□ 연구개요 자율주행차의 복잡성 증가로 인해 결함 발생 가능성이 높아지고 있으며, 통신 네트워크가 개방된 아키텍쳐로 전환됨에 따라, 악의적인 공격에 노출될 가능성 또한 증가하고 있음. 자율주행차의 고가용성이란 차량의 자체 결함이나 외부 공격이 발생하더라도 시스템의 성능을 지속적으로 유지시킴으로써 사고로부터 인명의 손실을 막기 위한 자율주행차의 필수 요건임. 이에, 본 연구에서는, 시스템의 중복 탑재를 통해 고가용성을 확보할 수 있는 중복성 시스템온칩 (SoC) 아키텍쳐 및 CAN-HSR 기반 고가용성 차량용 네트워크 아키텍쳐를 설계하고 구현하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 정량적 연구결과: 본 과제 사사로 총 4편의 SCI 저널 논문을 출판하여 매년 평균 1.33편의 SCI 논문을 출판하였음. 또한, 총 7편의 특허를 출원 하여, 매년 평균 2.3편의 특허를 출원하였고, 이외 2편의 국제학회 논문과 2편의 국내학회 논문을 발표함. 본 과제의 정량적 목표를 초과 달성함. ● TMR 구조에 근거한 RISC-V 기반 하드웨어 중복성 아키텍쳐의 새로운 구조를 제안함. 특히, industrial CAN에 대해 partial redundancy 방법을 적용한 새로운 구조에 대해 연구를 수행함. 그 결과로서, 프로세서 처리 속도는 네트워크의 지연시간 보다 훨씬 빠르며, 차량의 2ms 이내 지연시간을 만족시킴. ● 차세대 In-Vehicle Network 전환 기간동환 HSR의 이중화 메커니즘을 CAN에 적용하는 Seamless CAN이라는 새로운 내결함성 알고리즘을 연구하였으며, 기존의 CAN 기반의 네트워크에 비해 10배 낮은 BER performance를 획득함. ● 하드웨어 중복성에 활용 가능한 딥러닝 알고리즘의 고속 하드웨어 구조를 제안함. 결과물로 합성가능한 Verilog-HDL 소스 코드를 얻음. ● 새로운 Fault-Tolerant 알고리즘에 대한 분석적 연구와 이것에 기반한 네트워크 시뮬레이션 모델을 통해 기존 연구에 비해 향상된 결과를 얻을 수 있었으며 이를 증명하기 위한 OMNET++ 소스 코드를 얻음. ● 현재 상용화되고 있는 이중화 기술 현황 분석을 통해, 실제 환경과 유사한 파라미터를 이용하여 시뮬레이션을 실시하고 결과를 얻을 수 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 본 과제를 통해 개발된 중복성 시스템은 고장 발생으로 인해 인명이나 재산에 피해를 초래하는 안전-필수(safety-critical) 시스템에 사용 가능함. ● 특히, 차량용 반도체 뿐 아니라, 우주/항공 분야의 내방사선(Radiation-Resistant) 프로세서, 원자력발전의 디지털 원자로 (Reactor) 보호시스템, 군사 응용, 무인 차량 및 산업/의료 장비 등 방사선 및 고장 등 고가용성 유지가 필수적인 분야에 제안하는 내결함성 프로세서가 활용될 수 있음. ● 자율주행차의 인지, 처리, 판단을 위한 신호처리 알고리즘, 구현 IP, 칩셋, 구동 SW 환경을 위시한 시스템온칩 플랫폼이 국산 자율주행차의 제어 플랫폼으로 활용 가능하며, 향후 Level-5를 위한 궁극의 중복성 기술에 활용 가능할 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박상윤
• 주관연구기관 : 명지대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 자율주행차;고가용성;중복성;시스템온칩;차량내부 네트워크; 2. Autonomous Vehicle;High-Availability;Redundancy;System-on-Chip;In-Vehicle Network;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 본 연구과제의 최종 목표는 인간 활동에 따른 북극 증폭 및 연관된 기후 시스템의 과거 변화 및 미래 전망을 종합적으로 이해하는 것이다. 지속적인 온실가스 배출에 따른 관측된 과거 수십 년간의 북극 증폭 및 기후시스템 변화를 이해한다. 또한, 다양한 미래 온실가스 배출 경로/전 지구 온난화 강도에 따른 북극 증폭 및 관련된 기후 시스템의 미래 변화를 전망하고, 동반되는 불확실성의 원인을 이해하고 감소시킨다. 기후 대응 시나리오 (대기중 온실가스 제거, 태양복사 강제력 감소 등)을 고려한 기후 모델 실험에서 나타나는 미래 북극 증폭 및 연관된 기후 시스템의 변화를 전망하고 특성을 이해한다. ◼ 전체 내용 본 연구과제는 과거에 나타난, 또한 미래에 나타날 북극 증폭 및 연관된 북극 기후 시스템의 변화 및 메커니즘을 통합적으로 이해하는 것을 목표로 한다. 먼저 관측 및 재분석 자료를 활용해 과거 (20세기 중반부터 현재까지) 북극 증폭의 장기 변동을 분석한다. 