□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 머신러닝 기반의 방사선 영상장치 위치추적 및 위치오차보상방법 개발 ○ 전체 내용 기존의 방사선 영상시스템의 계측효율, 에너지 선형성, 공간분해능, 민감도 등 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 기술인 머신러닝 기반의 방사선 영상장치 위치추적 및 위치오차보상방법 개발 ○ 1단계 ● 목표 머신러닝 기반의 방사선 영상장치 위치추적 및 위치오차보상방법 개발 ● 내용 1차년도: - 섬광체와 광센서 기반 방사선 영상시스템 시뮬레이션 및 최적화 설계 - 위치판별 및 공간분해능 향상을 위한 머신러닝 기반 반응위치추적기술 개발 2차년도: - 원리검증용 방사선 영상시스템 구축 및 반응위치추적 알고리즘 실험적 검증 3차년도: - 공간분해능 저하 요소인 섬광체 간 광간섭 및 외곽에서의 빛 분포왜곡에 의한 위치 부정확도를 보정하기 위한 머신러닝 기반 위치오차보정기술 개발 □ 연구개발성과 - 위치판별 정확도 및 공간분해능 향상을 위한 머신러닝 기반 위치판별 알고리즘 - 검출기내 산란감마선 복원 및 민감도 향상을 위한 픽셀 간 광간섭 보정 기술 - 검출기내 외각에서의 빛 분포 왜곡효과를 보정하기 위한 외각위치보정 기술 - 원리검증용 시스템 개발 기술 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 공간분해능의 균일성 특성이 개선되어 위치정확도 향상 및 영상외곽분해능을 개선할 수 있고 머신러닝을 사용함으로써 기존 방법에 비해 검출시간을 줄일 수 있는 장점이 있음 - 감마카메라, SPECT, PET, 등에 필수적인 검출기, 신호처리, 위치판별 알고리즘 등의 핵심 기술을 확보함으로써 국내 기술력을 세계적인 수준으로 올릴 수 있는 기반을 구축이 가능함 - 환경감시를 필요로 하는 감마선 핵종 사용 병원/산업체/연구실의 감시용으로 활용성이 높을 것으로 사료됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김규범
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 방사선영상시스템;머신러닝;위치추적 및 판별;위치오차 보정;신호처리; 2. Radiation imaging system;machine-learning;Position tracking and decoding;Position error compensation;Signal processing;

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;

□ 연구개요 본 연구에서는 고차원 공분산 추정과 관련하여 (1) 비구조적 (unstructured) 공분산 행렬의 추론, (2) 구조적 (structured) 공분산 행렬의 추론, 그리고 (3) 구조적 고차원공분산 추정량의 계산과 관련한 세 가지 주제에 대하여 다양한 세부 연구를 진행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 (1) 비구조적 공분산행렬 추론과 관련하여 가장 중요한 두 주제인 (i) 양정치성을 지니지 못한 공분산 추정량을 초기 추정량의 수렴 속도와 구조를 보전하며 양정치 행렬로 만드는 절차와 (ii) 결측치가 있는 고차원 자료의 공분산행렬 추정량으로서 IPW추정량의 수렴속도를 결측에 대한 매우 일반적인 가정 하에서 계산하였다. 두 대표 주제와 관련하여 5편의 논문을 작성하였고 이 외에도 비구조적 공분산 행렬 추론과 관련하여 5편의 논문을 추가적으로 작성하였다. (2) 구조적 공분산행렬의 추론과 관련 가장 중요한 주제인 (i) 교차공분산 행렬의 추정과 관련한 연구를 마쳤고 추가로 (ii) separable성질을 지닌 공분산 행렬에 대한 여러 논문도 작성하였다. 구조적 공분산행렬의 추론과 관련하여 위의 두 주제를 포함 9편의 논문을 작성하였다. (3) 고차원 공분산행렬의 계산과 관련 (1)과 (2)주제의 계산절차와 R package를 개발하여 온라인 공개하였다. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 먼저, 양정치성을 띄지 않는 공분산행렬을 선형축소(linear shrinkage)기법을 이용 양정치화 시키는 작업은 본래는 초기 추정량의 구조를 보전하는 것을 목적으로 하였으나 이러한 목적이 없더라도 양정치화의 중요한 도구로 사용될 수 있다. 특히 양정치성을 띄지 않는 IPW추정량의 양정치화와 이를 이용한 희소 역공분산 행렬의 추정문제에 적용될 수 있고 더불어 element-wise matrix norm이나 nuclear norm에 대한 FSPD 이론의 확장도 실제 응용에서 중요한 문제이다. 다음으로 결측치가 있는 IPW 추정량의 이론적 성질은 지금까지의 결과 중 가장 일반적인 결과를 얻었고 이는 결측치가 있는 고차원 다변량 자료의 모니터링, 고차원 회귀분석 등 결측치와 관련한 여라 다른 연구들의 중요한 도구로 사용되고 후속 연구들을 계획 중에 있다. 마지막으로 heavy-tail 고차원 자료와 관련한 연구들은 현재의 표본공분산행렬과 관련한 연구결과들을 Tyler-M 추정량이나 Kendall’s tau 기반 추정량으로 확장하는데 있어 의미 있는 시작점이 되는 논문들이라 할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임요한
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 고차원 공분산 행렬;양정치행렬;역확률 추정량;구조적 교차공 분산행렬;분할가능 공분산행렬; 2. High dimensional covariance matrix;Positive definite matrix;Inverse probability weight estimator;Structured cross-covariance matrix;Separable covariance matrix;

□ 연구개발 목표 ○ 사용후핵연료 전해환원에서 저환원율 원소 환원 특성 규명과 효율 향상 - 저환원율 원소(희토류 금속과 알칼리 토금속 원소)의 전기화학 데이터 생산 - 저환원율 원소의 전해환원 반응 특성과 저효율 원인 규명 - 미환원 산화물이 후속공정과 최종폐기물에 미치는 영향을 평가 - 중요 문제 원소의 환원효율을 높일 수 있는 공정 개선방안을 도출 □ 연구개발 내용 ○ 1단계: 미환원 산화물의 전기화학 데이터를 구축하여 전해환원 과정에서 저효율을 보이는 희토류와 알칼리 토금속의 환원 반응 특성과 저효율 원인 규명 - 희토류 금속과 알칼리 토금속 미환원 산화물의 전해환원 중 간접환원 및 직접 환원과 관련된 전기화학과 열역학 데이터 문헌조사 및 측정 - 전해환원 실험 장치를 구축하여 예비 환원실험을 진행하고, 희토류와 알칼리 토금속의 전해환원 반응 특성과 저효율 원인 규명 ○ 2단계: 미환원 산화물이후속공정으로 전달되어 핵물질 회수공정과 최종폐기물에 미치는 영향을 평가하고, 환원율 향상이 필요한 원소에 대하여 환원율을 향상할 수 있는 공정 개선 방안을 도출 - 미환원 산화물이후속공정인 공용융염 환경에서 용출 여부, 용출 화합물 형태, 회수체에 전착되는 거동을 평가하고 후속공정 효율 저해 원소 도출 - 미환원 산화물이 존재할 수 있는 전해환원 용융염 폐기물, 전해정련 양극폐기물, 공용융염 폐기물 등 최종폐기물 특성에 미치는 영향 평가 - 전해환원 운전조건과 환원반응을 개선(인가전위, 환원제, 온도 등)하여 후속공정 목표달성을 방해하고 최종폐기물 특성을 저해하는 중요 저환원율 원소 산화물에 대한 전해환원율 향상 방안 도출 □ 활용계획 및 기대효과 ○ 미환원 산화물의 환원율을 높여서 공정 효율을 증가 ○ 고속로 핵연료 품질에 직접적인 영향을 주는 후속공정에 주는 영향을 최소화하며, 최종폐기물에서 고방열성 핵종에 대한 정밀한 특성을 파악 ○ 고온 용융염과 산화물 복합계면에서 일어나는 방사화학적 현상에 대한 이해를 증진하여 차세대 핵연료주기 시스템에 실증에 기여 ○ 사용후핵연료 파이로프로세싱과 후행핵연료주기 차세대 전문 인력 양성 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 최성열
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20211000
• Keyword : 1. 방사화학;전해환원;복잡계면;희토류금속산화물;용융염;사용후핵연료;파이로프로세싱;알칼리토금속산화물; 2. Radiochemistry;Electrolytic Reduction;Complex Interface;Rare Earth Metal Oxide;Molten salt;Spent Nuclear Fuel;Pyroprocessing;Alkaline Earth Metal Oxide;

□ 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 ○ 공중방사선의 실시간 원격측정이 가능한 드론 기반 감시시스템을 개발하고, 원자력 이용시설 주변 환경의 대기 방사선 정보를 3차원 매핑하는 연구를 수행함. 이를 통해 대기환경 광역범위의 공중방사선을 가시화할 수 있는 기술을 개발하고자 함. □ 연구개발 내용 ○ 1차년도 - 드론 탑재를 위한 공중방사선 검출장치 개념설계 및 기초연구 - 방사선 감시 데이터 3차원 이미지 복원 알고리즘 선정 ○ 2차년도 (단계) - 드론 탑재를 위한 공중방사선 검출장치 상세설계 및 검출센서 특성분석 - 방사선 감시 데이터의 3차원 이미지 복원 알고리즘 모델 개발 ○ 3차년도 - 드론 탑재를 위한 공중방사선 검출장치 시작품 제작 및 기초 성능평가 - 공중방사선 검출장치 원격관리 및 데이터 취득 프로그램 개발 ○ 4차년도 - 드론 기반 공중방사선 감시시스템 시작품 제작 - GPU를 활용한 데이터 처리 알고리즘의 가속화 기법 개발 ○ 5차년도 - 드론 기반 공중방사선 감시시스템 성능평가 및 최적화 - 공중방사선 3차원 매핑 및 가시화 프로그램 개발 ○ 6차년도 (최종) - 공중방사선 실시간 측정을 위한 운영프로토콜 개발 - 대기환경 데이터를 이용한 오염도 개발기술 평가 - 요소기술 간 통합을 위한 모의 현장 평가 및 최적화 □ 활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함) ○ 본 연구를 통해 제안하는 드론 기반의 실시간 공중방사선 감시시스템 및 3D 매핑기술을 적용한 가시화 프로그램은 원전뿐만 아니라 방사성폐기물 저장시설 주변의 환경방사선 감시 그리고 원전 해체부지의 환경방사선/능 모니터링 시스템 등에 추가로 적용이 가능하며, 측정 및 감시에 소요되는 시간과 비용의 절감을 통해 효율적인 감시시스템으로 활용이 가능함 ○ 원전 분야 외에도 감마선, X-선 등을 사용하는 의료분야, 비파괴 산업분야 등에서 동일한 원리를 적용, 방사선/능을 원격으로 검출 가능함 ○ 3차원 매핑기술을 이용하여 원자력이용시설 주변 환경에서 발생되는 환경방사선/능의 모니터링이 가능할 경우, 방사선작업종사자 및 원자력시설 주변의 주민 안전성 향상에 중요한 역할을 할 것으로 전망됨 ○ 드론 기반의 실시간 공중방사선 감시시스템 및 가시화 프로그램이 개발될 경우, 국내 환경방사능 측정기술의 자립에 상당한 기여를 할 수 있을 것으로 기대됨 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 신상훈
• 주관연구기관 : 미래와도전
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 드론;공중방사선;검출장치;감시시스템;3차원 매핑;가시화;실시간;대기환경; 2. Drone;Aerial radiation;Detection device;Monitoring system;3D mapping;Visualization;Real-time;Atmospheric environment;

□ 연구개발 목표 1. 유도초음파 최적 모드 선정 기술 가. 최적 유도초음파 모드 선정 기법 연구 나. 콘크리트 시공 상태에서의 유도초음파 전파 특성 분석 2. 실시간 검사 시스템 구현을 위한 트랜스듀서 연구 가. Comb type 트랜스듀서의 성능 평가 나. Angle beam type 트랜스듀서의 성능 평가 다. Omni-direction 트랜스듀서의 성능 평가 3. 영상화 기법 연구 가. 영상화 알고리즘 최적화 가. SHM (Structural Health Monitoring) 구현을 위한 실시간 영상화 최적화 4. 자동화 기반 CLP 실시간 건전성 연구 다. 신호처리 및 하드웨어 구성 최적화 마. 네트워크 기반 실시간 데이터 공유 시스템 → Big data / deep learning을 이용한 건전성 평가 추가 5. 건전성 평가를 위한 결함의 정량화 연구 가. 감육 깊이에 따른 결함 검출 가능성 연구 나. 감육 분포 및 형상에 대한 결함 위치 및 크기 영상화 연구 6. 원전 CLP 대상 건전성 평가 기법 및 시스템 최적화 가. 기존 결함을 대상으로 한 정량적 및 효용성 평가 나. 