• 구조 및 물성제어가 가능한 3차원 생체모사 세포외기질 제조 기술 확립 • Collagen이 포함된 세포외기질의 수축으로 인한 손상을 방지하기 위한 ring 도입 • Collagen 기반 세포외기질에 연속가교를 통해 물성 및 강도 제어 • 생체모사 세포외기질에서 피부세포 배양 및 전층 배양피부 제조 기술 확립 • 물성제어가 가능한 세포외기질에서 섬유아세포(HDFn)를 배양기술 확립 • air-liquid 배양 방법으로 진피층 위에서 표피세포(HEKn)의 분화 유도 • 3차원 세포외기질에서 세포외 대사체, 단백체 추출 기술 확립 및 모의 결과 분석 • Molecular Dynamics simulation을 이용한 분자들의 피부 지질 이중층(Stratum Corneum)의 모델 구현 및 투과성 분석 (출처 : 초록 3p)

• 연구책임자 : 장동찬
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 방사선 생체계측기;Living 오가노이드;인체 영향 평가;지질 이중층;확산 모델; 2. Radiation Bio-monitor;Living Organoids;Human body effects;Lipid bilayer;Molecular diffusion;

□ 연구개요 본 연구는 기존의 방사광원의 소형화가 가능한 Plasma Wakefield Accelerator(PWA)용 방사광 발생 장치인 TGU의 개발 및 TGU를 활용한 기존 X-FEL 시설의 활용도 확대 방안 연구, 두 가지 항목에 초점을 맞춰 진행하였다. 이를 위해, 자석 구조물간 상대적 거리를 이용해 자기장 크기와 gradient를 조절할 수 있는 APPLE-X type undulator의 개념을 활용해, PWA에 사용할 수 있는 자기장 크기와 gradient를 독립적으로 조절할 수 있는 TGU 물리 모델 개발과, PAL-XFEL 시설에서의 TGU 활용 방안 검토 및 X-FEL용 TGU 물리 모델 개발을 목표로 연구를 진행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 각 연차별 연구 목표는 1년 차 활용방안 조사 및 TGU의 parameter 선정, 2년차 바탕으로 한 PWA용 및 X-FEL용 TGU의 물리 설계 진행, 3년차 물리 설계를 바탕으로 한 각 TGU의 자장 특성 분석용 측정 system 고안 및 개념 설계로 설정하였다. 1년 차에 진행한 연구 결과, 문헌 조사 및 전자빔 simulation을 바탕으로, PWA, X-FEL, 고출력 IR 발생용 ERL(Energy Recovery Linac) 활용 방안에 필요한 TGU parameter를 선정 하였다. 2차 연도는, PWA용 TGU 모델로 superconducting undulator를 기반으로 한 K 값과 gradient가 조절 가능한 물리 모델을 개발하였다. X-FEL용 TGU는 PAL-XFEL parameter를 바탕으로 APPLE-X type undulator의 물리 모델 개발과 기존 planar type undulator의 자장 계산을 통해 large bandwidth mode 운영 시, 제공 가능한 K 값과 gradient 영역을 비교하였다. 3차 연도에는 TGU용 자장 측정 system의 개념 설계인 연구 목표를 변경 해, PAL-XFEL의 hard X-ray undulator와 자장 측정 system을 이용해, 실제 planar undulator의 TGU 활용 시, 사용 가능한 undulator의 field 측정을 진행하였다. 이를 이용해, 기존에 설치된 planar undulator의 운영 방식을 변경해 large bandwidth mode에 활용 가능 여부 및 예상되는 문제점 및 해결 방안들을 검토하였다. □ 연구개발결과의 중요성 기존 방사광 가속기의 소형화를 이룰 수 있는 대안 중 하나인 PWA는 현재 안정적으로 기존 방사광 이용자들이 요구하는 수준의 전자빔과 방사광을 발생시킬 수 없다. PWA 운영상의 문제점 해결과 방사광 시설로서의 활용도를 높이는 방안 중 하나로 방사광 발생 장치인 TGU의 K 값과 gradient의 독립적인 조절이 가능한 TGU의 물리 모델의 제시와, 자장 특성 계산을 통해 실현 가능성을 보였다. 이를 이용해, PWA 운전 시 전자 빔 parameter 변화에 유동적으로 대처가 가능할 것으로 기대되며, 넓은 spectrum의 방사광 제공이 가능해 기존 시설의 활용도를 넓힐 수 있다. 또한, X-FEL용으로 활용 가능한 TGU의 K 값과 gradient 비교를 통해, PAL-XFEL의 large bandwidth mode의 도입 가능 여부를 확인하였으며, 이를 통해 방사광 이용자와 시설 활용도의 확대가 가능한 것을 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이소정
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : Tranverse Gradient Undulator (TGU);Plasma Wakefield Acceleator (PWA);X-ray Free Electron Laser (X-FEL);Superconducting Undulator (SCU);Large Bandwidth Operation Mode;

