Deep learning based image noise correction technique using unpaired data in computed tomography

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 ○ 전산화 단층 촬영(CT; computed tomography) 은 의료 방사선 피폭의 주요한진단적 검사로 CT 저감화 (dose reduction) 에 대한 국민의 관심과 요구가 점차 증가하고 있음 ○ 저선량 CT 영상 품질 개선에 인공지능 기술의 하나인 딥 러닝 기술이 적용된 연구들이 최근 발표되어 의료 영상 인공지능 시장에 새로운 방향을 제시함 ○ 딥 러닝 학습을 위해서 짝을 이루는 데이터 (정답이 있는 데이터, 예; 환자가 저선량 CT 1회, 표준선량 CT 1회 각 각 촬영)가 필요하다는 한계점이 있음. ○ 이에 본 연구에서는 실제 의료 환경에서 얻은 짝이 없는 자료들을 이용하여 저선량 CT 영상 품질 개선이 가능한 딥러닝 알고리즘을 개발하고 객관적인 평가 과정을 거쳐 범용성의 프로그램을 개발하고자 함 □ 연구개발 내용 ○ 제 1 단계 : 자체 프로그램 개발 ㅇ 촬영 부위별 짝이 없는 CT 영상 데이터 확보 - 전체 CT 검사 건수의 절반 이상을 차지하는 복부/골반, 흉부, 두부 CT 영상 자료 수집 - 저선량 CT 영상과 표준 선량 CT 영상 확보 및 분류 ㅇ 짝이 없는 데이터를 이용한 딥러닝 알고리즘 학습 - 이미 질병의 진단 및 치료 반응 평가를 위해 시행하여 병원이 보유 하고 있는 저선량 CT 및 표준 선량 CT 영상을 수집하여 딥러닝 알고리즘 학습을 위해 짝이 없는 데이터로 활용함 ㅇ 학습된 알고리즘의 성능 자체 평가 - 정량적/정성적 영상 화질 평가를 통해 저선량 CT 영상 화질 개선능을 평가함 ○ 제 2 단계 : 다기관 자료를 이용한 프로그램 평가 및 실용화 가능성 평가 ㅇ 다기관 데이터 수집 - 외부 병원의 다양한 CT 기계들에서 다양한 조건으로 촬영한 CT 영상 데이터를 수집 ㅇ 다기관 데이터를 이용하여 주요 촬영 부위별로 학습된 딥러닝 알고리즘 성능 평가 및 개선 사항 분석 ㅇ 저선량 CT 영상 품질 개선 프로그램에 대한 특허 출원 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) ○ 최신의 저선량 고품질 CT 시스템을 사용하지 못하는 기존의 CT 장비에서도 저선량 CT 의 영상 품질 저하를 극복 함으로써 기존 CT 장비의 활용도를 높임 ○ 의료 진단 보조 측면에 집중되어 있는 의료 영상 분야 인공지능 기술의 산업화 시장의 패러다임 변화 유도 ○ 궁극적으로는 국민 의료 방사선 피폭 선량 저감화에 기여하고 방사선 안전 및 국민보건 증진을 기대함 (출처 : 요약문 3p)
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400010495

Isotropic 15W composite Thermal Interface Material development for EV ECU unit using Boron nitride application

