Analysis of intracellular gene transfer in Aeginetia indica and analysis of horizontal gene transfer between holoparasite Aeginetia indica and host Miscanthus sinensis var. purpurascens using chloroplast and mitochondrial genomes and nuclear genes

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 기생식물 야고와 숙주식물 억새간의 유전자 이동 분석 ■ 전체 내용 기생식물의 야고내의 세포소기관(엽록체, 미토콘드리아) 및 핵유전자에 대해서 NGS기술을 활용하여 세포소기관내의 유전자 이동 혹은 수평적 유전자 이동에 대해서 연구를 수행함 ■ 1단계 ○ 목표 기생식물 야고의 유전자 이동분석 ○ 내용 야고내의 엽록체 유전자가 미토콘드리아로의 세포내 유전자 이동을 확인하였으며, 야고내의 엽록체 2개의 엽록체 유전자의 경우 숙주식물인 억새에서 야고로의 이동이 이루어졌음을 밝혀냄 □ 연구개발성과 기생식물인 야고내의 엽록체 유전자가 미토콘드리아로의 세포내 유전자이동이 일어난 것을 밝혀냈으며, 이 밖에 숙주식물인 억새에서 기생식물인 야고로의 이동 또한 다른 식물에서 야고로의 유전자 이동이 일어난 것을 밝혀냄 (SCI 논문 1편 투고) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 기생식물로 구성되어 있는 열당과내의 세포소기관 연구에 대한 기초자료 제공 (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 영남대학교
• 발행년도 : 20220300
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The study about nuclear structure of Radon progeny within the framework of the IBM

• 연구책임자 : □ 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)
• 주관연구기관 : 동의대학교
• 발행년도 : 20220300
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Research on a high-energy THz source using laser-plasma-accelerated fs electron beams and the coherent transition radiation (CTR)

• 연구책임자 : □ 연구개요 ▶ 레이저-플라즈마 가속 연구에 사용될 20 TW/35 fs TI:sapphire 레이저 시스템의 temporal contrast ratio 향상. ▶ 레이저-플라즈마 가속에서 고출력 레이저 펄스가 진행하는 종방향으로 개스/플라즈마 밀도를 점점 더 높여 dephasing effect를 줄여 전자빔 에너지를 높일 수 있는 개스셀 설계, 제작 및 동작특성 연구. ▶ 개스셀에 수소나 헬륨 개스를 주입시키고 20 TW/35 fs Ti:sapphire 레이저 펄스를 개스셀 내부에 집속시킴으로써 레이저-플라즈마 가속에 의한 고에너지 전자빔 펄스 발생 및 진단. ▶ 고에너지 전자빔 펄스를 금속 포일을 통과시키면 THz 영역의 CTR 펄스가 발생하는데 CTR/THz 펄스 한 개로도 스펙트럼을 측정할 수 있는 방법 개발. ▶ 레이저-플라즈마 가속으로부터의 고에너지 전자빔 펄스를 고체 포일을 통과시켜 THz 영역의 CTR 펄스를 발생시키고 그 특성을 실험 및 시뮬레이션으로 연구. □ 연구 목표대비 연구결과 ▶ 20 TW 레이저 성능 (temporal contrast ratio) 향상 연구 Spectral matching 방법을 최초로 고안하여 간단하면서도 temporal contrast ratio를 1/10 이하로 줄이는 데 성공하였음. ▶ 전자빔 소스 개발 연구: 종방향 밀도 조절이 가능한 개스셀 개발 고출력 레이저 펄스가 진행하는 방향으로 밀도분포를 조절할 수 있는 capillary 개스셀을 성공적으로 개발하고 동작특성을 실험적으로 규명하였음. ▶ 고에너지 전자빔 펄스 발생 및 진단 14 TW 내외의 Ti:sapphire 시스템과 개발된 capillary 개스셀을 사용하여 100~230 MeV의 고에너지 전자빔 펄스를 발생시켰고 에너지, 에너지 분포, 전하량 등을 측정하였음. ▶ CTR/THz 펄스 single-shot 진단 방법 개발 Spectral-encoding 기반 방법을 사용하여 THz 영역의 CTR 펄스를 single-shot으로 진단할 수 있는 방법을 개발완료 하였음. ▶ CTR 발생 및 특성 연구: 실험 및 시뮬레이션 코로나 팬데믹으로 인하여 고출력 레이저 시스템의 부품 수급 문제가 발생하여 CTR 발생 실험은 연기되어 있으나 PIC (particle-in-cell) 시뮬레이션 연구를 통해 CTR발생 및 그 특성에 대해 깊이 있는 연구결과 얻었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) THz파는 과학기술이나 산업에서 매우 중요하게 이용될 수 있음. 레이저-플라즈마 가속 방법으로 발생시킨 CTR은 규모가 작으면서도 강력한 THz 소스가 될 수 있을 것이므로 THz 분광학을 통한 새로운 사이언스 연구나 THz 이미징 등을 통해 실용적 측면에서도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20220300
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The study of subcellular localization control mechanism of autophagy master transcription factor TFEB by translation regulation