관측된 변화에 대한 Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) 다중 기후 모델의 성능을 분석하고 기후 모델에서 나타나는 변화를 연구한다. 또한 개별 외부 강제력(온실가스, 화산 활동 등)이 북극 증폭 및 연관된 기후 시스템 변화에 미치는 영향을 연구한다. 기후 모델 실험 자료를 활용하여 미래 전망에서 나타나는 북극 증폭 및 관련 물리 과정의 변화를 연구한다. 공통사회경제경로 시나리오에서 나타나는 미래 변화를 이해한다. 또한, 파리기후변화협약에 따른 목표 전지구 온난화 달성 시 나타나는 북극 증폭을 이해한다. 더욱이, 기후 모델 실험에서 나타나는 북극 기후 미래 전망의 불확실성 원인을 이해하고 emergent constraint와 같은 최신 통계 기법을 활용하여 이를 감소시킨다. 더 나아가, 대기 중 온실가스 제거, 태양 복사 강제력 감소 등 다양한 기후 변화 대응(기후공학) 전략을 도입한 기후 모델 실험에서 나타나는 북극 증폭 및 관련 기후 시스템의 변화를 전망하고 이의 물리 과정을 이해한다. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 본 연구과제의 1단계 연구 목표는 과거 및 미래 북극 증폭 및 관련된 기후 시스템의 변화 이해하는 것이다. 과거 나타난 북극 증폭을 연구하고, 기후 모델 실험의 모의 성능을 평가한다. 이와 함게, 과거 나타난 북극 증폭 현상에 대한 온실가스 등 각 외부강제력의 영향을 파악한다. 더 나아가, 기후 모델 시뮬레이션의 미래 전망을 활용하여 미래 나타날 북극 증폭 및 관련된 기후 시스템 변화, 그리고 물리 과정을 이해한다. 미래 전망에 동반되는 불확실성의 원인을 이해하고 이를 감소시킨다. 21세기 공통사회경제경로 시나리오에서 나타나는 미래 전망을 위주로 연구하며, 파리기후변화협약에 따른 목표 전 지구 온난화 수준 달성 시 나타나는 북극 증폭을 함께 연구한다. Emergent constraint와 같은 통계 기법을 통해 미래 전망이 갖는 기후 전망 불확실성을 감소시켜 보다 신뢰도 높은 미래 기후 전망 결과를 제시한다. ❏ 연구 내용 과거 수십 년간 관측에서 나타난 북극 증폭 현상을 이해하고 장기 변동을 연구하였다. 장기 추세를 위주로 연구했으며, 이에 대한 Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) 다중 기후 모델 실험의 성능을 평가했다. 또한, 기후 모델 실험 결과를 활용하여 온실가스, 에어로졸과 같은 개별 외부 강제력의 과거 관측된 북극 증폭 현상에 대한 영향을 이해했다. 또한, 과거 대형 화산 폭발이 북극 기후 시스템에 미친 영향을 연구하였다. 다양한 사회적 기후변화 적응 및 완화 경로를 고려한 공통사회경제 경로 시나리오 실험에서 나타나는 북극 증폭을 전망했으며, 관련된 물리 과정(대기-해양-빙권 상호작용)을 이해했다. 또한, 파리기후변화협약에 따른 목표 온난화 (1.5°C, 2.0°C) 달성 시 나타나는 미래 북극 증폭 및 관련 기후 시스템 변화를 이해했다. 기후 모델 실험 결과를 통해 얻은 미래 전망의 불확실성 요인을 이해하는 연구를 수행했다. 특히, Emergent constraint와 같은 보다 최신 통계 기법을 활용해, 불확실성을 감소시키는 연구를 수행하여 보다 신뢰도 높은 미래 전망 결과를 생산하였다. 특히, 다변수를 통한 emergent constraint 분석 방법론을 개선 및 활용하여 보다 신뢰도 높은 결과를 제시했다. 이러한 통계적 방법론을 개발하고, 기후 대응 시나리오 실험에 대한 공동연구를 위해 University of Melbourne에 2,3차년도에 총 5개월 정도 방문 연구를 했으며, 이를 통해 공동 및 협력 연구들을 수행하였다. 2단계 연구 계획인 기후대응 시나리오에 따른 북극 증폭 현상 및 연관된 기후 시스템 변화에 대해 일부 1단계에서 연구하였다. ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 본 연구과제의 2단계 연구 목표는 기후위기를 완화시키기 위한 기후대응 시나리오를 고려한 미래 북극 증폭 및 관련된 기후 시스템 변화를 전망하는 것이다. 특히 (1) 대기 중 온실가스 제거 (carbon dioxide removal), (2) 태양복사 강제력 감소 (solar radiation management) 방법론을 기반으로 한 기후대응 실현 시 북극 증폭 및 북극 지역에서 나타나는 기후변화를 이해한다. ❏ 연구 내용 기후 대응 시나리오 (net-zero 배출 탄소 배출량 감소, 태양 복사 강제력 감소)을 고려한 기후 모델 실험에서 나타나는 북극 증폭 및 관련된 기후 시스템 변화를 연구한다. 첫 번째로, 온실가스의 급격한 증가 후 급진적 감소를 보이는 시나리오 실험에서 나타나는 변화를 연구한다. 이는 Community Earth System Model version 1 기후 모델의 다중 앙상블 실험 결과를 활용하여 연구한다. 또한, Carbon Dioxide Removal Model Intercomparison Project에서 제공하는 다중 기후 모델 결과를 활용한다. 또한, 온실가스의 급격한 증가 후 탄소 중립을 달성하는 시나리오에서 나타나는 미래 변화를 연구한다. 두 번째로, 태양복사 강제력 감소를 통한 지구 공학 수행에 따른 북극 증폭/기후 시스템 변화를 연구한다. Geoengineering Model Intercomparison Project의 기후 모델 자료를 활용하여 연구를 수행한다. 특히 기후 대응 방법론에 따른 북극 증폭 및 기후 시스템에서 나타나는 부작용 및 비선형적 반응을 연구한다. □ 연구성과 본 연구자는 1단계 기간 동안 연구과제의 계획 및 목표에 따른 연구를 수행하였다. 북극 증폭 및 기후 시스템의 과거 변화를 이해하고, 미래 전망을 연구했으며, 미래 전망에서 동반되는 불확실성의 원인을 밝혔다. 개선된 최신 통계 분석 방법론을 활용해 미래 전망 불확실성을 감소시켰다. 또한 온실가스, 화산 폭발 등 외부 강제력에 따른 북극 증폭/기후 시스템의 변화를 연구하였다. 더 나아가, 2단계에서 계획된 탄소 배출량을 감소시키는 기후 대응 시나리오 모델 실험을 활용해 북극 증폭을 연구하였다. 북극 증폭의 시간에 따른 변화를 연구하였으며, 또한, 북극 증폭을 일으키는 주요 원인 중 하나인 atmospheric river의 탄소 배출량 감소에 따른 변화를 연구하였다. 이러한 연구 활동들을 통해 1단계 기간에 총 3편의 연구 논문을 해당 연구과제 사사를 포함하여 출판하였다. 향후 2단계 기간 동안 탄소중립 등을 고려한 탄소 배출량 감소, 태양복사 강제력 감소 등 기후위기 대응 시나리오를 고려한 기후 모델 실험에서 나타나는 북극 증폭 및 관련된 기후 시스템 변화의 미래 전망을 연구할 것이며 3편의 연구 논문을 해외 상위 저널에 추가로 출판하고자 한다. □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 본 연구과제 수행을 통해 북극 전망 및 연관된 기후 시스템의 변화에 대한 이해를 한층 더 도약시킬 것이다. 특히 체계적인 과거 및 미래 전망, 그리고 동반되는 미래 불확실성에 대한 연구는 통합적인 통찰력을 증진시키고, 미래 기후 시스템 변화 전망에 대한 중요 지표로 쓰일 것이다. 미래 전망의 불확실성을 감소시킴으로써 미래 전망 신뢰도를 증가시키며, 향후 기후변화 적응 및 완화를 위한 정책 수립에 큰 기여를 할 것이다. 이와 함께 다양한 기후 대응 시나리오에 따른 북극 기후 시스템 변화에 대한 종합적 이해를 기반으로 미래 기후변화 전망에 대한 다양한 지표를 제공하고 중요 정책 수립에 활용할 수 있다. 2단계 연구를 통해 기후위기를 극복하기 위한 기후 대응 시나리오에 따른 미래 전망을 분석함으로써 북극 증폭/기후 시스템의 미래 변화를 종합적으로 이해할 수 있을 것으로 기대한다. 다양한 시나리오에 따른 변화를 연구하여 기후 대응 시나리오(탄소 배출량 감소, 지구공학 등) 정책 수립의 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 백승목
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 북극 증폭;북극 온난화;지구 온난화;기후변화;미래 전망; 2. Arctic amplification;Arctic warming;Global warming;Climate change;Future projection;

□ 연구개요 본 연구의 목적은 방사성동위원소에 의해 발생하는 체렌코프방사의 에너지를 광감제에 전달함으로써 방사성동위원소를 광감제의 excitation source로 활용하여 기존 광역동치료의 한계점(빛 투과의 한계로 인하여 피부암 또는 내시경 접근 가능한 암에만 적용할수 있다는 점)을 극복하는 새로운 항체 기반 표적 광역동치료 방법을 개발하고 이의 유효성을 평가하는 것에 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 ① 1단계 목표: (ⅰ) 방사성동위원소(Radioisotope, RI)가 표지된 항체 개발을 위한 암 특이적인 수용체에 결합하는 항체 선정 및 이의 RI 표지 (ⅱ) 방사성동위원소에 의해서 발생하는 Cerenkov luminescence(CL) 확인 (ⅲ) CL-기반 광역동치료에 활용 할 수 있는 광감제를 선정 → 연구 결과: (ⅰ) 암에 특이적으로 과 발현하는 HER2 수용체에 선택적으로 결합하는 항체 trastuzumab을 방사성동위원소의 전달 platform으로 선정하고 방사성동위원소 ⁶⁴Cu 표지 조건 확립 (ⅱ) ⁶⁴Cu에 의해서 발생하는 CL 확인 및 CL에 의해서 여기 되는 광감제 protoporphyrin