일정 시간 가동 및 운용을 통한 시스템 안정성 평가 □ 연구개발 내용 ○ 1차년도 : 1) CLP 대상 Lamb wave 모드 분석 및 주파수 선정 2) 대상 체 dispersion 선도 3) FEM simulation을 통한 최적 모드 선정 4) 콘크리트 bonding state에 따른 전파 양상 ○ 2차년도 : 1) 선정된 유도초음파 모드의 감육 및 결함 평가 검토 2) 최적 토모그래피 이론 선정 3) 감육 깊이에 따른 토모그래피 구현(3D, 정량화) 4) 해당 기법의 영상화 기법의 검출 가능 영역 및 깊이 규명 5) 최소 두께 및 영역을 고려한 센서 배치 선정 ○ 3차년도(단) : 1) 원격 제어용 단일 센서 Unit 개발 2) 센서 재질, 커플링 method 3) 구동 시스템, 내구도 고려 4) 해당 센서를 통한 유도초음파 전파 양상 검증 5) 원격 제어용 모듈 개발 ○ 4차년도 : 1) 국부 정밀 진단 기능 모듈 탑재 2) 오토스캐닝 프로토 타입 툴 3) IOT 기반의 탐상기 컨트롤링 모듈 개발 4) 현장 CLP 동일 구조물 대상의 실증 검사 ○ 5차년도(최종) : 1) LTE 기반의 검사 결과의 실시간 공유 및 평가 2) 빅데이터를 활용한 영상화 최적화 3) 시스템 자동화 모듈 탑재 4) 시스템 최종 점검 및 운용성 평가 □ 활용계획 및 기대효과 ○ 정량적 성과 - 1년차 1) 특허 1건 : 원자력 CLP 유도초음파 실시간 검사 기법 2) SCI 급 논문 1건 - 2~4년차 1) 매년 SCI 급 논문 1건 이상 - 5년차 1) 특허 1건 : 원전 CLP 실시간 자동 비파괴 검사 및 데이터 공유 시스템 2) SCI급 논문 1건 이상 ○ 정성적 성과 - CLP 검사 검증을 위한 유도초음파 모드 선정 기법 - CLP 실시간 검사를 위한 유도초음파 구조 진단 시스템 - CLP 평판 구조 건전성 영상화를 위한 알고리즘 구성 - CLP 대상 유도초음 구조 진단 시스템 DEMO TEST 결과 현 시스템에서 주기적 검사로 이루어지는 CLP 비파괴 검사 누락기간 및 검사자에의 영향과 난접근(상부 돔 구조물) 영역 검사에를 고려한 한계점을 극복한다. 실시간 Robotics 기반의 CLP 검사 기법 구현을 통하여, CLP 내부 의 지속적인 건전성 정보를 공유한다. 해당 정보 공유를 통하여, 격납 건물 내부의 안전관리에 대한 검사 시스템을 완성하고, 장비 개발 및 기술 수출에 대해 이바지 한다. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 조윤호
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 원전격납건물;실시간검사;유도초음파;자동화검사;토모그래피;LTE통신;빅데이터; 2. Nuclear Power plant;CLP;real-time inspection;guided wave;Autonomous system;Tomography;LTE communication;Big data;

□ 연구개발 목표 □ 다양한 원자력 분야에 적용되는 충전층의 주요 변수에 따른 자연/강제대류 열전달 상관식 개발 및 압력강하 예측 모델 연구 - 충전층 높이, 입자 크기, 유동 및 가열 조건에 따른 대류열전달계수 측정 - 가열 충전층 내 자연대류/강제대류 열전달 상관식 개발 - 충전층 구조에 적용 가능한 Colburn J-factor 상관식 개발 □ 연구개발 내용 □ 1단계(1~2차년도) - 문헌조사 수행 및 Test matrix 결정 - 양극 면적과 위치 영향 등을 확인하기 위한 예비실험 수행 - 충전층 자연대류 열전달 측정 실험장치 구축 - 충전층 특성 및 가열 조건에 따른 자연대류 열전달 측정 실험 수행 - 충전층 강제대류 열전달 측정 실험장치 구축 - 충전층 특성, 가열 조건, 유속, 유동 방향에 따른 강제대류 열전달 및 압력강하 측정 실험 수행 □ 2단계(3~5차년도) - 주요 변수(D/d, H, Red 등)의 범위 확장을 위한 전력 제한 평가 - 확장 범위에 대한 충전층 자연대류 및 강제대류 열전달 측정 실험 수행 - 가열 충전층 자연대류 열전달 상관식 개발 및 고도화 - 가열 충전층 강제대류(Upward, downward) 열전달 상관식 개발 및 고도화 - 충전층 구조에 적용 가능한 Colburn J-factor 상관식 개발 및 고도화 □ 활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함) 본 연구는 원자력 침체기의 기초/기반 연구로써 원자력 부문에서 다양하게 활용되는 충전층 내에서 발생하는 자연대류 및 강제대류 열전달 현상을 실험적, 이론적으로 고찰하고자 한다. 개발한 충전층 내 열전달 상관식은 페블 연료를 사용하는 미래형 원자로, 중대사고 파편잔해층 냉각 평가, CFVS의 Sand bed filter 등 다양한 원자력 분야에 적용될 것이다. 물질전달 실험기법을 통하여 입자의 자체가열을 현실적으로 구현하고 기존 연구들보다 확장된 범위의 연구를 수행함으로써 실험데이터 축적에 기여하며 충전층 기하구조가 반영된 Colburn J-factor 상관식을 개발함으로써 충전층 압력강하의 새로운 예측 방법론을 시도할 것이다. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 정범진