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 [최종목표] ○ 전기 자동차 ECU 유닛용 질화 붕소계 등방성 방열 PAD 개발 및 방열 Gap filler 개발 ○ 질화 붕소 분말 합성 공정 최적화 및 분말 코팅 기술 개발 ○ 고순도 질화 붕소 합성 및 코팅 공정 최적화 ○ 개발 소재 모듈 레벨 평가 환경 설계 및 평가 [1차년도 목표] ○ 나노팀 ⦁ 실리콘 수지 내 방열 입자 고분산을 위한 PDMS 분산제 개발 ⦁ 등방열 BN 필러 적용을 위한 필러 조성별 분산 테스트 진행 ⦁ 고방열 패드 개발을 위한 고충진 기술 개발 ○ 한양대학교 ⦁ Scale-up 가능 h-BN 입자 합성 공정 ⦁ Scale-up 가능 Core-shell h-BN 코팅 공정 ○ 마이크로컴퍼지트 ⦁ Core 입자 표면 전처리 기술 개발 ⦁ h-BN 표면처리 기술 개발 ⦁ h-BN 표면처리 Scale-up 기술개발 ○ 만도 ⦁ OEM 및 경쟁사 시스템 방열 소재 동향 분석 ⦁ 개발 소재 모듈 레벨 평가 환경 설계 ⦁ 개발소재 적용 시스템 평가 환경 설계 [2차년도 목표] ○ 나노팀 ⦁ BN 방열 필러에 적용 가능한 분산제 개발 ⦁ 질화 붕소 기반 Gap Filler 개발 ⦁ 질화 붕소 기반 고 방열 PAD 개발 ○ 한양대학교 ⦁ h-BN 입자 합성 공정 (순도 99%이상, 입도 1000nm 이하 ) ⦁ h-BN 코팅기술 (2종 코어, 커버리지 80%이상) ○ 마이크로컴퍼지트 ⦁ h-BN 합성공정 Scale-up 기술개발 ⦁ h-BN 코팅공정 Scale-up 기술개발 ⦁ h-BN 표면처리 Scale-up 기술개발 ○ 만도 ⦁ 개발 소재 모듈 레벨 평가 장치 제작 ⦁ 개발소재 적용 시스템 레벨 평가 장치 제작 및 평가 [3차년도 목표] ○ 나노팀 ⦁ PDMS 기반 분산제를 사용한 Core-shell 방열 소재 개발 ⦁ 고충진 방열 패드 생산 기술 개발 ⦁ 열 소재의 Scale-up 테스트 ○ 한양대학교 ⦁ Scale-up 가능 h-BN 입자 합성 공정 ⦁ Scale-up 가능 Core-shell h-BN 코팅 공정 ○ 마이크로컴퍼지트 ⦁ h-BN 나노분말 합성 양산공정 개발 ⦁ h-BN 코팅분말 양산가능 공정 개발 ⦁ h-BN 코팅공정 최적화 ○ 만도 ⦁ 개발소재 적용 시스템 레벨 평가 장치 제작 및 평가 ⦁ 개발소재 적용 시스템 내구 시험 평가 ⦁ 개발 소재 적용 시스템 실체 차량 레벨 평가 ◎ 전체 내용 [1차년도 개발 내용] ○ 나노팀 ● 실리콘 수지 내 방열 입자 고분산을 위한 PDMS 분산제 개발 ⦁ 방열 입자 분산제 대부분은 hydrocarbon 기반으로 실리콘 수지 기반의 방열 소재 적용에는 한계가 명확함. ⦁ 해결책으로 hydrocarbon 대신 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반의 분산제를 이용한 입자 분산 방법 적용. ● 등방열 BN 필러 적용을 위한 필러 조성별 분산 테스트 진행 ⦁ CNT, SiC, Al, Al₂O₃, MgO, ZnO, h-BN 등 총 7종류의 방열 필러를 입도 사이즈별 테스트 진행. ⦁ CNT 적용 방열 소재는 열전도성은 높으나, 점성도 높아 양산품 적용이 어렵고, Al₂O₃ 점도가 낮아 양산성은 좋으나 열전도 특성이 낮음. ⦁ h-BN 단일 필러 적용 시는 열전도 특성 및 점도 수준이 떨어져 양산품 적용에 어려움, ⦁ Al₂O₃와 h-BN 및 MgO를 각각 혼합 적용 시, 열전도 특성과 점성 모두 평균 이상치를 확인. ● 고방열 패드 개발을 위한 고충진 기술 개발 ⦁ h-BN을 단일 필러로 최대 충진 시, 최대 50 vol.