□연구의 목적 및 내용 ◦전산화 단층 촬영(CT; computed tomography) 은 의료 방사선 피폭의 주요한 진단적 검사로 CT 저감화 (dose reduction) 에 대한 국민의 관심과 요구가 점차 증가하고 있음 ◦저선량 CT 영상 품질 개선에 인공지능 기술의 하나인 딥 러닝 기술이 적용된 연구들이 최근 발표되어 의료 영상 인공지능 시장에 새로운 방향을 제시함 ◦딥 러닝 학습을 위해서 짝을 이루는 데이터 (정답이 있는 데이터, 예; 환자가 저선량 CT 1회, 표준선량 CT 1회 각 각 촬영)가 필요하다는 한계점이 있음. ◦이에 본 연구에서는 실제 의료 환경에서 얻은 짝이 없는 자료들을 이용하여 저선량 CT 영상 품질 개선이 가능한 딥러닝 알고리즘을 개발하고 객관적인 평가 과정을 거쳐 범용성의 프로그램을 개발하고자 함 □연구개발성과 1. 데이터 준비 ◦빈도수가 가장 높은 복부/골반 CT를 대상으로 하여 짝이 없는 데이터 준비 2. 적합한 딥 러닝 알고리즘의 개발 ◦저선량 CT를 표준 선량 CT 로 변환 할 수 있는 딥러닝 알고리즘 개발 ◦저선량 및 표준선량 CT 영상 (training set)으로 딥러닝 알고리즘을 학습 ◦학습에 쓰이지 않은 저선량 CT (test set)를 이용하여 가상의 표준선량 CT 영상 획득 3. 가상의 표준선량 CT 영상 평가를 통한 딥러닝 알고리즘 성능 평가 ◦가상의 표준선량 CT 영상과 원본 저선량 CT 영상을 정량적/정성적 비교 평가함 4. 두부 CT와 흉부 CT 에 복부/골반 CT 연구 내용 적용 ◦복부/골반 CT 다음으로 많은 건수를 차지하고 있는 두부 와 흉부 CT 검사에 확대 적용하여 평가를 진행 중 5. 저선량 복부/골반 CT 영상에 적용 가능한 딥 러닝 기반의 잡음 제거 방법으로 특허 출원 6. 저선량 복부/골반 CT 영상에 딥 러닝 기반의 잡음 제거 소프트웨어를 실시간으로 적용 할 수 있도록 연구책임자가 속한 병원에 서버를 구축하는 작업이 진행 중이며 저선량 흉부 및 두부 CT 영상에도 적용할 예정임 □연구개발성과의 활용계획(기대효과) ◦최신의 저선량 고품질 CT 시스템을 사용하지 못하는 기존의 CT 장비에서도 저선량 CT 의 영상 품질 저하를 극복 함으로써 기존 CT 장비의 활용도를 높임 ◦의료 진단 보조 측면에 집중되어 있는 의료 영상 분야 인공지능 기술의 산업화 시장의 패러다임 변화 유도 ◦궁극적으로는 국민 의료 방사선　피폭 선량 저감화에 기여하고 방사선 안전 및 국민보건 증진을 기대함 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 유선경
• 주관연구기관 : 충남대학교병원
• 발행년도 : 20201000
• Keyword : 1. 인공지능;딥 러닝;전산화 단층 촬영;영상 잡음;방사선량 저감화; 2. Artificial intelligence;Deep learning;Computed tomography;Image noise;Radiation dose reduction;

본 세부과제의 목표는 핵융합로 방사선 영향에 최적화된 전반부 측정 아날로그 회로설계 및 실시간 적응형 성능보상 기술을 개발하는 것이다. 이를 위해 방사선 영향에 따른 회로성능 변화를 분석, 방사선 영향 시뮬레이션을 한 후, 회로설계 기법을 통해 방사선 영향을 최소화하고, 적응형 보상기술을 통해 회로성능 저하를 실시간 보정한다. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이형민
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 내방사선 설계;전반부 측정회로;아날로그 집적회로;적응형 실시간 회로보상;누적방사선량; 2. Radiation-hard ened design;Front-end readout circuit;Analog integrated circuit;Online adaptive calibration;Total ionized dose;

- 냉각 성능이 우수한 다중냉각 핵연료블록 개념을 개발하였으며, 이를 해석할 수 있는 전산코드 개선을 수행함. - 다중냉각 핵연료블록을 장전한 핵연료 무교체 장수명 초소형 고온가스로 노심개념 개발 및 성능분석을 수행함. 성능분석을 통해 최적 노심을 제시하였음. 또한, 초소형 고온가스로의 전력생산 싸이클 분석을 통해 입출구 온도에 따른 열 효율 분석을 수행함. - 20년 수명 최적 노심은 16.0w/o U-235 농축도 사용시 21.9년의 수명을 얻었고, 최대농축도(19.5w/o) 사용 최적 노심은 32.9년의 수명을 얻음. - 초소형 고온가스로에 대한 원자로 완전 피동냉각 개념을 개발하고, 이를 개발된 최적노심에 적용하여 안전해석을 수행하였음. 안전해석 결과, 정상운전 및 사고시 모두 설계 요건을 만족함을 확인함. - 다중냉각 핵연료블록 모형 제작을 통해 제조성을 평가하고 제작시방서를 작성하였음. - 국내외 시장을 대상으로 시장 및 사업모 델을 분석하고 건설비/운영비 계산을 통해 초소형 고온가스로의 실증로 사업 및 상용로에 대한 예비 경제성 평가를 수행함. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 조창근
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. 초소형 고온가스로;다중냉각 핵연료블록;노심 성능분석;안전해석;경제성 평가; 2. Micro Modular High Temperature Gas-cooled Reactor(MiHTR);Multi-Cooling Fuel Block;Core Nuclear Performance Analysis;Safety Analysis;Economic Evaluation;

