연구개발 목표 ※ 고온 및 복사 등 열적 안정성을 가지고 핵폐기물을 고정시키는 호스트로 사용 가능한 산화물 기반 세라믹 물질 개발 및 Matrix에 존재하는 벌크 및 원소의 물리적/화학적 특성에 대한 전리 방사(ionizing radiations)의 효과의 이해 ※ 현재 핵폐기물을 고정시키기 위해 사용되는 붕규산계 (Borosilicate) 유리는 불안정한 상태로 여겨짐. 그에 비해 열적 안정성을 가지고 있는 황록석 (pyrochlore) 및 회티탄석(perovskite) 등 세라믹 기반의 호스트는 핵폐기물을 고정하는데 우수한 대안으로 제안됨 ※ 본 프로젝트의 목적은 2가지로 정의함. (1) 고온 및 복사 등 열적 안정성을 가지고 핵폐기물을 고정시키는 호스트로 사용 가능한 황록석 및 회티탄석과 같은 산화물 기반 세라믹 물질 개발, (2) Matrix에 존재하는 벌크 및 원소의 물리적/화학적 특성에 대한 전리 방사(ionizing radiations)의 효과를 이해하기 위한 연구의 수행임 연구개발 내용 ※ 효율적인 방법으로 질량 감쇠 계수를 찾기 위해 Beer-Lambert의 법칙을 논의하고 질량 밀도 (ρm), 면적 밀도 (λ), 질량 흡수 계수 (μa) 및 산란계수 (μs) 와 같은 관련 용어도 다룸. ※ 가시광의 경우 전자파 (예: X 선, 음파 및 감쇠될 수 있는 다른 빔)에 대해 질량 감쇠 계수를 특성화하는 방법. ※ 첫 번째는 perovskite (ABO₃), pyrochlore (A₂B₂O₇) 또는 spinel (AB2O4)와 같이 적어도 두 개의 도핑 사이트가 있는 일련의 산화물 기반 호스트 시스템을 준비하고, minor 및 major 악티늄, 핵분열 대용물 및 활성화 생성물 등을 도핑하여 각 원소의 위상 용해도를 결정함. ※ 고준위 핵 폐기물 고정을 위한 세라믹 형태가 EPR에 의해 연구될 것이며, 원자 단위 구조의 이해 및 γ선 노출로 인한 방사선 분해의 징후 검출. ※ 종 분화에 대한 조사의 영향 연구: 열 특성, 침출 속도 등이 상세히 연구될 것임. 핵심 주제는 특정 세라믹 호스트와 그것의 핵폐기물 고정에 있어서의 활용성에 관한 세부적 지식기반을 구축. 활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함) v 복합 재료 부피의 질량 감쇠 계수 (μ/ρ)와 빛, 입자 또는 기타 종류의 에너지 또는 물질이 어떻게 쉽게 침투하는지에 대한 자세한 이론적 및 계산적 논의. v 핵폐기물에 존재할 것으로 예상되는 다양한 금속 이온의 분화에 대한 방사선의 영향이 확립될 것으로 기대됨 v 본 프로젝트를 통해 연구되는 세라믹 핵폐기물의 열역학적 및 방사성 안정성에 관한 전문적인 지식이 확립 될 것으로 기대됨 ※ 준비된 도핑 세라믹의 경우 μ/ρ, 유효 원자 번호 (Z_eff), 유효 전자 밀도 (N_eff), 반값 층 (HVL), 10 번째 값 층 (TVL), 평균 자유 경로 (MFP), 총 원자 교차-단면, 총 전자 단면 (ECS), 노출 축적 계수 (EBF), 에너지 흡수 축적 계수 (EABF)는 감마선, 빠른 중성자 및 열 중성자 차폐 효율을 탐색하기 위한 열 중성자 감쇠 특성을 포함하여 0.015-15 MeV 광자 에너지 범위에서 평가. v 여기서 얻어진 정보를 기반으로, 열 및 방사 안정 매트릭스의 추가 개발이 제안될 수 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : SINGHVIJAY
• 주관연구기관 : 건국대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 핵 폐기물;세라믹;방사선 데미지;전리방사;방사능 안정성;파이로클로어;고정화 기술;전자 상자성 공명; 2. Nuclear Waste;Ceramics;Radiation Damage;Ionizing Radiation;Radioactive stability;Pyrochlores;Immobilization technology;EPR;

