□ 연구개요 후쿠시마 원전 사고와 세계 곳곳의 탈원전(원전 해체) 기조로 인한 방사성 동위원소의 누출에 대한 우려가 커지고 있으며, 이에 방사성 오염 물질 제거는 물론 검출과 추적까지 가능한 다기능성 흡착제의 개발이 요구되고 있음. 본 연구에서는 1) 환경 및 인류에 심각한 영향을 미치는 중장반감기 방사성 핵종의 제거와 동시에 시인성이 추가된 자체발광 방사성핵종 제올라이트 흡착제를 개발하여 특별한 검출장비 없이 방사선을 사람의 눈으로 즉시 확인이 가능하게 하며, 2) 발광센터인 나노구조체 종류 및 도입량 그리고 다양한 제올라이트 골격형태에 따른 발광특성을 체계적으로 연구하여 방사선 조사에 의한 제올라이트의 발광기작을 명확하게 규명하고자함. 또한, 3) 제올라이트 내에 차폐능을 갖는 납 또는 텅스텐 나노구조체를 함께 도입하여 방사성 핵종의 제거 및 검출과 동시에 이들이 방출하는 방사선을 1차적으로 제올라이트 미세동공 내부에서 차폐하여 2차 차폐에 대한 방사선의 세기를 감소시키는 물질을 개발하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 1) 나노구조체 종류 및 도입량 그리고 다양한 제올라이트 골격 형태에 따른 발광 특성을 체계적으로 분석하여 방사선 조사에 의한 제올라이트 발광 기작을 명확하게 규명하고자 하였으며, 2) 제올라이트 내에 납 또는 텅스텐 나노구조체를 함께 도입하여 방사성 핵종의 제거와 동시에 이들이 방출하는 감마선을 1차적으로 제올라이트 내부 미세 나노동공에서 차폐를 하여 2차 차폐에 대한 방사선의 세기를 감소시키고자 하였음. 1차년도부터 4차년도까지 다양한 발광 특성과 차폐능을 갖는 나노구조체를 제올라이트 내에 성공적으로 도입하였고, 방사광가속기 X-선을 이용하여 3차원 구조분석 결과 TiCl₆^2-, ZrX₆^2-, HfX₆^2-, PbX₄^2- (X = Cl, Br, I), 및 Sn₄I₄⁴⁺ 와 같은 다양한 나노구조체를 발견할 수 있었음. 이러한 다양하고 새로운 구조의 나노구조체는 제올라이트 내부에서 우수한 섬광특성과 차폐능을 가지며, 방사성 핵종을 흡착하였을 때 시인성을 추가함과 동시에 방사능 세기를 감소시킬 수 있다는 다양한 연구 결과를 확보할 수 있었음. 측정한 섬광특성 결과에 대해서는 3차원 구조를 기반으로 구조-특성 상관관계를 연구한 결과 섬광 기작을 규명할 수 있었으며, 이를 통해 섬광 특성의 세기를 개선함과 동시에 중심 파장 등을 제어할 수 있었음. 특히, 발광특성이 매우 우수한 페로브스카이트 및 유사 페로브스카이트 조성을 제올라이트 내에 도입하여, 세계 최초로 수분 안정성을 100% 확보하여 물속에서도 발광특성이 변하지 않는 수착제를 개발할 수 있었으며, 발광센터의 중심에 있는 납으로 인해 차폐능을 가질 수 있었음. 본 연구에서 궁극적으로 개발하고자한 다기능성 방사성 오염물질 흡착제를 성공적으로 개발하여 초기 연구목표를 성공적으로 달성할 수 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서는 세계 최초로 다공성 물질인 제올라이트 기반 섬광체를 개발하였고, 이러한 물질의 1)　수착능, ２）자체발광능, 3) 차폐능 3가지 기능을 활용하여 방사성 오염 물질을 처리하는 새로운 응용성을 제시하고 있음. 특히, 원전 사고 지역 및 원전시설 폐기시 방사성 오염 물질의 제거 및 관리가 필수적이며, 본 연구에서 개발한 물질을 사용하여 방사선 안전에 관한 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대함. 일본 후쿠시마에는 아직도 강한 방사능이 방출되고 있으며, 반감기(~30년) 동안 방사능에 대한 위험성에 꾸준히 노출되어 있음. 제올라이트 기반 다기능성 수착제의 kg 단위 대량생산 방법도 본 연구에서 확보하였기 때문에 원전 사고 지역 뿐만 아니라 원전 해체시 방사성 오염 물질 제거제로 활용할 수 있을 것으로 기대함. 학문적으로도 제올라이트 기반 섬광체의 최초 개발 및 페로브스카이트 및 유사 페로브스카이트 나노구조체들의 수분 안정성 100% 확보라는 두 가지 중요한 결과를 도출할 수 있었고, 관련한 분야의 후속 연구에 대한 가능성을 제시할 수 있었음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 허남호
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20211100
• Keyword : 1. 광학 제올라이트;자체발광 제올라이트;방사선 차폐;방사성 핵종 검출;첨단기능성소재; 2. optical zeolite;self-luminous zeolite;radiation shield;radiation nuclides sensors;advanced functional material;

연구개요 항암 방사선치료는 최근 가속화된 치료기기 및 치료계획의 기술적인 발달으로 적용범위 및 치료 효율이 크게 향상되었으나 일부 암환자에서의 방사선 치료 저항성과 치료 후 재발 및 전이는 방사선 치료에 있어서의 큰 제한요인임. 본 연구진은 방사선 치료 저항성의 가장 큰 요인인 종양저산소증 및 이로 인한 종양미세환경 변화를 개선하고 항암면역반응 증가를 통한 암의 완치율 향상을 위하여 최근 주목받고 있는 나노기술 기반 방사선 병행치료제를 디자인 하였으며 이를 통하여 방사선치료의 효용성을 개선하고, 방사선 유도 항암면역반응의 기전을 이해하여 새로운 면역-방사선 치료의 가능성을 제시하고자 함. 연구 목표대비 연구결과 연구의 최종 목표 달성을 위해 다음과 같은 세부 목표를 설정하였고 연구 결과를 얻었음. 1. 실험모델/조건 확립 및 최적화 - 종양성장 및 abscopal effect 확인을 위한 면역적격 Hepa1-6 간암 종양 마우스 모델 확립 - 실험을 위한 최적의 방사선량 확인 및 저산소 방사선 조사 실험 셋업 2. 종양 저산소증감소 복합 나노입자의 획득 및 방사선 감작 효과 확인 - MnFe2O4 나노입자(MFN) 제작 및 Hepa1-6간암세포주에서의 방사선감작효과 in vitro와 in vivo에서 확인 3. 면역방사선치료 관련 실험조건 확립 - Abscopal effect 확인을 위한 2-tumor 동물모델 및 유세포 분석 조건 확립 4. Hypoxia 감소 기능성 나노입자에 의한 방사선 감작 효과 확인 - MFN 및 방사선 조사에 의한 종양성장억제와 hypoxia 감소 관련성을 in vitro와 in vivo에서 확인 5. 항원포촉 나노입자(AC-NPs)를 이용한 면역방사선 치료 - 항원포촉 나노입자(MSN)에 의한 방사선 치료 증진 효과 in vivo 확인 6. 저산소증감소 나노입자에 의한 종양 면역 치료 효과 변화 확인 - MFN 처리에 의한 종양세포의 PD-L1 감소 및 종양 조직 내 T-cell 활성 변화 확인 7. 인공면역 나노입자를 이용한 면역-방사선 치료 효과 확인 - MFN-MSN 복합 나노입자 제작 및 성능 평가 확인 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 면역관문억제제를 이용한 면역치료는 암치료의 패러다임을 크게 변화시키고 있으나 반응률이 낮기 때문에 방사선 치료 등이 병용 요법으로 각광받고 있음. 본 연구 과제의 결과물은 항암방사선치료의 가장 큰 장애요인 중 하나인 종양저산소증을 효과적으로 극복하고 정상조직의 영향을 최소화하면서 방사선치료효과를 극대화할 수 있는 새로운 방사선 병행치료제 개발의 중요한 이론적 근거를 제시함. 면역의 인위적인 활성과 종양 저산소증감소가 동시에 가능한 나노입자와 방사선의 병행치료는 기존의 화학-방사선요법이 가진 부작용을 억제하고 항암제의 용량 및 방사선 선량의 자유도를 높여 암환자의 완치 및 생존율을 높일 수 있는 새로운 대안이 될 수 있을 것으로 기대됨. 개발된 플랫폼은 향후 다양한 암종에서 개발중인 면역항암제 또는 방사선감작제의 방사선-면역 치료 효능 검증을 위해 적극 활용될 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박희철
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 면역-방사선치료;종양저산소증;면역엔지니어링 나노입자;항암면역반응;종양미세환경; 2. Radio-immunotherapy;Tumor hypoxia;Immune-enginering nanoparticle;Antitumor immune response;Tumor microenvironment;

연구개요 본 연구팀의 사전예비연구 결과 TRBP는 신경교종세포에서 cancer stem cell의 형성과 증식을 촉진하고 암줄기세포의 활성에 중요한 STAT3의 인산화를 촉진한다는 것이 밝혀졌다. 이는 TRBP가 암줄기세포의 생성과 증식 과정에서 중요한 역할을 하고 있으리라는 것을 암시하는 것이다. 본 연구에서는 STAT3를 포함하는 암줄기 세포 형성에 관여하는 다양한 세포내 신호전달체계와 TRBP 활성간의 관계를 규명하고, TRBP의 발현조절로 암세포의 증식과 전이를 억제할 수 있는지 조사하였다. 이 결과 TRBP가 miRNA biogenesis 비의존적으로 STAT 신호체계를 활성화하여 암세포의 증식, 이동과 침윤 작용을 증진시키며 TRBP의 발현을 억제했을 때 암의 활성을 억제할 수 있음을 관찰하였다. 연구 목표대비 연구결과 ◾ TRBP 유전자 발현 저해 시스템을 구축함 ◾ 효과적인 유전자 전달을 위한 고농축 레트로바이러스 벡터 제작 ◾ Wound healing assay를 이용한 TRBP에 의한 신경교종세포의 migration 증감여부를 조사함 ◾ Invasion assay를 통해 TRBP에 의한 신경교종세포의 침윤 능력 변화를 조사함 ◾ TRBP 발현이 암줄기세포(cancer stem cell)의 줄기세포능(stremness)에 미치는 영향을 조사함 ◾ TRBP 발현에 따른 STAT 신호체계의 하위 표적유전자 발현 변화를 분석함 ◾ TRBP 발현 변화에 따른 STAT 인산화 수준 변화를 분석함 ◾ Nuclear fractionation 기법을 이용하여 TRBP에 의한 STAT의 핵으로의 이동 변화를 관찰함 ◾ TRBP의 RNA 결합능력과 암줄기세포 특성증진 사이의 연관성을 분석함 ◾ TRBP의 암줄기세포 특성 증진이 Dicer/miRNA biogenesis 의존적인지 분석함 ◾ dnMaml1을 이용하여 Notch 신호체계와의 crosstalk 여부를 분석함 ◾ 면역결핍 동물모델을 이용하여 TRBP가 뇌로 이식된 신경교종세포의 증식과 침윤에 미치는 영향을 조사함 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◾ TRBP 단백질의 활성억제, TRBP 유전자에 대한 발현 저해제, small molecule 등의 개발을 통해 glioblastoma와 같은 치명적인 뇌암의 증식을 억제하는 치료제 개발에 대한 과학적 지식을 제공할 것임 ◾ 즉, 악성 뇌종양에 대한 새로운 치료 접근 방법의 도출이 가능하여, TRBP와 상호작용하는 새로운 ligand의 탐색, TRBP의 발현을 조절하는 기술 등의 약물개발 연구가 진행될 것임 ◾ TRBP의 발현 패턴을 분석해 보면 다양한 조직에서 발현되는 것을 알 수 있음. 이는 TRBP가 본 연구의 암모델인 뇌암뿐 아니라 다른 종류의 고형암, 혈액암 등의 증식에도 영향을 미치고 있을 것이라는 것을 예상할 수 있어, 뇌암에서 시도될 항암요법들이 다른 암종의 경우에도 그대로 적용될 수 있으리라는 것을 위미함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤기정
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 암줄기세포;스탯3;뇌암; 2. Cancer stem cells;STAT3;Brain cancer;

원전사고 및 방사능 테러 등 다목적 방사능 재난 상황에 대응이 가능한 방사능 영상화 검출기를 개발하기 위해 줌 기능을 구현하기 위한 가변형 콜리메이터와 고해상도 감마선 영상화 검출기를 개발하였으며, 광학 및 열영상 장비와 융합하여 그 성능을 정량적으로 평가함. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이학재
• 주관연구기관 : 아라레연구소
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 줌 콜리메이터;모니터링 시스템;감마 카메라;방사선 계측기;방사선 재난; 2. Zoom Collimator;Monitoring System;Gamma Camera;Radiation Detector;Radiation Accident;

1. 감귤 웅성 불임 형질 관련: ① 감귤 교배집단에 대한 웅성불임 표현형 분석. ② 제주재래귤 진귤의 미토콘드리아 유전체 완전 해독. ③ 고밀도 SNP 연관지도 작성. ④ 감귤의 웅성기관 발달 관여 유전자 발굴. ⑤ 웅성불임의 분자기작 이해를 위한 전사체 분석. 2. 감귤 부피 및 과일 크기 형질 관련: ① 감귤 교배집단에 대한 부피 형질 표현형 분석. ② 감귤 부피 현상의 분자기작 이해를 위한 전사체 분석. 3. 감귤 홍피 형질 관련: ① 감귤 교배집단의 과실 표현형 및 유전력 분석. ② 카로티노이드/플라보노이드 생합성 유전자 발굴과 qPCR 프라이머 확보. 4. 제주재래귤의 유전 다양성 분석 관련: ① 제주재래귤의 유전다양성 평가 및 엽록체 기반 In/Del, SSR 마커 발굴. ② 제주재래귤 11종의 엽록체 유전체 완전 해독. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 김호방
• 주관연구기관 : 바이오메딕
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 감귤;재래귤;과실 형질;분자육종;분자표지; 2. Citrus;Citrus landrace;Fruit trait;Molecular breeding;Molecular marker;

□ 연구개요 PCM/SiC 기반 열에너지 저장 및 방출 합성골재의 개발 ● 1차적으로 상변화물질을 활용 에이징 및 진공기법을 통한 함침골재의 개발 ● 2차적으로 상변화물질이 함침된 골재의 표면위에 실리콘 카바이드를 활용하여 표면에 코팅하여 열전도성을 향상시키면서 기계적인 성질이 향상된 합성골재의 개발 개발된 PCM/SiC 기반의 합성골재를 함유한 콘크리트의 열에너지 저장 성능 및 내구성, 기계적인 성능평가 ● 개발된 에너지 저장 및 방출 합성골재가 함유된 콘크리트 모의 부재 제작을 통한 외기온도에 따른 실내 온도 특성분석 (기후변화에 따른 에너지저장 및 방출) □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 개발된 PCN/SiC 기반의 합성골재가 함유된 콘크리트의 압축강도 특성을 살펴보면 콘크리트는 구조재료로서 일정한 소요강도 요구되는 재료이다. 개발된 합성골재는 일반 골재에 비해 시멘트 페이스트와의 부착력이 떨어지고 강도가 약한 재료를 코팅했기 때문에 물리적인 성질은 감소된다. 결과를 보면 일반 골재가 함유된 공시체에 비해 개발골재가 함유된 공시체의 압축강도가 10~25% 이상 감소하는 경향을 나타냈다. 