□ 연구개요 자가포식(autophagy)은 보존된 세포내 분해기전으로 세포내 불필요한 물질 예를 들어 수명을 다한 단백질, 세포소기관, 외부항원 등을 자가포식체라 불리는 이중막으로 둘러싸 격리시키고, 리소좀과 융합하여 내부 물질들을 분해하여 재활용하는 기전이다. 자가포식은 세포의 항상성 유지에 중요하며, 따라서 다양한 생리학적-병리학적인 과정 및 질병에 연관되어 있다. 자가포식 기전에서 중심적인 역할을 하는 LC3/GABARAP family 단백질들은 자가포식에 관여하는 다양한 단백질들이 자가포식 기전에 작용할 수 있게 결합 자리를 제공한다. 자가포식에 관련된 여러 단백질들은 LIR(LC3 Interaction Region) 혹은 GIM(GABARAP Interaction Motif)이라 불리는 특정 아미노산 서열(이하 LIR)을 가지고 있으며, 이를 통해 자가포식체에 존재하는 LC3/GABARAP family 들과 결합하여 작용한다. 이러한 LIR과 LC3/GABARAP family단백질들 간의 결합성을 확인하기 위해서 기존연구에서는 생체 외 결합 실험을 주로 활용하였다. 이에 본 연구자는 생체 내에서 LIR 혹은 GIM과 LC3/GABARAP family단백질들 간의 결합성을 모니터링할 수 있는 새로운 방법을 개발하고, 더 나아가 특이적인 결합성을 보이는 LIR들을 찾고 LIR을 포함하는 결합단백질의 기능적 연구를 하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 생체 내에서 LC3/GABARAP family 단백질들과의 결합성을 검증하는 새로운 방법개발과 아직 연구되지 않은 LC3/GABARAP family에 결합하는 새로운 LIR들을 찾고, LIR를 포함하는 결합단백질의 기능을 연구하는 것을 목표로 했다. 1차 목표인 생체 내에서 LIR과 LC3/GABARAP family 단백질들 사이의 결합성을 검증하는 새로운 방법 개발하기 위해, 우선 내제적인 LC3/GABARAP family 단백질 모두가 결핍된 Hela 세포를 활용하여 생체 내 결합성을 모니터링 할 때 작용할 수 있는 부작용 및 영향을 최소화 하였다. 핵으로 위치하게 하는 nuclear localization signal (3xNLS)와 mRFP를 융합시킨 LIR과 GFP-LC3/GABARAP family의 lipidation mutant (Glycine → Alanine)를 제작하였다. 이를 같이 세포에 발현시켜 핵의 GFP 형광 정도를 측정함으로써 unlipidated LC3/GABARAP family 단백질들 과 LIR의 결합성을 측정하였다. 또한 lipidated LC3/GABARAP family 단백질에 대한 LIR의 결합성을 확인하기 위해 GFP형광이 융합된 LIR과 mRFP가 융합된 LC3/GABARAP family를 같이 세포에 발현시켜 자가포식을 유도하여 생성된 자가포식체의 GFP 형광 정도로 결합성을 측정하였다. 위의 두 방법을 통해 대체가능한 새로운 생체 내 모니터링 방법을 확립하였다. 2차 목표인 본 과제에서 제안한 새로운 방법을 활용하여 기존에 보고되었거나 잠재적인 LIR 들의 경합성을 모니터링 하고 이를 데이터베이스화하기 위해, 또는 특이적인 결합성을 보이는 LIR을 포함하는 결합단백질의 기능적 연구를 진행하기 위해, 출판된 논문과 다양한 문헌조사를 통해 새로운 LIR들의 정보를 찾아 LIR(X)-mRFP-3xNLS 과 LIR(X)-GFP를 제작 하여 모니터링하였다. 다양항 LIR들을 모니터링하여 각 실험 결과를 데이터베이스화하였으며, 새롭게 발견한 특이적인 LIR을 활용한 다양한 연구를 진행하고 있다. □ 연구개발결과의 중요성 - 자가포식 기전은 세포내 다양한 생리학적-병리학적 과정 및 질병에 연관 되어있으며, 세포내 항상성 유지에 중요한 것으로 알려져 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 자가포식에서 중심적인 역할을 하는 LC3/GABARAP family 단백질들에 대한 연구와 다른 단백질의 결합성을 모니터링하고 데이터베이스화 하는 연구는 앞으로의 자가포식 기전연구에 중요한 방법이 될 것이다. - 본 연구를 통해 개발된 새로운 모니터링 방법은 LC3/GABARAP family 단백질들에 대한 특정 LIR 혹은 결합단백질의 결합성을 생체 내에서 직관적으로 관찰 할 수 있으며, 뿐만 아니라 lipidated- 그리고 unlipidated-LC3/GABARAP family 단백질 2가지 형태에 대한 결합성 확인할 수 있어, 자가포식 기전에서 LC3/GABARAP family 단백질을 연구하는 연구자들에게 큰 도움이 될 것이다. - 최근 연구에서 자가포식은 분해하는 물질에 따라 각각의 선택적 자가포식(Selective Autophagy)로 분류되고 있으며, 여기에는 일부 특이적인 결합단백질들과 LC3/GABARAP family 단백질들이 선택적으로 작용한다고 알려졌다. 각 LC3/GABARAP family 단백질에 특이적인 LIR 혹은 LIR을 포함하는 단백질을 발견하고, 이를 활용하여 연구를 진행한다면 선택적 자가포식 기전 그리고 아직 알려지지 않은 LC3/GABARAP family 단백질들의 기능에 대한 연구에 중요하게 사용될 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장덕진
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : Autophagy;Autophagosome;LC3;GABARAP;LIR;In vivo;Selective Autophagy;

□ 연구의 목적 및 내용 • 대규모 방사선 사고 및 테러 대응 피폭선량 신속복원 기술 개발 • 일체형 중성자/감마선 혼합방사선장 정량화 기술 개발 □ 연구개발성과 • 신 방사선 표지물질 개발 및 선량복원 기술 확보 • 대규모 사고 대비 피폭여부 신속판독기술 개발 • 일체형 중성자/감마선 혼합방사선장 정량화 기술 개발 □ 연구개발성과의 활용계획 • 신 방사선 표지물질 • 표지물질 선량을 인체 피폭선량으로 환산하는 알고리즘 및 프로그램 • 현장적용형 선량복원 장비 • 선량복원 실험실간 네트워크 구축 (비상시 선량복원 분산을 통한 속도 효율화) • 방사선테러 용의자 추적용 차량/건물내부/용의자 휴대품 피폭선량복원 기술 • 중성자/감마선 동시 측정용 신소재 섬광물질 • 일체형 중성자/감마선 동시측정 알고리즘 및 측정시스템 (출처 : 서지정보양식 238p)

• 연구책임자 : 김장렬
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 방사선량복원;방사선 사고;방사선 테러;방사선량회구평가;중성자/감마선; 2. Dose reconstruction;Radiation accident;Radiation terror;Retrospective dosimetry;Neutron/gamma ray;

○ 연구의 목적 및 내용 다양한 핵종 및 유/무기 이온 등이 혼합되어 있는 고독성 방사성 폐액의 전기흡착제염처리의 타당성 확보를 위한 수치해석적 흡/탈착 평가 및 다기능 전기흡착 소재의 설계 ○ 연구개발성과 ￭ 고독성 방사성 폐액처리 기술 개념 도출 - 고독성 방사성 폐액처리를 위한 기술현황 분석 - 고독성 방사성 폐액처리를 위한 축전식 전기흡착 기술현황 분석 - CDI 및 MCDI 전기흡착을 이용한 모의 폐액 surrogate 시험 ￭ 방사성 폐액의 제염을 위한 전기흡착 거동 해석 - 다기능성 전기흡착 전극 소재 개념 도출 - 다기능성 전기흡착 소재를 이용한 고독성 방사성 폐액의 전기흡착 평가 ￭ 한영교류연구를 통한 삼중수소 측정·분리 전기흡착 기술 타당성 확보 - Pd 전극을 이용한 방사성 핵종 선택적 흡착에 따른 측정 기술 평가 - Pd modified CaF₂ 전극 제조기술 평가 ○ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과) ￭ 방사성 폐액의 부피저감 및 고형화 처리를 위하여 필수적으로 요구되는 폐액 내 방사성 핵종의 선택적 제염기술로서 국내외적으로 급증하는 원전의 해체를 통해 발생하는 다양한 종류의 방사성 폐액의 안전하고 경제적인 제염 기술로서 활용 가능 ￭ 국외 및 북한 핵시설 등의 핵연료재처리 과정에서 발생되는 다성분의 유기폐액이나 유⋅무기 성분이 혼합된 고독성 방사성 폐액의 선택분리에 효과적으로 활용 ￭ 원(연) 내 유기혼성 방사성 폐액 또는 향후 원자력시설의 해체를 통해 발생하는 폐액 및 북한 핵시설 내에 보관중으로 예상되는 고농축 방사성 폐액의 처리에 활용이 가능할 것으로 예상됨 ￭ 기술적 제한점이 없는 본 기술은 원자력 분야에만 국한되지 않고 공정의 대형화를 통해 염색폐액, 축산폐수, 일반 산업폐수 등을 포함한 하수/오수 등의 처리를 위한 대안기술로 직접 활용이 가능 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 김선병
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. 전기흡착;전기흡착 전극;고독성 방사성 폐액;액체 폐기물 처리;원자력시설 해체; 2. Electroadsorption;Electroadsorbents;Radiotoxic liquid;Liquid waste treatment;Decommissioning of nuclear facilities;

□ 연구개요 본 연구에서는 우주 상수의 문제에 접근하는 새로운 방법 중의 하나로써 아직은 발견되지 않은 자연계의 작은 값과 우주 상수를 연결 짓는 방법을 상정 하고, 그에 대한 가능성으로 광자의 정지질량을 제안하였다. 그렇게 하여 이처럼 작은 광자의 정지질량을 우주상수의 기원으로 가정하고 대응되는 이론적인 모형을 구축한 후 우주론적인 관측 자료와 모순이 없도록 하는 광자의 정지질량을 제시할 것이다. 더 나아가 우주상수와 광자의 정지질량 사이의 관계식을 하나의 자연의 원리로 정립할 수 있는지를 탐구하기 위하여 이와 관련된 여러 주제에 대해서 연구를 할 것이다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제에서는 FRW 시공간에서 광자의 정지질량을 기술하는 이론적인 모형을 제안하여 암흑에너지를 기술 하였으며, 우주론적인 관측 자료와의 비교를 통해 가능한 광자의 정지질량을 예측하였다. 구체적인 모형은 FRW 시공간에서 stueckelberg mechanism을 통하여 게이지 불변인 이론적인 모형을 고려한 후, 배경진화 방정식을 바탕으로 임계점에 대한 조사를 수행하였으며, 암흑 에너지가 광자의 정지질량에 의하여 주어질 수 있다는 것을 확인하였다. 그리고 광자의 정지질량에 의하여 주어진 암흑에너지는 초기 우주의 경우 radiation과 같은 비율로 진화를 한다는 사실을 알았으며, 이러한 초기 조건이 radiation보다 작기만 하면 관측 적으로 문제가 없다는 점에서 장점으로 판단이 된다. 또한, 물질 우세시기의 경우 암흑 에너지의 감소 비율이 점점 줄어들어 최종적으로는 암흑 에너지가 우세하게 되는 시기가 형성이 되어 현재의 가속 팽창하는 우주를 설명할 수 있다는 점을 확인 하였다. 이러한 모형으로부터 Type Ia supernovae, Baryon acoustic oscillation, Cosmic microwave background radiation 그리고 Hubble parameters의 관측 데이터를 바탕으로 모형 파라미터의 확률적 분포를 확인해 본 결과 10^-27ev정도임을 확인하였다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구의 핵심은 ‘광자의 정지질량을 가정하여 우주론적인 문제를 해결할 수 있는가‘이다. 이러한 접근 방식으로 암흑에너지의 근원에 대한 해명 및 미세조정의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대를 한다. 물론 가정한 광자의 정지질량의 크기는 매우 작을 것이지만, 물리학적으로는 매우 중요하며 근본적인 질문과도 연결이 되는 내용이다. 또한 광자의 정지질량을 예측함에 있어서 기존의 방법과는 다르게 우주론적인 관측 자료를 사용했다는 점에서 새로운 방법으로 활용될 수 있을 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 권세연
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : 1. 암흑에너지;광자의 정지질량; 2. stueckelberg mechanism;

□연구개요 Tidal disruption events (TDEs) are a clue to understanding the nature of astrophysical black holes and their role in the Universe. A star approaching a supermassive black hole (SMBH) is ripped apart at the tidal disruption radius, where the tidal force of the SMBH dominates over the self-gravitating force of the star. After the star is disrupted, the subsequent super-Eddington accretion of stellar debris falling back to the SMBH produces a characteristic flare lasting several months. There are several scientific motivations for studying TDEs: First, TDEs work as best probes of