% 충진 가능하고 열전도도는 7.3 W/m·K 임. ⦁ h-BN의 충진율 향상을 위해 Al₂O₃와 혼합 배합 시, 적정 충진율은 약 40 vol.% 이었고, 판상형과 등방성 구형의 h-BN 혼합 배합 시 충진율 95 vol.%로 향상되었고, 10 W/m·K의 열전도 특성 확인. ○ 한양대학교 ● Scale-up 가능 h-BN 입자 합성 공정 (멜라민(C₃H₆N₆) 적용) ⦁ 수용성 붕소산화물과 멜라민의 용융/기화 온도의 차이를 이용해 멜라민이 기화되며 방출하는 암모니아 가를 붕소산화물에 흡착시키는 원리 ⦁ 저온공정에서 무정형 BN 생산 후 기존 고온합성공정(carbothermal) 대비 공정 온도가 매우 낮아 원가 경쟁력 높음. ● Scale-up 가능 Core-shell h-BN 코팅 공정 (등방성 고방열 특성 구현을 위한 h-BN 코팅) ⦁ 극성기가 부여된 core 소재의 표면에 h-BN 입자의 흡착 유도하는 물질과 h-BN 입자, 소수의 첨가제를 투입하고 일정 온도에서 반응시키는 공정 ⦁ 3-D 퍼커레이션 구조의 h-BN 고분자 복합소재는 열전도 pathway 형성을 위해 분자량이 높은 PMMA 비드와 분자량이 낮은 수지형태를 같이 적용하여 h-BN의 충진률이 높아졌을 때, 비드와 비드 사이에 공극을 채워 열전도 특성 향상. ○ 마이크로컴퍼지트 ● Core 입자 표면 전처리 기술 개발 ⦁ 세라믹(알루미나 등), 폴리머(PMMA 등), 금속(구리 등) 3종 코어 입자에 대한 표면전처리를 통해 높은 h-BN 코팅률(coverage)을 나타내는 전처리 공정 양산조건 개발 ● h-BN 표면처리 기술 개발 ⦁ h-BN 코팅 후 Core-shell 입자가 폴리머 기재 및 응용제품 복합소재 내에서 높은 분산성을 갖도록 공유결합 또는 비공유 결합 기반의 h-BN 표면처리 공정 양산공정 개발 ⦁ 고분자 기재에 대한 고분산성을 위한 비공유 결합 기반의 표면처리 ⦁ 실리콘 기재 반응성, 경화반응 지연 요인 등의 영향을 최소화하는 표면처리 공정 도출 ● h-BN 표면처리 Scale-up 기술개발 ⦁ h-BN 합성: 40x40x40(cm³) 고온합성 전기로를 임대하여 합성 진행 ⦁ h-BN 코팅: 600cc급 코팅 반응기 구축 후, 코팅 공정 최적화 적용 중. 연내 준 생산 규모의 샘플 대응을 목표로 6리터급 코팅 반응기 장비 구축 ○ 만도 ● OEM 및 경쟁사 시스템 방열 소재 동향 분석 ⦁ 전기자동차 시스템 중 방열 소재가 다량 적용되는 OBC(OnBoard Charger)를 분석함 ⦁ 전기자동차 A社 OBC 분석 결과, 다양한 TIM을 다수 적용된 것이 확인됨. : 시스템 內 총 72개소 적용됨. (Pad Type 9ea, Potting Type 15ea부, Gap-Filler Type 48ea부 적용) ● 개발 소재 모듈 레벨 평가 환경 설계 ⦁ 소재 모듈 레벨 평가 환경 설계를 위해 System을 모사한, 유사한 모듈 설계 제작 시스템의 가혹 모드 환경을 모사한 소재 모듈 레벨 내구 시험 프로세스 설계 (#1, #2) ⦁ 개발 소재 사전 내구물성 체크 → Quick 내구 → 성능 평가 정립 ● Quick 내구 조건 및 소재 물성 평가 항목 ⦁ Aging(150℃, 100hr) 후 외관(갈라짐), 