• 연구책임자 : □ 연구개요 ● 연구개발의 최종목표: 단백질 번역 억제 시 유도되는 신호전달 기전에 의한 오토파지 마스터 전사인자 TFEB의 세포 내 위치 조절기전 규명 ● 연구개발의 필요성: 오토파지 연구는 많은 질병을 파악하고 조절 및 치료하는데 꼭 필요함. 본 과제는 오토파지를 활성화시킬 새로운 TFEB 핵 자리옮김 기전을 밝히는데 필요한 연구임. 본 연구개발은 단백질 번역 억제가 세포의 유전자 발현을 조절 할 수 있는 신호전달의 시작점이 될 수 있다는 새로운 생물적 개념을 제시하는데 필요함. ● 연구개발의 범위: 단백질 번역 억제 시 유도되는 TFEB 핵 자리옮김 관련기전 규명과 관련 유전자 발굴 □ 연구 목표대비 연구결과 1. 단백질 번역 억제 조건에서 TFEB 핵 자리옮김 관련 단백질 동정 - Chemical library 스크리닝: Selleckchem inhibitor library (1159개) FDA approved drug library (800개)를 스크리닝하여 단백질 번역 억제에 의한 TFEB 핵 자리옮김을 억제하는 44개 케미컬을 확보함. - Hits의 TFEB 핵 자리옮김 억제효과 검증: 44개 Hits로부터 8개 케미칼의 억제 효과를 검증하였으며, 이중 Butozonazol과 Ulipristal이 TFEB 핵 자리옮김을 낮은 농도에서 효과적으로 억제함을 확인함. - Hits의 TFEB 핵 자리옮김 억제효과 기전조사: EBSS와 Tm 처리 조건을 이용한 TFEB 핵 자리옮김 억제 효과 분석을 통하여 기존 방식과 다른 기전에 의한 TFEB 핵 자리옮김 억제를 유도할 것으로 추정되는 케미컬들을 분류함. - 면역침강 방법을 이용한 TFEB-EGFP 분리 정제 조건 확립: 질량분석을 이용한 PTM 분석에 필요한 TFEB-EGFP 단백질 분리정제 방법 확보함. 2. 단백질 번역 억제 조건에서 TFEB 핵 자리옮김 관련 단백질 기능 검증 - TFEB 핵 자리옮김 억제 chemicals의 작용기전 파악: TFEB 핵 자리옮김엔 TFEB 탈인산화와 14-3-3 해리가 중요한 요소임을 확인 함. - 작용기전이 다른 단백질 번역 억제제에 의한 TFEB의 핵 자리옮김 관찰: 단백질 번역 억제가 TFEB 핵 자리옮김을 유도할 수 있는 강력한 개시 신호임을 확인함. - 단백질 번역 억제에 의한 TFEB의 탈인산화와 세포질 14-3-3 단백질 해리 관찰: 단백질 번역 억제에 의한 TFEB 핵 자리옮김에 탈인산화와 14-3-3 단백질 해리가 중요함을 밝힘. - TFEB 핵 자리옮김에 필요한 Kinase 활성변화 측정과 Phosphatase 억제 효과 검증: CHX, LTM과 RocA 처리에 의한 단백질 번역 억제는 세포질에서는 Phosphatase 활성화를 일으켜 TFEB를 탈인산화 시키고 핵에서는 Kinase를 불활성화시켜 TFEB 탈인산화를 유지 시킬 수 있음을 밝힘. - 단백질 번역 억제에 의한 오토파지 활성 관찰 (Autophagosome/Autolysome 형성과 Lysosome 활성도): 단백질 번역 억제제를 통한 단백질 번역 억제는 autophagy 활성을 유도하나 lysosome 비활성화로 최종적인 degradative autolysosome 형성이 일어나지 못함을 밝힘. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 활용 계획: 수행한 연구결과물들을 국제 학술지 출간에 활용하였으며 나머지 일부 연구내용은 현재 진행되고 있는 세포내 단백질 번역 조절자 eIF2a 논문 투고 자료로 활용할 계획임. 또한 단백질 번역 억제제를 이용하여 암 세포 증식 억제나 암 세포사멸 유도를 하려는 연구자들이 본 연구결과에서 제시하는 오토파지 조절 기능을 이용하여 억제제 기능을 설명하는데 활용할 수 있을 것으로 사료됨 2. 기술/경제적 파급효과: TFEB에 관한 내용들은 (TFEB 핵 자리옮김에 관여하는 단백질 및 타깃 단백질 기능조절법 그리고 TFEB PTM과 그 조절법 등) 오토파지 활성이 중요한 misfolded 단백질의 축적에 의해 유도되는 유전질환 또는 신경퇴행성 질환들을 예방하고 치료하는데 필요한 지적재산권, 기술 및 상품의 개발로 이어지는 경제적인 파급효과가 있을 수 있음. 3. 경제/사회적 파급효과: TFEB/TFE3 핵 자리옮김 활성법의 성공적인 활용은 궁극적으로는 misfolded 단백질의 축적에 의해 유도되는 유전질환들 (낭포성 섬유증 및 알파-1 항트립신 결핍증 등)과 신경퇴행성 질환들 (알츠하이머병, 파킨슨병 및 근위축성측삭경화증)와 같은 관련 질병 치료에 소요되는 막대한 사회적 비용을 절감하고 인류 삶의 질을 향상시킬 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 울산대학교
• 발행년도 : 20220300
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Environment-adjustable analytic nuclear gradient model for van der Waals force

