Ⅳ. 연구결과 ○ 2019년 4월 11일부터 2020년 2월 10일까지 수행한 14단계 사업에서는 < 원자력 e-뉴스레터 >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 :

연구개요 본 연구에서는 새로운 수치계산 프로그램 즉 전자 운동은 양자 역학적으로, 핵운동은 고전적으로 다루는 에렌페스트 근사법에 기초한 Ehrenfest Mixed Quantum-Classical (EMQC) 알고리즘을 개발하였다. 한 두 개의 화학 결합이 존재하는 시스템의 전자 상태의 양자중첩과 터널링 이온화 과정을 포함하는 아토초 반응에 대한 연구를 진행하였다.. 강력장을 이용해, 선형 또는 평면 분자의 결합, 해리, 전자 전이에 대해 연구하였다. 연구 목표대비 연구결과 1. 핵과 전자의 운동을 동시에 관찰할 수 있는 EMQC 알고리즘을 개발하고 H₂⁺ 분자의 이차원 모델에 적용하였다. 2. H₂⁺ 분자 모델 (1차원)을 이용하여, 완전한 양자계산을 얻은 이전 연구 결과와 EMQC 계산 결과와 비교하였으며, 레이저 펄스와의 상호작용에 의한 바닥상태와 들뜬 상태로 이루어진 중첩상태의 라비 진동 관찰을 통해 같은 결과를 나타냈으며, 이를 통해 EMQC 방식이 양자 결과와 다르지 않음을 증명하였다. 3. H₂⁺ 분자 모델 (2차원)을 이용하여, 즉 분자의 회전 운동을 포함하였을 때 새로운 결과를 발견하였다. 분자 축과 레이저 축이 어긋나 있었을 때, 바닥상태에서는 분자가 레이저 축을 따라 선형적으로 정렬하는 경향을 보였으나, 들뜬 상태에서는 레이저 축을 따라 정렬하는 대신 해리되는 현상을 관찰하였다. 이는 바닥상태와 들뜬상태의 반대 부호의 편극률 때문임을 밝혔다. 4. 다중 준위의 라비 진동은 강한 펄스 내에서 펄스의 면적에 의존함을 알고 있다. 본 연구에서 라비 진동이 펄스의 면적 뿐만 아니라 비공명상태의 detuning에도 의존함으로 밝혔다. 연구개발결과의 중요성 본 연구과제는 양자화학, 양자동역학, 반응동력학, 아토과학에 대한 모든 지식이 필요한 연구이다. 새로운 알고리즘 개발을 통해, 초고속, 초단파 레이저 펄스에 의한 화학반응에 대한 이해를 도우며, 이원자 분자 뿐만 아니라 다원자 분자에 적용 가능하여, 더 나아가 나노 구조에서의 전자 운동을 연구할 수 있을 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장보영
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 핵 전자 동역학;강력장 상호작용;아토화학;라비 진동;에렌페스트 근사;시간의존성 슈뢰딩거방정식;양자중첩;결맞음;편극률;

