigth;