비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 정진호
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 핵비확산;핵안보;국제협력;양자협력;다자협력; 2. Nuclear Nonproliferation;Nuclear Security;International Cooperation;Bilateral Cooperation;Multilateral Cooperation;

IV. 연구개발 결과 ◦ 비핵화 대비 선제적 정책·기술·교육 지원 기반 구축 - 비핵화 주요 단계를 포함한 KINAC 차원의 비핵화 검증 지원 방안 수립 - 비핵화 검증 실행 방안을 포함한 기술 가이드 제시 - 비핵화 검증 참여인력 대상 교육 프로그램 및 운영전략 개발 - 비핵화 대비 정책·기술 개발 연구과제 신규기획 ◦ 북한 핵활동 정보 수집, 분석 및 관리 - 공개정보 수집·분석 체계 구축 및 운영을 통한 동향정보 실시간 공유 및 전문자료 DB 축적기반 구축 - 북핵 우발사태 대응에 대한 주기적 점검을 통한 위기관리 체제 유지 및 강화 ◦ 비핵화 기술정책 지원을 위한 역량 강화 - 2020 북핵 총서 발간 - 학회 논문 발표(6건) - 공개 동향 정보 수집 및 분석 교육 참석 ◦ 국내외 회의 및 협의체 네트워크 활동 - 2020 비확산 기술정책 포럼 운영 및 유관기관 핵활동 탐지 워크숍 개최 - 국내외 군축 핵비확산 협의체(CTBTO, IAEA) 기술지원 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이영욱
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 비확산;핵활동;비핵화;검증;폐기;포괄적핵실험금지조약;핵군축검증국제파트너십; 2. Non-proliferation;Nuclear Activities/Program;Denuclearization;Verification;Dismantlement;Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty(CTBT);International Partnership for Nuclear Disarmament Verification(IPNDV);

□ 연구개요 이 연구는 전사 활성에 의한 유전체불안정성이 증가되는 현상을 기작적으로 이해하는려는 노력임. 최근 Topoisomerase IIβ (TOP2B)의 효소기작이 스트레스에 의해 발현되는 다양한 유전자들의 (이후: 스트레스 유전자) 전사 활성과 더불어 요구되는 것이 알려지게 됨. 따라서 인간의 세포내에서 전사 활성에 동반하는 TOP2B의 활성 및 DNA와의 결합을 조절하는 기작을 밝히기 위해 노력했음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구를 통하여 우리는 TOP2B ubiquitination을 확인하고 BRCA1-BARD1-TOP2B 상호작용의 기능적 분석을 목표하였음. 세부적으로 1. His-tagged 재조합 단백질을 클로닝하고 세균에서 발현, 정제하기를 계획하였었음. 우리는 BARD1과 TOP2B, 또한 BRCA1 단백질 및 BRCA1 S1524A, S1524D 돌연변이를 정제할 수 있었음. 2. TOP2B C-terminal domain truncated protein 정제할 수 있었음. 3. 가장 중요한 목표로서 우리는 in vitro ubiquitination 실험을 통하여 BRCA1-BARD1 결합체가 TOP2B를 ubiquitination 하는지, 또한 어떤 부분에 ubiquitination이 일어나는지를 밝히기를 목표하였었음. 이 연구 기간을 통하여 우리는 BRCA1-BARD1 결합체가 TOP2B를 ubiquitination하는 것을 보일 수 있었음. 특히 TOP2B 1-566 amino acids에서 ubiquitination이 일어나는 것을 확인할 수 있었음. 하지만 C-terminal domain을 cloning 하는 것을 실패하여 이 부분에도 ubiquitination이 일어나는 지에 대한 검증까지 하지는 못했음. 흥미있게도 BRCA1 S1524A이 WT이나 S1524D보다 월등한 TOP2B ubiquitination을 매개하는 것을 증명할 수 있었음. 4. 우리는 BRCA1 S1524 인산화가 TOP2B의 유전자 부착과 TOP2B ubiquitination에 어떤 영향을 주는 지는 HEK293 세포에서 Immobilized template assay 와 Western blot 등의 방법으로 확인하고자 하였음. 이에 따라 정제된 WT, S1524A, S1524D 돌연변이와 HeLa nuclear extracts, EGR1 유전자 DNA를 가지고 실험함에 의해서 S1524A를 첨가하였을 때 TOP2B의 EGR1 부착이 가장 증가함을 보일 수 있었음. 이 결과는 S1524A 돌연변이가 TOP2B ubiquitination을 활성화시키는 것과 연관시켰을 때 TOP2B ubiquitination이 DNA에 부착을 증가시킨다는 것을 제시할 수 있음. 또한 Caffeine과 ATM 등의 화학적 저해제를 사용하였을 때 BRCA1의 인산화가 저해되는 것을 보였음. 하지만 BRCA1 인산화와 TOP2B DNA 부착사이의 직접적인 결과를 확인하지 못하였고 아직 시도하는 중임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통하여 다양한 스트레스에 의해 유도되는 유전자들의 전사 활성에 동반하는 TOP2B에 의한 DNA 절단이 복구되는 기작을 이해하는 중요한 요소들을 제공하게 되었음. 우리는 선행 연구에서 BRCA1의 활성화 (인산화)가 대표적인 스트레스 유전자인 EGR1, JUN, FOS, MYC 등의 유전자들에서 일어나며, BARD1-TOP2B 상호작용이 BRCA1 인산화에 의해 조절된다는 것을 발견함, 결국, BRCA1-BARD1이 TOP2B의 EGR1 프로모터 부착을 조절하는 것으로 보였는데, 본 연구를 통하여 BRCA1-BARD1이 TOP2B에 의한 E3 ligase이며 TOP2B DNA 부착에 조절을 한다는 것을 밝힘. 이러한 이해는 전사의 조절, 나아가 유전자 발현의 조절과 전사와 동반된 유전체 불안정성을 이해하는데 중요할 것으로 생각됨. 본 연구실에서 최초로 발견된 전사효소 프로모터 부위 멈춤 풀림에 동반한 TOP2B에 기인한 DNA 절단과 복구 시그널링을 계속적으로 이해하여 이 분야를 선도하는 꼭 필요하고 중요한 연구로 더 발전시켜 나갈 수 있을 것이라 여겨짐. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 번치 희연
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 전사조절;유전자발현;전사와 동반된 유전체불안정성; 2. Transcriptional regulation;Gene regulation;Topoisomerase IIb;Transcription-co upled genomic instability;BRCA1-BARD1;

식량안보, 기후변화, 글로벌화 등 종자산업을 둘러싼 국내외 환경변화는 국내 종자산업을 국가 신성장동력 산업으로 육성􌝆발전시킬 수 있는 기회라고 생각하고 있다. 기존의 방사선육종 연구를 좀 더 발전시키기 위해 새로운 육종 플랫폼의 구축 및 적용, 변이유기 효율 증대를 위한 육종기술 개발, 자원 대상으로 한 기초연구 역량 강화를 해당 과제의 주요한 성과목표로 설정하였다. 성과목표 1. 『ICT기반 고효율 육종플랫폼 구축 및 적용연구』 분야에서는 국내 종자기업의 고부가가치 종자개발과 글로벌 기술경쟁력 확보를 위해 ICT기술과 방사선육종 기술 접목을 통한 시너지 효과를 창출코자 했다. 이를 위해 KIST(강릉분원) 기술력 기반 생육정보 자동 선발 분석시스템을 적용한 생장실용과 온실 컨베이어용 육종플랫폼을 구축하고 그 실증연구를 진행 중에 있다. 성과목표 2. 『돌연변이 유기효율 극대화 유종기술 개발』 연구에서는 지금까지의 단순한 방사선조사를 통한 선발과정에서 벗어나 단순 방사선조사 후 특이개체 선발의 다소 수동적인 방사선육종 기술을 여러조합의 병행처리(Sucrose, 광조건 변화, DNA methyltrasferase, 화기 방사선조사 등)를 통하여 능동적으로 변이효율을 높이는 방사선육종기술을 확립코자 하였으며 실제적으로 방사선 단일 조사 대비 변이효율이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 성과목표 3. 『방사선육종 유전자원 대상 변이메카니즘 기초연구』 자원대상 유전체 연구에 국한되었던 기초연구 분야를 대사체 영역까지 확대시키고 이들 연구 중에 발생되는 모든 데이터를 포괄하여 변이메카니즘에 대한 기본적인 이해와 해석을 가능케 하는 􍾢omics 분석 파이프라인의 구축을 통해 향후 개발 자원에 대한 해석방향 제시하고자 했다. (출처 : 서지정보양식 111p)

• 연구책임자 : 김진백
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. ICT기묙 육종플랫폼;표현체학;돌연변이 유기;변이효율 증대;기초연구;유전체;대사체; 2. ICT-based breeding platform;Phenomics;Mutation induction;Increase mutation efficiency;Basic research;Genomics;Metabolomics;

□ 연구개요 - 본 연구는 말초혈관계 질환에 대한 영상 바이오마커 개발과 정량분석 프로그램을 구축하여 상지 말초혈관질환에 적용하는 것을 목표로 하였음 - 해당 목표를 달성하기 위해 동물연구, 프로그램 개발, 임상적용연구를 계획하였으며 모든 연구를 실시하였음 - 결론적으로 제안했던 영상 바이오마커와 정량분석 프로그램은 성공적으로 개발되었음 □ 연구 목표대비 연구결과 1) 동물연구를 통한 혈류량/혈관반응성 평가의 방법론 연구 - 하지허혈 동물모델을 구축하고 핵의학 영상을 통해 하지허혈 발현 여부를 확인하였음 - 핵의학 영상을 통해 미세혈관 혈류량을 축정 할 수 있다는 것을 확인하였음 2) 냉온열 온도자극 (cyclic thermal stimulation)을 적용한 혈류량/혈관반응성 평가 기반 구축 - 임상에서 청색증을 판별하는 ‘레이노드 스캔’의 방법을 응용하여 혈류량/혈관반응성을 평가하기 위한 검사법 구축하였음 - 온도에 대한 반응성을 확인하기 위해 냉온열을 주기적이고 반복적으로 생여 환자에게 전달할 수 있는 의료기기를 사용하였음 - 또한, 핵의학 영상을 반자동으로 분석하여 정량값을 산출 할 수 있는 프로그램을 개발하였음 3) 냉온열 온도자극 임상적용 연구 - 뇌졸중 환자에 냉온열 온도자극을 적용하여 임상적 유효성을 확인하였음 - 총 69명의 환자를 선정하였으며 평가법이 유효하다는 결과를 확보하였음 - 개발 된 프로그램을 활용하여 데이터를 분석하였으며 기존 방법에 비해 약 6배 빠르게 정량분석이 가능하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구에서 제시하고 적용하였던 냉온열 반복자극은 아직까지 일반화 된 기술이 아니기 때문에 임상에서 적용을 하려면 비급여 적용을 해야 함 - 하지만, 비급여로 적용될 경우 환자의 의료비 부담으로 이어질 수 있음 - 따라서 환자의 의료비 부담 감소를 위해 건강보험 심사평가원으로부터 급여코드를 받아야 함 - 급여코드를 받기 위해서는 임상데이터가 필요하기 때문에 본 연구에서 확보한 임상 데이터를 활용하여 급여코드 발급에 활용하려 함 - 또한, 본 연구결과를 바탕으로 신의료기술 평가를 신청해 새로운 기술로 인정받아서 더 많은 분야에 적용할 수 있도록 할 계획임 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정환정
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 영상바이오마커;정량분석;핵의학;말초혈관질환;냉온열 온도자극; 2. Image biomaker;Quantitative analysis;Nuclear medicine;Peripheral vascular disease;Cyclic thermal stimulation;

연구개요 전사인자 LXR(Liver X Receptor)이 조절에 관여하는 여러 가지 생체 기능 중, 역 콜레스테롤 수송 (Reverse Cholesterol Transport, RCT) 과정을 선택적으로 활성화할 수 있는 방법을 제시함으로써, 현재 주요 사망 원인을 차지하고 있는 심혈관질환의 기저 병리기전인 죽상동맥경화 진행을 억제하는 새로운 치료 표적을 개발하고, 이를 이용한 신약개발의 기반을 확보하기 위한 연구이다. LXR 의존적 RCT 활성만을 선택적으로 증가시킬 수 있는 전사활성조 인자로서 TOP2A를 발굴하고, LXRb-TOP2A의 연관성, 관련 기전, in vivo 효과까지 검증하였다. 나아가 LXRb-TOP2A PPI를 이용한 유효성분 스크리닝 플랫폼 구축까지 완료하였다. 연구 목표대비 연구결과 총 연구기간 3년 동안 설정된 3단계의 연구목표와 각각에 대한 연구결과는 아래와 같다. 1. LXRb 선택적 transcriptional coactivator (TOP2A)의 동정, 기능 검증 및 기전 규명 ● 대식세포에서 LXRb에 선택적으로 결합하는 핵단백질으로서 TOP2A 동정 ● LXRb 선택적 결합 단백질 TOP2A 가 LXR 표적 유전자들 중 RCT 과정에 관여하는 표적들의 발현을 선택적으로 촉진함을 [TOP2A 과발현 또는 knockdown, LXR의 이종(異種) agonist 적용, 표적 유전자 promoter assay, qRT-PCR, Western blot 등을 통해] 검증 ● 선택적 작용 기전으로서 TOP2A가 RCT 관련 LXRb 표적유전자의 promoter로만 recruit 되며, Brg-1의 recruitment에 기여함을 규명함. TOP2B의 전사조절기능에 관여하는 PARP-1은 관여하지 않음을 확인함. ● LXRb와 TOP2A(248-696) 부분의 interaction 이 강하고, 이 부분만으로 LXRb 표적유전자 발현 증가 효과를 보임. 2. LXRb 선택적 transcriptional coactivator (TOP2A) 의 항 죽상동맥경화 작용 확인 ● peritoneal macrophage와 ³H-cholesterol을 사용한 콜레스테롤 배출 측정을 통해, ApoA-I 의존성 및 HDL 의존성 콜레스테롤 배출이 TOP2A 과발현에 의해 증가하고, TOP2A knockdown에 의해 감소함을 확인 ● shTOP2A를 발현하는 J774 stable cell line에 ³H-cholesterol을 loading한 J774 foam cell을 사용하여 in vivo macrophage-specific RCT를 측정함으로써, TOP2A knockdown에 의해 RCT가 감소함을 확인 ● TOP2A catalytic domain의 major phosphorylation site S1106A mutant에서 decatenation 활성이 저해되었을 때에도 TOP2A의 LXRb 선택적 전사활성 기능은 유지됨을 확인 3. LXRb와 TOP2A 간 interaction을 이용한 신약개발 플랫폼 구축 ● LXRb와 TOP2A간 interaction 변화를 측정할 수 있는 mammalian two hybrid (M2H) assay system을 확립 ● LXRb와 TOP2A간 interaction을 증가시킬 수 있는 화학물질 screening 결과, 식물유래 extracts 203종 중 58종, 단일물질 87종 중 9종을 선별 ● M2H screening 결과, p value 0.01 이하이면서 interaction을 증가시킨 extract 22종과 단일물질 9종에 대해 RCT 관련 표적 유전자 ABCA1, ABCG1 발현에 미치는 영향을 qRT-PCR 분석 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ● 본 연구를 통해 규명된 LXRb 선택적 binding protein 으로서의 TOP2A는 전사인자 LXR의 두 가지 isotype인 LXRa와 LXRb 사이의 작용 차이를 설명할 수 있는 최초의 원인 인자이다. 현재까지 LXRa와 LXRb 간의 작용상의 차이는 모든 문헌에서 오로지 조직 간 발현 분포의 차이만으로 설명하고 있는 상황이었다. ● 따라서 본 연구결과는 LXR을 포함한 핵수용체 전반, 더 나아가 다양한 전사인자의 활성에 coregulator와의 조합이 중요한 활성조절 기전으로 작용한다는 관점을 학계에 제시하는 것이다. ● 신약개발 관련하여, 발굴된 LXRb 선택적 활성조절인자를 이용함으로써 역 콜레스테롤 수송과정의 선택적 증가를 유도할 수 있기 때문에, TOP2A 자체가 죽상동맥경화 치료제 개발의 신규 표적이 될 수 있다. ● LXRa, LXRb 간의 활성을 세부적으로 분리하는 기술은 죽상동맥경화 뿐만 아니라, 다른 지질대사 관련 질환 (지방간, 알츠하이머병, 파킨슨병 등)의 치료에도 응용될 수 있다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김승환
• 주관연구기관 : 울산대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 죽상동맥경화;역 콜레스테롤 수송;핵수용체;활성조인자;엘엑스알; 2. Atherosclerosis;Reverse Cholesterol Transport;Nuclear Receptor;Coactivator;LXR;

국내에 유통되는 한약(생약)의 오·혼용 방지를 위한 기원 관리 및 품질 관리에 도움을 주고자 유전자 분석, 성분분석, 현미경 검경 등을 활용한 기원종 감별법을 마련하고자 수행되었다. 본 연구과제는 총 3년간 수행되었으며 1차년도에 사삼,제니,오공을 2차년도에 결명자,백선피,선퇴를 3차년도에 맥문동, 반하, 사향을 선정하여 감별법을 개발하였다. 본 연구과제 수행을 위해 시중에 유통되고 있는 규격품 한약재와 유관기관으로부터 분양 받은 검체 등을 활용하여 전문가의 관능검사 후 감별법 마련에 활용하였으며, 일부는 향후 추가 연구 및 자원보존을 위하여 국가생약자원관리센터(충북 옥천 소재)에 보관 관리하고 있다. 식물성 품목의 감별법은 유전자 분석의 경우, DNA 바코드로 활용되는 엽록체 유전자 구간과 핵리보솜 DNA 구간의 염기서열을 분석하여 미국 국립생물정보센터(NCBI)에 등재된 결과와 비교분석 (Blast serch)을 실시하여 검증하였다. 또한 염기서열 분석 결과를 바탕으로 종 특이적인 분자 마커 개발을 통해 각 품목의 기원종의 구별뿐만 아니라 유사근연종과 혼용 사용될 수 있는 종에 대해서도 구별할 수 있는 방법을 마련하였다. 동물성 품목의 경우, 신뢰성 높은 검체의 확보를 위해 유관기관에서 분양 받은 검체와 시중 유통품을 대상으로 미토콘드리아(Mitochondria)의 COⅠ 유전자 부위를 대상으로 염기서열을 실시하였고, 그 결과 기원종을 감별할 수 있는 염기서열과 특이 마커를 개발하였다. Chemotaxonomy로 대변되는 성분프로파일은 유효성분과 지표성분을 비롯하여 종 또는 속 특이적인 성분을 확인하는 방법으로 고성능박층크로마토그래프법(HPTLC) 및 고성능액체크로마토그래프법(HPLC)을 활용하여 각 기원과 오‧혼용 가능성이 있는 품목에 대한 감별법을 마련하였다. 본 연구를 통해 마련된 각 품목의 기원감별법은 향후 한약재 품질관리에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 조수열
• 주관연구기관 : 식품의약품안전평가원