연구개요 한국에 분포하는 식물을 대상으로 공소적 종분화를 설명할 수 있는 연구 재료와 방법를 찾는 것은 그리 용이하지 않다. 본 연구에서 제안하고자 한 것은 “지리산 왕등재 습지에 자생하는 숫잔대의 2 변이형”을 대상으로 하여 3-유전체(핵, 엽록체와 미토콘드리아)의 유효변이(유전자 및 microsatellite 등)마커를 개발하여 본 군집에서 숫잔대의 공소성 종분화 여부를 판정하는데 있었음. 연구 범위로는 숫잔대/분홍숫잔대(가칭)의 혼성 군집을 대상으로 하여 3-유전체의 분석을 통해 각각의 유전자와 마이크로세틀라이트 마커를 개발하여 유전다양성을 분석하여, 종 분화 여부를 판정하고자 하였음. 본 연구는 2년 계획으로 되었으며, 1차년도에는 숫잔대와 분홍숫잔대(가칭)의 DNA와 RNA를 비교 분석하여, 3-유전체 유효변이를 확보하여, 2차년도에 개발된 마커를 이용하여 유전다양성을 분석함. 연구 목표대비 연구결과 “지리산 왕등재 습지에 자생하는 분홍숫잔대와 숫잔대”를 대상으로 한 핵마커 13개를 개발하여 각각 12 개체의 총 24개체에 대한 분석을 한 결과, 분홍숫잔대와 숫잔대는 대립형질(allele)에 의한 화색변이가 아닌 종 분화를 일으키고 있는 것으로 판단됨. ① NGS data 생산: HiSeq(DNA: Lobelia 12개체와 습지식물 2개체, RNA: Lobelia 5개체), Nanopore(장백도라지). ②숫잔대의 유전체 크기: Flow-Cytometry 분석을 통하여 각각 1.6 G로 추정되었고, K-mer 분석을 통하여 각각 2.01Gb와 2.15Gb로 나타남. ③ 유전다양성 마커 개발: 핵 SSR 마커(740개의 SSR site 발견하여, 33개의 마커 세트를 만들어서, 유용한 13개의 머커세트를 선발하였음.), 엽록체 유전체 변이(분홍숫잔대와 숫잔대 엽록체 유전체의 염기서열이 동일하였음), 핵과 미토콘드리아 유전자(accD 유전자가 3개의 copy 연구 대상에서 제거, XDH의 exon 4s에 추가 인트론이 존재해서 대상에서 보류, 미토콘드리아 atp1, cob와 cox1 유전자는 슷잔대류에서 conserved 되어 연구대상에서 뺌), 이러한 사유에서 핵 SSR 마커를 이용한 유전다양성 분석(채집이 허가된 분홍숫잔대 12 개체와 일반 숫잔대 12 개체를 포함하는 총 24개체: 대립형질(allele)에 의한 화색변이가 아닌 왕등재 습지에서 종 분화하는 것으로 판단됨). 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 1) 학문적 의미: ① 분홍숫잔대와 숫잔대는 대립형질(allele)에 의한 화색변이가 아닌 왕등재 습지에서 종 분화를 일으키고 있는 것으로 판단되어 한반도 신분류군으로 등록하기 위한 형태조사가 이루어져야 할 것임. ② 한국, 중국, 러시아을 포함하는 숫잔대의 종내 엽록체 유전체 다양성 연구를 위한 기반 자료가 확보되었음.③ 초롱꽃과의 3-유전체 계통 방법으로 엽록체 유전자 외의 핵 유전자인 XDH, 미토콘드리아 유전자인 atp1, cob, cox1을 추가로 사용할 수 있게 되었음 2) 응용분야 기대효과: 초롱꽃과에는 CODEX(국제식품분류기준)에 한국이 제안해서 등재 완료된 도라지, 더덕, 잔대 등이 있음. ① 3-유전체(핵, 엽록체와 미토콘드리아)의 유효변이 마커로 (원산지 추적 마커개발)에 유용정보로 핵 유전자인 XDH, 미토콘드리아 유전자인 atp1, cob와 cox1가 확보되었고, ② intra-specific 변이를 해결할 수 있는 유전자 정보로 nr-accD와 XDH의 사용 가능성이 열려 이분야의 분류마커의 발전이 이루어 질 수 있으며, ③ 더덕/도라지는 자가불화성이 강한 타식성 숙근류로서, 벼에서 사용하는 GWAS를 통한 MAS(Molecular Assisted Selection)의 적용이 용이 하지 않아, 모계유전을 하는 엽록체 유전자 정보와 더불어 양성 유전을 하는 nr-accD과 XDH 유전자 정보가 더덕/도라지 육종에 유용한 정보로서 자리를 잡을 수 있을 것임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이정호
• 주관연구기관 : 녹색식물연구소
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 초롱꽃과;숫잔대;종분화;마이크로세틀라이트;분홍숫잔대; 2. Campanulaceae;Lobelia sessilifolia;speciation;microsatellite;Pink Lobelia;

Ⅳ. 운영결과 1. 5개의 방사선 사용 및 생산시설에 대한 공간선량률, 2개의 RI생산시설에 대한 표면오염도, 2개의 RI 사용시설에 대한 표면오염도, 2개의 파전용 저류조에 보관된 폐수의 방사능, 1개의 RI 생산시설 및 2개의 RI 사용시설의 실내 공기중 방사성물질의 농도 및 배기중 방사성물질의 농도를 정기적으로 측정하였다. 2. 521명의 내부 직원 및 86명의 외부 직원에 대한 개인피폭을 모니터링하고, 방사선안전관리 구역에 출입하는 모든 인원에 대한 방사선안전관리를 수행하였다. 3. 방사선작업종사자 및 수시출입자 607명에 대한 건강진단, 방사선안전교육을 수행하였다. 4. 원내 모든 방사선관리구역 출입자에 대한 출입관리, 원내 사용 선원에 대한 관리, 원내 사용 계측기에 대한 교정관리를 수행하였다. 5. 원자력안전법에 따라 1건의 방사선발생장치 사용변경 허가, 1건의 방사성동위원소 사용변경 허가를 득하였고, 1건의 방사성동위원소 생산변경허가를 준비중이다. 또한 방사성동위원소 및 방사선발생장치의 생산, 사용, 운반에 대한 정기검사와 포장 및 운반에 대한 정기검사를 서면으로 시행하였고, 수검 결과 합격하였다. 6. 방사선안전관리 수행 결과를 2건의 KCI 논문과 11건의 학술대회 발표로 공유하였으며, 3건의 우수 논문상을 수상하였다. (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 김상록
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 방사선작업종사자;방사선작업구역;방사선피폭;방사선안전관리;방사성물질;방사성폐기물;최적화; 2. Radiation worker;Radiation control area;Radiation exposure;Radiation safety and control;Radioactive materials;Radio waste;ALARA;

□ 연구개발 목표 및 내용 ￭ 최종 목표 위성통신 송수신기용 GaN 기반 고주파 전력 반도체의 내방사선 향상 기술 개발 ￭ 전체 내용 ○ 반도체 소자의 내방사선 평가 기술 조사 ○ 이온빔/방사선 조사를 통해 변화된 GaN 물성 분석 ○ GaN 반도체 소자 제작 및 우주방사선 영향 평가 ○ 내방사선 평가 결과 분석 및 내방사선 향상 소자 구조 제안 ○ 내방사선 향상된 GaN 고주파 전력 반도체 소자 제작 및 평가 ○ GaN 소자 기반 하이브리드 타입의 PA 구현 및 내방사선 평가 ￭ 1단계(해당 시 작성) • 목표 : 위성통신 송수신기용 GaN 기반 고주파 전력 반도체의 내방사선 향상 기술 개발 • 내용 ○ 반도체 소자의 내방사선 평가 기술 조사 ○ 이온빔/방사선 조사를 통해 변화된 GaN 물성 분석 ○ GaN 반도체 소자 제작 및 우주방사선 영향 평가 ○ 내방사선 평가 결과 분석 및 내방사선 향상 소자 구조 제안 ○ 내방사선 향상된 GaN 고주파 전력 반도체 소자 제작 및 평가 ○ GaN 소자 기반 하이브리드 타입의 PA 구현 및 내방사선 평가 □ 연구개발성과 ○ 정량적 연구개발성과 - SCI 논문: 4건, 특허출원: 2건, 국내/국제학술대회 발표: 5건/2건 ○ 정성적 연구개발성과 - 내방사선 평가 기술 정리 - 이온빔 조사 전/후 GaN 물성 분석 결과 정리 - 방사선 조사 전/후 GaN 물성 분석 결과 정리 - 양성자에 의한 소자 특성 저하 원인 분석 결과 - 이온빔 기술 이용 내방사선 향상 소자 구조 설계 - 방사선 조사 조건에 따른 내방사선 평가 결과 정리(특성 저하율 30% 이하) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 국내 우주부품용 전자소자 개발 및 방사선 영향 평가 기술 연구의 기초데이터로 활용 가능 ○ 본 연구결과를 토대로 GaN 기반 내방사선 전자소자 개발 과제를 추진할 계획 ○ 해당 소자 관련 기술을 타 분야(이동통신, 레이더 등) 고주파 전력 반도체 소자에 활용 가능 ○ 국내 GaN 기반 내방사선 전자소자 개발 가능성을 제시함으로써, 우주기술 자립화에 기여 ○ GaN 기반 고주파 소자의 신뢰성 평가를 통해 안정성 확보 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김동석
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 질화갈륨;고주파 소자;내방사선;양성자;이온빔; 2. Gallium Nitride;High-frequency Device;Radiation Hardness;Proton;Ion Beam;

□ 연구개발 목표 및 내용 ㆍ 최종 목표 ○ 신규 기술개발 사업(컨테이너 탑재형 중성자 비파괴검사 장비 및 검사기술 개발)의 타당성을 조사/분석하여 불확실성 해소 및 사업성공 가능성 제고 ▹ 중성자를 이용한 비파괴검사 장비 개발의 기술적 타당성 검토 - 해외 중성자 비파괴검사 장비의 사양, 성능, 크기, 정밀도 등의 상세 검토 ▹ 중성자를 이용한 비파괴검사 기술개발 사업의 사업성 검토 - 중성자 비파괴검사 기술이 적용 가능한 사업영역(국방, 조선, 원자력, 신재생, 문화재 등)의 사업성 조사 ㆍ 전체 내용 ○ 기존 방사선(γ-선, X-선) 비파괴기술과 차이점, 장단점 분석 ○ 중성자(속, 열, 냉중성자) 비파괴검사 기술 특성 분석 ○ 국내외 기술개발 동향 및 수준 분석 ○ 중성자발생장치 업체, 모델별 특성 분석 ○ 중성자 비파괴검사장치 개념, 차폐, 목표 성능 분석 ○ 중성자 비파괴검사 사업시장 분석 ○ 중성자 비파괴검사장치 개발전략 수립 ○ 기술개발을 위한 국내외 기관, 전문가 협력 및 활용 전략 ○ 사업화 성공전략 수립(기술, 장비, 인력, 비용, 규제요건, 기간, 시장, 매출 등) □ 연구개발성과 ○ 특허 2건 ① 소형 입자가속기를 이용한 이동형 중성자 비파괴검사 장비 ② 입자가속기를 구비한 중성자 비파괴검사 장치 및 이를 이용한 중성자 영상화 신호 검출 및 취득 방법 ○ 중성자 비파괴검사(NDE) 국내외 기술현황 분석 완료 ○ 해외 중성자 발생장치(NG, Neutron generator) 기술조사 완료 ○ 해외 중성자 비파괴검사(NDE) 장치 및 기술조사 완료 ○ 중성자 비파괴검사(NDE) 기술현황 분석 보고서 ○ 중성자 비파괴검사(NDE)의 사업성 검토 완료 ○ 원자력법령요건에 따른 중성자 차폐실험실 설계 및 방사선차폐영향 평가 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (연구개발 성과 활용계획) ○ 본 연구를 통해 주관기관에서 회사 중장기 성장 견인사업으로 중점 추진 예정인 중성자 응용기술개발을 위한 국내외 기술현황을 분석하여 필요 인프라, 시장성, 사업성 등에 대한 전반적인 추진전략을 수립하였음 ○ 또한 중성자 비파괴검사 장비 및 기술 개발 관련 기술특허 2건을 출원하여 향후 기술보호 및 선점을 위한 기초를 다짐 ○ 본 연구성과물을 활용하여 소형 입자가속기 기반 중성자 비파괴검사 장비 및 검사기술의 국산화 개발 추진 ○ 개발 중성자 비파괴검사 검사기술은 항공우주, 방위산업, 수소/전기 자동차, 2차전지 등의 국내 첨단제조산업분야와 4차산업혁명 관련 산업분야에 활용하므로서 국가 산업발전과 기술력 향상에 기여 (기대효과) ○ 주관기관에서 향후 중장기 회사 성장견인사업으로 추진 예정인 컨테이너 탑재형 중성자 비파괴검사 장비 및 검사기술 개발의 타당성을 사전에 조사/분석하여 불확실성을 해소하므로서 사업화 성공 가능성을 크게 제고 할 수 있음. ○ 본 연구결과를 활용하여 입자가속기 기반의 중성자비파괴검사 장비/기술개발에 성공하여 중성자비파괴검사 기술을 국내 첨단 제조산업분야와 4차산업혁명관련 산업분야에 적용할 경우, 국내 첨단 제조산업 품질 및 기술력 향상은 물론 국산화 대체에 따른 경제적 및 고용효과가 막대할 것으로 예상됨. ○ 또한 코로나 바이러스로 인한 해외사업 수주 급감에 따른 해외사업 인력 유지를 위한 대체사업을 발굴 및 사업화하여 국내 제조산업분야에 적용할 경우 회사 경영개선에 큰 도움이 될 것 임. ○ 본 연구성과물을 활용하여 국내 미개발 기술분야인 중성자 비파괴검사 기술을 국산화 개발하여 보급함으로서 첨단 제조산업 기술력 향상, 신규 고용 창출에 기여 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박준현
• 주관연구기관 : 스탠더드시험연구소
• 발행년도 : 20210800
• Keyword : 1. 중성자;비파괴검사;중성자 비파괴검사;방사선;중성자 비파괴; 2. neutron;nondestructive examination;movable neutron radiography;radiation;neutron radiography;

□ 연구의 목적 및 내용 ○ 최종목표 호흡기 선별 방역장비 초저선량 포터블 엑스레이 Mine X 실증을 통한 고도화 ○ 세부목표 - Mine X에 대한 임상 실증을 위한 IRB 승인 - Mine X와 스탠더드 X-ray 기기 정량적 화질 및 평가 비교 - Mine X와 스탠더드 X-ray 기기 영상의학과 의사의 육안 비교 평가 - Mine X와 스탠더드 X-ray 기기 PACS 연동 평가 □ 연구 성과 ○ 사업화 역량강화 - 현재 시판되고 있는 영상진단기기로서 임상 실증 지원을 통해 신뢰성 확보 - 순천향대학교 부속 천안병원 감염병 의료기기 실증지원센터를 이용한 임상평가지원 - 감염병 전문병원에서의 적극적 활용을 통한 판로 개척 - X선 발생장치 소형화 및 디텍터의 다양화를 통한 감염병 이외 질환의 적용가능성 증대 - HDT 가 보유한 27개국 판매네트워크 활용 세계 시장 선점 □ 연구성과의 활용계획 (기대효과) 1. 활용분야 ○ 호흡기 감염 병 질환의 선별검사용: 의료기관 등에서 환자 내원 시 또는 의심환자 선별을 위한 저선량 X 선을 이용한 방역 시스템 구축 ○ 의료기관 등의 연속적인 X 선 추적 검사가 필요한 장기 재원환자에서의 저선량 X 선을 이용한 방사선 노출의 최소화 ○ 국내 대형 병원에서 인지도 상승을 통한 국내 점유율 확대 ○ 전 세계적 의료 산업 전단에 대한 수요 증대로 인해 X-ray 장비를 포함한 의료장비 수요로 지속적인 성장견인 ○ 활용가능 분야 (선별검사) - 감염병 분야 의료기관 선별검사용 - 공항, 항만 등 국외 유입 감염병의 선별검사용 - 생활치료센터의 감염병 격리환자의 선별검사용 - 요양시설 입소 격리 환자의 선별검사 및 격리해제 전 검사용 - 교정시설 재소 환자의 선별검사용 ○ 활용가능 분야 (연속 및 추적검사) - 의료기관 장기 재원 환자의 추적 검사용 - 감염병 분야 의료기관의 추적 검사용 2. 기대효과 ○ 기술적 - 환자의 진료과정에서 빈번하게 이루어지는 X선 영상의 초저선량화 - 기존 흉부 X 선 선량의 1/10에 해당하는 초저선량/Portable 흉부 X-ray기기는 공항, 항만 출입국시나 병원 및 요양시설 입퇴원시 스크리닝 검사로 유용할 것으로 판단됨 (기존 X-ray 선량 최소 0.05mSv, 하지만 HDT Mine2선량 0.0027mSv으로 초저선량) ○ 방사선 허용치 이하의 촬영으로 별도의 차폐시설없이 사용 가능 ○ X-ray 장비 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 품질 및 기술력 확보 ○ 경제적, 산업적 - 초저선량 X 선 방역기기를 통한 K-방역 스탠다드로의 입지 확보 - 불필요한 검사의 축소 및 조기진단의 확대를 통한 의료비 손실 감소 기대 - 감염병, 발열성 질환의 선별 검사 장비로서의 신산업 분야 창출을 통한 시장 선점 - AI 영상 진단 의료기기 개발로 관련 빅데이터, AI 및 정보보호 관련 일자리 창출을 통한 고용확대 - 국가차원의 의료데이터 표준화 및 관련 규제 해결 기대 ○ 사회적 - 감염병, 발열성 질환의 선별을 통한 격리대상 환자 조기 구분 가능 - 조기 선별을 통한 감염병 확대 경로 차단 - 조기 선별을 통한 의료기관 폐쇄의 사전 차단 및 폐쇄 규모 설정 가능 - IT 융합 의료기기산업은 새로운 일자리 창출과 수준 높은 의료 서비스를 제공하여 사회 공익성을 실현 - 차세대 의료 정보화 플랫폼 생태계 구축 (출처 : 국문 요약문 4p)

• 연구책임자 : 정기진
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20210500
• Keyword : 1. 초저선량;임상 실증;고도화;방역장비; 2. ultra low dose;Mine X;clinical demonstration;advancement;quarantine device;