하지만 설계기준강도를 만족하는 결과를 나타냈기 때문에 건설재료 사용하기에는 적합하다는 결론을 도출하였다. ■ 실험결과 일반 콘크리트 보다 열에너지 저장 콘크리트가 온도를 평균 5℃ 낮추어 주는 것을 확인하였다. ■ 내부의 온도는 10℃ 이상 높으면서 외기로 배출되는 열기를 저장하고 있기 때문에 실내에는 온도가 5℃ 이상 낮은 결과를 보였다. ■ 따라서 개발된 열 에너지 저장골재를 콘크리트에 함유하게 되면 외부로부터 발생되는 온도를 저장하여 내부에 침투가 되는 온도를 줄여 여름철 실내를 보다 쾌적하게 유지할 수 있다는 결론을 도출하였다. □ 연구개발결과의 중요성 ■ 개발하고자 하는 골재의 주된 목적은 여름철 열 에너지를 저장해서 외기에 온도를 내부로 들어가는 것을 막고 온도를 낮추어주는 것을 목적으로 연구를 진행하였다. ■ 이를 통해 산정된 결과를 보면, 여름철 시즌에 평균적으로 5℃ 이상 온도를 낮출 수 있고, 에너지 소비량은 여름철 900~1,200kWh 이상 절약할 수 있다는 결론을 도출하였다. ● 연구개발을 통해 얻어진 결과로 정부에서 추진하는 제로에너지의 의무화 기술에 적합하다는 결론을 도출하였다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김홍기
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 상변화물질;열에너지 저장;제로에너지;실리콘 카바이드;

□ 연구개발 목표 및 내용 ❍ 최종 목표 정상 수명이 기대되는 한국인에서 전산화단층촬영 (CT, computed tomography) 피폭 여부에 따른 발암 위험도를 측정 ❍ 전체 내용 (1) 1차년도 (2018) ■ 연구 목표 건강보험공단 청구자료를 이용한 대규모 환자 코호트 구축 ■ 연구 내용 및 범위 - 건강보험공단 청구 자료에서 암 발생 여부를 판별하는 정의(definition) 확립에서 암진단 코드와 산정특례 코드, 치료 약물 청구코드를 이용함. - 역인과성(reverse causation)을 통제하기 위해 정상 기대수명의 충수염 환자로 연구 대상군을 한정하여 대규모 코호트를 구축함. (2) 2차년도 (2019) ■ 연구 목표 CT 방사선 피폭에 따른 발암 위험도 비교 측정 ■ 연구 내용 및 범위 - 구축된 코호트를 이용하여 심층 통계 분석을 시행함. - Clinicaltrials.gov 에 연구를 등록함 (등록번호: NCT03776435). - Primary outcome measure: Age - and sex-standardized incidence rate ratio for hematologic malignancies 측정함. - 민감도 분석: CT 노출 후 암 발생 잠복기를 고려하여 CT 방사선 피폭 후 이후 다양한 lag period 기간을 고려함. - 하위그룹 분석: 연령, 성별, 충수절제술 시행 년도, 의료기관 종별, 보험료, 차후 CT 검사 시행 유무를 보정한 incidence rate ratio를 측정함. (3) 3차년도 (2020) ■ 연구 목표 CT 방사선 노출 관련 심층 분석 ■ 연구 내용 및 범위 - 연간 단위로 age - and sex-standardized incidence rate ratio for hematologic malignancies를 측정함. - 혈액암과 관계가 큰 골수 피폭 선량에 중점을 두어 피폭량을 정량화함. - 충수절제술 당시의 CT 피폭 여부와 상관없이 모든 CT 검사를 횟수를 세어 CT 검사 횟수와 발암간의 용량-반응 관계를 규명함. - 나이 및 성별 이외에 추가 교란 변수를 보정한 incidence rate ratio를 측정함. - CT 방사선 노출을 줄이기 위한 노력의 일환으로, 자주 인용되는 5가지 clinical scoring system을 사용하여 환자 분류(patient triaging)시 CT 검사 감소율 및 진단 정확도를 측정함. □ 연구개발성과 ■ CT 방사선량 진단참고기준 설정에 활용 실증적 발암확률 제시함으로써 방사선량 진단참고기준의 참조치로 활용함. ■ 정량적 연구개발성과 연구의 결과를 JAMA Surgery (Impact Factor 13.625) [2021년 1월 JAMA Surgery Editor's choice로 선정]와 Radiology (Impact Factor 7.931)에 출판함. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ■ 국민 건강 증진 효과 - 암은 국민 건강을 위협하는 실제적 위험일 뿐 아니라 의료비 국민 부담을 증가시키는 요인임. - 본 연구의 결과는, 의료에서의 과도한 CT 남용을 제한하는데 기초자료로 사용할 수 있음. ■ 임상 진료에 활용 - CT는 높은 진단능으로 임상진료에 널리 이용되고 있음. 정상 수명이 기대되는 환자에서 방사선량이 일정치를 초과할 경우, MRI와 같은 다른 진단기법의 사용을 권장할 수 있음. ■ CT 방사선량 설정 가이드라인 제정 - 발암 확률을 고려하여 한국인의 특성에 맞는 적정 방사선량을 설정 및 권장할 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박지훈
• 주관연구기관 : 분당서울대학교병원
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 전산화단층촬영;인구 집단 연구;발암 위험도;방사선 피폭;빅데이터; 2. Computed tomography;Population based study;Carcinogenic risk;Radiation exposure;Big data;

□ 연구개발 목표 ○ 본 과제는 원자력시설 주변 방사선 비상 발생 시 신속한 비상대응 지원을 위해 원자력시설 주변 환경방사선 감시능력 고도화를 위한 핵심기술과 인공지능 기반 방사선 빅데이터 분석·이용 기술을 개발하는 것을 목표로 함. □ 연구개발 내용 1. 빅데이터 분석기술을 이용한 원자력시설 주변 지역 환경방사선(능) 감시 핵심기술 개발 [단국대학교] - 방사선/환경변수 측정 빅데이터를 분석하여 방사선 비상 발생 여부를 판별할 수 있는 인공지능 분석 알고리즘 개발 2. 인공지능 기술을 이용한 토양, 오염지역 및 오염물의 방사선량률, 방사선원의 위치 및 핵종판별이 가능한 유기섬광 광섬유 기반 방사능 모니터링 시스템 개발 [중앙대학교] - 인공지능 기술을 이용한 실시간 위치 및 핵종판별이 가능한 유기섬광 광섬유 기반 1차원 방사능 모니터링 시스템 개발 - 인공지능 기술을 이용한 실시간 위치 및 핵종판별이 가능한 유기섬광 광섬유 기반 2차원 방사능 모니터링 시스템 개발 - 인공지능 기술을 이용한 2차원 방사능 모니터링 시스템 최적화 및 통합 방사선방호 시스템과의 결합 및 모의 현장 평가 3. 실시간·원격 측정이 가능한 드론 기반 공중방사선 감시시스템 및 3차원 매핑을 통한 가시화 기술개발 [(주)미래와도전] - 공중방사선 검출센서의 기초연구 및 개념설계를 통한 검출장치 개발 - 드론 기반 공중방사선 감시시스템 시작품 제작 - 공중방사선 감시 데이터 3차원 이미지 복원 및 매핑을 통한 가시화 기술개발 - 공중방사선 실시간 측정을 위한 운영 프로토콜 구축 및 대기환경 모의 현장 평가 4. 방사성물질 누출로 인한 사고 선원항 추정을 위한 수치해석적 기법에 관한 연구 [한국원자력연구원] - 대기확산모델 기반 변수 추정을 위한 수치해석적 방법론 연구 - 대기확산인자-선원항 이터레이션 구현 알고리즘 개발 - 선량 감시시스템 설치 위치 최적화 방안연구 - 방사성물질 대기확산에 따른 대피 중 주민의 예상 피폭방사선량 평가 - 실측 데이터 기반 주민 예상 피폭 선량평가 - 개발 알고리즘 모의 현장 평가 - 원전 방사능재난 시 인공지능 기반 대기확산평가시스템 개발 (위탁) 5. 사물인터넷 기반 다중 검출기를 활용한 환경 방사선 통합 MCU 및 실시간 수중 방사능 평가기술 개발 [(주)알엠택] - 공간감마선량률 이외에 방사성핵종까지 상시 감시하고 이 방사선 감시정보를 무선 전송할 수 있는 고신뢰도 감시시스템과 이를 활용한 스마트 방사능방재 지원기술 개발 - 원자력시설 주변 식수원, 농업용수원, 해수 등의 수중 방사능 감시를 위한 방사능 계측 및 평가기술 개발 □ 활용계획 및 기대효과 ○ 기존 확보 데이터에 의존한 단순 예측 시뮬레이션이 아니라, 실시간 측정데이터를 추가하여 데이터 경향성을 기반으로 데이터를 분석하고, 이를 토대로 방사선 비상 발생 여부 판단, 