□연구개요 방사선치료가 시행되면서 발생하는 영상진단 검사, 치료 계획용 영상 자료, 방사선 치료의-선량 부피 정보(dose-volume statistics), 치료 반응 및 부작용의 발생 등과 같은 방사선치료와 관련된 데이터를 추출, 가공, 통합하는 과정을 체계화하여 “방사선치료-특이” 빅데이터 시스템을 구축하고, 이를 기반으로 흉부 종양의 치료시 발생하는 방사선치료 유발 폐기능 감소를 정량적으로 예측하는 의사결정 시스템을 개발한다. □연구 목표대비 연구결과 방사선치료-특이 빅데이터 체계의 표준화 과정의 체계화라는 목표에 대비하여, 환자의 기본정보(나이, 성별, 병명, 조직학적 진단, 병기), 방사선치료계획 관련 정보(선량-부피 정보) 및 검사결과 정보(수술병리보고서, 영상판독정보, 진단검사의학정보, 폐기능 검사 결과 등)들을 방사선치료 정보 시스템(RTIS), 치료계획시스템(Varian 사 Eclipse RTP) 및 CDW 시스템으로부터 추출하고 통합하는 체계를 구축하였다. 흉부 종양의 방사선치료시에 발생하는 방사선치료 유발 폐기능 감소의 정량적 예측시스템을 목표에 대비하여, 폐암의 수술후 방사선치료를 받은 정보들을 추출하여 다양한 선량-부피 정보와 임상 변수들을 복합선형모델로 분석하였고, 그 결과 수술전 폐기능, 폐절제술의 범위, 방사선치료 후 경과 시간 및 평균폐선량(mean lung dose)을 이용한 폐기능 예측 모델을 개발하였다. □연구개발결과의 중요성 방사선치료-특이 빅데이터 표준화 시스템을 통해 방사선치료계획 관련 정보와 함께 다양한 종양별, 임상 상황 별로 용이하고 신속하게 코호트를 구축할 수 있어 방사선치료 관련 임상 연구에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 흉부 종양의 방사선치료에서 치료 후의 폐기능 감소는 환자의 삶의 질은 물론 생존율에도 부정적으로 작용하는데, 이를 미리 예측함으로서 방사선치료로 인한 이익과 손해를 저울질하여 방사선치료 시행 여부를 결정하여 최적의 치료 전략을 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다. (출처 : 요 약 문 3p)

• 연구책임자 : 노오규
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : 방사선치료;빅데이터;표준화;방사선유발 폐기능;감소 선량-부피 정보;폐암예측모델;

□ 연구개요 ○ 첨단방사선치료기술의 발달로 정교한 방사선치료가 가능해졌지만, 이를 수행하기 위한 대가로 많은 인력과 방대한 양의 데이터가 요구되고 있으며, 이들 간에 서로 유기적으로 상호 작용하는 기술이 필요함 ○ 방사선치료에 대한 엄격한 규정에도 불구하고 복잡한 치료 계획 및 방사선치료 중에 발생할 수 있는 비교적 드물지만 치명적인 오류로 인해 환자 안전이 저하될 수 있기 때문에, 이를 사전에 발견하고 예방할 수 있는 자동화 시스템 도입이 시급히 필요함 ○ 방사선치료 후 사용되지 않는 방대한 데이터를 빅데이터로 구축하고, 기계학습을 통하여 기계가 스스로 학습하고 진화하여 방사선치료 시 품질을 보증하고 나아가 오류를 사전에 예측하여 관리자에게 경고하는 기술 개발을 목표로 함 □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 다양한 치료파라미터가 들어있는 로그파일을 기계학습의 입력 값으로 사용할 수 있도록 변환하는 데이터 표준화 프로그램을 개발하여 빅데이터 처리를 위한 데이터 통합 및 고도화를 수행 함 ○ 학습 된 인공신경망을 이용하여 치료계획에 따른 기계적 치료파라미터를 예측하고, 예측 오류 값을 단순하게 제시하는 것이 아닌 표준화를 통한 Gaussian 기반의 radial basis function (RBF)으로 다변수 확률밀도 함수를 추정하여 확률밀도로써 오류확률을 제시 할 수 있는 오류 감지모델을 연구함 ○ 특징들을 이용하여 비지도 학습기반의 데이터 클러스터링 방법(K-means