열전도도, 내전압성 변화 측정 ● 개발소재 적용 시스템 평가 환경 설계 ⦁ 개발된 TIM을 적용/제작된 평가용 시스템을 이용 가혹 모드 구동 평가 환경 설계 ⦁ 시스템 평가 시 소재 성능 평가 방법 정립 [2차년도 개발 내용] ○ 나노팀 ● BN 방열 필러에 적용 가능한 분산제 개발 ⦁ BN 고분산을 위해 실란 유도체(Isocyanate 포함 관능기)와 PDMS (M.W. 5000)을 반응하여 분산제 개발하였음. ⦁ 실란 유도체는 Triisocyanato(methyl)silane 과 3-(isocyanato-propyl)-trietho-xysilane 사용. ⦁ Triisocyanato(methyl)silane을 사용한 경우, 반응 당량비에 따라 분자량이 커짐. 반면, 3-(isocyanatopropyl)-triethoxysilane을 사용하는 경우, linear 형태로 존재. ● 질화 붕소 기반 Gap Filler 개발 ⦁ BN 필러의 90% 이상 충진 상태에서 열전도 특성은 최대지만, 점도가 상승하는 문제 발생. 원인 파악을 위해 충진율에 따른 표면 변화 관찰. ⦁ 방열 소재의 충진률에 따른 SEM을 측정한 결과 초기 70%의 충진 시, 실리콘 수지의 비율이 높기 때문에 방열소재를 표면이 고르게 나오는 것을 확인 가능. ⦁ 충진율 증가에 따라 표면의 형태가 불균일하며 구형의 방열 소재 입자들이 보이는 것을 확인 ⦁ Core-shell 필러의 비율이 30% 이상 충진 할 경우 열전도 특성은 8 W/m·K로 제품화 가능. ● 질화 붕소 기반 고 방열 PAD 개발 ⦁ 최종 목표인 15W/m·K의 열전도를 달성하기 위해 고방열 필러 사용 및 열 저항을 감소시키는 기술 필요. ⦁ 열 저항 감소는 계면 저항과 방열소재 간 저항을 감소시켜 과제 목표 달성하고자 함. 등방성 열전달 향상을 위해 h-BN 대신 Core-shell에 적합한 다른 방열 필러를 선정하여 진행. ⦁ h-BN 이외에 MgO와 SiC가 상대적으로 열저항이 낮기 때문에 두 가지 물질을 기준으로 열전도도 상승 시도. ⦁ Core-shell 방열 필러를 기본으로 MgO와 SiC를 혼합 배합하여 고방열 패드개발을 진행함. ⦁ h-BN 방열필러 (10%이하)와 Al₂O₃ 필러 배합 비율 조절하여 양산성 확보 ⦁ 양산품 물성 측정 시, 2차년도 과제 목표 달성. ○ 한양대학교 ● h-BN 입자 합성 공정 (순도 99%이상, 입도 1000nm 이하 ) ⦁ 수용성 붕소산화물과 멜라민의 용융/기화 온도의 차이를 이용해 멜라민이 기화되며 방출하는 암모니아 가를 붕소산화물에 흡착시키는 원리 ● h-BN 코팅기술 (2종 코어, 커버리지 80%이상) ⦁ 알루미나 등의 세라믹 소재와 고방열 특성에 적합한 구리 등의 금속 소재에 질화붕소 코팅 기술 최적화. 전처리 공정을 거친 모재 입자(알루미나, PMMA, Cu/Sn)에 h-BN 입자의 흡착을 유도하는 물질을 투입시켜 일정시간 반응시킴으로서 복합화 입자를 구현함 ○ 마이크로컴퍼지트 ● h-BN 합성공정 Scale-up 기술개발 ⦁ 실험실 수준의 고순도 h-BN 합성공정 거동 기반 공정인자 최적화 도출 (500g 이상): 반응시간, 전구체 투입량, Carrier 가스유량, 반응온도 등 공정변수에 따른 합성소재의 순도, 결정성, 입도 조정 ⦁ Furnace 챔버내 온도 구배가 고려된 조건 최적화 후 1회 생산량을 목표치 이상 제조: 챔버내 위치별 합성 결과를 토대로 흑연 도가니 