□ 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;

공학적방벽 복합거동 검증기술 개발을 위해 수행한 주요 연구 결과는 다음과 같다. • KURT 기반 공학적방벽 열-수리-역학 복합거동특성 규명 현장시험(In-DEBS)으로부터 국내 결정질암반에서의 THM 측정자료 DB를 구축하고 중장기적 운영 기반을 마련하였다. • 처분시스템 성능 현장 검증 및 모델 구축에 필요한 공학적방벽 완충재의 복합물성 평가 기반을 구축하였다. • 공학적방벽 완충재로써의 국내산 Ca-벤토나이트 블록의 복합물성 특성을 규명하고 이들의 열-수리 상관관계 모델을 제시하였다. • 공학적방벽-근계암반의 역학적 거동 평가기술을 개발하였으며 역학적 거동과 손상도의 상관관계를 규명하였다. • 공학적방벽 THM 복합거동 진화모델 및 기체압력을 고려한 HM 해석 모델을 개발하였다. • 국제공동연구를 통해 개발한 공학적방벽 THM 복합거동 해석 모델과 기체압력을 고려한 HM 해석 모델의 현장 적용성을 검증하였다. • 공학적방벽 THM 복합거동 해석 모델에 공학규모 EBS 현장 시험(In-DEBS) DB를 입력자료로 이용하여 KURT 기반 처분시스템 THM 복합거동을 평가하였다. • 처분환경 진화과정에서 예상되는 처분시스템 근계영역에서의 처분공 간 THM 복합거동 간섭현상을 시험하기 위한 다중 처분공 간섭현상 현장시험(In-DEBS-M) 개념을 개발하고 개념 설계(안)을 제시하였다. (출처 : 서지정보양식 464p)

• 연구책임자 : 김건영
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 처분시스템;심층처분;지하연구시설;공학적방벽;열-수리-역학 복합거동;THM 진화 모델;완충재;벤토나이트;지하처분연구시설;열-수리-역학적 거동;성능 검증; 2. Repository system;Deep geological disposal;URL;Engineered barrier;THM coupled behavior;THM evolution model;Buffer;Bentonite;In-DEBS;KURT;KAERI underground research facility(KURT);Thermal-Hydrological-Me chanical coupled behavior;Performance verification;

□ 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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ㅇ 최종 목표 분열하는 세포에만 작용하여 종양의 성장을 억제하는 것으로 알려진 전기장 치료를 이용하여, 방사선 치료의 효과를 극대화 하는 융합 암치료 시스템 기술개발 ㅇ 전체 내용 • 다양한 기능이 탑재된 교류전기장 발생장치와 환자의 피부에 탈부착이 가능한 전극을 이용하여 전기장 암치료시스템의 하드웨어 개발 • 환자의 CT 영상과 전극의 크기 및 위치정보를 이용하여 환자 인체 내 전기장의 세기를 계산하고 종양과 정상조직에 부여되는 전기장의 3차원 분포를 영상 및 수치로 표시하여 계획된 치료(Treatment Plan)의 타당성을 평가하는 소프트웨어 개발 • 종양의 생물학적 특징 및 물리적 특징에 기반하여 방사선_전기장 융합암치료의 효과를 검증하고 생물학적 기전 규명 □ 연구개발성과 • 전기장 암 치료기 하드웨어(BMP-200)와 인체 내 전기장을 계산하는 알고리즘 및 전기장 분호 디스플레이 GUI를 개발하였음. 이를 통해 SCI급 학술지인 Journal of the Korean physical society에 논문을 게재하였음. • 전기장과 방사선을 융합 암치료 효과를 검증하기 위해 췌장암 세포주 2가지를 이용하여 연구하였고, 그 결과 apoptosis를 통한 암세포사멸을 일으키며 전기장 치료와 방사선치료가 융합되었을 때 시너지효과가 나타남을 검증하였음. 또한, fractionation을 이용하여 치료 시간에 따른 효과를 확인하였음. 이를 통해 SCI 급 학술지인 Technology in cancer research & treatment와 International journal of radiation biology에 논문을 게재하였음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 본 연구진은 췌장암 세포주를 이용하여 방사선치료와 전기장 치료의 시너지 효과를 최초로 검증하였고, 추후 심화 연구를 통해 임상에 적용된다면 난치암으로 고통받는 암 환자들에게 새로운 치료 대안이 될 수 있을 것으로 보임. • 또한, 본 시스템이 개발되면 인체 내에 전달되는 전기장의 세기 조절이 공간적으로 가능해지기 때문에 종양에는 처방전기장이 집중적으로 부여되고 정상조직에는 최소의 전기장을 인가하여 임상 적용 시 난치성 암 치료에 있어서 획기적인 치료법이 될 것으로 기대됨. 따라서 해당 분야의 미래의료기술을 선점하고 향후 타 의료기기 분야의 연구개발에 대한 기술적인 파급효과가 클 것으로 예상됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤명근
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 전기장치료;방사선치료;융합치료;최적화;세기조절; 2. Tumor treating fields;Radiotherapy;Combined therapy;Optimization;Intensity modulation;

