비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이태구
• 주관연구기관 : 세명대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 핵 지하대피소;특수 재난;지하공간 리모델링;특수 방호구조;1급 대피시설; 2. Nuclear Underground Shelter;Urgent Disaster;Basement Remodelling;Special Protective Shelter;Level 1 Shelter;

□ 연구개발 목표 및 내용 ￭ 최종 목표 1. 방사선을 이용한 물리 검층 결과 예측 및 해석 연구 2. 방사선 검층 특화 전산모사 수행 및 검증 3. 방사선 검층 존데 설계 최적화 및 성능 향상 방법론 제안 ￭ 전체 내용 - 방사선 검층 결과를 물리적 인자, 지층의 특성으로 변환하는 물리 검층 해석 도구 개발 - 다양한 환경에 대한 전산모사 수행 및 방사선 검층 해석 목적 기반 DB 구축 - 실험실 수준의 mock-up 환경을 조성하여 방사선 검층 특화 전산모사 결과에 대한 실증 검증 수행 - 검증된 전산모사 도구 및 해석 DB를 이용하여 지층 환경에서의 환경요소들을 반영한 새로운 방사선 계측 방법론을 활용한 향상된 존데 설계 제시 ￭ 1단계 • 목표 1. 방사선 검층 특화 전산모사 수행 및 검증 2. 방사선 검층 존데의 성능 향상 방법론 연구 3. 환경 요소를 반영한 전산 모사 연구 수행 4. 전산 모사 결과 검증 연구 5. 방사선 검층 예측 및 해석 기초자료 구축 6. 방사선 검층 존데 성능 향상 방법론 제안 • 내용 - 전산모사를 수행할 몬테카를로 코드 선정 및 운용 - 다양한 환경에서의 방사선 검층 존데의 반응 함수 계산 및 예측 - 속중성자 계측 방안 모색 - 방사선 검층에 영향을 주는 환경 요소 및 계측기 반응에 영향을 미치는 요소 반영 - 한국지질자원연구원의 협조를 얻어 실험실 수준의 mock-up 환경을 조성하여 전산 모사 결과 검증 - 방사선 검층 결과를 물리적 인자, 지층 특성으로 변환하기 위한 상관관계 규명 및 관련 기초자료 구축 - 검증된 전산모사 수행을 통한 방사선 검층용 계측기 종류 및 특성별 반응 비교·분석 □ 연구개발성과 - 검증된 방사선 검층 특화 전산모사를 통해 다양한 환경 변수(시추 온도, 시추 이수 밀도, 시추공 반지름 등)에 대한 방사선 검층 해석 교정곡선 획득 - 중성자/감마선 동시 계측기를 이용한 존데 성능 향상 방안 제안 - 속중성자와 열중성자 계측을 통한 암석의 종류 및 공극률 분석 방법론 제안 - 감마선 분광분석을 통한 암석의 종류 및 밀도 분석 방법론 제안 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 획득한 지반 특성 정보를 이용하여 폐기물 처분장 부지선정 등에 활용 - 중성자/감마선 동시 계측 기술 개발 - 해외 의존도가 높은 지질 및 자원 검층에 대한 기술 자립도 향상 - 광물 자원 탐색, 해양 시추 분야 진출을 위한 기반 기술로서 관련 분야에 대한 국제적 경쟁력 확보 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김기현
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 물리 검층;방사선 검층;몬테카를로;존데;자원탐사; 2. Geophysical logging;Radioactivity logging;Monte Carlo;Sonde;Resource exploration;

□ 연구개발 목표 및 내용 ￭ 최종 목표 (goal) : Self-assembly of peptide amphiphiles induced by nuclear localization for killing cancer ￭ 전체 내용 (total content for summary) : We have designed a peptide amphiphiles, which specifically target the cancer lysosome, undergoes supramolecular assembly through enzymatic cleavage governed by cathepsin B followed by lysosomal swelling. It induces the lysosomal membrane permeabilization (LMP) and damage and causes the caspase independent apoptotic death of the cancer cells selectively through disruption of plasma membrane. Moreover, it is effective in drug resistance cancer and has significant antitumor effect. ￭ 1단계(해당 시 작성) • 목표(goal) : Design and synthesis of the peptide amphiphiles, studied its self-assembly behaviour and nucleus localized assembly • 내용(content) : The peptide amphiphiles was successfully synthesized, it is localized in lysosome and undergoes cathepsin-B instructed self-assembly and forms hard and long fibers in lysosome. ￭ 2단계(해당 시 작성) • 목표 : Studied the effect on the organelle and the anticancer effect and findout the potential peptide amphiphiles • 내용 : Designed peptide causes lysosomal swelling, induces lysosomal membrane permeallization and damage, shows selective anticancer effect and effective in drug resistance cancer. Anticancer effect was confirmed through structure-activity relationship ￭ 3단계(해당 시 작성) • 목표 : Studied the mechanism of the cell death, increase of the selectivity and in-vivo study • 내용 : The peptide amphiphiles causes caspase independent apoptosis, the selectivity was further increases, which causes significant inhibition of the tumor growth. □ 연구개발성과(result) We have shown first time the lysosome localized peptide assembly for inducing selective anticancer effect, overcoming the drug resistance cancer and showcase the importance of the lysosome in developing the supramoleculer nanomedicine □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과(effect) This work opens up a new window for the development of supramolecular nanomedicine based on lysosome targeting towards drug resistance cancer treatment. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : Batakrishna Jana
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 리소좀 내 자기조립;캐텁신 B;선택적 암치료;약물 내성;세포 자가사멸; 2. Lyso-assembly;cathepsin-B;selective cancer treatment;drug resistance;apoptosis;

본 과제의 최종목표는 근계영역의 다중방벽에서 핵종의 장기 지화학거동 특성 평가 자료와 평가기술을 확보하는 것이다. 이를 달성하기 위하여 지하수와 광물의 물리화학적 특성 변화에 따른 핵종의 지화학적 거동을 평가하였고, KURT를 기반으로 한 처분장 폐쇄 후 초기 근계영역에서 용질의 지화학적 거동을 평가하였다. 근계영역에서 처분환경 변화에 따른 처분용기, 완충재, 그리고, 근계암반의 변질특성을 평가하고, 핵종과의 지화학반응에 대한 평가자료를 구축하여 사용후핵연료 심층처분의 안전성평가에 대한 불확실성을 저감하였다. 처분환경을 고려한 모의 사용후핵연료 용출특성 평가 분야에서는 사용후핵연료 매트릭스인 UO₂와 지하수의 반응특성을 평가하였으며, 지화학 인자의 영향을 고려할 수 있는 방사성핵종 조화유출선원항 모델을 개발하였다. 용기부식생성물의 핵종 반응 특성 평가 분야에서는 처분(환원)환경에서 용기부식생성물의 핵종 수착 능력이 탁월하며, 특히 요오드와 같은 고이동성 핵종들을 포획 및 결정화시켜서 이동의 지연효과가 있는 특이점이 있음을 발견하였다. 완충재의 핵종 반응 특성 평가 분야에서는 경주벤토나이트에 대한 광물 및 지화학적 특성분석을 종합분석하였으며, 압축벤토나이트의 공극수에 대한 화학적특성을 분석하였다. 지화학적 환경 변화에 따른 벤토나이트의 핵종 수착 특성을 분석하고, 핵종 이동 지연에 대한 지화학적 인자의 영향을 평가하였다. KURT 기반 용질거동 평가 분야에서는 산화환원환경 변화에 따른 처분환경 모사 고온/고압 하 근계영역 물-암석-핵종 반응 현장시험을 수행하였으며, 이를 통하여 근계영역에서 완충재 및 암반의 변질특성과 그에 따른 핵종의 이동/지연 특성을 평가하였다. 또한, 핵종의 지화학적 거동 예측을 위한 근계영역 지화학 진화모델을 개발하였다. 본 연구과제의 결과물들은 처분환경에서 핵종의 지화학적 거동을 예측하여 차분장의 장기 안전성에 대한 과학적 기술자료로 활용될 것으로 기대한다. (출처 : 서지정보양식 203p)

• 연구책임자 : 이재광
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 근계영역;방사성핵종;지화학 거동;용기부식생성물;벤토나이트;수착;산화환원;이동;지연;진화;처분환경;사용후핵연료;지화학거동; 2. Near-field;Radionuclide;Geochemical behavior;Canister corrosion product;bentonite;Sorption;Redox;Evolution;Migration;Retardation;Spent nuclear fuel;Disposal environment;

□ 연구개발 목표 및 내용 ￭ 최종 목표 자동화된 역방향 세기조절 방사선 치료(Intensity-Modulated Radiotherapy: IMRT) 최적화 기법을 개발하고 후향적 임상평가를 통해 임상 적용 가능성과 안전성을 평가 ￭ 전체 내용 자동화된 역방향 세기조절 방사선 치료 방법을 개발하기 위해 필요한 세부 기술, DICOM 의료영상처리, 방사선 치료선형가속기 모델링, 자동구획 기법, 선량평가 및 최적화 기술을 확립한다. 확립된 기술을 통합하여 세기조절방사선 치료의 자동화를 실현한다. 적용된 방법에 실제 임상 데이터에 이용하여 세기조절 방사선 치료계획을 구성하고 통상적인 입체조형 방사선치료의 결과와 비교하여 임상 적용 가능성을 평가한다. 또한 적용된 기술의 실제 전달선량과 계획 선량을 비교 평가하여 안전성을 평가한다. □ 연구개발성과 연구과정을 통해 DICOM 의료데이터의 시각화, 방사선 치료 선형가속기를 모델링하고 이를 이용하여 세기조절 방사선 치료 타겟 자동구획 방식을 구현함. 구현된 방식은 실시간으로 구획 및 변조가 가능하도록 설계되었으며 MLC aperture 와 block의 다층구조로 형성하여 치료 중 불필요한 조사 범위가 최소화되도록 설계함. 구현된 방식을 실제 임상데이터에 적용하여 3D 입체조형 방사선 치료와의 선량분포 비교평가를 통해 임상적용 가능성을 평가하였음. 평가결과 자동구획 타겟을 이용한 세기조절 방사선 치료의 결과는 통상적 치료 대비 선량분포의 일치도 및 균질성이 의미있게 개선되었고, 정상장기 조직의 보존능력이 향상됨을 확인하였음. 또한 전달선량과 계획 선량의 정확성을 평가하기 위하여 세기조절 방사선 치료의 photon fluence의 simulation 방법을 구축하고 결과를 상용 치료계획시스템의 계획 선량 및 실제 전달선량과 비교하고 다양한 조건에서 실측하여 개발된 방식의 안전성과 정확성을 평가하였음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구에서 도입한 방식은 세기조절 방사선 치료의 준비에 소요되는 시간과 자원, 비용을 효과적으로 감소시키면서도 일반 입체 조형 방사선 치료 대비 치료의 품질을 향상시킬 수 있는 효율적인 방법으로 판단됨. 실제 임상에 적용될 경우 치료의 질적 향상과 함께 기술적 부가가치의 창출도 가능할 것으로 판단됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정호진
• 주관연구기관 : 국립경상대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 세기조절 방사선 치료;선량 최적화;의료영상처리;자동구획;선량평가; 2. Intensity modulated radiation therapy;Dose optimization;Medical image processing;Auto segmentation;Quality assurance;

3D 프린팅 기술을 원전 부품제작에 아용하기 위해서는 제조한 소재의 건전성 및 원전환경 적용성 평가가 선행되어야 한다. 본 연구는 원자력 부품소재 가운데 널리 사용되는 스테인리스강 및 코발트 합금을 3D 프린팅 장치로 제작하고, 그 소재의 미세조직 및 기계적 물성을 평가하였다. 원자로 제어봉의 동작을 안내하는 가이드 카드의 주요 소재인 스테인리스강 304L 및 제어봉구동장치 부품소재인 코발트 합금을 대상으로 생산한 물성자료 가운데 중요한 결과를 다음과 같이 요약한다. • 두 가지 3D 금속 프린팅 (PBF, DED) 방식으로 제작한 스테인리스강 304L 특성을 비교·평가하여, DED 방식으로 제작한 소재의 우수한 기계적 물성(인장 및 내마모)과 조사 저항성(내방사선)을 확인하였다. • 3D 프린팅 소재에서 발생하는 균열 및 공극의 최소화를 위하여 프린팅 공정 조건의 최적화를 수행하였으며 결함을 제거하는 방법으로 후처리 가공기술도 평가하였다. PBF 방식의 프린팅 장치를 이용하여 축소된 노심부품 (가이드카드) 시제품을 제작하였다. • 대상소재(스테인리스강 304L 및 Haynes 25)는 제어봉구동장치와 관련된 소재로 마모 특성이 중요하다. 부품 적합성 평가에 활용할 목적으로 ASTM 기술기준에 따른 Pin-on-disk 마모시험을 수행하여 3D 프린팅 제작 소재의 우수한 내마모 특성을 확인하였다. • 3D 프린팅 소재의 원전 적용을 위해서는 방사선 조사시험으로 소재의 손상거동 평가가 필수적이다. 본 연구에서는 호주 ANSTO 기관과 공동으로 헬륨 이온조사 시험을 수행하여 조사특성 평가자료를 생산하였다. 특히 이온조사 시편의 얇은 손상층에서 미소시험편을 정밀 가공하여 기계적 특성을 평가하였다. (출처 : 서지정보양식 - 초록 89p)

• 연구책임자 : 권준현
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 3D 프린팅;후처리;내마모;내방사선;조사시험;제어봉구동장치;가이드카드; 2. 3D printing;post-processing;wear-resistance;radiation-resistance;irradiation test;control-rod drive mechanism;guide card;

원전에 컴퓨터 및 통신기술의 적용으로 사이버침해 대응 연구가 요구됨. 원전 계측제어시스템의 사이버침해 대응 연구에 가장 중요한 Test-bed를 구축하기 위해 원자력 디지털 계측제어시스템 국산화 설계 및 개발 경험을 바탕으로, 안전계통으로서는 ESF-CCS, 비안전계통으로는 다양성보호계통(DPS), 원전종합감시계통인 (IPS)를 각기 대표적인 계통으로 선정하여 이들에 대한 설계, 제작, 통합시험을 수행함. 본 연구를 통해 원전 사이버사고 대응체계 운영을 위한 기반기술 확립하고, 국내 원자력시설 및 유관기관들의 TEST-BED 공동활용 및 사이버보안 평가 기술지원을 통해 국민 안전성 제고하는데 기여하고자 하였음. 이를 위해서 산업체의 사이버보안 시험평가 결과 비공개 전달 및 보안성 강화방안 기술지원을 하였으며, Test-bed 활용을 통해 산업체의 사이버보안 평가비 절감에 기여하였음. 또한 원전 사이버보안 R&D 네트워크 확대 및 실무 교육훈련을 지원하기 위해 국내 사이버보안 교육 콘텐츠를 개발하여 전파하고자 하였음. 이를 통한 원전 사이버보안 인식제고 및 안전성 향상 기대함. 본 연구는 IAEA, 미국 Idaho National Lab. 등 국외 사이버보안 전문기관과 체계적이고 장기적인 협력체계 구축을 통한 원전 사이버보안 역량 강화와 국제 원자력 사이버보안 연구에 기여함. (출처 : 서지정보양식 - 초록 75p)

• 연구책임자 : 송재구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 원자력;사이버보안;계측제어시스템;사이버공격 대응;원자력 안전; 2. nuclear power;cyber security;I&C system;cyber attack response;nuclear safety;

□ 연구개요 - 비파괴 분야의 방사선투과시험은 다양한 현장에서 효율적인 인력 및 작업관리가 가능함에 따라 지속적으로 활용되고 있지만, 지속적인 피폭 사고사례로 인해 안전교육 및 규제를 통한 안전관리가 인식이 높아지고 있음. - 이에 본 연구에서는 방사선 센서 기술을 접목하여 비파괴 조사장치의 감마선원의 위치추적기술에서 선량분포를 모니터링할 수 있는 방사선안전관리 분야의 선진 기술을 확보하는 것이 궁극적인 목표이며, 이를 비파괴 안전관리시스템에 적용할 수 있는 기술을 제시하는 것임. □ 연구 목표대비 연구결과 - 본 과제는 방사선원 위치 모니터링을 위한 위치 검증 결과에 대한 중견후속연구로써 1차년도 single plate detector (SPD), 2차년 Parallel plate detector (PPD) 선량계의 선량분포 감시 시스템 연구결과로써, 연구팀이 제시하고자 하는 prototype의 검출시스템 형태와 성능을 정성적 및 정량적으로 결과를 제시하였고, 연구 목표에 따른 착안점과 기준점에 근거하여 정량화된 결과를 도출하였음. - 본 과제는 제시된 목표에 따라 성실하게 수행한 결과, 형상화된 연구의 흐름 및 진척 상황을 포함하는 결과를 가지고 수행 시 발생되는 난제 문제에 대한 해결 방안을 제시함으로써, 목표 달성도 100% 이상의 연구 과제를 수행하였다고 판단됨. - 또한 본 연구 과제의 계획서 상에서 제시하였던 KCI 4편, SCI 4편의 실적 목표치에 대하여, 본 과제의 목적성을 바탕으로 다양한 광도전체 물질에 대한 특성 평가를 꾸준하게 수행하고 발표함으로써, 국·내외적인 학술활동을 포함하여 SCI 6편과 KCI 3 편의 KCI 논문 결과를 달성함으로써 실적 달성도는 150% 이상으로 평가할 수 있음. - 또한 본 연구는 2017년 중견과제인 ‘비파괴검사의 방사선원 위치 감시를 위한 실시간 안전관리시스템 개발’을 시작으로 2019년 중견후속 과제인 ‘비파괴검사의 안전 관리를 위한 방사선원 실시간 선량분포 감시시스템 개발'을 통해 각 2년간의 단계적 연구 결과 및 성과를 도출하였다는 점에서 미래 방사선 안전관리의 기술력 증진을 위한 국가 연구과제 성실성을 지님. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 본 연구 결과는 방사선원의 위치 및 분포도를 실시간 확인할 수 있는 반도체 기술로써 방사선 안전관리 분야를 넘어 의료. 산업적으로 활용될 수 있는 활용 가능성을 지님. - 본 결과에서 제시하고 있는 물질은 타 검출기 물질 기술에 비해 비교적 제조단가가 낮기 때문에, 산업적으로 다양한 형태에 맞춰 경제적인 보급가를 제시 할 수 있다는 장점을 가짐. - 그러므로 본 과제에서 제시된 기술은 방사선을 사용하는 모든 활용 분야에 적용될 수 있으며, 요구되는 형태에 맞춰 기능적 소재 및 소형 기술 개발이 이루어진다면 보급형 의료업, 산업, 공업, 환경산업 등 안전관리를 위한 계측기로써 개발 될 수 있음. - 그러므로 본 연구 결과물을 바탕으로 방사선 위험성의 검증 절차를 명문화하고 이를 이용하는 산업체와 연계 또는 기술이전 하여 실제 보급화 할 수 있는 제품을 최종 목표로 기대함 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박성광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 바파괴조사기;방사선투과검사;감마선원;방사선검출기;안전관리시스템; 2. Gamma ray projector;Radiographic Testing;Gamma ray source;Radiation detector;Safety management system;

□ 연구개발목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 미래 원자력 조사기술 개발 ○ 조사특성 측정 및 평가기술 고도화 ○ 중성자 이용 첨단소재 조사특성 원천 기반기술 연구 ○ 전체 내용 ○ 미래 원자력 조사기술 개발 - 저온(100℃ 이하) 및 고온(최대 1000℃) 조사기술 개발 - 장주기(15 주기 이상) 조사기술 개발 - 미래원자력 재료/핵연료 조사기술 개발 ○ 조사특성 측정 및 평가기술 고도화 - LVDT 제작 및 핵연료 계장캡슐 개발 - 열/고속 중성자 측정용 계장센서 개발 - 고속/열중성자 조사량 정밀평가 기술 개발 - 조사온도 정밀평가 기술 개선 ○ 중성자 이용 첨단소재 조사특성 원천 기반기술 연구 - 방사화 첨단소재 조사특성 평가용 시설 구축 - 중성자 조사 전/후 물성 변화 연구용 측정 시스템 구축 - 중성자 조사를 통한 첨단소재 원천기술 평가 ○ 1단계 □ 목표 및 내용 ■ 1차년도 (2013년) • 저온 및 고온조건 조사기술 개발 - 저온(<100℃) 조사시험 캡슐 설계/장치 제작 - 고온(700∼900℃) 조사시험 캡슐(13M-01K) 설계, 제작 - 고온시험용 캡슐(13M-01K) 노내 조사시험(∼933℃ 도달) • 고속 및 열중성자 조사량 정밀평가 및 장주기 조사기술 개발 - 고속중성자 조사량 평가 정밀도 개선 - 장주기 조사 요소기술 개발 • 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술 개발 - LVDT 개발 및 핵연료 계장 및 캡슐설계 - 핵연료 특성평가(온도, 압력, 길이) 기술 분석 • 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 - 첨단소재 조사특성 평가 요소기술 검토 - 첨단소재 중성자 조사특성 평가 ■ 2차년도 (2014년) • 저온 및 고온조건 조사기술 개발 - 저온(<100℃) 조사기술 노내 검증 - 고온(<1000℃) 조사캡슐 설계 및 계장기술 개발 • 고속 및 열중성자 조사량 정밀평가 및 장주기 조사기술 개발 - 고속중성자 조사량 평가기술 검증 및 열중성자 조사량 평가 기술 개발 - 장주기 조사기술 개발용 장치 설계/제작/노내시험(8주기) • 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발 - LVDT 장착 핵연료 계장캡슐 조사시험 - 핵연료 특성평가(온도, 압력, 길이) 기술 분석 • 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 - 첨단소재 조사특성 평가용 실험실 공간 확보 - 첨단소재 중성자 조사특성 평가 ○ 2단계 □목표 및 내용 ■ 1차년도 (2015년) • 고온조건 조사기술 개발 - 고온시험용 모컵캡슐(14M-08K) 및 고온용 FM 설계/평가/제작 • 장주기 조사기술 개발 - 장주기(15주기 이상) 조사용 캡슐 및 제어시스템 노외 건전성 평가 • 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발 - SFR 핵연료 조사시험 캡슐 설계 • 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발 - 열/고속 중성자 측정 계장센서 설계/제작 • 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발 - 조사공에 따른 중성자 조사량 특성 평가 - 조사온도 해석 및 측정 이력 평가 • 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 - 방사화 첨단소재 조사특성 평가용 실험실 기반시설 구축 - 중성자 조사 후 물성 변화 연구용 측정 시스템 구축 - 중성자 조사용 반도체/초전도체 재료 물성 평가 ■ 2차년도 (2016년) • 고온조건 조사기술 개발 - 고온용 브레이징 기술 보완 및 유도가열 브레이징 기술 개발 - 고온조사 시험용 캡슐(15M-03K) 제작 • 장주기 조사기술 개발 - 장주기 캡슐 15주기 노외건전성 평가 및 제어시스템 하나로검증 • 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발 - 핵융합로 재료(ARAA) 조사시험을 위한 캡슐(16M-02K) 재제작 • 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발 - 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 및 성능평가 - 고온 조사시험용 LVDT 노외시험 및 성능평가 • 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발 - 연소노심을 반영한 조사시험 이력 평가 시스템 개발 - 조사온도 정밀 해석 프로그램 개발 • 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 - 방사화 첨단소재 조사특성 평가용 장비 구축 - 조사시험용 반도체/초전도체/강유전체 등의 첨단소재 제조 - 전자빔 및 중성자원을 이용 산화물반도체/초전도체/강유전체 조사 - 조사량 및 어닐링에 따른 첨단소재 물성 측정/평가 ■ 3차년도 (2017년) • 고온조건 조사기술 개발 - 고온용 캡슐(16M-03K) 설계 제작 및 고온 내구성 시험 - 조사시험 온도(∼933℃) 평가 및 부품의 건전성 평가 - 고온용 FM 제작 및 성능 평가 • 장주기 조사기술 개발 - 장주기 (15주기, 5dpa) 조사기술 검증 및 활용 • 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발 - 핵융합로 재료(ARAA) 조사시험 수행 • 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발 - 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 및 성능평가 • 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발 - 고속/열중성자 조사량 측정결과를 통한 평가결과 비교 - 캡슐 설계 변수에 따른 온도 측정 결과 평가 • 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 - 조사시험용 반도체/초전도체/강유전체 등의 첨단소재 제조 - 고속중성자/전자빔 이용 산화물반도체/초전도체/강유전체 조사 실험 - 첨단소재 산업화를 위한 방사선 조사 기술 신규과제 도출 □ 연구개발성과 1. 저온 및 고온 조건 조사기술 개발 가. 저온(<100℃) 조사시험 캡슐설계/장치제작 - 저온 조사시험 노외검증용 캡슐(11M-19K) 설계/제작 - 저온 조사시험용 캡슐 노외 건전성 및 성능 시험/분석 - 저온 조사시험용 캡슐(11M-20K) 안전성 검토 및 평가 나. 저온(<100℃) 조사기술 노내 검증 - 저온 조사시험 노내검증용 캡슐(11M-20K) 하나로 조사시험 수행 (수출용연구로 핵심재료 조사특성 database 확보 지원) - 저온 조사시험용 캡슐 내 시편 온도 설계조건 만족 확인 (최대 56℃) - 저온 조사시험용 캡슐 및 계장기술의 조사후 건전성 최종확인 다. 고온(<1000℃) 조사시험 캡슐 설계/제작/시험 - 고온 조사시험용 캡슐 설계/제작(13M-01K, 15M-03K) - 고온 조사시험용 캡슐(13M-01K) 이용 하나로 노내 조사시험(∼933℃), 계장기기 부품의 건전성 확인 - 고온 시험용 캡슐 설계/제작(16M-03K), 노외시험 및 내구성, 건전성 평가(온도∼1,000℃) - Furnace 이용 고온 시험용 캡슐 고온 내구성 시험(∼1,000℃) - 조사시험과 고온시험 분리 결과 평가 라. 고온(<1000℃) 계장기술 개발 - 고온 브레이징 기술 개발용 캡슐(14M-08K) 설계 제작 - 고온용 브레이징 기술 보완 및 유도가열 브레이징 기술 개발 - 고온조사 캡슐(13M-01K) 이용 고온조사 온도 평가 및 부품 건전성 확인 - 고온시험용 캡슐(16M-03K) 이용 계장품 고온 내구성 시험 - 고온용 FM 제작 및 성능 평가 2. 장주기 조사기술 개발 가. 장주기 조사 요소기술 개발 - 노외시험용 모컵캡슐(11M-19K) 활용 노외건전성 평가 - 캡슐 하단부 손상 분석을 통한 설계 개선 - 캡슐 관련시스템(제어시스템, 안내관, Junction Box)의 안전성 평가 나. 장주기(8주기) 조사기술 개발 - 3 dpa 장주기(8주기) 조사시험용 캡슐(11M-21K) 설계/제작/노내 조사시험 - 캡슐 조사 후 건전성 평가 다. 장주기(15주기) 조사기술 개발 - 캡슐 하단부 구조 건전성 분석을 통한 설계 최적화, 특허 등록 - 5 dpa 장주기(15주기) 캡슐 제작/노외시험 완료 및 조사시험 승인 - 연구로 핵심재료 수명말기까지 조사특성 database 확보 - 장주기 캡슐/제어시스템 건전성 평가 및 조사시험 안전심의 통과 3. 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발 가. 미래원전용 기술개발 및 하나로 이용활성화 방안 수립 - 미래원전 이용자 기술 수요 조사 및 하나로 수행방안 검토 - 미래원전용 고 dpa(초장주기) 조사기술 개발현황 및 기술조건 검토 - 국내외 하나로 이용자 요구 및 이용 활성화 방안 검토 : 심포지움, 조사시험 전문가 회의, 이용자 전문교육, 해외 이용자 기술협력 수행 나. 미래 원자력 시스템 재료/핵연료 조사시험 - 핵융합로용 재료(ARAA) 캡슐 설계/제작/조사시험 (14M-04K, 16M-02K) - SFR 핵연료 하나로 조사시험 캡슐 설계/제작 (15F-02K) 4. 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술 개발 가. LVDT 제작 및 핵연료 계장 및 캡슐설계 - 변위측정용 국산 LVDT 제작 및 특허 등록 - 압력측정용 국산 LVDT 제작 및 특허 등록 - MI Cable Stripping 장치 특허 등록 및 유상 기술이전 나. LVDT 장착 핵연료 계장캡슐 조사시험 - LVDT 및 핵연료 이종용접 기술개발 - 압력/변형용 LVDT 장착 핵연료봉 설계 제작 - LVDT 노외 성능평가를 위한 계장캡슐 설계, 제작 노외 조사시험 기술개발 다. 열/고속 중성자 측정 계장센서 설계/제작 - 열 중성자 측정 계장센서(고순도 CVD Diamond) 설계 및 특허 등록 - 고속 중성자 측정 계장센서 설계 및 제작(열 중성자 변환 박막 포함) 라. 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 및 성능평가 - 고온 특성 시험 및 중성자 조사시험 (중성자발생장치, Cf²⁵²) - 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 - 열/고속 중성자 노외 측정시험 및 SPND 비교 데이터 분석 - 열/고속 중성자 검출기 특허 등록 (3건) 및 유상 기술이전 완료 - 열/고속 중성자 측정 계장센서 노내시험 준비 완료 5. 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발 가. 고속중성자 조사량 평가 정밀도 개선 - Fluence Monitor (F/M) 설계/제작/측정 및 조사량 평가 - 조사시험을 위한 다양한 운전변수 조건에서의 고속중성자속 해석 - F/M 이용 고속중성자 조사량 측정기술 신뢰도 개선방안 제시 나. 고속중성자 조사량 평가기술 검증 및 열중성자 조사량 평가 기술 개발 - 고속 및 열중성자 조사량 정밀 평가를 위한 해석 방법 개발 - 조사공별 고속중성자속 특성 및 정밀도 평가 다. 고속/열중성자 조사량 평가기술 개선 - 하나로 연소노심 모델을 반영한 MCNP 기반 해석 방법 개발 - 고속 및 열중성자 조사량 평가기술 확립 라. 조사온도 정밀평가 기술 개발 - 조사온도 해석 기술 개선 - 캡슐 설계에 따른 조사온도 평가 6. 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 가. 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반 구축 - 첨단소재 조사특성 평가를 위한 하나로 이용현황/시설/장비 관련 기반기술 검토 및 개선안 마련 - 방사화 시편 전용 물성측정 실험실 확보 및 기본시설 구축 - 조사 후 물성 변화 연구용 측정 시스템 구축 ; 온도-저항 시스템, 온도가변형 (80-773 K) Hall effect 측정 시스템, 4 point probe 시스템, 반도체 파라미터 분석기 등 나. 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구 - 첨단 소재[반도체(Si, Ge, InGaZnO, ZnSnO, ZnO), 초전도체(MgB₂, YBCO), 강유전체(P(VDF-TrFE))] 제조/특성 분석 - 중성자/전자빔/이온빔 등 조사 이용 첨단소재 특성 분석/평가/유수의 논문게재 (40여편) - 첨단소재 조사특성 분석/평가를 통한 물성향상 데이터 확보 - 초전도 소재 산업화를 위한 방사선 조사 기술 신규과제 도출 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 과제를 통해 개발되고 있는 기술을 포함하여 하나로 캡슐 조사시험 기술은 2021년 현재 30개 이상의 국가 주요 원자력 기술개발 과제들에서 필요한 조사시험 수행을 협의하고 있는 등 아래와 같이 상용로, 연구로, 미래원자로 등 ‘국가 주요 원자력 기술개발’에 매우 중요하게 활용되었거나 향후 활용될 예정이다. - 상용로 기술개선 (원자로 압력용기용 저합금강 개발 (KAERI)) - 상용 핵연로 기술개선 (사고저항성 강화 핵연료 피복관 (KAERI), 사고 저항성 강화 UN 핵연료 (RITS, 스웨덴), 하이브리드 핵연료 (KAERI), 경수로 핵연료 피복관 재료 database (대학 연합), Th-based 핵연료 (KAERI), 사용후 핵연료 피복관 건식저장 특성연구(KAERI), 3-D Printing 핵연료 집합체 연구 (KAERI)) - 미래형원자로 (VHTR) 기술개발 (노내 구조재료 개발 (KAERI), TRISO 핵연료 개발(KAERI), 수지 계통 재료 평가 (KAERI), SiC 복합체 평가 (KAERI)) - 미래형원자로 (SFR) 기술개발 (U-Zr-X 핵연료 개발 (KAERI), ODS 구조재 개발 (KAERI)) - 미래형원자로 (MSR) 기술개발 (LiF-ThF-Actinide Fuel in LiF/KF/NaF (SEABORG, 덴마크)) - 핵융합로 기술개발 (ARAA 재료 및 용접부 조사평가 (KAERI/KIMS), Li Oxide/Be alloys 연구 (QST, 일본)) - 연구로 기술개발 (U-Mo 신형 핵연료 개발 (KAERI), 노심재료(Be 코팅, KAERI), U₃Si₂ 핵연료 개발 (KAERI/ANSTO)) - 계장기기 기술개발 (상용로용 장수명 SPND 국산화 개발 (한수원 중앙연구소),열/고속 중성자 검출기 개발 ((주)다성기술), ENFMS 개발 (유저스(주)), Piezoelectric sensor (Ca/Na/Nb-O, KAERI)) - 동위원소 기술개발 (Fission Mo 기술 개발 (KAERI), Long-Term Fission C Target (KAERI)) - 동력로용 핵연료/제어봉 기술개발 (KAERI) - 첨단 소재 조사특성 기초연구 (반도체 (Si, Ge, SiC, ZnSnO), 초전도체, 강유전체 조사시험 (KAERI)) - 기타 기술개발 (상용로용 몰타르 조사특성 평가 (연세대, KAERI)) ○ 기대효과 - 미래형 원자로 개발에 필수적인 미래형 재료/핵연료 조사특성 설계자료 생산을 위한 조사시험 기술을 개발하여 향후 미래원자력시스템 실용화에 기여 - 조사특성 측정 및 평가기술 고도화를 이루어 재료/핵연료 조사 취화특성 자료생산을 통해 국내 가동 원전의 안전성 향상, 계속운전 및 원자력 수출(상용로, 연구로)에 기여 - 중성자 조사를 통한 첨단 소재 성능향상 원천기술 확보를 위한 기반을 마련함으로써 첨단소재 분야에서 세계적 경쟁력 확보 및 미래창조 산업 창출 기반 마련 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전병혁