IX(PpIX)를 광감제로 선정. ② 2단계 목표: (ⅰ) PpIX의 암세포에서 축적하는 것을 확인 (ⅱ) 방사성동위원소에 의해서 발생하는 CL energy의 광감제 전달 평가 (ⅲ) RI 표지 항체와 광감제의 combinational treatment로 인하여 in vitro 및 in vivo 항암효과 평가 → 연구 결과: (ⅰ) 5-aminolevulinic acid(5-ALA)에 의한 PpIX의 암 선택적 축적 확인(in vitro 및 in vivo) (ⅱ) ⁶⁴Cu에 의해서 발생하는 CL energy의 PpIX 전달 확인 (ⅲ) 5-ALA 및 ⁶⁴Cu-DOTA-trastuzumab의 combinational treatment로 인한 in vitro 및 in vivo 항암효과 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 난치성 암의 치료에 있어서 부작용 및 재발 가능성이 높은 기존 방사선치료 및 화학요법의 단점을 극복하기 위한 새로운 체렌코프방사 에너지 전달 기반 암-표적 광역동치료 방법을 개발하고 이의 유효성을 평가하는 것에 목적이 있고, 이의 달성을 통해 기대되는 효과는 다음과 같은. ① 난치성 암에 대한 새로운 치료 regimen 제시: 암으로 인하여 사망하는 환자의 대부분은 뼈, 폐, 간 및 뇌 전이암으로 인하여 사망함. 따라서 원발암의 수술적 제거 이후에 전이암에 대한 효율적인 치료 여부가 질병 예후를 결정함에 있어서 가장 중요한 부분임. 하지만 전이암의 치료는 현재까지 화학요법에 크게 의존하고 있는데, 화학요법은 부작용 및 다중약물내성에 의한 낮은 임상 효율로 인하여 환자 삶의 질을 저하시키고, 실질적으로 사망률을 낮추는 데에 효율적이지 않음. 따라서 환자의 부담을 줄일 수 있고, 치료효율이 높은 새로운 치료 방법의 개발이 시급한 가운데, 방사성동위원소 기반 표적 광역동치료는 기존 치료 방법의 대안으로 제시될 수 있음. ② 국민 보건복지의 향상에 기여: 본 연구에서 제안하는 암 표적 광역동치료의 유효성이 입증된다면, 본 치료 방법을 다양한 암 종에 적용 할 수 있기 때문에 인류 생명 연장의 가장 큰 걸림돌인 암을 극복하는 것에 있어서 크게 도움이 될 것이라고 예상함. 또한 암의 치료효율의 증진과 부작용의 최소화, 그리고 치료 기간을 단축시킴으로써 국가적 의료비용 절감과 국민 보건복지의 향상에 기여할 것이라고 예상됨. ③ 의료용 방사성동위원소에 새로운 가치 부여: 방사성동위원소 기반 체렌코프방사 에너지 전달을 광감제의 excitation source로 이용함으로써 종양의 진단에만 국한되었던 진단용 방사성동위원소의 연구 활용범위를 크게 확장 시킬 것이라 예상됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강지수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사성동위원소;체렌코프발광;광역동치료;항체;표적 치료; 2. Radionuclide;Cerenkov Luminescence;Photodynamic therapy;Antibody;Targeted therapy;

□ 연구목적 한국핵융합에너지연구원(KFE)과 독일연방물리기술원(PTB)의 한독 협력 네트워크 구축을 통한 방사선 치료와 기후 변화 대응에 필요한 분자-전자 반응 데이터 생산과 응용 기술 개발에 관한 국제 공동 연구 기반 확립 □ 연구내용 ○ KFE-PTB R&D 연구 협력 기반 구축 ­ 생체 기본 분자 2-propanol에 대한 2차미분산란단면적(doubly differential cross section: DDCS) 측정 실험 및 결과 해석(한국 연구자 PTB 방문 연구수행) ­ R-matrix 이론 계산 방법을 통한 저에너지 전자 영역에 대한 H₂O, CHON(CH₃)₂ 분자에 대한 미분산란단면적(DCS) 계산(독일 연구자 KFE 방문 연구수행) ○ 한독 협력 네트워크 구축을 위한 워크숍 ­ 국제 공동 연구 주제 발굴을 위한 한독 다기관 주제발표 및 협력 논의 ­ 기관 간 연구자 교류를 위한 정기 워크숍 개최 협의 □ 연구결과 ○ KFE-PTB R&D 연구 협력 기반 구축을 위한 연구자 교류 활동 ­ PTB DCS 측정장치를 이용한 2-propanol 분자의 2차 미분산란단면적(doubly differential cross section: DDCS) 데이터 측정 및 Modified independent atomic model(MIAM)/independent atomic model with screening corrected additivity rule(IAM-SCAR) 방법을 이용한 2-propanol 분자의 DCS 계산 수행 ­ R-matrix 이론 및 계산 방법 학습, 물분자(H₂O)와 CHON(CH₃)₂ 분자에 대한 R-matrix 계산 DCS 데이터 생산 및 