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 충전층;페블 베드 원자로;자연대류;강제대류;열전달 상관식;콜번 J 인자;자체가열;물질전달; 2. Packed bed;Pebble bed reactor;Natural convection;Forced convection;Heat transfer correlation;Colburn J-factor;Self-heating;Mass transfer;

ㅇ 연구개발 목표 및 내용 - 최종 목표 자궁경부암에서 인유두종바이러스(HPV) 삽입 패턴에 따른 방사선 민감성 차이에 대한 분자 기전 규명 및 신규 치료 표적 발굴 - 전체 내용 선행되어진 연구로부터 자궁경부암 종양 조직에서 보이는 HPV integration pattern의 다양성을 확인하였고, 여기서 보이는 차이에 따른 type을 구분해내는 방법을 정리하여 논문과 함께 특허등록을 마쳤음(2017년 한국, 2019년 미국 특허 취득). 후속 연구를 통해 방사선 치료 후 예후가 가장 안 좋았던 HPV Low 그룹의 샘플 수를 추가하여 최종 150례의 샘플 수를 확보할 수 있었고 이들로부터 전사체 분석뿐 아니라 단백체 분석까지 함께 수행할 수 있었음. 이처럼 RNA 수준에서 뿐 아니라 protein과 phosphorylation 상태까지 연관 분석이 수행되어지면서 좀 더 정확하고 정밀한 pathway 분석이 이뤄질 수 있었다고 봄. 기존 HPV ISH 분석에 따라 분류된 세 그룹으로부터 각 그룹의 특징을 잘 설명할 수 있는 유전자 선별에 어려움이 있어 전사체 및 단백체 통합 분석 데이터를 기반으로 클러스터링 분석을 수행하게 되었고 이를 통해 좀 더 신뢰할 수 있는 subtype들을 분류해 낼 수 있었음. 각 subtype들이 지니는 gene signature 들과 HPV 삽입 패턴과의 연관성 분석을 통해 각 그룹 별 의미 있는 분자생물학적 특징들을 밝혀낼 수 있었음. 또한 멀티오믹스 통합 분석 데이터를 활용한 gene signature 분석 및 functional networking 분석을 통해 HPV Low 그룹 환자들이 주로 포함되어 있는 subtype 5에서 immune response와 관련된 signal들이 주요 분자 기전으로 작동하고 있음을 확인할 수 있었음. 더불어 다양한 immune cell markers 및 immune checkpoints의 발현 양상을 비교하면서 sub5에서 좀 더 특이적으로 작동하고 있는 pathway를 예측해 볼 수 있었고 또한 관련 target 유전자들을 선별해 낼 수 있었음. 이들을 면역조직화학염색 및 다중형광 면역염색 기법을 활용하여 치료 target으로서의 가능성을 검증해 보고자 함. ㅇ 연구개발성과 자궁경부암 환자 마다 다른 HPV integration pattern의 기전연구를 시행함으로서 분자생물학적 기전에 근거한 신규약제를 방사선치료와 병합하여 사용함으로써 자궁경부암에서의 정밀의학치료를 구현하고자 함. ㅇ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 HPV integration 과 관계된 유전자들을 자궁경부암의 방사선치료 전 바이오마아커로 활용할 수 있을 것으로 기대. Integration pattern에 따라 immune checkpoint inhibitor들을 사용할 수 있는 적응증 마아커로 사용할 수 있다면 임상적으로 매우 임팩트가 큰 발견이 될 것으로 기대 됨. (출처 : 국문 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김주영
• 주관연구기관 : 국립암센터
• 발행년도 : 20211100
• Keyword : 1. 자궁경부암;방사선 치료;방사선 민감성;예후 마커;인유두종 바이러스 삽입패턴; 2. Cervical cancer;Radiotherapy;Radio-sensitivity;Prognostic marker;HPV integration pattern;