크기 및 배열 등을 결정하여 Scale-up 공정조건 도출 ● h-BN 코팅공정 Scale-up 기술개발 ⦁ h-BN 코팅공정을 6L 이상 코팅기로 확장하기 위해, 동일 메커니즘으로 양산 가능한 Pilot 설비를 설계/주문 제작 후 공정인자 최적화 수행 ⦁ 알루미나 코어 소재 종류, h-BN 코팅 소재 종류, 코어 대비 코팅 소재 투입비, 바인더 종류/량, 코팅공정 시간/온도, 코어 및 코팅 소재 표면처리 등의 공정조건을 최적화하여 코어 입자 표면에 강한 부착력을 가진 Scale-up 가능한 h-BN 코팅 공정을 도출 ● h-BN 표면처리 Scale-up 기술개발 ⦁ 온도, pH, 반응시간, 교반형태, 교반력, 분산제 등 주요 공정인자를 양산 가능하도록 최적화하고 입자 표면처리 공정에 대해 Scale-up 교반기 적용. ⦁ h-BN 표면처리 capa를 1kg 이상으로 확대하도록 코팅 공정, 입자 표면처리 공정 규모를 확대하고자 그에 따른 공정인자 코팅 방식 개선 도출. ○ 만도 ● 개발 소재 모듈 레벨 평가 장치 제작 ⦁ 개발 소재 모듈 레벨 기본 성능 평가(경도, 접착력): 열전도도 Gap-Filler 8 W/m·K, Gap-Pad 12W/m·K 수준이며, 내전압성, 경도, 접착력은 현대자동차 Spec 만족함 ● 개발 소재 단품 모듈 레벨 Screening test (상온~125도) ⦁ 반도체 동작 가능 최대 온도 (Junction Temperature, 170℃ 이하)를 만족함 ● 개발소재 적용 시스템 레벨 평가 장치 제작 및 평가 ⦁ 개발 소재 적용 ECU 유닛 적용 시스템 제작 및 성능 평가 (시스템 동작 성능-고온(125도), 열충격) 완료 (pass) [3차년도 개발 내용] ○ 나노팀 ● PDMS 기반 분산제를 사용한 Core-shell 방열 소재 개발 ⦁ 고방열 Gap filler의 메인 필러 변경(Al₂O₃ → MgO) 적용 시, 분산성이 개선됨을 확인. 방열 필러와 실리콘 수지의 혼합배합에서 방열 필러와 분산제 적용 방식 변경을 통해 분산제 적용 효율성을 개선 ⦁ 동시 배합 진행 시, 분산제의 난 분산으로 효율이 감소했지만 순서 차등 배합을 통해 난 분산 문제 해결 후 90%~95%의 고 충진. ⦁ 금속 필러가 첨가된 소재의 경우, 10% 이하로 충진 될 경우, 체적저항 및 내전압 특성 적합. ⦁ 금속 필러 중 Ag (5%) 적용 시 메인 필러와 혼합성이 좋으며, 낮은 점도와 높은 열전도 특성 (10 W/m·K)이 확보됨. ● 고충진 방열 패드 생산 기술 개발 ⦁ 고방열 패드 특성 향상을 위해 디메틸 오일과 페닐오일을 혼합하여 적용. ⦁ BN필러 함유량은 고정하고 다양한 방열 필러 혼합하여 제품의 열전도도 및 생산성 확인 후 시편 제조. (10 ton 압력, 120℃ 경화) ⦁ 가압 방식의 방열 제품은 15 W/m·K의 열전도 특성을 최종 목표를 달성하였으며, 최대 17 W/m·K 성능 확보. ● 열 소재의 Scale-up 테스트 ⦁ 실험실 수준의 5L 배합 공정을 최대 50L 수준까지 상승시켜 배합을 진행함. ⦁ 제작된 시제품은 공인 인증 시험기관을 통하여 항온항습, 내열성, 내한성, 열충격 시험 등의 MS-945-02에 준하는 규격으로 신뢰성 평가를 진행하였고, 500시간까지 평가 결과 문제가 없음을 확인함 ○ 한양대학교 ● Scale-up 가능 h-BN 입자 합성 공정 ⦁ 합성된 질화붕소는 ICP 분석 결과 순도 99.9%를 보이며, 