피폭선량평가, 선원항 역추적 등 일련의 과정을 AI로 지원함으로써, 사고 시 주민보호조치의 실효성을 획기적으로 제고할 수 있음. ○ 선진국 대비 비교열위에 있는 방사선 계측기 분야에서 선량 측정과 핵종분석이 동시 가능한 MCA, 실시간 방사선 3D 매핑이 가능한 드론 탑재형 검출장비, 광섬유 기반 토양오염 모니터링 시스템 등 핵심기술을 개발·보급함으로써 국내 방사선 계측기 분야 기술 수준을 한 단계 향상시킬 수 있음. ○ 빅데이터 분석, 인공지능 구현, 방사능 방재, 방사선측정 회로 개발 등 연구개발을 수행하는 동안 다양한 분야의 인력양성을 통해 해당 분야의 장기적인 기술 고도화 발판을 마련할 수 있음. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 문주현
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 방사능 비상대응;빅데이터 분석;인공지능 의사결정;방사선 3D 매핑;토양 방사능;공중방사선;선량평가;주민보호; 2. Radiological emergency preparedness;Big data analysis;Artificial intelligence decision making;Radiation 3D mapping;Soil radioactivity;Aerial radiation;Dose assessment;Resident protection;

□ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 우주계층 고도 90-km에서 300-km 까지 하부열권에서 임무를 수행하는 군집비행 큐브위성들 사이에서 통신네트워크를 구축하기 위한 큐브위성 안테나 모듈에 관한 핵심기술을 연구함 ■ 전체 내용 1. 자기장 루프전류원천을 이용한 평판형 무지향성 안테나 기술 연구 2. 접지면 슬롯 합성기술 최적화 및 재구성 안테나 기술 연구 3. 큐브위성 플랫폼 기반의 다중대역 및 안테나 소형화 연구 4. 안테나 집적화 및 집적화에 따른 성능열화 분석 5. 큐브위성 플랫폼 기반의 안테나 구조 최적화 연구 6. 군집 큐브위성 안테나 모듈 집적화 구조 연구 □ 연구개발성과 <정량적 성과> 국내외 전문학술지: SCI 7편 및 비SCI 4편 게재 국내외 학술발표댇회: 국제학술발표 8회 및 국내학술발표 15회 (우수논문 수상1회) 박사후 연구원 1명, 학사 1명, 석사 1명 인력양성 <정성적 성과> 우주계층 군집 큐브위성 통신네트워크 구성을 위한 안테나 모듈에 관한 연구완료 평판형 무지향성 안테나 설계, 제작, 공정 및 측정기술 확보 위성탑재체에 적용이 가능한 평판형 무지향성 안테나 기술 확보 빔포밍 안테나 시스템 적용을 위한 X/Ku/Ka/W대역 배열안테나 연구 완료 미국 텍사주의 위성안테나기업 ViaSAT, Orbital사 및 UTA 등과 연구협력체계 구축 유럽우주국(eesa)과 Contec Space(룩셈부르크)사와 우주위성 연구협력체계 구축 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 군집비행 큐브위성 개념을 저궤도 군집위성 개념으로 확장하여, 국가위성사업 및 민간주도의 위성통신사업에 필요한 위성간 통신 및 지상국 수신관제에 필요한 안테나 기술로 확장하여, 다중안테나 기반의 다중대역 다중 빔포밍 기술로 확장하여 원천기술확보를 통한 기술이전 및 기술사업화가 예상됨. 위성탑재체에 적용하기 위한 위성안테나 기술기업과 저궤도 군집위성의 수신관제를 위한 지상국 안테나 시스템 기술기업과 동시 협업을 통해 5G 입체통신 및 6G 이동 및 위성통신으로 통합시스템 적용연구가 필요함. 저궤도 군집위성에 필요한 전력시스템과 이동통신에 적용하기 위한 초소형 빔포밍 안테나 기술에 적용된 개인이동통신단말기 등에 적용이 가능한 심화연구가 필요함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 표성민