quiescent SMBHs at the centers of distant inactive galaxies (~100 Mpc away from the earth), because such dormant SMBHs exist in their poor gas environment and are too far to be identified by observations of the proper motion of stars around them. Second, TDEs provide a good laboratory to test general relativistic (GR) effects; e.g., exploring new TDE physics by detection of gravitational wave (GW) emissions at the disruption and measuring SMBH masses and spins. Third, TDEs will give a good opportunity to find fingerprints of intermediate-mass black holes (IMBHs), merging binary IMBHs/SMBHs, and isolated, recoiling IMBHs/SMBHs. Finally, multi-messenger observations of TDEs are possible in the near future thanks to the rapid progress of gravitational wave and cosmic-ray/neutrino astronomy. Nowadays, growing observational evidence for tidal disruption events (TDEs) more positively motivates astronomers and astrophysicists to find more TDE candidates and explore the physics of TDEs. The main purpose of this project is the following three: one is to examine whether one can test the theory of GR through the TDEs. The second purpose is to explore the origin of the diverse phenomena in TDEs. The final purpose is to study the high-energy particles from the TDEs. Therefore, I proposed the following three research themes. The first theme is motivated by the unclear relationship between the observed luminosity and the bolometric luminosity being proportional to the mass fallback rate. This problem would be resolved by performing the radiation hydrodynamics (RHD) simulations. Therefore, I have tried to incorporate the radiative transfer into the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) code I have ever developed. For simplicity, I will solve the RHD equations by using the flux-limited diffusion (FLD) approximation in the SPH formalism. Because most cases of the stellar tidal disruption can be optically thick, the FLD approximation should be justified. However, Since my collaborator, Prof. Matthew Bate has already developed the code of SPH with radiative transfer (called SPHNG code) in much more sophisticated way, since then I have used SPHNG to make a star composed of the optically thick gas by comparison with a polytropic star. The goal of the project is to incorporate GR corrections into the SPHNG code and then is to obtain the light curves and some radiation properties from the newly developed RHD simulations with GR corrections. I expect this would make it possible to compare with observations directly. The second theme is to study the effect of stellar density profiles and orbital properties on tidal disruption flares. This topic is divided into two parts. One is to investigate how the stars plunge into the tidal disruption radius and its entering rate by using N-body simulations. Another part is to examine how the mass fallback rate can change depending on the stellar orbits. While the first half of the topic has been done with international collaborators, the last half of the project was mainly done by a student of mine whose name is Park GwanWoo. The final theme is to examine the possibilities to produce the high-energy