1. 연구개발 목표 ㅇ 레이저 제염 및 실시간 모니터링 기술 개발 - 표면 레이저 제염 기술 (제거율 > 80%) 확보 - 면적 100㎠ 당 60분 이하 레이저 제염기술 확보 - 레이저를 이용한 오염물질 측정 기술 연구 - 레이저 제염 특성 DB 확보 - 방사성 물질 판독 기술 (판독시간 < 1hr) 확보 ㅇ수중 레이저 절단 기술 개발 - 수중 레이저 절단을 위한 간이수조 제작 및 보완 - 대기중 후판 레이저 절단 (두께 100 mm) 기술 확보 - 후판 레이저 절단속도 100 mm 두께 기준 10 mm/min 확보 - 수중환경에서의 레이저 절단 성능 전산모사 기초 평가 및 기반 구축 - Dross 평가 측정 장비 및 기술 확보 (출처 : 본문 : 1. 연구개발 목표 3p)

• 연구책임자 : 최지연
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20200400
• Keyword : 1. 레이저 제염;수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단헤드;레이저 광학 모듈; 2. Laser decontamination;underwater laser processing;laser induced breakdown spectroscopy;under water laser cutting head;laser optical module;

연구개요 ○ 핵수용체 small heterodimer partner (SHP/NR0B2)는 답즙산 생합성 (bile acid biosynthesis)를 비롯한 다양한 에너지 대사경로에 전사인자로서 중요한 역할을 담당하고 있으며, Shp knockout (KO) mice에서 spontaneous liver tumor가 발병됨에 따라 tumor suppressor gene으로도 알려져 있음. ○ 하지만, 현재까지 SHP의 오타퍼지 조절 기전에 관한 연구는 전무하며, 에너지 대사와 관련하여서도 새롭게 개발된 다양한 실험기법들을 통한 더욱 세밀한 연구 진행이 필요함. ○ 또한, SHP의 새로운 표적 유전자 발굴 및 전사조절 기전을 이해하는 것은 핵수용체 SHP의 endogenous ligand의 발굴과 더불어 핵수용체 연구의 매우 중요한 분야임. ○ 따라서, 본 연구과제는 핵수용체 SHP의 오타퍼지 및 에너지 대사 조절 기전을 이해하고 이와 관련된 표적 유전자를 발굴하여, 핵수용체 SHP에 의해 조절되는 새로운 내분비 신호 전달 체계를 확립하고자 함. 연구 목표대비 연구결과 - PAS staining과 글리코겐의 생화학적 측정을 통해 매우 많은 양의 글리코겐이 Shp^-/- mice 간조직에 축적되어 있음을 확인 함. 또한, 간조직의 대세체 분석을 통해 글리코겐 합성에 필요한 substrate인 UDP-glucose의 양도 증가되어 있음을 확인함 - WT 과 Shp^-/- mice 간조직에서 수행한 RNA-seq 데이터를 KEGG 경로로 분석한 결과, SHP은 다양한 지질 대사 및 약물 대사 경로에서 관련되어 있음을 확인함. 하지만, 글리코겐의 대사와 관련된 효소의 발현량 및 단백질의 활성에는 큰 차이가 없음 - 이에 본 연구진은 글리코겐 대사와 빌리루빈 대사를 동시에 조절할 수 있는 효소발현에 주목하였음. 그 결과 volcano 및 volume plot에서 Ugdh 유전자의 발현이 감소되어 있음을 발굴하고, Ugdh mRNA와 UGDH 단백질이 Shp^-/- mice 간조직에서 매우 많이 감소되어 있음을 재검증 하였음 - 전사 억제자로서의 SHP의 기능을 고려할 때 Shp^-/- mice 간조직에서 감소된 Ugdh mRNA 결과는 SHP이 Ugdh 유전자의 발현을 간적접으로 조절할 가능성을 제시함. - 또한, Shp^-/- mice 간조직은 해당과정 (glycolysis) 및 TCA cycle의 매우 중요한 중간 대사체인 G6P, F6P, 3-PG, 2-PG, citrate, isocitrate, succinate 등이 감소되어 있음을 확인함 - 이러한 대사체 결과는 Seahorse XF analyzer를 이용한 실험에서도 확인됨. Shp^-/- mice에서 준비한 primary hepatocyte는 미토콘드리아 호흡률, 지방산 산화율, 해당과정 등이 WT primary hepatocyte와 비교했을 때 현저히 감소되어 있음을 확인함. 연구개발결과의 중요성 ○본 연구과제는 주로 전사억제자 (transcriptional corepressor)로서 작용 하는 SHP이 어떠한 전사기전을 통해 영양분 인식, 오타퍼지 및 에너지 대사를 조절할 수 있는지를 밝힘으로써, 대사증후군 (metabolic syndrome)의 예방 및 치료와 관련된 전략을 수립하는 원리증명 (proof-of-principle) 제공에 기여하고자 함. ○ 또한, tumor suppressor gene으로서 핵수용체 SHP에 대한 이와 같은 연구결과는 간암의 발병기전 및 간암대사 (liver cancer metabolism) 연구에 중요한 기초 지식을 제공할 수 있을 것으로 기대함. ○ 더 나아가 현대인에게 만연된 각종 대사질환 및 간암 치료에 적용할 수도 있는 핵수용체 SHP의 endogenous 또는 synthetic ligand 발굴 필요성을 제시할 수 있을 것으로 기대함. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김은영
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. 핵수용체;영양분 인식;오타퍼지;에너지 대사;내분비학;전사 억제자; 2. Autophagy;