비교 평가 ○ 한독 협력 네트워크 구축을 위한 다기관 워크숍 ­ 한독 R&D 네트워크 프로그램 워크숍을 통해 KFE-PTB 협력 네트워크 구축을 중심으로 KFE-MPIK, PTB-KRISS 협력 네트워크도 추가로 구축하는 등 다기관 협력 네트워크 구축 성과 달성 ­ DNA 손상, 방사선 방호, 이온/전자 발생 장치 개발, 전자 반응 데이터 생산 및 평가 등의 국제협력 연구를 위한 정기적인 교류 추진 □ 연구결과의 활용계획 ○ KFE-PTB R&D 연구 협력 기반 구축 확립 ­ 한국 KFE와 독일 PTB 간의 ‘방사선 치료와 기후 변화 대응’에 필요한 전자 반응 데이터 연구의 협력 기반 구축을 통해 두 기관의 양적, 질적 성장을 이루고, 해당 연구 분야에서 요구되는 양질의 데이터를 상호 보완적으로 생산, 평가하고 자체 데이터 플랫폼을 통해 보급할 계획 ­ 본 협력을 통한 분자-전자 반응 데이터 생산과 체계화는 방사선 치료 계획 수립 시 사용되는 Monte-Carlo simulator의 정확성을 높일 수 있어 항암 치료 시정밀한 방사선량과 정확한 치료 범위 결정에 따라 선별적 암 살상 효과가 높아지고 부작용을 줄일 수 있어 최적의 치료 효과를 볼 것으로 기대 ­ 최근 환경변화 및 영향에 관한 국민적 관심이 높아지고 있는데, 한독 협력을 통한 분자-전자 반응 데이터는 기후 변화, 오존층 파괴와 같은 대기환경 영향의 원인 규명, 영향 평가 및 오존 파괴 모델링 수립의 기초 데이터로 활용할 계획임 ○ 한독 협력 네트워크 구축을 위한 다기관 워크숍 개최 ­ 한독 R&D 협력 네트워크에 대한 필요성과 공감에 따라 KFE-PTB 중심의 다기관 R&D 협력 네트워크로 확장하여 지속적인 정기 교류와 연구 활성화에 활용하고자 함 (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 박연수
• 주관연구기관 : 한국핵융합에너지연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 전자충돌;미분산란단면적;총산란단면적;방사선 치료;기후 변화;국제협력;MC 시뮬레이션;데이터베이스; 2. Electron collision;Differential cross section;Total cross section;Radiation therapy;Climate physics;International cooperation;MC-simulation;Database;

□ 연구개요 MR영상 유도 방사선치료에서 소리신호를 기반으로 하는 호흡지도 시스템을 개발하여 실시간 gating 치료의 효율을 극대화하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 연구목표는 실시간 MR영상으로부터 추출된 목표체적과 실시간 체적과의 불일치도 추출, 추출된 불일치도를 소리신호로 변환, 변환된 소리신호를 전달하는 시스템의 개발로 세분화 되어 진행하였으며, 3 가지 각 시스템을 개발 완료하고 이 시스템들을 서로 연결할 수 있도록 영상 전환 및 입력 시스템 등 서브시스템을 추가로 개발하였고, 여러 가지 소리신호 중 환자가 가장 효율적으로 인식할 수 있는 구조로 소리신호를 구성하여 개발 후 통합된 단일시스템이 잘 작동하는 것을 모의 환자로 시연하는 등 계획된 과제 내용 및 연구 목표를 달성하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 개발된 시스템의 원활한 실증을 위해서 지연시간 단축, 신호전달체계 안정성 확보를 위한 추가 연구가 필요하며 상용화를 위해서는 보다 단순한 구성으로 변경개발 필요 있음. 기술이전을 목표로 기대했던 MR영상유도 방사선치료장치의 제조사가 파산함으로서 상용화 기대가 매우 낮기는 하지만 기술의 응용을 위한 방법을 지속 모색할 예정 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 황의중
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;영상유도 방사선치료;호흡연동;실시간 호흡지도;소리신호; 2. Radiation Therapy;Image Guided Radiation Therapy;Respiratory Gating;Realtime Respiratory Coaching;Sound Signal;