입자의 크기도 평균 180nm이며, 당해연도 목표 (순도 99%이상, 입도 200nm 이하)를 달성함. ● Scale-up 가능 Core-shell h-BN 코팅 공정 ⦁ 금속 코어인 Cu 비드에 h-BN을 코팅하기 위해 화학적 결합 유도 물질로 3-Mercapto-propyltrimethoxysilane를 사용하였으며 EDX 분석 결과 Cu 비드 표면에 h-BN이 코팅됨을 확인할 수 있었음.3차년도 목표(3종 코어에 대한 커버리지 90% 이상)를 달성함. ○ 마이크로컴퍼지트 ● h-BN 나노분말 합성 양산공정 개발 ⦁ 2kg 이상으로 제조량을 증가시켜 목표한 순도의 나노 분말을 합성하는 주요 공정인자를 최적화 ⦁ B, N의 경우 99.9%의 순도를 보이는 것을 확인.(ICP-OES). ⦁ 합성한 h-BN 나노분말의 입자크기는 h-BN 3개 이상 측정하여 평균 d50 155.67nm로 측정됨. ● h-BN 코팅분말 양산가능 공정 개발 ⦁ -OH 표면 처리 된 h-BN 입자에 분산성 강화 관능기 표면개질: 표면 수산기가 많을수록 가수 분해 된 실라놀과 수소결합 반응성이 높으므로 h-BN 표면에 IOH/IBN 기준 0.2 이상의 -OH 극성기 구현함. ⦁ 친환경적, 안정적, 원가절감 작업환경을 위해 EtOH 용매 최소화한 수용액 기반 실란 표면처리 공정 도출하였으며 온도, pH, 실란제 투입량 등 공정조건 도출함. ⦁ 미 표면 처리된 h-BN(20%)의 경우, 200% 이상의 점도 상승률 표면 처리한 경우(30%)에는 점도상승률이 30% 이하임을 확인함. ⦁ h-BN 표면처리 capa. (회당 2kg) 증진을 위해 코팅 공정, 입자 표면처리 공정 규모를 확대하고자 그에 따른 공정인자 코팅 방식 개선 도출: 대량생산으로 core-shell 입자가 제조되도록 분산성 강화 입자 표면처리 조건을 도출함. ● h-BN 코팅공정 최적화 ⦁ 알루미나 코어 및 h-BN 코팅 소재 종류, 코어 대비 코팅 소재 투입비, 바인더 종류/량, 코팅공정 시간/온도, 코어 및 코팅 소재 표면처리 등의 주요 공정인자에 대한 공정 개선, Scale-up 가능한 h-BN 코팅 공정을 도출함 ⦁ 외관 미세구조 통해 알루미나 및 PMMA 코어의 h-BN 코팅 품질을 정량적으로 계산함. 고배율에서 1개 코팅 입자에 대해 EDX와 SEM 표면 외관 상호간 관계를 규명하여 100% 수준의 코팅품질 확인. ○ 만도 ● 개발소재 적용 시스템 레벨 평가 장치 제작 및 평가 ⦁ 기본 성능 시험(상온 기본 동작)시 반도체 동작 가능 최대 온도(Junction Temperature, 170℃ 이하)도 만족 ⦁ 동작 모드 및 온도별 성능 시험: 개발 TIM 적용시 반도체 동작 가능 최대 온도(Junction Temperature, 170℃ 이하)를 만족함 ● 개발소재 적용 시스템 내구 시험 평가 ⦁ 고온 내구 시험 및 열충격 시험 통과 ● 개발 소재 적용 시스템 실체 차량 레벨 평가 ⦁ 실제 차량 환경 평가 (차량 동작 모드 시험):160℃ 이하, Error 미발생 ⦁ 만도 시스템 DV 시험 결과 (기준 Spec : OEM RFQ (MES-T-BE-RE-016)): 총 44 항목 → All Pass (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 나노팀(주)
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500011500