□ 연구개요 By means of a novel time-dependent cumulated variation penalty function, a new class of real-time prediction methods has obtained to improve the prediction accuracy of the time series exhibiting irregular periodic patterns, in particular, the breathing motion during the robotic radiation therapy. The methods developed in this research are able to capture the changes in the mean, trend, amplitude, and frequency of the time series and therefore, the prediction bias can be reduced significantly. Computer software has been developed. The performances of the new methods are tested using both simulated data and real-time breathing data provided by a hospital. □ 연구 목표대비 연구결과 The important results are as follows: (1) Develop the real-time prediction method as described in the proposal. The efficient computer software has been finished. The methods are tested with both simulated and empirical robotic radiation therapy data. It is found that the method developed in this research improves many existing machine learning methods significantly. The related research results have been published successfully in both domestic and international statistics journals. (2) Develop new algorithm and theory for the periodic time series data. Our method allows frequency to be estimated from the data. This cannot be done easily with many other existing methods. This make our method more suitable for the radiation therapy data and climate change data where the period is unknown. (3) Introduce new types of penalty functions that can be used to further improve the real-time prediction method described in the proposal. The related research outputs have been published in international journals. (4) Models on climate change patterns has been studied and preliminary work on the impacts of climate change on agriculture have been published. This provides data for the subsequent research of applying the new real-time prediction method to the agriculture. □ 연구개발결과의 중요성 The results obtained in this research can find important applications in medicine study, climate change study, and statistical quality control, etc., where the time series exhibits irregular periodic patterns. In particular, the proposed method can improve the technology of robotic radiation therapy. During the therapy, the tumor moves as the patient breaths. Failure in capturing the changes in the breathing pattern results in missing the targeted tumor cells and damaging the surrounding healthy tissues. Most of the existing prediction methods do not perform satisfactorily when the breathing pattern of the patient is irregular. It is expected that the research results improve the technology of robotic radiation therapy and effectively mitigate the side-effect to the patients. (출처 : 연구결과 요약문 4p)

• 연구책임자 : Ng, Chi Tim
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 변화점 검출;불규칙적인 주기를 갖는 시계열 자료;실시간 환자의 호흡 데이터;로봇 방사선 치료기;