particles: protons, neutrinos, and gamma-rays from the shocked region and an accretion disk around an SMBH after tidal disruption of a star. □연구 목표대비 연구결과 First of all, I briefly review each topic and then describe our accomplishments for them. 1. Inclusion of the Post-Newtonian forces in the RHD code Stars orbiting a SMBH at the center of a galaxy have the potential to pass too close and be disrupted by the SMBH’s overwhelming gravitational force relative to the self-gravity of the star. The disrupted star fallbacks to the black hole and is accreted via the accretion disk, producing the optical to UV flaring or the Jets during the several months. As the pericenter distance is closer to the Schwarzschild radius of the SMBH, the debris significantly changes the trajectory of the gas flow by general relativistic apsidal precession. This triggers the strong shock dissipation to convert the orbital energy into thermal energy by a collision between the debris head and tail, naturally leading to an accretion disk formation, although the detailed dissipation mechanism is still under debate. However, we have never done the RHD simulations of a tidally disrupted star by the SMBH in the wide dynamical range from the pre-tidal disruption to post-tidal disruption. In this research, we have tried to include the PN forces into the RHD code and examine the effect of the radiation pressure on the debris circularization. I have been successful in including the PN forces into the pure SPH (Phantom) code to test whether it works well or not. The relativistic apsidal motion obtained by the test particle code is in good agreement with that of the Phantom code. However, I have not yet completed including them into the SPHNG code. 2. Effect of stellar density profiles and orbital properties on bolometric light curves in TDEs TDEs provide evidence for quiescent SMBHs in the centers of inactive galaxies. TDEs occur when a star on a parabolic orbit approaches close enough to a SMBH to be disrupted by the tidal force of the SMBH. The subsequent super-Eddington accretion of stellar debris falling back to the SMBH produces a characteristic flare lasting several months. It is theoretically expected that the bolometric light curve decays with time as proportional to the five-third power of time. However, most of the observed X-ray light curves deviate from the theoretical decay rate, although a few of them are overall in good agreement with the theoretical one. Therefore, it is required to construct the theoretical model for explaining these light curve variations consistently. Two sub-topics have been studied. One is to study how the event rate of TDE can change depending on the stellar orbit. We have examined it by using N-body experiments. Our paper about this sub topic has been published in Astrophysical Journal. In another work, we have revisited the mass fallback rates semi-analytically by taking account of the stellar internal structure and orbital properties: the orbital eccentricity and the penetration factor, which is the ratio of the tidal to pericenter radii. Also, we have compared them with the numerical hydrodynamic simulations. We