clustering)을 통해 군집화를 수행하고 패턴에 대한 연구를 수행함 ○ 방사선 치료의 오류를 검출하는 데이터 패턴의 정확성을 검증하기 위해서, 임의의 데이터에 오류를 포함시키고 오류확율을 예측함으로써 오류 검정능력을 평가함 ○ 잠재적 오류가 포함되어 있는 예측된 Actual position을 통해 예측된 Actual fluence map 을 생성하고, 계획된 플루언스 맵과 예측된 실제 플루언스맵을 이용하여 환자 특이적 치료계획 품질보증을 수행하여 방사선 치료계획을 검증함 □ 연구개발결과의 중요성 ○ 첨단기술의 발달로 intensity-modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric-modulated arc therapy (VMAT)와 같은 복잡하고 어려운 치료는 많은 데이터 처리가 요구되므로, 현실적으로 임상에서 활용되기 위해 본 연구에서 얻어진 스스로 학습하고 진화하는 알고리즘 모델은 보다 정밀하고 정확한 방사선치료를 보증함 ○ 빅데이터와 기계학습을 방사선치료에 융합한 기술은 방사선치료 시 기하학적 및 선량학적으로 자동화된 품질 보증에 사용될 수 있으며, 방사선 치료 기술이 발전함에 따라 새롭게 요구되는 QA/QC에 핵심적인 기초 연구로 활용 ○ 데이터 중심의 기계학습 방법은 오류 검출 및 예측을 위한 중요한 솔루션을 제공할 수 있으므로, 이 연구에서 제안된 방법은 방사선치료를 받는 환자를 위해 자동화된 QA와 안전관리에 매우 유용함 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 민병준
• 주관연구기관 : 충북대학교병원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 방사선치료;기계학습;인공신경망;딥러닝;세기변조방사선치료;다엽콜리메이터;빅데이터;인공지능;오류예측;

Ⅰ 사업 추진 배경 및 기획 경과 1절 사업추진 배경 및 필요성 1. 사업 추진 배경 ￭ 소재·부품·장비 기술 자원화를 통한 무역전쟁 심화 • 소재·부품·장비 산업은 제조업의 허리이자 경쟁력의 핵심요소 – 국내 소재·부품은 제조업 사업체 수의 37.24%, 종사자의 44.53%, 생산액의 48.93%, 부가가치액의 51.64% 비중을 차지하는 주력 기간산업으로 발전 • 외형적으로 높은 성장을 이룩하였으나, 핵심 소재·부품의 높은 해외 의존구조로 인하여 수출규제 시 우리나라 경제에 큰 위협 가능 – 01년 ‘부품·소재전문기업 등의 육성에 관한 특별조치법’ 제정 이후, 양적 성장기반 마련하였지만, 생산 3배, 수출 5배 증가 등 외형이 크게 성장하였으나, 범용제품 위주의 추격형 전략과 압축 성장으로, 핵심 전략품목의 만성적 대외의존 지속, 글로벌 경합도 증가, 부가가치 정체 등 한계 – 소재 산업 관련 가마우지 경제*에서 벗어나 첨단소재 대일 무역역조 해소를 위한 높은 수준으로의 기술 고도화 필요 * 가마우지 경제 : 수출품의 원자재를 일본에서 대부분 수입하는 대한민국의 수출 구조상 문제점으로 인해 수출로 얻는 실질적인 이익을 대부분 일본에 뺏기는 형태 ￭ 빠른 기술혁신과 미래사회 변화에 대응하여 과학기술 자체를 선도형으로 혁신 추진 • 우리나라는 산업화 시기의 기술 공급자적 R&D 구조와 오랜 기간 고착화된 추격형 R&D 체계에서 창의·선도형 R&D 체계로 전환* 중 * 제4차 과학기술기본계획은 추격형 R&D 전략으로는 빠른 기술혁신 및 환경변화에 대응하기 어려운 점을 강조하면서 창의·선도형 R&D 체계로 전환을 미래비전 실현을 위한 과학기술정책방향으로 제시 • 과학기술 자체를 선도형으로 혁신하기 위해서는 고성능 대형가속기 등 인프라 확대 필요 – 세계적으로 대형광가속기의 활용을 통하여 미개척분야에 대한 혁신적인 기술이 창출 – 우리나라는 방사광가속기를 활용하여 세계 최초 물의 특성 규명, 반도체 효율증대 나노패턴 기술 개발 등 선도적 연구성과를 창출 ￭ 주요 선진국은 고성능 대형가속기가 미래유망분야 핵심원천기술 