□ 연구개요 금속 플라즈마 타겟의 금속이온 이온화 효과에 의한 레이저 전자가속기의 가속 메카니즘 특성 분석으로, 고진공 및 고반복율의 레이저 전자가속 기술 개발에 기여하고 궁극적으로는 쉽게 접근할 수 있는 실험실 규모의 일체형 방사광원 개발에 활용함으로써, 다양한 방사선 이용/응용 기술 개발의 기회를 확대하고자 한다. 고진공 고반복율 레이저 전자가속이 필요한 금속 타겟에 따른 pre-plasma 발생 분석을 통해 최적의 플라즈마 분포를 형성시키고 레이저 전자가속 조건을 확보한다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 금속타겟 표면 처리 및 상태에 따른 플라즈마 발생 및 레이저 전자가속 측정 분석 (100%) · 고반복율을 위한 Disk형 금속 타겟의 표면연마에 따른 pre-plasma 분포 분석을 통해 레이저 전자가속 발생에 필요한 표면 조건 확보 및 주레이저와의 시간 지연 및 초점 위치에 따른 조건 확보 - 금속 플라즈마의 이온화 효과에 의한 레이저 전자가속 메카니즘 분석 연구(100%) · 2D 및 3D 시뮬레이션에서 진공에서의 펨토초 레이저 전송 특성을 확인하고 금속 플라즈마 밀도에 따른 펨토초 레이저 전송 특성 분석을 함으로써 시뮬레이션과 실험결과와의 차이 분석 · 금속 플라즈마 밀도에 따른 가속 메카니즘 분석. 전자 주입, 베타트론 오실레이션, 가속 길이 등 가속 현상 분석 및 방사광원으로써의 효과 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구개발은 차세대 소형 전자가속기 원천기술 확보뿐만 아니라, 레이저-플라즈마 전자가속기의 고진공, 고반복율 타겟 기술 및 정밀 플라즈마 분포조작 기술 등 신기술 선점으로 국가 경쟁력 확보에 기여할 수 있다. 고반복율을 위한 disk형 금속 타겟에서 곡면 부분의 표면 연마 공정에 대한 시스템을 개발한다면 기체 타겟에 비해 안정정인 플라즈마 형성을 할 수 있고 이는 레이저 전자가속기의 안정화에 크게 기여할 것이다. 본 연구 결과에 제시한 금속 타겟의 장점을 부각하여 EUV 혹은 연엑스선 방사광원 장치가 개발되면 실험실 규모의 장비로 접근성이 좋고 실험 set-up이 용이하여 다양한 이용연구 및 이용 기술 개발에 크게 기여할 것이다. 새로운 가속기 기술을 이용한 다목적 소형 장치가 기초 과학 및 재료 물리, 생물 및 의료 등 다양한 분야에서 쉽게 사용할 수 있음으로써 새로운 방사선 이용 분야 개척은 물론, 산업화 기술 확보로 신산업 창출 및 국가 경제 제고에 기여할 것으로 예상된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박성희
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 레이저 전자가속;전자빔 동력학;레이저 융삭 플라즈마;방사광원;펨토초 레이저; 2. Laser electron acceleration;electron beam dynamics;laser ablated plasma;synchrotron radiation source;fs laser;

□ 연구개요 ○ 본 연구에서는 대장암 마우스 종양 모델에서 방사선 조사 후 면역학적 종양 미세환경의 시간 순차적 변화를 관찰하고, PD-1/PD-L1 억제제의 차등적 방사선 민감 작용 발생에 관한 전임상적 근거를 구축하고자 함. [1차] 방사선 조사 후 관련 면역 세포들의 총체적 & 역동적 변화 양상과 기전에 대한 평가 [2차] 시간 흐름에 따른 면역 세포들의 기전 변화로 인한 PD-1/PD-L1 억제제의 방사선 민감 효과 차등 관련성 확인 □ 연구 목표대비 연구결과 [1차년도 목표 연구내용] ○ CT26 종양 조직에 방사선 조사 (2 x 5 Gy, 7.5 x 1 Gy)를 적용하여 치료 전후 5가지 시점(방사선 조사 시작일 Day 1을 기준으로 Day 0-2-7-14-21) 을 정의하여 mouse colon cancer model을 수립함. ○ 7.5 x 1 Gy, 2 x 5 Gy 간에 면역학적 종양 미세환경의 변화가 유도되는 시기에 차이가 있었음. 