find that the mass fallback rates are, independently of the value of the polytropic index, shallower than the standard decay rate. In addition, the stellar orbital types affect only on the magnitude of the mass fallback rate. The hydrodynamic simulations suggest that the penetration factor is crucial to the spread energy allocation at the tidal disruption. We have also discussed whether and how the derived curves fit the observed ones. Our paper about this topic has been accepted for publication in Astrophysical Journal. 3. Low-mass star to planet formation around the SMBHs in TDE context Recently, it has been suggested that the star cannot completely be disrupted but partially disrupted, if the black hole tidal force is slightly weaker than the self-gravitating force of the star acting against the gas pressure. The fallback rate of the partially disrupted star would be different from the complete disruption case. One of important physical parameters to cause the partial disruption is the penetration factor, which is the ratio of the tidal disruption radius to the pericenter distance. The other is the stellar density profile. However, there has so far been little known about it. In addition, the stellar debris may re-collapse if the self-gravitating instability is triggered by the entropy change of the debris, leading the formation of the lower mass star to planet-size objects around the SMBH. This should be striking because the standard theory of the star cluster formation with the central massive black hole has suggested that there might be few low mass stars close to the SMBH. The plan of this research project is as follows: (1) to examine the physical condition to cause the partial disruption (2) to examine the possibility of the low mass star to planet formation around the SMBHs through the TDEs. We have tested them by performing three-dimensional (3D) radiation hydrodynamic (RHD) simulations of stellar tidal disruption. Our paper about this topic has been submitted (arXiv:2001.04172). 4. High-energy emissions from TDE disks TDEs are the flaring events caused by the interaction between a star and an IMBH or SMBH. Recently, this research field is rapidly growing because of the discovery of many TDE candidates, has been studied by many authors in the range of the optical-to X-ray wavebands. However, it has been little known that how much high energy particles are produced during the TDEs, except for those from the Jetted TDEs. In addition, It is expected that the neutrinos originating from TDEs will be detected by IceCube near future. We have examined the mechanism to produce the neutrino and gamma-ray emissions from the TDEs, and found these emissions can be produced from the accretion disk during TDEs. It suggests that there is the possibility to know the physical status of the accretion flow in TDEs by using the high-energy emissions. Our paper about this topic has been published in Astrophysical Journal. □연구개발결과의 중요성 We have proposed the four main research projects above. The scientific discovery obtained through our projects would be summarized as follows: (1) to know the detail of GR effects of tidal disruption of