확보에 필수적인 첨단연구 인프라로 인식하고 체계적이고, 선제적 투자 진행 중 • 미국, 유럽 등 주요 선진국들은 중장기 계획을 수립하여 체계적으로 대형가속기를 구축·운영 중 ※ 미국 DOE의 HEP(High Energy Physics), NP(Nuclear Physics) 및 BES(Basic Energy Science), 유럽연합경쟁력이사회 ‘ESFRI’ 중장기 계획(’10∼’20년) 등 • 특히, 방사광가속기를 활용한 반도체·소재·신약개발 등 첨단산업 R&D를 지원 ※ 전 세계 47기(1 GeV 이상) 운영중, 타미플루(스탠퍼드大 방사광가속기(SSRL)) 개발, 인텔/HP는 SSRL, LBNL과 협업, 대만 TSMC社는 세계적 반도체 경쟁력 확보 ￭ 우리나라의 경우 방사광가속기 활용 연구성과가 지속 증대하고 있으나 첨단산업 핵심기술 확보를 위한 방사광가속기 활용수요 대응 한계 노출 • 방사광가속기를 활용한 연구성과 지속 증대 ※ SCI 논문 수/편당 I.F. : ('10) 407건/3.3→('14) 551/4.2→('19) 561건/7.7 ※ '18년 기준 mrnIF가 78.9로 정부 R&D전체 평균 63.83에 비해 월등히 높은 수준 • 빔타임 제공 부족, 산업지원 R&D 전용 빔라인 부재로 산업지원 R&D 수용에 대한 신속한 대응 곤란 – 기 구축 방사광가속기의 신청대비 지원 비율 지속 하락*하고 있으며 특히, 산업체 빔타임 수용률 지속 감소** * 신청대비 지원 비율 : ('17) 52.3%→('19) 50.6% ** 산업체 빔타임 수용률 : ('17) 55.0%→('19) 47.6% ☞ 방사광가속기 활용수요에 대응하고 과학기술 수준 향상 및 산업적 활용도 제고를 위한 고성능 다목적 방사광가속기 구축 필요 2. 시급성 ￭ 핵심 소재·부품의 해외 의존구조 극복을 위한 방사광가속기 구축 시급 • 소재·부품산업은 우리나라의 주력 기간산업*이나 첨단 소재·부품의 경우 일본, 미국, 독일 등 선진국에 의존** * 국내 소재·부품 산업은 제조업 사업체 수의 37.24%, 종사자의 44.53%, 생산액의 48.93%, 부가가치액의 51.64%를 차지(소재부품 종합정보망, www.pmsd.or.kr) ** 특히, 對日 무역적자는 ’01년 △165억 달러 → ’18년 △224억 달러로 장기간 지속(소재·부품·장비 R&D 투자전략 및 혁신대책 후속계획, 범부처, 2020) • 일본은 SPring-8 방사광가속기를 이용한 부품·소재의 연구개발로 반도체 부품 및 장비 강국 유지 ※ SPring-8을 활용하여 반도체용 신산화물재료 평가, 고성능전지재료의 국소구조 해석, 나노 재료평가, 미량원소분석, 재료단면관측, 재료의 불량분포분석 등)에 이용 • 우리나라 경제에 큰 위협을 주었던 일본의 對 한국 수출규제*의 사례를 미연에 방지하기 위하여 핵심 소재·부품의 자립화 시급 * 2019년 7월 1일 일본 경제산업성이 반도체 및 디스플레이 제조 핵심 소재(플루오린 폴리이미드, 포토레지스트, 에칭가스 등)의 수출을 제한 ￭ 미래유망분야 핵심원천기술 확보 및 국가 기간 산업 기술안보에 필수적인 고성능 대형가속기 구축 시급 • 첨단산업기술 확보 및 선도형 기초원천 연구를 위한 고성능 빔라인 구축 필수 – 미국은 1930년대 최초의 가속기를 개발하여 노벨상 수상, 로렌스버클리연구소(LBNL)는 현재까지 관련 분야를 선도 – 방사광가속기를 이용하여 미세구조 분석을 통한 신약, 반도체 분야에서 다양한 성과 창출 ※ 타미플루는 스탠퍼드大 방사광가속기(SSRL)를 활용한 단백질 구조분석의 성과 ※ 인텔, HP는 SSRL, LBNL과 협업, 반도체 소재의 불순물 검사 정밀도를 대폭 향상 ￭ COVID-19 확산과 같은 국가/사회 문제 신속 대응 기술 확보를 위한 인프라 구축 시급 • 인간사회와 자연환경에 대한 재난·재해 위험이 세계적으로 증가하고 있으며 특히 신종감염병의 경우 그 위험도가 매우 높음* * 신종감염병은 미래위험 영향력 측면에서 1위, 발생가능성 측면에서 자율주행 오류, 생활 유해물질에 이어 3위를 차지(빅데이터로 본 미래위험신호 FUTURE SAFETY ISSUE(2019-13호) - 국립재난안전연구원) • 방사광가속기를 통해 단백질 결합구조를 밝혀낸 덕분에 타미플루 개발에 성공하여 신종플루 극복에 기여 ※ 최근 신종감염병이 유례없는 속도로 출현하고 있으며, SARS, MERS, 에볼라, 조류인플루엔자, 지카 바이러스, COVID-19 등 40가지가 넘는 신종감염병이 발견됨에 따라 그 위험성이 커지고 있음(질병관리본부, 2019) ￭ 기구축 방사광가속기 이용 포화 및 성능한계를 극복하고 미래기술 선점에 필요한 고성능 다목적 방사광가속기 구축 시급 • 포항방사광가속기는 1994년 준공 이후 26년간 과학발전에 많은 기여를 하고 있으나 가속기 노후 및 성능한계로 국제 경쟁력 저하 – SCI 논문 편수, 평균 IF, Nature/Science 논문게재 등 연구성과의 양적·질적 확대 • 주요국은 차세대 방사광가속기 신규도입 및 성능향상을 추진 ※ 차세대방사광가속기 추진현황: 스웨덴 MAX-IV(3 GeV), 중국 HEPS(6 GeV), 브라질 SIRIUS(3 GeV) (이상 신규도입), 미국 APS-U(6GeV), 일본SPring-8-II(6GeV), (이상 성능향상) 등 3. 국고지원의 필요성 및 시급성 ￭ 국고지원 요건 • (근거법령) - 기초과학연구진흥법, 과학기술기본법, 기초연구진흥 및 기술개발지원에 관한법 등 • (방사광가속기 관련 정부계획) - 대형가속기 장기 로드맵 및 운영전략(2020.03) - 대형가속기 운영체제 개선방안(2017.02) - 소재·부품·장비 연구개발 투자전략 및 혁신대책(2019.08) ￭ 정부 지원의 필요성 • 소재·부품산업 육성정책, 미래 첨단산업(소재·반도체·바이오) 발전에 따른 방사광가속기 기업수요에 장기적으로 대응 필요 - 현재 대기업 이용 비율이 높으나(70∼80%) 소재부품 관련 중소기업 수요 증가가 예상되어 관련 지원책 마련이 필요 * 세계 반도체시장 ’30년까지 연평균 4.5% 증가, 고부가첨단소재 시장규모 ’20년 242조→ ’30년 411조 증가, 세계 의약품시장 ’30년 1.8조 달러로 확대 예상 - 산업체 이용 활성화를 위해 일반 연구자와 차별화된 산업 지원용 빔타임의 대폭 확대 제공 필요 * 해외 사례 : SPring-8(일본) : 전용 6기(운영), ESRF(유럽) : 전용 4기(구축예정), Aichi(일본) : 산업전용 등 * 빔타임 평균 3일보다 많은 6일 이상을 요구(방사광가속기 이용기업 설문조사결과, ‘19.12월) • 방사광가속기는 국가의 기초과학 강화를 위해서 필요한 공공연구시설이므로 국가의 과학기술 강화를 위해서 정부의 재정지원 역할이 필요 - 생명공학, 재료과학, 화학, 지구과학, 환경과학 등 과학 및 산업분야의 연구개발에 필요한 고도의 연구시설임 - 최근 연구분야의 확대와 이용자수의 증가는 동 시설에 대한 사회적 필요성을 방증하고 있는 결과 - 방사광가속기는 대형 연구시설로 구축비용이 높아 시장에서 생산되기 어려운 서비스 • 사회적으로 고급역량을 보유한 인재들의 지속적인 활용 필요 - 방사광가속기의 설비 및 연구분야에 많은 전문인력들이 배치되어 있고, 이들 인력은 가속기 연구 분야에서 고급역량을 보유하고 있는 인재임 - 현재 국가 경쟁력 제고를 위해 필요한 기존 방사광가속기 시설을 유지하기 위해서는 필수적인 인력이며 이를 꾸준히 지원하고 사회적으로 역할을 할 수 있도록 지원하는 것이 정부의 역할 - 방사광가속기의 관리 운영에 투입할 수 있는 국내 인력은 포항가속기 연구소 인력 외에 대체가 어려움 - 이들 인력은 가속기 건설과정에 많은 역할과 기여 할 수 있어 활용도가 높음 ￭ 국가재정 운용계획 연계 • 국가 GDP대비 R&D예산 세계 1위,* 정부 R&D 30조** 시대에 걸맞는 세계 과학기술 선도를 위한 첨단 R&D 플랫폼을 구축함으로써 국가 브랜드 가치 향상 * GDP 대비 R&D 예산 비중 세계 1위 (4.55%), 전체 R&D 예산 투자규모 세계 5위 ** 2019년 최초로 정부 R&D 예산이 20조 원을 돌파, 기재부에 따르면 2023년에는 30조 원 시대 도래 (출처 : 요약서 23p)

• 연구책임자 : 이기종
• 주관연구기관 : 주식회사 이니씽크
• 발행년도 : 20200500
• Keyword :

□ 연구개요 유전 안정성을 유지하는 과정에 p63는 여성생식세포에 활발하게 인산화가 되는 사실을 최근에 본 연구진은 발견했다. 여성 생식세포와 상피세포의 줄기세포는 각자 발현하는 p63 isoform이 다르며 예비결과로 확인한 결과 인산화 페턴도 다르다는 근거를 찾았다. 미성숙한 여성생식세포 및 상피세포 줄기세포에 발현되는 각자 p63 isoform의 인산화 페턴을 세밀한 분석을하고 p63 인산화 코드를 밝혀내서 p63는 DNA 손상 회복, 세포 사멸, 세포 재생 능력 역할이 각자 어떻게 조절이 되는지 더 잘 이해하는 단기적 목표가 있고 그리고 암 치료 또는 불임 예방에 적용할 수 있는 전략을 개발하는 장기적 목표를 두고 있다. □ 연구 목표대비 연구결과 p63 is expressed at high levels in female germ cells and undergoes dynamic phosphorylation in response to DNA damage. This research team discovered p63's important role in maintaining female genome stability. p63 is also expressed in epithelial stem cells and important for stem cell renewal. We recently discovered the two p63 isoforms respectively expressed in female germ cells and epithelial stem cells are differently phosphorylated. Our aim to uncover the phosphorylation code that might play a role in differentiating the function of these two different isoforms during female germ cell genome stability maintenance and eptithelial stem cell self-renewal function. The findings of this study may have clinical relevance for female infertility treatment as well as improving cancer cell response to ionizing radiation or chemotherapy treatments. □ 연구개발결과의 중요성 기존에는 p53 family member인 p63는 유전 전사 기능을 가진 transcription factor로 알려져 있었지만 정확한 조절 기전을 잘 알려져 있지 않았음. 본 연구진는 TAp63a의 인산화 페턴을 세밀하게 분석하여 인산화가 유도 되는 기전을 밝혀냈고 p63유전자의 두 다른 isoform인 TAp63a와 DNp63a가 세포 사멸 및 세포 재생 반대 기능을 어떻게 유도/유지 하는지 새로운 지식을 기여 하였음. 본 연구진에서 밝힌 핵심 내용을 p63인산화는 p63자가 스스로 유전 전사 기능을 통해서 조절하는 사실을 밝혔음.TAp63는 스스로 자가 조절을 하기 때문에 전사 기능을 막으면 oocyte-specific한 target 조절이 될 것으로 혀재 제시되는 전략보다 합병증이 많이 감소 될 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 서은경
• 주관연구기관 : 이화여자대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : TAp63a;DNp63a;phosphorylation;epithelial stem cell;oocyte;self-renewal;genome stability;

□ 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;

□ 연구개발 목표 [최종목표] ⦁ 우주환경 AM0 기준 광전변환효율 35% 및 비출력 1.5 kW/kg 이상, 4keV 방사선 5kgy 노출시 생산 전력 감소율 10% 이하 및 수명 15년 이상의 특성을 갖는 고효율, 초경량, 고수명 위성용 유연 III-V 태양전지 개발 [세부목표] ⦁ 전이인쇄공정이 가능한 다중접합 모노리식 태양전지셀 에피구조 개발 및 유연 대체 기판에 인쇄된 다중접합 태양전지 모듈 구현 ⦁ 서브셀의 광전류량을 종합적으로 강화시킬 수 있는 선택적 광에너지변환 나노 발광물질 기반의 복합 luminescent waveguiding concentrator(LWC) 개발 ⦁ 방사선 보호 및 상위셀 광전류량 향상을 위한 신틸레이터 마이크로/나노입자 합성 및 소자로 적용 기술 개발 ⦁ 개발된 복합 LWC와 신틸레이터 입자층을 전이인쇄 기반의 태양전지 모듈에 적용하여 고효율, 고수명 태양전지 제작 □ 연구개발 내용 [세부연구 #1. 전이인쇄기반 초경량 고효율 유연 다중접합 III-V 태양전지 모듈 개발] ⦁ 전이인쇄용 다중접합 태양전지셀 에피구조 개발 및 유연 태양전지 모듈 구현 ⦁ Downshifting 기반의 LWC 요소기술이 적용된 전이인쇄기반 유연 태양전지 개발 ⦁ Downshifting 및 upconversion 기반의 복합 LWC 요소기술이 적용된 전이인쇄기반 유연 태양전지 개발 ⦁ 고효율, 초경량, 고수명을 위한 모든 요소기술들(복합 LWC, 신틸레이터 입자층)이 적용된 유연 태양전지 개발 [세부연구 #2. 초경량 유연 다중접합 셀의 효율 증가 및 방사선 환경에서의 고신뢰성 확보를 위한 요소기술 개발] ⦁ 에너지변환 downshifting 발광입자가 적용된 상위셀용 LWC 개발 ⦁ 플라즈모닉 금속 나노구조로 효율이 개선된 에너지변환 upconversion 발광입자 기반 하위셀용 LWC개발 ⦁ 광전류 향상 및 방사선 보호 신틸레이터 입자층 개발 ⦁ 기판 및 모듈 구조에 따른 방사선 향상 기술 개발 □ 활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함) [기술적 측면] ⦁세계 최고 수준의 고효율, 초경량, 고수명의 다중접합 III-V 태양전지 원천기술 보유 ⦁신개념 복합 LWC 기반 다중접합 III-V 태양전지 고효율화 기술을 다른 종류의 태양전지에도 적용하여 소자의 효율 향상에 기여 ⦁신틸레이터 입자 합성 기술 및 소자 응용 기술은 다른 종류의 태양전지의 방사선 저항력 향상에 적용될 수 있음은 물론 기타 우주용 반도체 기기들의 방사선 저항력 향상에도 활용 ⦁국내에 차세대 전이인쇄기술을 이전하여 관련 분야 선진국과의 기술 격차를 해소 [경제/산업적 측면] ⦁초경량, 고전력 에너지원 개발로 국내 우주용 태양전지 및 무인기 산업 기술 경쟁력 강화 ⦁스마트전자기기의 초경량, 유연 에너지원으로 활용 ⦁집광형 태양광발전 시스템의 가격 경쟁력 강화 ⦁저가의 신틸레이터 입자 기술로 인한 방사선 감지기 가격 절감 효과 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이성민
• 주관연구기관 : 국민대학교
• 발행년도 : 20200700
• Keyword : 1. 다중접합 III-V 태양전지;전이인쇄;복합 발광도파집적기;신틸레이터 입자;방사선 저항력; 2. Multi-Junction III-V Photovoltaics;Transfer-Printing;MultiSpectral Luminescent Waveguiding Concentrator;Scintillator Particle;Radiation Hardness;