□ 연구개요 ○ 중이온가속기에서 만들어지는 희귀한 동위 원소들은 자연계에 존재하는 원소들의 기원을 규명하고우주에서 발생하는 다양한 천체현상을 이해하는데 필요한 단서를 제공해 준다. ○ 하지만, 중이온가속기에서 만들어지는 희귀동위원소들의 생성단면적은 매우 작기 때문에 입사 빔과 표적간의 최적의 조합 및 입사에너지를 결정하는 것이 중요하다. ○ 따라서, 본 연구에서는 다중핵자 전송반응 (Multi-nucleon transfer reaction)을 잘 묘사하는 dinuclear system (DNS) 모델 및 Langevin equation을 기반으로 한 모델을 이용하여 다양한 희귀동위원소들의 생성단면적을 예측하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 당초 목표였던 N = 126 근처에 있는 희귀동위원소 생성 연구, 초중핵 생성 연구를 완료하지 못했지만, 그중 일부 희귀동위원소 생성 연구를 알파 전이 반응을 통해 수행하고 논문을 작성중이다. ○ Deformed relativistic Hartree–Bogoliubov theory in continuum (DRHBc) 모델을 활용하여 핵반응 연구에 필요한 핵구조 성질 (binding energy, nucleon separation energy, quadrupole deformation, neutron and proton Fermi surfaces energy, root-mean-square (rms) radii of neutron, proton, matter and charge, distributions of neutron and proton)과 관련된 연구를 수행하였다. ○ DRHBc 모델을 활용한 핵구조 연구를 통해 여러 편의 논문을 출판하였다. ○ 본 과제는 여러 편의 SCI 논문을 출판함으로써 충분한 연구성과를 이룬 것으로 생각되며, 본 과제의 성과로 이루어진 결과를 바탕으로 앞으로의 연구성과가 더욱 기대된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 본 연구를 통해 희귀동위원소 빔을 이용한 다양한 중이온 핵반응 뿐만 아니라 핵천제 반응 연구가 가능하며 국내에서 이루어지고 있는 중이온가속기 실험의 이론적 배경을 줄 수 있다. ○ 이론 및 실험데이터를 수집하는 과정에서 라온을 활용한 초기 실험 설계에 중요한 단초를 제공할 것이다. ○ 희귀동위원소들의 생성단면적은 매우 작기 때문에, 최적의 빔과 표적의 조합 및 입사에너지를 예측함으로써 효율적인 실험이 될 수 있도록 기여할 것으로 기대된다. ○ 무거운 원소들의 생성 기원을 규명하는데 중요한 역할을 하는 r-process 반응의 과정을 이해하는데 도움을 줄 것이다. ○ 초중핵 영역의 아직 밝혀지지 않은 새로운 원자핵을 합성할 경우, 어떤 과정을 통해 합성이 가능한지에 대한 중요한 열쇠를 제공할 것으로 본다. ○ 라온에서 앞으로 수행 될 다양한 저에너지 핵반응 실험, 불안정한 핵의 구조 연구 등 다양한 연구에 기여함으로써 라온 연구 시설의 과학적, 경제적 가치를 극대화 하는데 이바지할 수 있을 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 문명환
• 주관연구기관 : 숭실대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 중이온가속기;희귀동위원소;다중핵자전송반응;초중핵;쌍핵모델; 2. Heavy-ion accelerator;Rare isotopes;Multi-nucleon transfer reaction;Super heavy element;Di-nuclear system model;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박인덕
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단 헤드;레이저 광학 모듈;레이저 제염; 2. underwater laser processing;under water laser cutting head;laser induced breakdown spectroscopy;laser optical module;laser decontamination;

□ 연구개요 우주에서 일어나는 가장 흥미로운 현상중 하나는 초신성 폭발이다. 별이 가지고 있는 원자핵들은 핵연 소(nuclear burning)를 통해 가장 안정된 원소인 철(56Fe)로 진화하게 된다. 그 이후 더 이상 열에너지 공급이 이루어지지 못함으로 인해 중심으로 으로 원자핵들이 모여들어 충돌을 하게 되고, 그 결과 초신성 폭발로 이어진다. 이러한 현상을 물리학적으로 이해하기 위하여 세계의 많은 천체물리 그룹에서 컴퓨터 시뮬레이션을 진행하고 있다. 본 과제에서는 초신성 폭발 혹은 중성자별-중성자별 충돌 시 컴퓨터 시뮬레이션에 이용되는 고온 고밀 도 핵상태방정식을 새롭게 구성한다. □ 연구 목표대비 연구결과 초기의 연구목표는 통계학적 방법으로 상태방정식 완성하여 천체물리시뮬레이션 커뮤니티에 제공하는 것에 있었다. 그러나, 공동 협력기관의 천체 시뮬레이션 결과를 확인하며 수정 보완하는 기간이 길어짐에 따라, 현재도 공동연구를 수행 중에 있다. 그에 비해, 공동연구에 많은 인력이 필요하지 않은 연구, 특히 차가운 중성자별의 상태방정식에 대한 연구는 논문으로 출판되는 결과를 얻었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 국내 초신성 폭발 시뮬레이션 그룹이 없는 상태에서 핵상태방정식을 구성하는 것은 신진연구자들에게 새로운 기회를 제공해줄 수 있다. 즉, 본과제를 함께 수행할 대학원생들에게 새로운 분야에 대한 연구를 함께 수행함으로써, 천체 시뮬레이션 전문가로서 성장할 기회를 얻을 수 있다는 것이다. 이러한 기회가 축적되고 전문가의 수가 늘어나게 되면 국내에서도 천체 폭발 시뮬레이션 그룹이 만들어질 수 있는 계기가 될 수 있으리라 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임연환
