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    2023.02.28

    연구개요 알파입자 생체 외 분포 모니터링 알파선 영상장치 개발: 생체 외 조직(ex-vivo in tissue)에서 알파입자 분포 모니터링을 위한 알파선 영상장치 구성 및 그 응용기술 개발을 위한 접근으로, 1) 섬광체와 검출기특성을 분석하여 설계하고, 2) 알파선 생체영상을 모니터링하기 위한 프로토타입 섬광체기반 알파선 영상장치를 개발하고, 3) 이를 이용한 2차원 영상화 기반기술 개발을 목표함. 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도 : 알파선 영상장치 핵심설계요소 연구 (검증 및 디자인) - 수행완료 - 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 알파선 영상장치의 섬광체의 섬광효율과 광센서 검출효율 핵심설계 분석 - 검출부(섬광체 및 광센서)의 구성 및 특성평가 - 프로토타입 알파선 영상장치 시스템 최적화 설계 - 알파핵종(Ac-225, Am-241)을 이용한 프로토타입 알파선영상장치 영상화기술개발 : 알파핵종 검출특성을 분석하고 적용 가능한 고효율 개선방안 도출 2) 2차년도 : 알파선 영상장치 구성 및 제작 (성능시험 및 최적화) - 수행완료 - 프로토타입 알파선 영상장치 실용모델 구성 및 시작품 제작 - 프로토타입 알파선 영상장치 성능시험 및 최적화 - 프로토타입 알파선 영상시스템 2차원 영상화기술 소프트웨어 개발 및 평가 - 선형성, 균일성, 선량분포, 공간분해능의 정량적 지표를 이용한 프로토타입 알파선 영상장치 평가 3) 3차년도 : 알파핵종 생체외 조직에서의 알파선분포 획득 영상평가 - 수행완료 - 알파선 영상장치 획득영상 평가 (시뮬레이션 분포영상 반영) - 팬텀 영상평가 및 알파선 선량분포 영상분석 - 알파핵종 Ex-vivo시료의 알파선분포 최종성능평가 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) o 비균질성(Heterogeneity)의 생체조직에서 알파입자의 분포를 영상화함으로 정확한 정량평가를 할 수 있음. o α입자, β선으로부터 전달된 에너지가 균일하게 분포할 수 없는 생체조직에서 이질성 및 미세환경의 분포를 영상화할수 있는 영상장치 개발이 시급함. o 알파핵종의 알파방사선 측정의 핵심소재인 방사선 변환물질과 영상획득 소자의 최적화로 구성된 알파카메라로 알파핵종치료 생체외 시료들의 분포를 영상화함으로 세포 수준에서의 선량반응평가와 선량분포를 정량적으로 평가할 수 있음. o 안전한 방사선 용량을 결정할 수 있으며, 관심 표적 종양조직과 정상조직 부피내의 분포를 평가할 수 있기에 신약개발 및 치료방법개발에 활용될 수 있음 o 알파핵종의 분포를 정확하게 모니터링 함으로써, 알파선의 치료효과 검증의 극대화를 실현할 수 있음. o 핵의학 및 분자영상분야에서 종양치료를 위한 알파핵종 표적치료에 예후평가 지표로 활용될 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
    • 연구책임자 : 김종국
    • 주관연구기관 : 한국원자력의학원
    • 발행년도 : 20230300
    • Keyword : 1. 알파선 영상장치;알파핵종;생체외 분포 모니터링;알파방사선;알파입자 치료효과; 2. Alpha imaging device;Alpha emission nuclide;Ex vivo monitoring;α-ray radiation;α-particle therapeutic effect;
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    2022.12.31

    연구 목표 · 물성에서 창발하는 시공간을 머신러닝을 이용하여 찾고 시공간으로부터 새로운 물성을 예측하고 설명 · 광학 전도도를 홀로그래피 쌍대성으로 해석하는 과정에서 기계학습을 활용할 수 있는 방안 연구 · ‘Neural ODE’라는 방법과 위 방법에 Bayesian Interpretation을 적용한 ‘Bayesian Neural ODE’를 간단한 물리문제에 적용함으로서 머신러닝의 활용 가능성과 신뢰도를 측정 연구 과정 · 이에 앞서, 유사한 현상에서 기계학습이 올바르게 활용된 성공 사례를 분석 · 성공 사례와 본 연구의 물리 현상이 갖는 차이를 고려하여 기계학습 모델을 수정 연구 결과 · 본 연구에 사용한 학습 데이터에 한정하여 기계학습이 의도한 결과를 산출 · 학습 데이터를 달리한 경우에도 동작하도록 후속 연구가 필요 (출처 : 초록 4p)
    • 연구책임자 : 김근영
    • 주관연구기관 : 광주과학기술원
    • 발행년도 : 20230100
    • Keyword : 1. 홀로그래픽 쌍대성;기계 학습;신경망;핵물리;응집물질물리; 2. Holographic duality;Machine learning;Neural network;nuclear physics;condensed matter physics;
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    2023.02.28