• 연구책임자 : □ 연구개요 원자의 화학적 환경에 따라 달라지는 반데르발스 힘(van der Waals force)을 분석적해(analytic gradient)로 구할 수 있는 퍼텐셜 모델을 개발하고, 이를 동역학 시뮬레이션에 접목하여 실제 용매 환경에서 발생하는 화학 반응의 동역학적 변화를 예측한다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 반데르발스 힘을 구하는 수학적 모델 개발 : 기존의 점전하 퍼텐셜 기반의 분석적 기울기 모델을 토대로, 금속 등 다양한 시스템에 대해 에너지의 정확성이 보장된 가우시안 전하 퍼텐셜을 사용하는 uMBD의 분석적 기울기 모델을 개발 - 알고리즘 구현을 통해 퍼텐셜을 상용화 프로그램에 이식 : 다양한 시스템에 적용하여 검증 가능하도록 상용 프로그램 VASP에 이식하였고, 이를 기반으로 후속 연구에서 새로운 모델의 성능을 검증하고 활용할 계획 - 퍼텐셜 검증을 위한 벤치마크 계산 수행 : DFT와 PBE+uMBD 방법론의 정확성을 이온성 액체 2분자쌍에 대해 검증하고 force 검증을 위한 사전 계산 연구를 수행 - 퍼텐셜 모델을 활용하여 실제 용매 환경에서의 화학반응을 예측하는 연구 수행 : 용매 조건에 대한 에너지 소재의 성능 평가와 관련하여 후속 연구를 위한 시스템을 선정하였고 후속 연구과제를 지원하여 미흡하게 종료된 부분을 보완할 수 있도록함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구 과제에서 개발하고자 하는 반데르발스 퍼텐셜 모델에 대한 국내 기술이 전무할 뿐더러 해외의 선도기술을 넘어서는 이론적 완성도를 마련할 수 있기 때문에, 핵심 기술을 빠르게 선점하여 상용화에 성공한다면 에너지 소재 개발과 바이오 유기 분자 시뮬레이션 연구에 독자 기술을 적극적으로 활용할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 전산 모사에 정확성을 더하여, 신소재군 개발 비용을 절감하기 위한 선험적인 in silico 소재 모델링에도 즉각적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 마지막으로 시스템의 복잡성으로 인하여 그동안 이론적 연구의 한계에 부딪혔던 용매 효과나 동역학적 특성에 대한 전자 구조 시뮬레이션 구현을 가능케함으로써 실제 화학적 환경을 고려한 메커니즘의 원자 수준의 이해를 도모할 수 있고, QM/MM과 같이 DFT를 접목시킬 수 있는 접근법에 퍼텐셜 모델을 쉽게 이식하여 보다 확장된 메조스케일 시뮬레이션 구현 또한 가능해질 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20220600
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A Study on the Expansion of Asphalt Pavement Durability Applying the Asphalt Self-Healing Characteristics