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 중성자별;상태방정식;초신성폭발;핵물질;대칭에너지; 2. Neutron Stars;Equation of States;Supernova Explosion;Nuclear Matter;Symmetry Energy;

□ 연구개요 본 리더사업을 통해 기존에 구축해 온 압력을 변수로 한 광물 및 물질 연구의 범주와 인프라를 한 단계 확장하고 보다 전문적이고 국제적인 경쟁력을 갖춘 고압 광물물리 연구단을 설립한다. 압력-온도-조성-시간을 복합적 변수로 하는 다차원 극한환경 하에서의 광물 및 물질연구를 통해 지구와 행성의 형성과 진화 과정을 이해하고, 지질과학이 중심이 된 첨단 융합적 연구로서 고압 과학의 모델을 정립시킨다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 광물물리, 고압화학, 고압연구 인프라 확장의 세 가지 연구 주제로 구성되며 이들의 유기적인 관계 속에 단계적으로 추진된다. 1) 광물물리를 통한 섭입대 및 하부맨틀 환경의 가벼운 성분 연구: 지구의 형성과 진화 과정을 이해하는데 중요하게 남은 문제들 중 하나는 물이나 탄소, 수소로 대표되는 가벼운 성분의 전 지구적 분배와 순환 과정이다. 이들 순환의 통로로 지각판의 섭입대가 대표적이며 이들의 이동이 하부맨틀까지 확장됨을 보여줄 경우 지구와 행성의 진화과정 이해에 새로운 패러다임을 제시할 수 있다. 본 연구에서는 다양한 섭입대(~24 GPa 및 ~2000K)와 하부맨틀(~130 GPa 및 ~4000K)에 해당하는 환경을 구현하며 다음과 같은 연구 주제들이 광물물리 실험을 통해 다루어 질 것이다. (1) 지구 표면의 물과 수소, 탄소 등 가벼운 성분은 섭입대 종류에 따라 어떻게 지구 내부로 이동하며 지질 활동과 연관성을 보이는가? (2) 지구 내부에 가벼운 성분의 숨겨진 저장소가 있는가? (3) 지구 내부의 산화상태는 어떻게 진화했는가? (4) 얼음위성이나 외계행성의 내부를 구성하는 가벼운 성분은 암석성분과 어떠한 상호작용을 하는가? (5) 하부맨틀 의 온도압력 조건에서 알루미늄 광물의 함수량과 상안정성은 어떠한가? (6) 핵과 맨틀의 경계 조건에서 철-광물-가벼운 성분의 반응은 어떻게 정해지는가? 2) 천부 조건에서의 다공성 광물의 고압 화학: 초수화 현상, 압력유도 치환 및 상전이 등 다공성 광물의 고압에서 일어나는 독특한 물리적 화학적 변화의 발견을 확장하고 이의 지질학적 의미와 활용 가능성을 탐색한다. 제올라이트나 점토광물, 망간산화물 등 다공성 물질의 가장 중요한 특성 중 하나인 객체에 대한 호환성과 손쉬운 반응 특성을 압력을 변수로 새롭게 정립한다. 이를 위해 비교적 낮은 온도와 압력 조건(수 kbar 및 수 백 K) 구현에 적합한 연구 인프라(kbar 스케일의 다이아몬드앤빌셀, 대부피고압기 등)를 활용하고 산출물의 물리화학적 특성을 검증한다. 3) 탐색적 고압연구 및 인프라 확장: 운석 충돌 및 초기 지구 마그마 바다에서 일어나는 빠른 반응을 모사하기 위해 선형 4세대 가속기(PAL-XFEL, European-XFEL)를 활용하여 시간(~femtosecond)을 변수로 한 동적 고압 연구를 추진한다. 고온고압 전용 빔라인을 갖춘 3세대 방사광가속기(미국 APS-GSECARS, 독인 PETRAIII-ECB)의 지속적인 활용과 함께 국내에 추진중인 원형 4세대 가속기에 특화되고 경쟁력있는 고압 빔라인의 모델을 제시하고 공동 개발을 추진한다. 본 단계 성과: SCI 논문 총 23편 게재: 이 중 Top 10% 이내 10편(교신 7), Top 25% 이내 2편(교신 2) 게재 1) 섭입대 및 하부맨틀 광물물리 연구수행을 통한 Top 10% 이내 SCI 논문 7편 게재 2) 다공성 물질의 고압화학 연구수행을 통한 Top 10% 이내 SCI 논문 2편 게재 3) 새로운 연구 방법론 적용 및 국제공동연구 수행을 통한 Top 10% 이내 SCI 논문 1편(공저자) 게재 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제는 첨단 광물물리 실험 방법론을 통해 다양한 천부지권 환경에서부터 섭입대, 하부맨틀 및 핵과 맨틀의 경계에 이르기까지 지구 내부의 전 영역을 연구 대상으로 하며, 이를 통해 지구의 구성과 진화 과정에 대한 다차원적이고 통섭적인 이해를 증진할 것이다. 