□ 연구개요 방사선 치료에 의한 abscopal 효과를 직접적으로 확인 가능한 유방암 다중 종양 전이 모델과 폐암 다중 종양 전이 모델을 확립하고, 동물 모델을 활용하여 방사선 치료 효과에 대한 면역학적 분석을 진행함. abscopal 효과에 대한 면역학적 분석을 통해 강화 방법을 연구하여 방사선 치료법을 개발 하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ▶ Abscopal effect 기전 규명 1. 방사선 조사 방식에 따른 종양 내 면역 세포 비교 : SART에 의해 국소방사선 조사 종양, 방사선 감수성이 높은 전이 종양에 면역세포 수, 활성도 증가 확인 2. CD8 T 세포가 고갈된 조건에서 방사선 조사 방법에 따른 Abscopal effect 유발 정도 비교 : CD8 T 세포 고갈 시 abscopal 효과 유발효과가 저하됨, SART 방사선 조사의 치료 효과는 CD8 T 세포에 대한 의존도가 높음 ▶ 병합 치료를 통한 방사선/면역 저항성 종양에 대한 abscopal effect 유발 1. 면역항암제의 병합 치료 : 방사선 감수성이 높은 전이 종양의 종양 치료 효과를 높여줌을 확인 2. 면역자극분자의 병합 치료 : 방사선 감수성이 낮은 전이 종양에서 abscopal 효과 유발 확인 ▶ 다중 종양 전이성 폐암 동물 모델 확립 : 방사선, 면역 감수성에 따라 abscopal 효과 유발의 차이 확인, 유방암 다중 종양 전이 모델과 유사한 폐암 동물 모델 확립 □ 연구개발결과의 중요성 ▶ 다중종양 전이성 유방암/폐암 abscopal 효과 유발 동물 모델 확립 : 종양 간 다양성을 가지는 다중 종양 동물 모델 확립 : abscopal 효과를 직접적으로 확인 가능한 동물 모델 확립 : 획득면역, 선천면역 분석가능 ▶ 방사선치료 방식에 따른 종양 특이 면역이 활성화됨을 확인 ▶ 방사선과 면역자극분자 병용 치료시 방사선 저항성 종양에서도 abscopal 효과 유발 가능성 확인 : 방사선 조사와 병용 치료를 통해 방사선 저항성 종양 치료 가능성 확인 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박세광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. 방사선 치료;Abscopal 효과;유방암 다중 종양 동물 모델;폐암 다중 종양 동물 모델; 2. SART;CFRT;

○ 연구의 목적 및 내용 폐암 환자의 효율적인 항암 치료를 위해 종양 미세 환경 조절과 방사선-면역치료를 조합한 병용 치료 기전과 기존 항암 치료의 한계점 및 부작용을 극복하기 위한 약물 병행 치료 방법 및 기전을 연구하고자 함 본 연구에서는 CXCR4의 길항제와 PD-1/PD-L1의 발현조절로써 종양의 미세 환경을 조절하고 방사선-면역치료의 한계 및 부작용을 극복하여 항암 치료 효과 극대화를 하고자 함 CXCR4와 PD-1/PD-L1을 타겟으로 하는 종양 미세 환경 조절이 방사선-면역 치료에 미치는 영향에 대한 연구결과를 바탕으로 간암/폐암 환자의 새로운 치료 방법과 기전에 대하여 제시하고자 함 ○ 연구결과 1. 간암/폐암 세포주 모델에서 CXCR4 길항제의 암세포 성장 억제 효과 확인 - 마우스 간암 세포주 1종, 사람 폐암 세포주 4종 등에서 CXCR4의 길항제인 AMD3100을 처리 하였을 때 암세포의 성장이 약물의 용량 의존적으로 억제되는 것을 호학인함 2. 폐암 세포주 모델에서 CXCR4 길항제와 방사선 병용 처리 시 암세포의 성장 억제 학인 - 사람 유래 비소세포폐암 세포주 4종 (H460, H1299, H1975, HCC827)에서 방사선과 CXCR4 길항제를 0.01ug/ml의 농도로 병용 처리 하였을 때 효율적이고 방사선 조사량에 의존적으로 암세포의 성장을 억제하는 것을 확인함 3. 폐암 세포주 모델에서 CXCR4 길항제와 방사선조사 시 나타나는 유전적 변화 확인 - 사람유래 비소세포폐암 세포주인 H1299과 HCC827에서 방사선 조사 및 CXCR4 길항제 단독 또는 병용 처리 시 나타나는 유전적 변화를 확인함 - Metastasis, apoptosis와 관련된 유전자 92개를 분석하여 약물 및 방사선 조사에 따른 암세포의 성장 억제 조절 관련 유전적 변화를 profiling 함 최종적으로 폐암에서 CXCR4 길항제와 방사선 병용 치료 시 기존의 단독 치료 보다 암세포의 성장 및 전이를 효율적으로 억제 할 수 있음을 확인하고 CXCR4가 폐암 치료에 있어 중요한 타겟으로 작용할 수 있음을 확인함. ○ 연구결과의 활용계획 해당 연구 결과를 바탕으로 방사선 또는 폐암 치료 관련 해외 저널에 논문을 투고 예정에 있음 (출처 : 연구결과 요약문 4p)