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 기원종 감별;형태학적 감별;염기서열분석;성분프로파일링; 2. DNA barcode;Oriental medicine;DNA barcoding;Sequencing;Chemotaxonomy;Chemical prorile;

본 과제는 ①‘미래원자력기술 발전전략’ 관련 원자력 협력 전략수립 및 신규협력 분야 모색 강화, ②한국원자력기술 해외진출 지원을 위한 국제협력 중점 추진, ③국제사회 내 아국의 기술 우수성 및 위상 강화 활동 지속 수행, ④국제협력 활동의 전략성 강화의 네 가지 세부목표를 중심으로 원자력 협력활동이 전략적으로 수행되었으며 다음의 성과를 거두었다. 먼저 (i)원자력기술과의 융합 기술개발 국제협력 활동 계획을 수립 및 이행하였으며 (ii)국내 원자력 국제협력 네트워크를 활용하여 국가 원자력 R&D 정책과 일치하는 협력전략을 수립하는 등 전략을 고도화하였다. 또한, (iii)수출 유망기술의 해외 진출활동을 지원하기 위해 연구로, 중소형원전 등 수출 유망기술의 국제협력을 추진하였고, (iv)정부 간 다자, 양자협력 채널에 수출 유망기술의 기술의제 참여 확대, (v)아국 수출 유망기술의 국제수요 파악 및 원전시장 진출 유망지역에 대한 협력을 강화하였다. 국제사회에서의 아국의 위상 강화를 위해 (vi)국제기구가 개최하는 각종 위원회, 기술회의, 자문회의 참여를 확대하였으며, (vii)원자력 국제행사 한국 개최를 확대하였다. 더불어 현 원자력정책 기조를 반영한 국제협력 활동의 전략성을 강화하기 위해 (viii) 다자, 양자별 협력현황 점검 및 대상별 협력 분야와 신정책과의 부합성을 검토하였으며, (ix)국제협력 전략에 입각한 정부간 양자공동위, 국제기구, 다자협의체 정책회의에 지속 참여 및 (x)주요 원자력 국가와의 국제협력 전략지도를 작성하였다. (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 정서영
• 주관연구기관 : 한국원자력협력재단
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 미래원자력;국제협력;해외진출;융합;국제위상; 2. Future nuclear;International Cooperation;Export abroad;Convergence;Leading Position;

IV. 사업결과 교육 및 대외협력 분야에서는 코로나-19 팬데믹 선언 ( 3월 ) 으로 교육 및 워크숍이 전면 연기 혹은 취소됨에 따라 관련 추진계획 및 예산을 전면 재수정하였다. 이에 그간 예산 및 인력 부족으로 보류하였던 교육 인프라 개선, 신규 콘텐츠 개발 등에 관한 과업을 신규 과업으로 설정하고 추진하였다. 당초 계획이었던 3S 훈련프로그램, 내부자위협 워크숍에 대한 교육 개최 계획을 수립하였으며 개최일자는 차년도 ( 6월 )로 연기되었다. 또한, ASEAN 맞춤형 핵감식 훈련과정 개발을 위해 ASEAN의 핵감식 역량과 훈련과정에 대한 수요 파악을 위한 워크숍을 개최하였으며 IAEA 국가핵안보교육훈련센터 설립지침서를 검토하고 INSA운영체제와의 상호비교를 통해 개선안을 도출함으로써 INSA 운영체제를 점검하였다. 원자력안전규제 인력양성을 위한 현장실습 교육과정을 기획하고 관련대학 재학생들을 대상으로 교육을 개최하였다. 또한, INSA 교안의 품질 제고를 위해 교육 교재 현행화 및 양식 표준화 사업을 수행하였으며 국제 유관기관의 전문가 협력을 통한 사이버보안 실습 프로그램 기획을 추진하였다. 교육 인프라 고도화를 위해 온라인 교육의 효과적 운영을 위한 HTML5 기반 온라인교육 이러닝 콘텐츠를 개발하였으며 품질경영시스템 ( ISO 9001 : 2015 ) 인증을 유지하고 교육 분야 특화 국제표준인증 ( ISO 21001 : 2018 ) 추가 취득을 위한 계획안을 수립하였다. 또한, 교수요원 역량강화 및 전문지식 함양을 위한 교수 역량강화 계획 ( 안 ) 을 수립하고 세미나를 추진하였으며 INSA 멀티미디어실 및 실습실과 전산자원 ( PC, 시뮬레이터 등 ) 을 확장·확보하였다. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 신동훈