Development of localization technology for dental flossing of eco-friendly biodegradable resin (biodegradability: 60%↑/45days) combined with medicin

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : (주)에덴디
• 발행년도 : 20220700
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500008279

Dual-particle imaging technology based on coded-aperture for rapid detection of unreported nuclear activity

• 연구책임자 : □ 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)
• 주관연구기관 : 제주대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202200007857

Development of process technology and design of Al composite materials for neutron shielding

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300000233

Development of advanced materials analysis technology utilizing synchrotron radiation and collaborative partnerships between KIMS and PAL

• 연구책임자 : Ⅳ. 연구개발결과 - 방사광 X-선 형광 이미징 기반 스테레인스강 2종의 2차원 화학 성분 분포 가시화 - 방사광 X-선 투과 이미징 기반 세라믹 소재 3종의 내부 기공 분포 정량화 - 방사광 X-선 회절 분광 기반 자성 분말 소재 상전이 거동 측정 조건 최적화 - 백색광 X-선 리소그래피 기반 고종횡비 고분자 마이크로 패턴 제작 공정 최적화 - 백생광 X-선 투과 이미징 기반 다층적층금속소재 3종의 3차원 내부구조 가시화 가능성 평가 - 방사광 기반 실험 및 데이터 분석 관련 교육 실시 (출처 : 요약문 4p)
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300000279

Capacity Building of Nuclear Professionals / Cultivation of International Nuclear Professionals

• 연구책임자 : 원자력교육센터는 개도국의 환경 개선 및 삶의 질 향상을 목표로 국제 원자력 인력양성 전략을 수립하고, 연구원 강점기술에 기초한 교육체계를 구축한 바 있으며, 이를 바탕으로 매년 개도국의 원자력 관련 분야 종사자를 대상으로 하는 국제 교육과정을 실시하고 있다. 이에 따라 2022년에도 RCA, KOICA, WCI 및 인도네시아와 협력하여 KAERI 강점기술, 국제기구 협력, 개도국 기술공여 등의 분야에서 모두 6개 이러닝 교육과정을 개발, 운영하여 총 189명의 교육생을 배출하였다. 또한, WCI와 공동으로 방사성의약품 분야 1개 국제과정을 개발하였으며, 국제기구 협력 사업을 통한 국제교육 과정의 차기년도 개설을 추진하고 있다. 이와는 별도로, 원자력교육센터는 RCA 사무국과의 협업을 통해 방사선 기술분야 국제교육 훈련과정을 통합 운영하기 위한 표준 교육프로그램을 개발함으로써 RCA/KAERI 방사선 기술 교육의 스펙트럼을 확대하고, 지속 활용 가능한 이러닝 콘텐츠 확보를 위한 바탕을 마련하였다. 전 세계적으로 COVID-19 사태가 장기화됨에 따라 국제기구 및 양국간 협력을 위한 논의가 위축된 가운데에서도 다양한 국제협력 활동이 수행되었다. 양국간 교육협력 활동으로 인도네시아,케냐 등과 협력 사업을 추진한 바 있다. (출처 : 서지정보양식 127p)
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300014490