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210400
• Keyword : 1. 중성자 조사기술 고도화;미래형 원자로 조사기술;조사특성 측정 및 평가기술;첨단소재 조사기술; 2. Improvement of neutron irradiation technology;Irradiation technology of future nuclear energy;Measurement and evaluation technology for irradiation characteristic;Irradiation technology of advanced materials;

연구개요 본 연구에서는 크러스레이트 화합물의 형성을 이용하여 합성가스의 주요 구성 성분(CO₂, CO, H₂)이 크러스레이트 화합물 내로 포집되는지 여부를 확인하며, 필요에 따라 주요 성분들의 분리/농축을 달성할 수 있도록 하며 이에 따른 합성가스 연료의 발열량 및 엔진 효율의 변화를 파악하는 것을 목표로 함. 이를 위하여 합성가스 주요 구성 성분들의 순수 상태 및 이들 성분이 다양한 조성으로 혼합된 2성분/3성분 혼합 가스로부터 크러스레이트 화합물 샘플을 형성하고 분광학적 분석을 통해 분석함으로써 크러스레이트 화합물 내로 포집되는 기체의 포집률과 이에 따른 혼합 가스로부터의 분리 효율을 정량적으로 분석하고자 함. 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 최초에 설정하였던 목표들을 모두 달성하였다. 우선적으로 합성가스를 구성하고 있는 순수물질들이 유기 크러스레이트를 형성하면서 그 내부에 포집되는지를 3가지 순수 가스인 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂) 및 수소(H₂)에 대해 확인하였고, 그 결과 CO와 CO₂는 유기 크러스레이트를 형성하는 반응을 하며 내부로 포집되는 반면, H₂는 반응이 일어나지 않고 포집도 되지 않음을 확인하였다. 이어서 다양한 조성의 2성분 혼합가스인 (CO+CO₂), (CO₂+H₂) 및 (CO+H₂)에 대해서도 마찬가지로 유기 크러스레이트 형성 실험을 수행하였다. 그 결과 H₂는 포집이 되지 않기 때문에 (CO₂+H₂) 및 (CO+H₂)의 혼합 가스에서는 조성에 관계없이 CO와 CO₂만을 선택적으로 포집하는 것이 확인되었으며, 1-step으로 분리 공정을 설계할 수 있다는 결론을 도출하였다. 반면, 두 가지 성분이 모두 포집되는 (CO+CO₂) 혼합 가스의 경우에는 압력 및 온도 조건에 따라서 원하는 성분만을 선택적으로 분리/회수하는 것이 가능할 것으로 판단되었다. 3성분 혼합 기체에 대해서도 분광학적 분석 실험과 GC/EA를 사용한 정량 분석 실험을 수행함으로써 성분별 분리 거동을 확인할 수 있었는데, 3성분 혼합기체로부터 CO₂의 선택적 분리는 낮은 압력(5~40 bar)을 사용하여 하이드로퀴논과 반응함으로써 1-step으로 수행할 수 있으며, CO만을 선택적으로 분리하기 위해서는 낮은 압력에서의 CO₂ 분리 후 높은 반응 압력(40~80 bar)을 사용하여 2-step으로 수행할 수 있다는 결과가 얻어졌다. H₂는 반응 이후 최종적으로 분리되지 않은 채로 기상에 남게 된다. 40 mol% CO+40mol% H₂+20 mol% CO₂로 구성된 feed gas의 1 ton/day 공급에 따른 CO₂의 포집 분리를 모사한 결과, CO₂의 완전한 분리를 위해 필요한 하이드로퀴논의 양은 3,527 kg/day이며 이 경우 CO₂가 완전히 제거됨으로써 합성가스의 발열량은 최초 대비 73.3% 증가하게 됨. 만일 CO₂의 완전한 분리를 달성할 필요가 없거나 하이드로퀴논 반응물에 소모되는 비용을 줄이기 위해 이보다 적은 양을 사용할 경우, 500∼3000 kg/day의 사용량에 따라 재가스화 후 재활용을 하는 방식으로 운용할 수 있다고 판단됨. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 확보된 분석 연구 자료는 추후 한국에너지기술연구원 같은 기관과의 협의를 통하여 파일럿 플랜트 및 실제 플랜트 규모에서 사용되는 혼합연료 조성에 대해 적용함으로써 분리/회수 기술 적용시 발열량과 엔진효율 게산을 위한 기본 핵심 자료로 사용하며, 이에 필요한 실험 자료를 우선적으로 확보하고 이를 활용하여 발열량 및 분리 시 효율 향상을 파악하는 데에 주력할 예정이다. 향후 이러한 연구를 통하여 공정의 scale-up이나 공정조건에 따른 효율 개선 작업에 필요할 경우, 추가 연구를 통하여 필요한 핵심 자료를 함께 제공함으로써 우수한 연구 성과 도출을 위해 지속적으로 사용될 예정에 있다. 분석 연구를 통해 얻어진 합성가스의 성분별 분리/정제 및 그 불순물 제거에 대한 실험 결과는 관련 분야에서 중요성을 갖는 우수한 연구 성과이므로 앞으로도 다수의 논문 발표를 통하여 성과를 국내외에 지속적으로 알릴 예정임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이종원
• 주관연구기관 : 공주대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 합성가스;크러스레이트;수소;분리;하이드로퀴논; 2. syngas;clathrate;hydrogen;separation;hydroquinone;