Ⅳ. 연구결과 ○ 2019년 4월 11일부터 2020년 2월 10일까지 수행한 14단계 사업에서는 < 원자력 e뉴스레터 >를 총 10회 발간하였으며, 정부, 위원회, 광역자치단체, 연구기관, 원자력 산업체, 시민단체, 대학교 및 언론사 등을 포함한 약 6,200여명의 구독자에게 발송하였음 ※ 1단계 사업(2006년 3회), 2단계 사업(2007년 7회), 3단계 사업(2008년 4회), 4단계 사업 (2009년 5회), 5단계 사업(2010년 5회), 6단계 사업(2011년 4회), 7단계 사업(2012년 5회), 8단계 사업(2013년 5회), 9단계 사업(2014년 5회), 10단계 사업(2015년 5회), 11단계사업(2016년 5회), 12단계 사업(2017년 5회), 13단계 사업(2018년 10회), 14단계 사업 (2019년 10회) 등 지난 14년간 총 78회 <원자력 뉴스레터 >를 발간함 〇 원자력 e-뉴스레터의 ｢정책포커스｣ 코너에서는 원자력 정책의 방향과 주요 내용을 비롯해 해외 원자력 정책 동향, 사용후핵연료 문제 해결을 위한 연구 방향, 소재산업 경쟁력 강화를 위한 원자력 기술, 미래 에너지시장을 대비하는 소형원자로 연구 등 원자력 연구개발의 중요성과 의의를 소개함으로써 원자력에 대한 국민들의 이해와 지지를 확보 〇 ｢이달의 Pick｣은 국민들의 관심 주제인, 문화재 보존·복원 기술, 방사성폐수 속 세슘을 제거하는 로봇, 치료가 어려운 삼중음성유방암 치료기술 개발, 우주·심해에서 활용 가능한 원자력 전지 개발 등 국민들이 관심이 많고 공감할 수 있는 주제를 중점으로 소개해 원자력이 국민의 복지와 삶을 향상시키는 기술임을 알림 ○ ｢현장 속으로｣ 코너에서는 원자력연차대회, 춘계 원자력학술학회, 원자력 미래포럼 종합세미나, IAEA 총회 등 원자력 관련 주요 행사와 함께 미래 원자력 R&D 추진 방향변화 등을 자세하게 소개했음 〇 ｢Global Reports｣에서는 미국, 프랑스, 일본 등 원자력 선진국의 기술 및 정책 동향과 더불어 원자력 글로벌 기업들의 사업현황을 일목요연하게 정리하여 소개했으며, ｢원자력 이야기｣는 원자력 기초 지식과 연구 분야를 국민의 눈높이로 알기 쉽게 설명해 원자력계 전문가뿐만 아니라 국민들도 원자력 정보를 쉽게 접할 수 있도록 했음 〇 2019년부터 새로 기획한 ｢원자력 웹툰｣과 ｢원자력 궁금증｣는 일반인 및 학생 독자층을 위한 신규코너로, 만화를 통해 원자력 연구개발을 쉽고 직관적으로 이해시키고, 질문 답변의 코너를 통해 원자력에 대한 오해를 해소하고 관심을 제고함 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 황순관
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword :

특정기술주제보고서 심사대응 과제는 소듐냉각고속로(SFR) 설계에 관한 특정기술부제보고서(TR) 승인 획득을 위한 인허가 대응 총괄을 목표로 한다. 특정기술주제보고서는 원자력안전법 시행 규칙 제131조에 규정하는 바에 의해 소듐냉각고속로 설계와 관련된 기술적 사항 및 안전성 관련 핵심 기술로서 TRU 소각용 SFR 개발에 직접 활용 가능한 주제인 금속연료봉 설계, 핵설계 전산체제, 소듐방사화 평가, 열유체 설계, 지진응답해석, 소듐화재 및 소듐-물반응 해석 그리고 동특성해석에 관한 기술 10종을 선정하였다. 현재 TR 인허가 심사대응 현황은 TR 1종이 서류적합성 검토 종료(부적합), TR 1종에 대한 서류적합성 검토 중, 그리고 나머지 TR 8종에 대한 본 심사가 진행 중이다. 국내 개발 SFR원형로의 안전성을 객관적으로 확인하기 위하여 SFR원형로의 계통 및 안전성에 대해 국외 규제전문기관 IRSN의 독립검토를 수행하였다. IRSN 독립검토 결과, SFR원형로의 안전성 분석은 일반설계기준 원칙을 준수하고 일반안전목표와 안전성 접근법은 국제적인 컨센서스에 따르고 있음을 확인하였다. 설계 및 TR 배경 기술 자료를 체계적으로 관리하고 연구결과물의 요건을 확인하기 위해 기술DB 기본체계를 구성하였다. 기술DB화 대상은 소듐냉각고속로 설계 관련 최상위 설계요건, 설계기준서, 구조물, 계통 및 기기의 설계요건 등 요건에 해당하는 문서와 TR 관련 문서들을 대상으로 선정하여 상위요건에 대한 추적관리 체계를 확립하였다. 본 과제를 통해 TR 승인신청서 10종, TR 인허가대응 종합보고서, 전문기관 계통 및 안전성 종합검토 보고서 등을 발간하였다. (출처 : 서지정보양식 245p)