본 과제를 통해 추진되는 다양한 정적 및 동적 광물물리 연구는 원형 및 선형 가속기 선원의 적극적이고 독창적인 활용을 병행하며, 이는 국가거대 과학시설 활용과 개발의 모범적인 사례로서 자리매김할 것이다. 본 과제를 통해 추진되는 가벼운 성분을 주제로 한 광물물리 연구는 최근 전 세계적으로도 활발하게 연구되는 분야로 성공적으로 수행될 경우 지구와 행성의 형성 및 진화 과정의 이해에 새로운 모델을 제시하여 국민의 지질과학에 대한 관심과 과학강국으로의 자긍심 고취에 기여할 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이용재
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 광물물리;섭입대 및 하부맨틀;초수화;외계행성;방사광가속기; 2. Mineral Physics;Subduction Zone and Lower Mantle;Super-hydration;Exo-planet;Synchrotron Radiation;

□ 연구개요 본 연구는 방사선 유도 종양엑소좀을 암치료제로 개발하기 위한 가능성을 연구하는 기반 연구로, 방사선 유도 종양엑소좀에 의한 종양의 성장변화를 확인하고, 정량/정성적 분석을 통해 유의미한 인자를 발굴하고자 하였음. 총 3년으로 계획되었고, 1차년도에는 다양한 종양 세포주를 이용한 동물모델에서 방사선 유도 종양엑소좀의 분리법을 최적화하였음. 2차년도에는 분리된 종양엑소좀에 대해 질량분석법과 바이오인포매틱스 분석을 통해 방사선에 의해 유도되는 엑소좀 내 특이적 단백질들을 프로파일링하였음. 3차년도에는 방사선 유도 종양 엑소좀의 항암활성 기능을 마우스 종양 내 주입 후 성장 억제를 통해 확인하였고, 유세포분석 기반 면역세포 프로파일링을 통해 방사선 유도 종양 엑소좀이 T세포 활성화를 유도하고 특히 항 PD-L1 요법과의 병용 효과를 함께 확인하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도 목표: 방사선 유도 종양엑소좀의 분리 및 정량 분석 - 4T1 마우스 유방암 세포주를 대상으로 in vitro 와 in vivo 조건에서 방사선 조사 후 유도되는 종양 엑소좀을 분리하였음 - 분리된 엑소좀에 대해 나노입자분석을 시행하고 정량화 하였음 2) 2차년도 목표: 방사선 유도 종양 엑소좀의 종양 억제 기전 발굴 - In vitro 와 in vivo 조건에서 분리된 방사선 비유도/유도 종양 엑소좀에 대해 TMT 기반 proteomics 분석을 시행하였음 - 각 조건별 공통적/특이적 단백질 리스트를 확보함과 동시에 관련 pathway 분석을 완료하였음 3) 3차년도 목표: 방사선 유도 종양 엑소좀의 치료적 효용성 연구 - In vivo 종양 엑소좀의 생체 내 분포를 생물발광법으로 확인하였고, 분리된 수지 상세포에 처리 시 수지상세포의 활성도가 증가됨을 확인하였음 - 4T1 마우스 종양 모델을 수립하고 종양 내 주입시 방사선 유도 엑소좀이 비유도 엑소좀에 비해 종양 성장 억제 효과가 크다는 것을 확인하였음. - 항PD-L1 항체와 병용 시 방사선 치료군과 동일한 종양 억제 효과가 관찰되었음 - 유세포분석법과 효소면역측정법으로 평가한 결과 방사선 유도 종양 엑소좀은 종양내 세포 독성 T 세포의 활성도를 증가시켰고, 림프절에 수지상세포의 활성을 증가시켰으며 혈액 내 면역 증진 관련 사이토카인을 활성화시킴을 확인하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 연구개발 결과의 중요성 - 학문적/과학적 측면: 방사선 치료의 종양 억제 기전 및 엑소좀의 기여에 대한 의과학적 탐구 - 사회적/경제적 측면: 차세대 암치료제로 개발 가능성과 기술 선점 가능성 2) 연구 개발 성과의 활용 계획 및 기대 효과 - 본 연구에서는 in vitro 조건에서 방사선에 의해 유도되는 엑소좀 대비 in vivo 조건에서 유도되는 엑소좀 내 발현되는 다양한 단백질들의 리스트를 확보하였음. - 방사선 유도 엑소좀의 항종양능이 일반 엑소좀에 비해 우수함을 확인하였음. - 방사선 유도 엑소좀은 향후 진단이나 치료 영역에서 활용 가능할 것으로 기대됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조원경
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 엑소좀;방사선 치료;암치료;단백체분석;항암면역; 2. Exosome;Radiation therapy;Cancer treatment;Proteomic analysis;immuno-oncology;