a star would be useful to test Einstein's theory of GR in the strong gravity. (2) the stellar orbital properties and the density of the star can change the flaring pattern of TDEs. This suggests that TDEs give a signpost to explore the distribution of stars in a galaxy. (3) the possibility of the planet to low-mass stars orbiting around an SMBH, which can be caused by TDEs. This is a clue to explore whether an extraterrestrial life exits around an SMBH and what ecology they could have if exists (4) the detection of GW and high-energy cosmic-ray/neutrino emissions from TDE objects will open multi-messenger astronomy of TDEs. In general, as you can see, black hole environments are most exciting to the general public. On April 10, 2019, “Shadow” of the SMBH in the center of M87 was detected with Event Horizon Telescope (ETH). EHT is the project to capture an event horizon of an SMBH (precisely speaking, it is a radius of the photon sphere of the SMBH) with mm to sub-mm radio wavebands by using Very Long Baseline Interferometry technique (VLBI). This was big science news because mankind obtains the first-ever direct image of a black hole. Now, one has scientifically demonstrated that an SMBH has the event horizon. This is a big scientific step because the event horizon will be treated for any astronomical and astrophysical arguments as known, although some physical properties of the event horizon remain unclear. A star is falling closer to the event horizon of the SMBH so that it is tidally disrupted. The tidal disruption of a star by an SMBH can release energy up to some fraction of the rest mass energy of the star; ~2×10⁵⁴erg/s for a solar-type star. It has been observed as a transient, explosive flaring event, that is, TDE. TDEs are therefore a key phenomenon that can occur on the border between the event horizon and its outside region, and also are an especially dramatic manifestation of black holes in our universe. The movies produced by our numerical simulations will be unique tools for communicating this exciting black hole phenomenology to a general audience. Besides, our simulations could have an educational value for middle to high school to undergraduate students. Specifically, we can show some animations of accretion and outflow processes of the tidal disruption events visibly. The animations can be an excellent tool to explain how TDE study is exciting for us, and therefore, how it also attracts the general public. (출처 : 요 약 문 2p)

• 연구책임자 : 하야사키키미타케
• 주관연구기관 : 충북대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : Black hole astronomy;Relativistic astrophysics;Computational hydrodynamics;Radiation hydrodynamics;Accretion;accretion disks;Galactic nu;Galaxies;High energy astrophysics;Gravitational wave astronomy;