□ 연구개요 열대식물(Calotropis procera R. Br.) 유래 시스테인 단백분해효소(cysteine protease) 저해제(inhibitor)인 SnuCalCpI의 단백질 3차구조를 핵자기공명(nuclear magnetic resonance, NMR) 분석을 통해 도출하고, 도출된 구조 정보를 바탕으로 표적 시스테인 단백분해효소인 카뎁신 L (cathepsin L)에 대한 결합 및 저해 특성을 molecular docking simulation을 통해 평가함으로써 SnuCalCpI의 시스테인 단백분해효소 저해 메커니즘을 규명하고자 함. 최종 목표를 달성하기 위한 단계별 세부목표는 다음과 같음. ⦁ 핵자기공명 분석을 이용한 SnuCalCpI의 단백질 3차구조 규명 ⦁ SnuCalCpI의 카뎁신 L 저해 메커니즘 규명 □ 연구 목표대비 연구결과 ⦁ pET32a vector 내 overlap 클로닝 및 담배식각바이러스 단백분해효소 분절부위(ENLYFQG)를 도입하여 제조된 SnuCalCpI 삽입 pET32a vector를 대장균(E. coli BL21(DE3))에 성공적으로 형질전환 후 ¹⁵NH₄가 보충된 배지에서 발현된 ¹⁵N 표지 SnuCalCpI03 및 SnuCalCpI15 단백질을 성공적으로 분리·정제함. ⦁ SnuCalCpI는 시스테인 단백분해효소 파파인 superfamily 내 카뎁신 L 유사 단백질의 I29 도메인으로써 알파-나선 구조로 예측되는 진화적으로 보존된 유전자 서열을 가지고 있으며, 원편광 이색성 분석을 통해 전형적인 알파-나선 구조의 형태임을 확인함. ⦁ ¹⁵N-labeled SnuCalCpI 단백질의 이핵 단일 양자 일관성 분광 핵자기공명 분석을 다양한 분석 조건에서 진행하였으나 backbone assignment를 위한 전체 residue peak 관찰은 어려웠음. 따라서 SnuCalCpI 유전자 서열을 바탕으로 trRosetta 딥러닝 기반의 molecular modeling을 통해 SnuCalCpI의 단백질 3차구조를 성공적으로 규명함. ⦁ SnuCalCp03 및 SnuCalCp15으로부터 I29 도메인인 SnuCalCpI 구조만 선택적으로 추출하여 카뎁신 L (3F75) 구조 내 C1A 도메인과의 molecular docking simulation을 PIPER 알고리즘이 탑재된 ClusPro를 기반으로 진행하였고, SnuCalCpI의 ERFNIN 및 GNFD 모티프로 이루어진 알파-나선 구조가 카뎁신 L의 활성 부위에 경쟁적으로 결합함으로써 효과적으로 저해할 수 있음을 밝혀내었음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구개발과제는 열대식물로부터 발굴된 카뎁신 L 저해 기반의 신규 천연 항암 소재인 SnuCalCpI의 작용 메커니즘을 분자적 수준에서 구조학적으로 규명함으로써, 기존 화학약품 소재의 내성, 체내 잔류, 부작용 등의 한계를 극복하면서 항종양능을 보유한 천연암 전이 억제제의 활용가능성을 높여줄 수 있는 과학적 근거를 마련함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장판식
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 시스테인 단백분해효소 저해제;저해기작;구조분석;핵자기공명 분광 분석법;분자결합 모의실험; 2. Cysteine protease inhibitor;Inhibition mechanism;Structural analysis;NMR spectroscopy;Molecular docking simulation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 The aim of this study is to identify a new mechanism with a directly retrograde factor for the DNA damage response under genotoxic environment by mitochondrial fission. ○ 전체 내용 ☞ Mitochondria fragmentation significantly decreased γ-H2AX accumulation under genotoxic environments ☞ The uncompleted γ-H2AX accumulation results from the response to defect in ATM signal in mitochondrial fission cells. ☞ Together, diabetes mimic-condition induced-mitochondrial fission destroyed DNA damage whereas releasing from high glucose restored the amount of γ-H2AX. □ 연구개발성과 Here, we report that the ablation of mitochondrial fusion causes a defect of ATM phosphorylation-dependent signaling in response to DNA damage. Mechanistically, we found that the interaction between mitochondrial fusion machinery (MFN1 and MFN2), Sab (or SH3 binding protein 5-SH3BP5), and JNK are required for JNK activity and nucleus translocation and the subsequent engagement of JNK activation-tethered ATM phosphorylation-dependent DNA damage response. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 1st Year: Regulation of DDR by mitochondria dynamics under genotoxic environments - 2nd Year: Molecular mechanisms on the cross-talk between mitochondria dynamics and DDR - 3rd Year: Its physiological role in high glucose-induced mitochondria fragmentation model Evaluate the physiological relevance in the DDR. (source : 요약문 2p)

• 연구책임자 : NGUYEN THI KIM OANH
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20210700
• Keyword :