The Study of regulatory mechanism of DNA repair system by Akt1

• 연구책임자 : □ 연구개요 420여종 kinase library와 Seesaw2.0 system를 가지고 스크리닝한 인산화 효소가 DNA 손상 복구 시스템에 미치는 영향을 확인하고, 이미 스크리닝한 Akt1이 DNA 손상 복구 시스템에 미치는 영향을 확인하고 Akt1에 의한 새로운 DNA 손상 복구 시스템의 기전 제시와 세포와 마우스를 이용하여 1-2차년도 생화학적 기초실험들을 바탕으로 새로운 인산화 효소에 의해 DNA 손상 복구 시스템을 조절 관련된 단백질의 동정 및 조절인자의 분자기전 규명을 이해함으로써 DNA 손상 복구 시스템의 새로운 조절인자들을 타겟으로 DNA 손상에 의한 발암기전에 대한 이해를 확립하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. Akt1 억제제에 의한 비상동 말단연결 복구 메커니즘의 영향. - U20S 세포주에서 Fok1 endonulase을 활용하여 DNA 손상에 의한 Akt 억제제의 영향을 확인하기 위한 실험을 수행하였음. Fok1 엔도뉴클레이즈는 DNA의 일부분에 결합하여 절단을 일으킴. 이 방법을 통하여 DNA 손상을 일으킨 후 DNA 손상 부위에 필수적인 인자들의 영향을 관찰하였음. 대표적인 DNA 손상 마커인 gH2AX와 R NF168은 손상 후 Fok1과 같은 위치에서 확인할 수 있었고, 반면에 Akt 억제제인 M K2206을 처리하자 이들이 DNA 손상부위로 모이지 못하는 것을 확인하였음. 2. Akt1에 의한 RNF168 인산화가 RNF168 안정성에 미치는 영향. - Akt1에 의하여 RNF168의 인산화가 RNF168 단백질 안정성에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 HEK 293 세포에 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A,인산화가 이미 일어난 구조를 나타내는 S60D , S60E를 발현시켰음. 이들의 단백질의 반감기를 확인한 결과, RNF168 인산화가 일어날 수 없는 형태에서 단백질 반감기가 현저히 감소되는 결과를 확인하였음. 이러한 현상이 HE K 293 세포내에서 Akt1 발현을 막았을때와, DNA에 손상이 일어났을 때의 영향을 확인하기 위해 IR (Ionizing radiation) 이온화 방사선을 투과한 후 RNF168 단백질의 반감기를 확인하였음. 그 결과 Akt1 발현을 막았을때 RNF168 단백질의 안정성이 현저히 감소됨을 확인하였음. 3. Akt1에 의한 RNF168 인산화가 RNF168 안정성에 미치는 영향. - Akt1에 의하여 RNF168의 인산화가 RNF168 단백질 안정성에 영향을 미치는 지 확인하기 위하여 HEK293 세포에 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A, 인산화가 이미 일어난 구조를 나타내는 S60D, S60E를 발현시켰음. 이들의 단백질의 안정성을 확인하기 위하여 knock-down 기법을 이용하여 단백질의 유비퀴틴화를 확인하였음. Akt1이 knock-down 되었을 때, RNF168의 유비퀴틴화를 확인하기 위하여 endogenous 유비퀴틴 항체를 이용하여 실험을 수행하였음. Akt1이 knock-down 되었을 때 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A의 유비퀴틴화를 비교해 보았을 때, GFP-RNF168 본래의 형태의 경우 Akt1 knock-down에 의하여 유비퀴틴화가 증가됨을 확인할 수 있었음. 이를 통해 Akt1에 의하여 RNF168의 유비퀴틴을 통하여 단백질의 안정성을 조절함을 확인하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 생물학적 시스템에서 DNA 손상반응 조절 기전을 분자수준에서 밝힘으로써 생체의 항상성에 대한 시스템간의 이해를 높이고 목표 집약적인 연구를 통하여 국제적으로 DNA 손상 반응 기전 연구의 발전에 공헌과 DNA 손상 반응에 관여하는 조절인자들과 상호작용하는 조절 분자들 간의 인식네트워크를 구축하여 DNA손상 반응 제어를 위한 물질개발과 효능의 검증이 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202200015450

The research on animal model qualification program planning for the development of medicines to respond to the public health crises

• 연구책임자 : 과제를 통해서 공중보건 위기대응 의약품 개발 및 긴급 공급을 위한 특별법에 따라 미국에서 시행하고 있는 동물규칙과 동물모델 인정프로그램을 조사하고, 동물모델을 정리 조사하였다. 이에 씨프로, 아베록스, 비에이티, 뉴포젠, 엔플레이트, 바이오락스가 사례로 추가 조사되었다. 동물모델 인정프로그램으로 야토병 모델이 조사 되었다. 이를 바탕으로 탄저병, 흑사병, 천연두, 보툴리눔 독소증, 소만, 시안화합물, 급성 방사선증후군에 사용되었던 동물 모델을 조사 정리하였다. 동물로는 비인간영장류, 토끼, 설치류, 갯과가 사용되었다. 지표로는 생존율이 주요 지표였고, 약물의 메커니즘에 따라 AchE 활성도, 혈소판 부피 등이 보조 지표로 활용되었다. 미국이 중점을 두고 있는 바이오 테러 카테고리 A 작용제 중심의 허가 의약품 동물 모델 이외에 가까운 미래의 위협으로 다가올 브루셀라증과 큐열의 동물 모델이 추가 조사되었다. 본 연구 조사 정리를 바탕으로 공중보건위기 대응 의약품 개발과 허가에 정책적 또는 기술적 참고 자료로써 도움이 될 것으로 기대한다. 조사 연구만으로는 미래의 위협에 대응할 수 없으므로, 후속적으로 실증적 모델 연구를 통해서 한국형 동물 모델 확립이 반드시 수반되어야 할 것이다. (출처 : 요약문 6p)
• 주관연구기관 : 나손사이언스(주)
• 발행년도 : 20221000
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300004231

Development of Neutron Transmutation Doping and Nuclear Analytical Techniques for Next Generation Semiconductors

• 연구책임자 : 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)
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202300008027