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20220500
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Establishment of radio-analytical methods for β-nuclide (Technetium) and γ-nuclide (Cobalt), and monitoring of radioactive contamination in foodstuff

• 연구책임자 : 본 연구는 식품 중 방사성 핵종 Tc-99 및 Co-60 에 대한 시험법을 확립하고 특정지역 (유럽)의 수입식품에 대한 오염실태를 조사하였다. 식품 내 Tc-99는 건조 및 분쇄, 균질화, 회화 등의 전처리 과정을 거친 후, 철 공침 및 음이온교환크로마토그래피법 등을 사용하여 추출하였다. 전처리 과정에서 발생하는 손실을 줄이기 위해 tracer 사용량, 회화 조건, 음이온교환수지 사용량 및 추출 용매량 등에 대해 최적화하였다. 또한, 액체섬광계수기의 분석조건 확립을 위하여 소광보정곡선 작성, 측정용기에 따른 배경방사능 비교, 분석 채널을 최적화하였다. 최적화한 시험법의 MDA는 CODEX guideline에서 제시한 기준치의 1/100 수준인 10 Bq/kg(영·유아식품 기준: 1,000 Bq/kg), 100 Bq/kg(기타식품 기준: 10,000 Bq/kg)을 충족하였고, 시험법의 유효성 검증을 위해 외부 분석기관과 교차검증을 실시하였으며, 선택성, 정확도, 정밀성, MDA 등을 확인 비교한 결과, 모두 허용범위를 만족하였다. 식품 내 Co-60 분석을 위하여 검체 전처리 및 기기분석 조건을 확립하였다. 고순도저마늄검출기의 계측조건을 최적화하기 위하여 검출기의 파라미터, 피크판정 조건, 피크면적 계산방법, MDA 계산법 등을 설정하여 최적화하였고, 이를 바탕으로 검출기의 에너지 및 채널교정을 수행하였으며, Co-60 분석을 위하여 배경방사능, 동시합산, 붕괴보정을 통하여 시험법을 최적화하였다. 최적화한 시험법의 MDA는 NUREG 4.16 계산식을 적용하였으며, 확립된 시험법의 MDA는 CODEX guideline에서 제시한 기준치의 1/100 수준인 10 Bq/kg을 충족하였다. 시험법의 유효성 검증을 위해 외부 분석기관과 교차검증을 실시하였고, 선택성, 정확도, 정밀성, 최소검출농도 등을 확인 비교한 결과 모두 허용범위를 만족하였다. 확립된 시험법을 이용하여 대형 원자력시설이 있는 특정지역(유럽)의 수입식품 (79품목, 124건)에 대하여 Tc-99 및 Co-60의 오염실태를 조사하였는데 모두 불검출로 '위해성 우려 매우 낮음'으로 나타났다. 다만, 헤이즐넛(1건) 및 링곤베리(1건)에서 Cs-137이 5.29 Bq/kg, 4.03 Bq/kg으로 미량 검출되었다. 본 연구를 통하여 유럽산 수입식품의 방사능 안전성을 확인하였고, 식품 중 방사능 안전관리 확대를 위한 시험법 및 기초자료를 마련하였다. (출처 : 요약문 4p)
• 주관연구기관 : 식품의약품안전평가원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300004302