□ 연구개발 목표 차세대소형위성1호 우주환경관측 과학탑재체 ISSS의 운용과 자료 활용 연구를 수행하는 것이 최종 연구 목표이며, 이를 위해 ISSS 탑재체 운용 시나리오 생성, 관측자료 수신, 전처리 및 자료배포 시스템 구축/운영하고, 관측 자료를 이용하여, 주요 관측대상에 대한 학문적 분석 연구를 수행한다. 더불어, ISSS 활용위원회의 운영, 관리를 통해 국내외 우주과학 연구자들의 ISSS 자료 활용 활성화를 지원하고 공동연구를 수행한다. □ 연구개발 내용 ◎ 차세대소형위성1호 과학탑재체 ISSS의 운용 ▷ 차세대소형위성1호의 궤도와 위치를 고려한 ISSS 운용 시나리오 생성 및 전달 ▷ 관측자료 수신이후 세부 탑재체별 자료 분류 및 전처리 소프트웨어 작성 ▷ 자료배포를 위한 관측자료 표준화 및 자료배포 서버 구축/운영 ◎ 우주환경관측 과학탑재체 ISSS 자료 활용 연구 ▷ 주요 관측/연구 대상인 마이크로버스트 (Microbursts), 버블 (Bubble), 블롭 (Blob), Positive 혹은 Negative Storm 등에 대한 과학분석 연구 수행 ▷ 동시관측이 가능한 해외 미션 자료와 연계한 분석 연구. 우주방사선 폭풍의 경우 RBSP, THEMIS, 및 ERG와의 연계분석. 이온층 폭풍 관측의 경우 SWARM, DMSP, 및 C/NOFS 위성과 자료 교환을 전제로 연계분석 공동연구 수행 ◎ 우주환경관측 과학탑재체 ISSS 자료 활용 지원 ▷ 국내외 과학관측 자료 활용을 위한 사용자 매뉴얼 (ISSS User’s Manual) 작성 및 배포 ▷ ISSS 활용위원회를 중심으로 사용자 그룹을 형성하고, 근지구우주환경 워크숍과 우주과학회 및 국제학회를 통해 ISSS 관련 발표와 활용 논의 ▷ 국내외 ISSS 사용자의 자료 활용 (자료사용 및 분석 소프트웨어) 지원 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) 우주방사선 폭풍관련 관측자료 활용의 경우 극궤도 관측이라는 장점을 살려, 해외 미션과의 연계연구가 기대되며, 국내 RBSP 자료수신과 정지궤도복합위성의 우주 기상 탑재체와의 연계연구로 우주환경연구의 선진화를 도모하며, 이온층 폭풍자료의 경우 국내에 설치된 Coherent Scatter 레이더의 관측 자료와 연계하여 이온층 폭풍의 결과로 형성되는 중위도 지역의 이온층 교란연구에 이해수준을 심화할 수 있을 것으로 기대. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 유광선
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 우주환경;우주폭풍;우주방사선;이온층;플라즈마;소형위성;고에너지 입자;자기권; 2. space environment;space storm;space radiation;ionosphere;plasma;small satellite;hjgh energy particle;magnetosphere;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 강희석
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 국제핵융합실험로;연료 주기;감손 우라늄;수소동위원소;저장 공급;열량계;용기;핵융합; 2. ITER;Fusion Fuel;DU;Hydrogen Isotopes;Storage Delivery;Calorimetry;Bed;Nuclear Fusion;

□ 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;

□ 연구개요 만성 간염 환자에서 간 섬유화 정도를 비침습적으로 진단하는 검사법들의 표준검사법 개발과 다양한 검사법들의 간섬유화 진단능을 비교 분석하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 초음파, MR 기반 간탄성도 검사의 표준검사법 개발 ; 간의 capsule에서 1-2cm 아래에서 측정, beam이 수직으로 입사할 때 값이 잘 나옴 fibrosis와 연관이 있는 혈중 marker를 찾아냄 ; fibrosis와 correlation이 잘 되는 혈중 마커를 찾아 분석함 US elastography, MR elastography, 혈중 바이오마커등의 비침습적 간섬유화 평가법들의 간섬유화 진단능 비교 분석 ; 한 환자에서 여러 가지 검사를 함께 시행하여 간섬유화 진단능을 비교 분석하였음 □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 만성간질환의 유병률이 늘어남에 따라 환자들은 본인의 간의 상태에 대해 관심히 증가하였고, 이를 조직검사등이 아닌 비침습적 방법으로 평가할 수 있다는 것은 본 연구의 가장 큰 기여라고 생각한다. US 영상은 쉽게 시행할 수 있고 radiation hazard가 없다는 점에서 만성간염환자들의 추적검사에 이용되고 있으나 결과가 주관적이라는 제한점이 있었다. 그러나 본 연구를 통해 검사값들의 연관성을 알 수 있었고, 그 값들은 신뢰성 및 재현성이 있었다. 이에 따라 만성간염환자의 진료에 중요한 검사방법으로 자리 매김하게 될 것으롤 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이정은
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 간섬유화;탄성검사;초음파;자기공명영상;만성 간염; 2. Liver fibrosis;Elastography;Ultrasound;Magnetic Resonance Imaging;Chronic hepatitis;