아래 항목에서 7.5 x 1 Gy에서는 이른 시기에 변화가 나타나기 시작한 반면, 2 x 5 Gy는 치료 후 종양이 줄어들면서 비교적 중반 이후의 시기에서 더욱 뚜렷한 변화가 발생했음: ▪ PD-L1 on CD45(-) ▪ CD8+ T population ▪ PD-1 on CD8+ T ▪ M1 macrophage population ○ 방사선치료 후 CD45(-) cell에서의 PD-L1 발현은 방사선 조사 초기에 증가했다가 Day 14 전후로 다시 감소, CD8+ T cell에서의 PD-1 발현과 M1 macrophage/MDSC 등에서의 PD-L1 발현 증가는 Day 14-21까지 지속되는 것을 확인함. ➜ 임상에서도 전통 분할 또는 고분할 방식에서는 방사선치료 반응이 지연성으로 관찰되는데, 방사선치료 후 면역학적 미세환경의 변화가 발생하는 시기 또한 종양이 감소하는 치료 반응의 출현 시기와 유사한 것으로 판단됨. [2차년도 목표 연구내용] ○ 방사선 조사와 α-PD-L1 억제제의 병합을 설계하되, 초기 “early phase”에 국한된 병합 방식과 치료 효과가 끝나고 종양의 재성장이 시작되는 “late phase”까지 포함하여 병합했을 경우에 최종 치료 효과가 어떻게 달라질 수 있는지 살펴보았음. 병합 치료를 진행하는 세 가지의 실험군 모두 방사선치료를 진행하는 기간 동안 동시에 α-PD-L1 억제제를 동시에 투여 했음. 하지만 각 실험군마다 병합 치료 기간을 1주/ 2주/ 3주로 나누었고, late phase까지 약제를 동시 투여했는지 여부에 있어서 각 군별로 차이를 두도록 했음. ➜ 각각의 치료 적용 후 종양 용적을 추적 관찰한 결과, α-PD-L1 억제제 병합 기간 1주/2주/3주에 따라 종양 성장 지연 효과에 뚜렷한 차이가 관찰되었음. 2 x 5 Gy 방사선치료 단독 치료에 비해 1주/2주/3주간의 α-PD-L1 억제제 적용 그룹에서 각각 2주/3주/4주간의 종양 재성장 지연 효과가 관찰되었음. 또한 α-PD-L1 억제제를 1주간 적용한 실험군에 대해 나머지 2-3주 적용 그룹들을 비교했을 때에도 각각 종양 재성장 지연 효과에 있어서 약 10일/15일 가량의 차이가 나타났음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ α-PD-L1 억제제를 방사선치료 기간에 “함께” 투여하는 것과 동시에 방사선 치료가 종료된 후에도 “지속적”으로 투여한다면 치료 반응에 있어서 더 높은 상승 작용을 기대할 수 있을 것으로 판단됨. 이러한 전임상 데이터를 근거로 임상 분야 프로토콜 정립을 위한 전향적 임상 연구 설계가 가능할 것임. ○ 전임상 데이터 기반 전향적 임상 연구를 통해 면역 검문소 조절 약제로 대표되는 최신 면역 암 치료 기술이 새로운 방사선 민감 작용으로서의 작용할 수 있을지에 관한 본격적인 논의를 시작할 수 있으며, 이러한 종양면역학 분야를 개척함으로써 임상에서의 구체적 적응증과 활용 방식을 수립할 수 있음. ○ 본 연구결과를 토대로, 방사선 치료와 같은 세포독성 치료 적용에 따른 immunophenotype 변화를 파악하기 위해 머신러닝 분석 기법을 기반으로 종양 조직의 immune contexture를 비침습적으로 규명하는 radiomics 기반 모델 개발의 가능성에 주목하고 신규과제를 진행할 계획임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임유진
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 방사선 치료;면역학적 종양미세환경;대장암;종양특이면역반응;PD-1/PD-L1 억제제; 2. Radiotherapy;Immunological tumor microenvironment;Colon cancer;Tumor-specific immunity;Anti-PD-1/PD-L1 inhibitor;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 미세먼지 확률론적 예측 모형과 광 투과율 모델을 이용한 미세먼지의 농작물 생산피해 예측 및 세척기술 개발과, 시설작물 경영분석 연구를 통한 미세먼지 발생피해 평가기술 개발 ○ 전체 내용 ○ WRF-Chem을 이용한 고해상도 미세먼지 모의 시스템 구축 및 지역별, 계절별 미세먼지 예측 모형 개발 ○ 광 투과 실험 및 미세먼지 재현을 위한 실험용 상사법칙 개발과 투과성 재료의 특성 구명을 통한 미세먼지 농도에 따른 시설온실 표면에 대한 영향의 실증적 구명 ○ 시설온실 피복재 및 미세먼지 농도에 따른 작물의 생리적 특성 및 품질 특성구명을 위해, 미세먼지 농도별 광 투과율 실험 및 Irradiation Multiphysics 기법을 이용한 투과량 시뮬레이션과 수치화 ○ 세척제 별 생물학적, 