Development and reliability improvement of hydraulic servo valve redundancy system for turbine control of nuclear/thermal power plants

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202200017705

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 라스고
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300022048

Development of Artificial Intelligence-Based Locking Screw Insertion Guidance System to Reduce Radiation Exposure in Minimally Invasive Fracture Surgery

• 연구책임자 : 연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ❍ 인공지능 기술과 위치 센서가 부착된 가이드 기구를 이용하여 최소 침습 골절정복 수술에 사용되는 잠금나사 삽입유도시스템을 개발 ❍ 인공지능 기반의 잠금나사 삽입유도 시스템은 (1) 수술계획장치, (2) 삽입유도장치로 구성 ❍ 수술계획장치(SW) · C-arm 촬영 영상으로부터 잠금나사가 삽입될 목표 위치와 방향 검출 · 삽입유도장치의 위치 정보 획득 · 삽입유도장치 위치 정보를 잠금나사 삽입 목표값과 같이 표시 ❍ 삽입유도장치(HW) · 위치 센서를 이용하여 현재 위치 정보를 수술계획장치에 전달 · 목표 위치와 방향에 도달할 경우 삽입유도를 위한 고정기능 ❍ 의료기기 품목허가 및 GMP(의료기기 제조 및 품질관리기준) 인증 획득 · 잠금나사 삽입유도시스템 품목허가 획득 · 잠금나사 삽입유도시스템 제조를 위한 GMP 인증 획득 전체 내용 ❍ 수술계획장치(SW) 개발 · 잠금나사 삽입유도용 가이드 데이터베이스 구축 · 딥 러닝 알고리즘 기반 잠금나사 삽입유도용 가이드 모델 개발 · 잠금나사 삽입유도용 가이드 솔루션 개발 ❍ 삽입유도장치(HW) 개발 · 의료용 위치추적 센서 개발 · 가이드 기구 개발 ❍ 의료기기 인허가 및 사업화 · 기술문서 심사 · 해당 품목군에 대한 GMP 심사 및 인증 획득 · 2등급 의료기기 품목허가 획득 · 전국적 판매망 구축 및 제품 판매 1년차 (2단계) 목표 ❍ 딥러닝 기술이 적용된 잠금나사 위치와 방향 검출 SW 시제품 개발 ❍ 의료용 위치탐색 센서 시스템이 적용된 삽입유도장장치 시작품 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 개발 ❍ 모형뼈를 이용한 임상평가 내용 ❍ 잠금나사 삽입유도용 AI 학습 데이터베이스 구축 (학습데이터 1,000건 이상 확보) ❍ 딥 러닝 알고리즘 기반 잠금나사 삽입유도용 AI 모델 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도용 AI 모델 검증 ❍ 삽입유도장치 기구 개발 ❍ 의료용 위치탐색 센서 개발 ❍ 삽입유도장치 기구에 대한 성능평가 