□ 연구개요 본 연구는 외상이나 치주염 등으로 인해 치조골에 심한 결손이 있는 부위에 새로운 광촉매 친수성 골이식재를 개발하고 이를 적용하는데 그 목적이 있었음. 본 연구는 기존의 합성골 이식재에 이산화 타이타늄을 적용하고 광촉매를 통해 골이식재의 친수성을 극대화하는데 초점을 두었음. 이산화 타이타늄을 골이식재에 적용하는 방법은 초음파 및 여러 분산제 및 열처리를 통해서 수행함. 이 후 세포 주 및 동물모델에서 그 유효성을 검증하였음. 동물모델은 토끼모델을 주로 사용하였고, 3차원 입체적 골재생능 평가분석을 통해 보다 정확하고, 다양한 양상을 확인할 수 있었음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 골이식재 나노융합 기술의 적용방법 확립 - 10~50 nm의 TiO₂ nanoparticle을 생산기반확립 (<25nm, 99.7%순도로 적용) - 생산된 TiO₂ nanoparticle을 골이식재에 결합(초음파 및 SDBS), 450℃ 열처리 - 광촉매를 통한 골이식재의 친수성 증가 (Superhydrophilic, <10°) 2. 치주염 및 골결손을 유발하는 동물모델 확립 - LPS, Plaque induced periodontitis (PIP)를 이용한 치주염 모델확립 - Calvarial critical size defect 모델확립 3. 친수성 골이식재를 세포수준에서 매커니즘 규명 - ALP, AR, qPCR을 통한 유전자발현양상 관찰 - 골형성인자(BMP-2)를 골이식재에 적용하여 효과 검증 4. 동물모델에 성장인자 및 친수성 골이식재 적용 - 백서 두개골에 친수성이 강화된 TiO₂ 골이식재를 적용하여 골형성능의 향상을 검증함. - TiO₂ 농도 변화를 통한 최적용량을 검증 5.방사광 마이크로시티를 이용한 조직 생검의 비파괴적 정량부피분석방법 확립 - 방사광(Synchrotron radiation)을 이용한 Bio-imaging 획득 및 조직세분화 (tissue segmentation)를 통한 3차원 조직 계측을 시행 - 골이식재를 이용하여 재생된 조직생검을 이용하여 비교연구 □ 연구개발결과의 중요성 치과용 합성골 이식재는 다양한 재료 및 형태로 제작이 가능하고 다른 골이식재에 비해 비교적 저렴한 생산비로 인해 치과 및 정형외과영역에서 다양하게 쓰인다. 현재 치과영역에서는 치조골의 결손부에 골재생을 목적으로 사용된다. 하지만 합성골이식재는 아직도 신생골을 형성하는데 최소3~4개월의 시간이 소요되며, 동일기간 내 신생골의 형성율은 약 20~30%를 보인다. 본 연구는 기존의 합성골 이식재에 친수성을 보강할 수 있는 물질 중 이산화 타이타늄을 이용하여 실험을 진행하였고, 유의미한 결과를 도출하였다. 초기 20%의 이산화 타이타늄을 골이식재에 적용하는 것을 시작으로 최종적으로 0.1%의 이산화타이타늄을 적용하고도 초친수성에 도달할 수 있었고, 이는 향후 치과계에 적용 할 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 결과는 신생골의 형성율의 향상 및 형성기간의 단축에도 도움을 줄 것으로 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김용건
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 이산화타이타늄;하이드록시아파타이트;신생골형성;동물모델;3차원입체분석;분산제;방사광;나노입자;합성골이식재;

- 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;

- 저선량방사선 조사 시설을 포함하는 SPF실험동물실 유지 관리 ▢ 세포주 및 동물모델을 이용하여 저선량 방사선의 영향 및 선량률에 따른 조직의 반응 정도를 비교함 ○ 저선량률 chronic exposure (3.4mGy/h)그룹이 고선량 반복 조사 (2Gy x 2 or 4회, 50.9Gy/h) 그룹보다 고환 무게 더 감소하고, 조직의 손상 정도가 더 심함을 검증함 ○ qRT-PCR 및 western blot으로 검증을 수행하여 G6PC2 후보유전자를 확보함 ○ 저선량 방사선 조사가 CD8+ T cell activation의 정도와 activation 전, 후의 DNA damage 정도에 영향이 없음을 확인함 ○ γ-H2AX staining을 이용하여 저선량 방사선에 의한 adaptive response를 확인하고, 같은 조건에서 산소 농도에 따라 DNA damage 생성 정도에 차이가 있음을 확인함 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이창근
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 저선량 방사선;선량률;고환;유전자 변이;산소; 2. low-dose radiation;dose-rate;testis;DNA damage;Oxygen;

○ 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;