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 핵비확산;핵안보;국제교육;핵안보교육훈련센터;교육 기획/운영;인프라 개선; 2. Nuclear Nonproliferation;Nuclear Security;International Training;INSA;Training Planning/Management;Infrastructure Improvement;

연구개요 열의 전달자인 포논의 관점에서, 포논 파장보다 작은 스케일의 전자소자 활성층에서는, 포논의 입자성에 기반한 푸리에 법칙을 따르지 않고 파동성을 따르는 새로운 양자 물성이 구현됨. 이에 따라, 포논을 파동적 관점에서 해석하는 이론 정립 및 해석 기법 개발이 필요함. 구체적으로, 포논의 위상을 수학적으로 기술하고, 포논 신호의 위상 해석을 통해 포논의 산란 시간과 포논 위상 사이의 관계를 정립함. 더 나아가, 위상이 결맞는 포논을 활용한 포논 메타소재인 포논 Distributed Bragg Reflector(DBR)을 구현하고, 이를 활용하여 포논 전파를 인위적으로 조절하여 물질의 열 전달 특성 조절이 가능함을 실험적으로 증명함. 또한, 열 제거의 새로운 기법이 될 수 있는 전자-포논 상호작용에 의한 전자기파 발진을 실험적으로 확인하고 이론적 모델을 정립함. 연구 목표대비 연구결과 나노스케일 포논-광자 상호작용의 규명을 위해, 포논의 위상 해석 및 포논-광자 상호작용에 의한 전자기파 발진의 이론적 모델을 정립하고 실험적으로 규명함. 구체적으로, 포논 위상의 수학적 기술 및 정량화를 기반으로 포논 신호 위상 해석을 통해 포논의 산란 시간과 포논 위상의 관계를 정립함. 특히, 포논 위상의 변화에서 정량화되는 디페이징 시간(dephasing time)으로부터 고체의 포논 산란 시간을 주파수의 함수로 측정하고, 나노 구조에서의 소재의 열 전도도의 실험적 규명의 방법론을 제시함. 더 나아가, 포논-전자의 상호작용에 의한 전자기파 발진의 이론적 모델을 제시하고 이를 실험적으로 규명함. 이러한 결과는, 향후 반도체 물질에서 새로운 열 제거기법으로 활용 가능할 것으로 기대됨. 상기의 이론 정립을 토대로, 포논 위상의 결맞음을 활용한 포논 위상 메타소재를 구현하여 열 전달 특성을 인위적으로 조절 가능함을 확인함. 구체적으로, 주기적인 구조에서 포논 파동의 중첩을 활용한 포논 DRB을 성장하여 특정 주파수의 포논이 반사될 수 있는, 포논 메타물질을 구현하였으며, 이러한 물질에서 열전도도 측정 기법을 활용하여 포논 DRB에 의한 열 전달 특성(계면 및 수직 방향 열 전도도)의 조절이 가능함을 실험적으로 입증함. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 나노스케일에서 포논의 파동적 특성을 활용하여 새로운 열 전달 해석 방법을 제시하고, 고체의 열 전달 특성을 결정하는 포논(원자의 진동에 대한 물리학 개념)을 조절하는 분야를 개척함. 구체적으로, 포논 메타소재를 활용하여 인위적으로 열 전달을 조절하였으며, 이러한 연구는 추후 반도체에서 주된 열 전달자인 2~5 THz 포논의 전파 특성 조절에도 활용 가능함. 한편, 열 제거의 새로운 기법이 될 수 있는 전자-포논 상호작용에 의한 전자기파 발진을 규명함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조영달
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 포논 파동성;포논 위상;포논 메타소재;열 전도도;전자기파 발진; 2. Phonon wave property;Phonon phase;Phonon meta-material;Thermal conductivity;Terahertz radiation;