○ 연구개요 본 제안과제에서는 방사선 직장염 환자에서 추출한 대장 상피조직을 이용하여 장 줄기세포를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발하고 이를 장 오가노이드로 분화시켜 방사선 직장염 치료제로 개발하고자 하는 것이 최종 목표임. 세부적인 연구 목표는 다음과 같음. ① 장 상피 조직을 이용한 장 줄기세포 순수 배양 기술 확립 (1차년도) ② 배양한 장 줄기세포 유래 장 오가노이드 분화 기술 확립 (1-2차년도) ③ 장 오가노이드의 방사선 직장염 치료 효과 검증 및 치료기전 확립 (2-3차년도) ④ 장 오가노이드의 방사선 직장염 치료 효과의 최적화 및 치료 프로토콜 확립 (3차년도) 본 제안과제로 확립한 기반 기술을 임상시험 단계로 진입시켜 방사선 직장염 치료제를 개발하는 것이 최종 목표임. ○ 연구 목표대비 연구결과 [결과] 1. 마우스와 인간 소장 조직 유래의 오가노이드의 3차원 배양을 위한 조건을 확립하였으며, 증식된 오가노이드에서 소장 관련한 마커의 발현이 증가한 것을 확인하였음. 2. 마우스와 인간 소장 조직 유래의 오가노이드의 형성은 Lgr5+ 세포로부터 기원한다는 것을 밝혀내었으며, Lgr5+ 세포를 분리하여 오가노이드로 형성할 수 있는 배양조건을 최적화하였음. 본 배양조건과 관련한 내용으로 논문 1편, 특허출원 1편의 실적을 도출해냄. 3. 마우스의 방사선 직장염 모델을 최적화하여, 동물질병모델의 최적화를 도출해냄. 4. 최적화된 방사선 직장염 마우스 모델에 배양된 오가노이드를 이식하여 재생의 효과를 확인하였으며,재생된 조직에서 이식된 오가노이드를 추적/확인하였음. 5. 또한, 본 연구를 통해 오가노이드를 이식하기 위한 세포외기질의 개발을 진행하였으면, 여러 재료들 중에서 콜라겐을 이용한 이식에서의 오가노이드의 생착효율이 높음을 확인하였음. [결론] 본 연구를 통하여 방사선 직장염 질환에 있어서 장 오가노이드의 재생/치료효과를 검증하였으며, 관련 연구를 바탕으로 배양 및 세포외기질을 이용한 이식 방법의 최적화 등의 다양한 결과를 도출해낼수 있었음. ○ 연구개발결과의 중요성 ○ 장 줄기세포를 방사선에 의한 불응성 궤양 및 장 협착증 치료제로 개발하려는 최초의 연구 ■ 대부분의 방사선 직장염 치료제들이 대부분 항염증 치료와 같은 대증치료에만 기반을 두고 있으며 수술의 주 원인인 불응성 궤양이나 장 섬유화(협착) 치료제 개발은 매우 미약한 실정임. 불응성 궤양은 항염증 치료에 반응하지 않아 점막조직 재생이 일어나지 않으며 지속적인 점막조직 파괴와 점막하 조직의 외부노출은 장 섬유화(협착)를 유발시킴. 따라서, 본 연구는 장 줄기세포를 방사선 직장염에 의한 불응성 궤양에 정착시켜 손상된 점막조직을 신속하게 재생시켜 속발하는 장 협착을 억제하는 치료제를 개발하고자 함. ○ 기존 줄기세포 치료제와 다른 새로운 줄기세포 치료제 영역을 개척 ■ 배아줄기세포는 손상된 조직 재생을 목적으로 하지만 해당 조직에 완전하게 적합한 세포로 분화시키기는 매우 어려우며 종양발생 위험이 항상 존재함. 중간엽 줄기세포는 염증 조절을 통해 조직손상을 억제하는 것이지 손상된 조직을 직접적으로 재생시키는 능력은 없음. ■ 장 줄기세포에서 유래한 장 오가노이드는 방사선으로 인해 손상된 조직에 재생을 유발할 수 있는 재료를 넣어줌으로써 재생 및 치유를 직접적으로 유도할 수 있는 안전한 조직 재생 세포치료제임. ○ 임상적용이 용이한 세포치료제임. ■ 장 줄기세포 치료제는 대장내시경을 통한 자가 조직 확보가 가능하므로 골수 및 지방 등 다른 종류의 자가 유래 줄기세포 치료제에 비해 줄기세포 확보 과정이 안전하고 간단하여 추후 임상시험시 시료를 채취하기가 용이함. ■ 치료제 적용시에는 내시경을 이용해 병변부위에 직접 주입할 수 있도록 제작하기 때문에 비침습적인 시술만으로도 치료가 가능함. 이와 같이 시료의 채취와 치료제의 적용이 용이해 방사선 장염에 의한 불응성 궤양 및 장협착 치료제로 임상 적용하기 유리함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김미선
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 장 줄기세포;장 오가노이드;방사선 직장염;

○ 연구개요 본 연구는 화학적·물리적 돌연변이 유기를 통한 고부가가치의 다육 변이를 창출하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구를 통해 1) 화학제 처리에 의한 다육식물 돌연변이 유기 조건 개발 2) 방사선 조사를 통한 다육식물 돌연변이 유기 조건 개발 3) 우수 돌연변이 다육식물 선발 및 증식 4) 다육식물의 생육데이터베이스를 구축하고자 수행되었다. ○ 연구 목표대비 연구결과 ○ 화학제 처리에 의한 다육식물의 돌연변이 유기: 총 8종의 다육식물에 화학제를 처리하였으며 E. ‘Peerless’에서는 Colchicine 처리구, E. ‘Brave’에서는 Colchicine, MMS 처리구, E. ‘Viyad’는 Colchicine 처리구, E. ‘Snow Bunny’에서는 Colchine, MMS, EMS, Sodium azide 처리구, E. ‘Glam Pink’에서는 Colchicine 처리구, E. ‘Liliacina’에서는 Colchicine, Oryzalin 처리구, E. ‘Momotarou’에서는 Oryzalin 처리구, E. ‘Sistar’에서는 Oryzalin 처리구에서 돌연변이가 관찰되었다. 선택된 돌연변이는 주로 잎의 두께 및 너비변화에 의한 잎의 형태 및 전개구조의 변이이다. ○ 물리적 처리에 의한 다육식물의 돌연변이 유기: E. ‘Monroe’, E. ‘Brink’s Blue’,E. ‘Domingo’, E. ‘Lloyd’, E. ‘Snow Bunny’, E. ‘Momotarou’ 6품종에 UV 및 γ-radiation 처리를 수행한 결과, UV 처리는 모든 품종이 고사하였고 30, 60, 90 Gy의 γ-radiation 처리는 모든 처리구에서 80% 이상 생존율이 유지되며 관찰 중에 있다. ○ 돌연변이의 선발 및 증식: 선발된 돌연변이는 M2 population까지 진행되어 변이의 유지여부를 파악 중에 있다. ○ 유전자원 데이터베이스 구축: 국내 시장에서 유통되고 있는 우수 다육품종 10품종에 대한 형태적 조사 내용을 정리하여 웹데이터베이스에 정보를 공유하였다. ○ 연구개발결과의 중요성 ○ 고부가가치의 다육식물 신품종 육성을 위한 돌연변이 육종기술기반 마련 ○ 선발과정 중에 이용된 우수 다육유전자원에 대한 생육정보의 데이터베이스 구축은 초보단계에 머물고 있는 다육 육종프로그램에 핵심기초자료로 활용할 수 있는 기회를 마련 ○ 분자세포유전학적 지식을 배경으로 지닌 고부가가치의 다육식물 신품종 육성을 위한 육종연구 연구후속세대 육성 가능 ○ 돌연변이 육종기술에 의한 다육식물 신품종 개발은 장기적으로 다육식물의 소비증대 및 시장 확대 유도 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 황윤정
• 주관연구기관 : 삼육대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 다육식물;돌연변이원;돌연변이 육종;화학제처리;감마방사선 처리;세포유전학;염색체;배수성;이수성;