이화학적 특성 구명과 세척방법의 공학적 검토를 통한 친환경 세척기술 개발 및 매뉴얼 작성 ○ 광 투과율 모델과 가상 시뮬레이션을 이용한 미세먼지 예측, 미세먼지 발생에 의한 시설재배 생산량 감소액 및 경영비 상응요소 산정, 미세먼지 발생에 의한 손실평가 및 경제적 경영분석 연구 수행 □ 연구개발성과 ○ 미세먼지 환경 재현 실험기구 및 시료 분석 용 광 투과율분석기 개발 ○ 미세먼지 흡착에 따른 투과율 변화 분석 및 세척제 평가를 위한 샘플 취득 시나리오구성 및 장치 설치 ○ 시설재배온실 내·외부 위치 별 조도 측정 장치 개발 ○ 온실 피복 시료 (PE) 특수 코팅에 따른 광 투과율 및 표면 소수성 평가 ○ 농가 온실 미세먼지 피해분석을 위한 미세먼지 실험모델 개발 ○ 미세먼지 노출에 따른 피복재 투과율 변화 분석 ○ 세척용액 내부 계면활성제 극성에 따른 미세먼지 제거율 평가 ○ 미세먼지에 따른 온실 내·외부 일사량 측정 및 분석 및 평가 ○ 코팅용액 도포 온실 피복재의 물때 생성률 평가 ○ 미세먼지에 의한 농작물 생산피해 예측을 위한 시설재배 작물 생장 모델 개발 ○ 인공 비산 먼지 환경 조성 실험모델 개발 및 평가 ○ 미세먼지에 의한 농작물 생산피해 분석과 피복재 투과율 저하양상 구명 ○ 제올라이트 암모늄 흡착 원리에 기반한 비닐온실 표면 미세먼지 세척 평가 ○ 미세먼지 영향의 온실 피복재 투과율 저하 방지를 위한 코팅제 비교 ○ 미세먼지에 의한 농작물 생산피해 예측을 위한 시설재배 작물 생장 모델 개발 및 적용 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 일반적으로 물줄기를 이용한 물리적 세척방법은 투과율의 극히 일부만 회복 가능한 방법이며, 겨울철에는 물관리의 어려움이 있어 농가에서 쉽게 접근할 수 있는 세척방법이 요구되고 있음 ○ 온실 피복재에 흡착된 미세먼지를 물리적으로 세척하여 투과율을 회복하고자 할 경우 온실 상부를 세척하기 위한 인력의 인명 사고 발생 우려가 있는 한계가 있었음 ○ 본 연구에서 도출된 세척기술은 자연빗물이나 농업용수로 자연스럽게 세척할 수 있는 방안으로 농가에서 접근하기 용이할 것으로 보임 ○ 기존 옥살산을 이용한 세척방법과 대비하여 본 연구에서는 친환경 세척기술을 정립함으로써 환경 지속가능성을 고려함 ○ 본 연구에서 도출된 인공 비산 먼지 환경 조성 실험모델은 농촌에서 발생하는 미세먼지 발생환경을 실험실 환경에서 안전하게 제어할 수 있어 관련 분야 연구와 기술 발전에 기여할 수 있음 ○ 국가 미세먼지 측정망 자료에 농업부문 미세먼지의 계절적, 행정구역별 분포 현황을 추가하여 미세먼지 예보 정확도 향상에 기여 ○ 미세먼지가 발생한 대상지역 현장에서 미세먼지 대응 업무 추진 시 기초자료 지원 및 미세먼지 피해를 저감하기 위한 기술로써 활용 ○ 시설원예 또는 시설재배 비닐하우스 설계에 미세먼지에 의한 농업 생산피해 저감을 위한 안정적인 설계 기준 제시 ○ 미세먼지 피해 경감을 위한 친환경 세척 기술 개발로 미세먼지에 대한 선제적 대응으로 농업 피해 및 주민건강 피해를 최소화 ○ 농촌 지역에 적합한 새로운 미세먼지 저감 관리 기술 개발에 기여 ○ 작물 생육 영향 최소화를 통한 작물 생산량 증대로 농가경제 활성화 ○ 사회적 관심이 4차 산업혁명 등 고도화된 산업에 집중되고 있으나 농업분야 미세먼지 배출로 인한 경제적, 산업적 타격은 다른 어느 분야보다 큰 만큼 농업분야에서 미세먼지 관련 정책을 도출하게 될 본 연구의 역할이 매우 중요 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이재한
• 주관연구기관 : 국립원예특작과학원
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 미세먼지;시설재배지;작물생육모형;세척기술;일사량; 2. particulate matter;greenhouse;crop growth model;cleansing technology;solar radiation;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 임만성
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20211200
• Keyword :