환경 구축 및 평가 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 UI/UX 개발 ❍ 수술참관, 임상 환경 제공, 의료진 품평회 ❍ 모형뼈를 이용한 모의실험 환경 구축 ❍ 모형뼈 실험 2년차 (2단계) 목표 ❍ 딥러닝 기술이 적용된 잠금나사 위치와 방향 검출 SW 고도화 및 양산전 시제품 개발 ❍ 의료용 위치추적 센서 시스템 고도화 및 삽입유도장치 시제품 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 개발 ❍ 동물사체를 이용한 전임상시험 ❍ 의료기기 2등급 품목허가 및 GMP 인증 획득 내용 ❍ 딥러닝 알고리즘 최적화를 통한 잠금나사 삽입 위치 및 방향 오차 개선 ❍ 임상 요구사항을 고려한 삽입유도장치 기구 개선품 제작 ❍ 사용성 편의성 등을 고려한 시제품 개발 ❍ 2등급 의료기기 인허가를 위한 신뢰성 확보 ❍ 수술참관, 임상 환경 제공, 의료진 품평회 ❍ 의료기기 인허가 준비 ❍ 전임상시험 절차 준비 ❍ 전임상시험 실시 ❍ 의료기기 품목허가 컨설팅실시, 품목허가 심사 신청 및 2등급 품목허가 인증 ❍ GMP 인증을 위한 공간 마련 및 인증 획득 연구개발성과 ❍ 최종결과물 : 인공지능 기반의 잠금나사 삽입유도 시스템 ❍ 구성 : (1) 수술계획장치(SW), (2) 삽입유도장치(HW) ❍ 개발성과 : 인공지능 기술 및 알고리즘과 위치 센서가 부착된 가이드 기구를 이용하여 최소침습 골절정복 수술에 사용되는 잠금나사 삽입을 유도시스템 개발 ❍ GMP 인증 및 의료기기 2등급 품목허가 획득 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 □ 활용계획 ❍ 근골격계 인공지능-로봇 분야의 패러다임 전환 · 기존 컴퓨터 기술을 이용한 기술에서 인공지능을 이용한 기술로 패러다임 변환 · 의료 빅데이터와 환자 고유 데이터 등을 이용한 정확한 진단, 수술 계획, 수술 지원, 예후 예측 등이 가능 · 의료진의 경험과 인공지능의 융합으로 환자의 안전성 및 치료 정확성 향상 ❍ 근골격계 인공지능-로봇 분야의 원천기술 확보 · 진단, 치료 계획, 치료 후 예측, 치료 지원 등과 같은 근골격계 인공지능-로봇 분야의 원천기술 확보 ○ 4차산업혁명 핵심 기술개발에 따른 고용 창출 · 근골격계 인공지능-로봇 분야는 생산/제조/판매의 일회성 이윤 창출이 아닌, 의료데이터 관리, 알고리즘 개선, 로봇 시스템 유지/보수, 소모품 생산, 판매 등 지속적인 서비스 모델 생성이 가능 □ 기대 효과 ○ 골절 수술 환자는 방사선 피폭 문제를 최소화할 수 있고 의료진의 임상경험과 무관하게 우수한 의료 서비스를 받을 수 있음 ○ 정형외과 의료진은 저비용이고 사용 절차가 간편한 수술항법시스템으로 정형외과 의료진의 방사선 피폭 문제를 최소화할 수 있음 ○ 본 사업을 통해서 외상고정장치 시장의 새로운 시장을 창출하고 선점하는 한편, 관련 분야 무역 불균형을 개선하고, 무역수지 적자를 개선할 수 있음 (출처 : 요약문 4p)
• 주관연구기관 : 엔가든
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202200004944