• 연구책임자 : 안원균
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 종양미세환경; 2. CXCR4;AMD3100;lung cancer;radiation;tumor microenvironment;PD-1/PD-L1;

복합체 피복관 고밀화 및 제조기술 최적화 기술 개발 - SiC 나노와이어 성장을 통한 복합체 밀도, 강도, 열전도도 향상 - 최적구조 고밀도의 부식저항성 복합체 피복관 제조기술 개발 - 접합소재 조성제어 및 특성평가 복합체 피복관의 내환경 특성 향상기술 개발 - SiC 내부식특성에 미치는 전기저항, 결정립 크기, 결함 밀도, 결정 방향 등 미세구조 제어인자 영향 평가 - 원소 도핑 기술을 통한 기지상 복합조성 제조 및 부식 성능 향상 - 내환경코팅층 소재의 설계 및 제조방법 개발을 통한 우수한 내부식저항성을 가지는 내부식코팅 소재 도출 복합체 및 내환경코팅 소재 특성 평가 - 복합체 튜브 기계적 특성 및 신뢰성 및 코팅 복합체 피복관 가스기밀성 평가 - 사고저항성 평가를 위한 고온 수증기 부식시험 및 특성열화 거동 평가 - 국제협력을 통한 복합체 피복관의 중성자 조사시험 (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 김대종
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. SiC 복합체;사고저항성핵연료;피복관;경수로;내부식성; 2. SiC composite;ATF;fuel cladding;PWR;corrosion resistance;

국내 핵연료 취급 시설 개 보수와 북한의 비핵화에 따른 핵시설 폐쇄에 대비하여 이에 필요한 고 방사성 건식 제염기술 및 2차폐기물 처리 기술을 개발하는데 있어서 저 에너지를 소비하고 환경에 무해한 건식 제염제를 사용하며 2차 방사성폐기물 발생량을 최소화하는 요소기술을 확보하는 것이 필요하다. 본 과제에서는 아래의 두 분야로 나누어 연구를 수행하였다. ● 고 방사성 건식제염기술 개발 - 해외 건식제염기술 개발 및 적용사례 분석 - PFC 에멀션 용액 제조를 위한 screening test, 건식제염 실험장치 설계 제작 - 모사시편 제조 및 PFC 에멀션 용액에 의한 제염 기초 실험 ● 건식 제염폐기물 처리기술 개발 - 해외 해체 방사성 폐기물 처리 및 관리 사례 분석 - 건식 제염폐기물 처리기술 도출 및 기초특성 연구 (출처 : 서지정보양식 63p)

• 연구책임자 : 원휘준
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 제염;에멀션;여과;흡착;증류;모사 시편;오염모사;금속;재활용;폐기물;처리; 2. Decontamination;PFC;emulsion;filtration;adsorption;distillation;surrogate specimen;metal;reuse;waste;treatment;

○ 딥러닝 프레임워크 및 빅데이터 프레임워크 구축 ○ GCP 기반 클라우드 인프라스트럭처 설계 ○ 방사선 환경 적합 IoT 커넥터 독립형/일체형 제어보드 설계 ○ 고분자 기반 복합소재 방사선차폐체 개발 ○ 음향파를 이용한 입자집중 혈액 분리 디바이스 및 관성집중을 이용한 혈액 분리 디바이스 설계/제작 ○ 진단키트 개발용 후보물질 3종에 대한 캡쳐 압타머 개발 ○ 방사선 암 진단·치료용 신규 후보인자 발굴 ○ 방사선 감수성 탐지 고효율 항체 나노바디 제작 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 정인수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 방사선의공학;플랫폼;IoT커넥터;바이오칩;바이오마커; 2. Radiation medical engineering;Platform;IoT connector;bio-chip;bio-marker;