본 과제는 가동원전에서 잠재적인 재료열화 손상을 방지하기 위한 원천기술 개발을 주목적으로 하고 있음. 고온고압의 1,2차 수환경 및 방사선환경에서 구조재료의 열화특성을 연구하기 위하여 최신의 실험 및 이론 기법을 적용함으로써 국내는 물론 세계에서도 주목받는 최초의 연구 성과를 다수 내었을 뿐 아니라，이를 바탕으로 국내 원전산업체들과 직접적인기술협력/기술지원 성과도 도출하였음. 국내외 학술지연구논문(SCI) 게재와 국내외 특허 등록 등 정량적인 연구 성과 이외에도，다수의 국내 원전산업체 기술지원 실적을 통해, 본 연구과제가 학술적인우수성 과 동시에 산업적인 적용성도 동시에 가지는 탁월한 성과를 보였음. 기존 기술의 답습을 벗어나 독창적인 차별화된 연구를 지향하여 재료열화 평가 신기술을 개발하고，타 분야의 첨단 분석기술, 미소시편 측정기술을 응용한 특성평가기술 개발을 통해 복합인자에 의해 발생하는 재료열화 현상의 종합적 대처능력 강화 분야에서 중요한 성과를 이룩함. (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이봉상
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 원전재료 열화;부식손상;조사손상;검사신뢰도;부착완화; 2. Nuclear materials degradation;Corrosion degradation;Irradiation degradation;Diagnosis reliability;Deposition mitigation;

본 연구과제는 테러 현장에서 신속하게 방사성 물질을 검출함으로써, 해당 테러가 RDD (Radiological Dispersal Device)를 사용한 핵 및 방사능테러임을 확인함과 동시에 핵감식 증거를 수집하고 현장 위해도를 평가하여 시민들의 빠른 대피를 유도할 수 있는 LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) 기반 레이저 핵감식 기술을 개발하고 실제 현장에서 사용될 수 있음을 정성적 및 정량적으로 검증함. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 최성열
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 핵테러;핵감식;동위원소 조성;실시간; 2. Nuclear Terror;Nuclear Forensics;Isotopic Composition;LIBS;Real-time Detection;

- 목적: 원자로 구조재료 접합부 및 모재의 파손저감 신기술 및 성능예측기술 개발 위해 접합부의 가동 중 안전성을 향상시키기 위한 접합 신기술과 장기운전시 성능예측기술 개발 - 수행 내용 및 성과 - 구조용 Type 316 SS 및 Mod. 9Cr-1Mo FM강의 접합기술 최적화 및 성능평가 - 원자로 이종금속용접부 대체용 경사기능재료 제조 및 특성평가 - 배관용 Type 316 SS의 고주기 피로 특성평가 (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 윤지현
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 3D 프린팅;경사기능재료;이종금속용접부;Type IV 균열;고주기 피로; 2. 3D printing;functionally graded material;dissimilar metal weld;Type IV cracking;high cycle fatigue;

본 과제는 북핵 우발사태(핵실험)시 종합적인 기술평가 지원을 수행하기 위하여 평시 북한 핵활동 관련 공개정보를 수집하고 분석하는 체계를 구축·운영하며, 핵활동 탐지유관기관 간 유기적 협력체계를 유지함으로서 국가 위기관리 체제 제고를 지원함 북한을 포함한 우려국에 대한 핵주기/핵비확산 관련정보를 DB화하여 구축하고 핵비확산·핵안보 측면에서 북한을 포함한 주변국 핵활동에 대한 분석 역량을 확보하기 위한 기반을 강화하였음 본 과제의 연구목표는 다음과 같음. ◦ 핵활동 관련 기술정보의 수집 및 관리 ◦ 북한 핵활동 관련 기술정보를 적시 분석하여 제공 ◦ 기술정보 분석 역량 강화를 위한 국내외 전문가 네트워크 강화 (출처 : 초록 3p)

• 연구책임자 : 김민수
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 비확산;핵활동;포괄적핵실험금지조약;핵군축검증국제파트너십;비핵화;검증;폐기; 2. Non-proliferation;Nuclear Activities/Program;Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty(CTBT);International Partnership for Nuclear Disarmament Verification(IPNDV) Denuclearization;Verification;Dismantlement;