• 주관연구기관 : 한밭대학교
• 발행년도 : 20211100
• Keyword : 1. 큐브위성;군집위성;저궤도;안테나;무지향성; 2. CubeSat;Satellite Constellation;Low Earth Orbit;Antenna;Omnidirectional radiation;

□ 연구개발 목표 대형 에너지 저장장치의 수요가 증가함에 따라 높은 안전성과 낮은 비용, 고성능 수계 전해질 기반의 이차전지 기술이 요구된다. 본 연구는 다양한 방사광 X-선 분석기술 중 특히 X-선 회절과 이미징 기법을 활용하여 이온전지의 반응 메커니즘을 연구함으로써 수계 전해질 기반 신규 이차전지 메커니즘을 제시하는 것을 목표로 한다. 고전압 수계 이차전지 시스템 개발을 위해서는 전극 소재와 전지 구조의 분석 기술이 뒷받침되어야 한다. 따라서 본 과제에서는 수계 이온전지 유망 전극 소재를 발굴하여 방사광 X-선 기반 전극 소재 고도 분석을 거쳐, 실시간 분석법을 개발함으로써 수계이온전지 이온 삽입 탈리에 따른 동적 프로세스를 이해하고자 한다. □ 연구개발 내용 ○ 방사광 X-선 분석기술 기반 고전압 수계 이온전지 소재 분석 연구 ■ High resolution synchrotron X-ray diffraction(SXRD)을 통한 수계 이온전지용 소재의 결정구조 해석 ■ 다중이온 전달기반 전지 소재 분석을 위한 Transmission X-ray Microscopy(TXM) 기법 - 비파괴 3D imaging을 통한 particle morphology 및 전극 구조 해석 - 수계 이온전지 충방전에 따른 Zn 음극 표면 변화 관찰 ■ CDI(Coherent Diffraction Imaging) 기법을 이용한 nanoscale 입자 단위의 구조 변화 해석 - Bragg Diffraction과 CDI를 결합하여 결정상 단일 입자의 3D 영상을 통해 strain과 입자 내부 결함 등의 해석이 가능한 분석 기술 적용 ○ 방사광 X-선 실시간 분석법 기반 수계 이온전지의 다중이온 삽입 탈리에 따른 동적 프로세스 분석 ■ In situ SXRD 분석법 기반 충방전 중 소재의 결정구조 변화 해석 ■ 전지 충방전 중 이온 삽입과 탈리에 따른 실시간 XANES (X-ray Absorption Near-Edge Structure) mapping 분석 기술 ■ 수계 이온전지 사이클 유지 및 퇴화에 따른 반응 메커니즘 분석을 위한 방사광 X-선 기반 실시간 분석 기술 개발 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) 넓은 영역대의 X-선이 높은 휘도로 제공되는 방사광은 각종 산업에서 기대되는 나노·미래 소재의 격자구조, 전자구조, 나노스케일의 실상 이미지를 알아내고 이를 다양한 연구 분야에 적용해 오고 있다. 신규 이차전지 개발은 새로운 메커니즘을 요구하며, 이를 위해서는 전반적인 이차전지 기술에 대한 심도 깊은 이해가 필요하다. 따라서 본 연구에서 개발한 방사광 X-선 기반 분석기술은 향후 타 이차전지 시스템의 이해에 광범위하게 적용 가능하다. 또한 신규 이차전지 시스템 개발과 고도분석 기술 연구가 병행됨으로써 도입기인 수계이차전지 관련 원천기술을 선점하여 급증하는 에너지저장장치 주요 저장원으로의 응용을 기대할 수 있을 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정영화
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 방사광;엑스선 회절;엑스선 이미징;전극 소재;실시간 분석;동적 프로세스;수계전지;이온전지 반응; 2. Synchrotron Radiation;X-ray Diffraction;X-ray Imaging;Electrode materials;In-situ Analysis;Dynamic Process;Aqueous Batteries;Ion Batteries Reaction;