• 연구책임자 : 어재혁
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20201200
• Keyword : 1. 소듐냉각고속로;특정기술주제보고서;인허가;SFR 기술인증;고속로 연구개발DB; 2. Sodium-cooled fast reactor;Topical Report;Licensing Support;SFR Technology Qualification;Fast Reactor R&D Database;

본 연구는 원자력안전법에 따른 원자력이용사설의 안전 운용과 원자력연구개발 과정 에서 받을 수 있는 방사선피폭에 대해 개인에게 유해한 결정적 영향의 발생을 방지하고 확률적 영향을 합리적으로 용인 될수 있는 낮은 ALARA 수준으로 제한하는데 있다. 상기 목적을 달성하기 위하여 밀봉선원 사용시설, 방사선 발생 장치 사용시설, RI생산 연구시설 등에 대하여 방사선 작업환경감시와 방사선 작업 종사자에 대한 관리 및 연구소 주변 환경 영향평가를 수행하였다. - 방사선관리구역 내 방사선 작업환경감시는 모든 출입자의 출입관리를 포함하여 외부방사선량률, 방사성물질에 의한 표면, 공기 중 및 수중오염도와 배기 중 방사성물질의 농도를 주기적 또는 필요시 측정하여 방사선작업 환경의 방사선/능 준위를 법적 기준이하로 낮게 유지 관리함으로써 방사선안전성을 확보하였다. - 첨단방사선연구소 방사선작업자의 개인피폭선량계 판독건수 연평균 397건 이었다. 연간선량한도를 초과하여 방사선에 피폭된 종사자는 없었다. - 연구소 주변 환경 영향 평가를 위해 연평균 304건에 대해 분석을 수행하였다. - 방사선작업종사자에 대한 방사선장해방어와 안전성 확보를 위하여 신규 및 기존 종사자를 대상으로 장해방지를 위한 교육을 실시하여 총 123명(2019년 기준)이 교육을 수료하였다. (출처 : 서지정보양식 - 초록 259p)

• 연구책임자 : 최대성
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20201200
• Keyword : 1. 시설관리;방사선방호;첨단방사선연구소; 2. ALARA;γ-radionuclide analysis;environmental radioactivity analysis;radioactivity;meteorology;ARTI;

Ⅳ. 연구결과 □ 사업유형 도출 ◦ ’19년 신규 원자력 R&D 5개사업의 사업목적 및 내용, 특성에 따른 사업유형 도출 □ 사업유형에 따른 성과지표 설정 ◦ 국가연구개발사업 10개 사업유형 중 신규 원자력 R&D사업에 해당하는 유형은 기초연구, 공공기술개발, 성과확산 분야이므로 성과지표 설정 시 사업유형에 따른 핵심성과를 고려하여 설정해야함 □ 신규 원자력 R&D 성과지표 Pool 구축 ◦ 국가 연구개발사업 표준성과지표 및 유사사업 성과지표 검토 결과 총55개의 성과지표가 신규 원자력R&D사업에서 활용이 가능 할 것으로 판단됨 □ 신규 원자력 R&D사업 성과지표 개발 ◦ 성과지표 설정 기본방향 - 성과목표와의 연계성, 사업 유형 등을 고려하여 질적지표 중심으로 설정 ◦ 세부사업별 성과지표 구성(안) - 원자력융복합기술개발사업 - ICT기반원자력안전혁신기술개발사업 - 원자력기초연구지원사업 - 방사선기술사업화지원사업 - 방사선안전소재및의학기술개발사업 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 박상민
• 주관연구기관 : (주)하이맥
• 발행년도 : 20200700
• Keyword :