    □ 연구개요 - Liquid metals (LMs) have been studied for the use as heat transfer fluids in nuclear energy systems such as liquid Na for sodium cooled fast reactors (SFRs) and energy storage systems. In addition to these traditional applications, LMs have been attracting large attention as advanced functional materials in various fields, such as flexible electronics, biomedical application, soft robot, catalyst, etc. - For these applications, the chemistry of LMs, such as reactivity and corrosion characteristics, is important. However, the comprehensive database and understanding of the LM chemistry are still not available. - In this project, we aimed to first develop computational methods to efficiently and accurately calculate the solution enthalpy and diffusion coefficients as important physio-chemical properties of LMs, and then to construct all-element database taking liquid Na as a test case. □ 연구 목표대비 연구결과 - < Task-1: Acquisition of first-principles calculation data > We obtained first-principles molecular dynamic (FPMD) calculation data for 96 elements (from H to Cm) in liquid Na for the use in Tasks-2, 3 and 4. - < Task-2: Construction of all-element database for chemical states of impurity > Excluding 2 elements which showed bad convergence in the first-principles calculations and are not important for liquid Na application in nuclear engineering (Sm-62 and Yb-70), we determined the charge state, atomic radius, coordination number, etc, of 94 elements as impurity atoms in liquid Na at 600 K and 1000 K. - < Task-3: Development of machine-learning potential models based on FPMD simulation results > We established an efficient and automated method to construct accurate machine-learning (ML) moment tensor potentials (MTPs) based on FPMD calculation results. Using the established method and the FPMD calculation data prepared in Task-1, we developed MTPs for 94 elements in liquid Na. - < Task-4: Calculation of solution enthalpy and diffusion coefficients by classical molecular dynamics (CMD) using MTPs > We established all-element database (= 94 elements) for solution enthalpies and diffusion coefficients of impurities in liquid Na at 600 K and 1000 K by CMD using MTPs constructed in Task-3. - < Task-5: Validation of calculation results > We compared the calculated solution enthalpies and diffusion coefficients with available experimental data, and confirmed good agreement with experiments for solution enthalpies, except for several elements whose experimental data are likely to be affected by oxide formation. For diffusivity, due to very low availability of experimental data, we only compared the calculation and experiment for self-diffusion coefficient of liquid Na, showing good agreement. - < Task-6: Derivation of correlation between fundamental impurity properties with solution enthalpy and diffusion coefficient > We analyzed the correlation between fundamental properties of impurities, such as electronegativity and atomic radius, with solution enthalpy and diffusion coefficient, and established model equations to describe all-element data of solution enthalpy and diffusion coefficient as functions of fundamental impurity properties. - < Task-7: Conclusion and identification of future research directions > As a future research direction, we proposed new liquid alloy discovery for nuclear energy systems applications by means of materials informatic approach using the computational methods established in this project. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - The constructed all-element database can be used as fundamental data to improve the safety on the use of liquid Na. For example, the database can be used to effectively design new materials/devices to mitigate the consequence of Na fire and to establish reliable and efficient safety regulation. - Through this project, we established an efficient computational framework to construct all-element database. This framework can be easily applied to other LMs, such as liquid Pb, and liquid Li, and can help design new LM alloys of low chemical reactivity as well as corrosion-resistant structural materials for the applications in nuclear energy systems, flexible electronics, soft robotics, etc. The methods can be also applied to molten salts for the R&D of molten salt reactors (MSRs). - The all-element database established in this study is a first-of-kind database in the world, and significantly advanced the chemistry of LM. (source : 연구결과 요약문 2p)
    • 연구책임자 : Takuji Oda
    • 주관연구기관 : 서울대학교
    • 발행년도 : 20230300
    • Keyword : 1. 액체 금속;용해 엔탈피;확산 계수;불순물;원자론적 시뮬레이션; 2. liquid metal;solution enthalpy;diffusion coefficient;impurity;atomistic simulation;
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    2023.02.28

    □ 연구개요 본 연구에서는 높은 광발광 양자수율, 좁은 반치폭 및 높은 전하 이동 특성으로 태양전지, 방사선 검출과 영상 분야에서 강력한 후보물질로 연구되고 있는 페로브스카이트양자점를 치료방사선분야에서 방사선 검출기로써 활용가능성을 연구함. 이를 위해 양자점이 도핑된 유기액체신틸레이터를 제작하였으며 방사선에 대한 섬광학적 특성을 확인함. 브롬과 톨루엔 그리고 유기분자를 조합한 액체신틸레이터에서 방사선에 대한 반응성이 가장 우수하였으며 해당 샘플에 대한 선량학적특성에 대하여 연구하였으며 환자치료 정도관리를 위한 2차원 및 3차원 방사선량 측정에 대한 활용가능성에 대한 연구를 수행함. □ 연구 목표대비 연구결과 페로브스카이트 양자점(CsPbX3, X= Br, I, Cl), 유기분자(PPO)와 무극성용매(Cyclohexane, Toluene, Octane)를 혼합하여 기존 Core/shell 구조 양자점 및 페로브스카이트 양자점 대비 섬광효율이 우수한 유기액체신틸레이터 개발하였음. 치료방사선에 대한 양자점 할로겐화물 조성비, 용매의 종류 및 유기분자 비율에 따른 반응성을 확인, 반응성이 우수한 샘플에 대한 물리적·광학적 특성연구를 수행하였음. (균일성, 노화도, 방사선에 대한 내구성, Quenching 효과 등) 치료방사선 분야의 다양한 방사선 조사 조건에 따른 선량계 특성 측정을 위해 섬광신호를 집적할 수 있는 테프론에 광섬유를 연결하여 제작된 신틸레이터의 섬광신호 수집시스템을 구축하였음. 방사선량에 대한 섬광신호의 선형성 및 포화정도, 분당선량률, 방사선의 종류(Photon & electron), 선질에(4 - 15 MV, 6 - 20 MeV) 따른 섬광신호 특성 측정하였고 치료방사선에 대하여 제작된 양자점 선량계와 이온전리함등 상용선량계의 비교를 통한 선량 측정 정확도 및 실무활용성을 평가하였으며 50Gy 미만의 방사선에 대해 선형성과 재현성을 확인하였고 이후 선형적으로 섬광신호 감소함을 확인하였음. Charge-Coupled Device(CCD) 및 Plenoptic Camera를 이용하여 2D 및 3D dosimetry를 위한 측정기구 제작 및 분석 프로토콜 수립하였고 이를 활용하여 치료용 전자선형가속기에서 신틸레이션 영상획득·영상평가를 수행하여 선량평가 시스템을 구축하였음. 양자점이 용해된 신틸레이터를 이용하여 획득된 2차원 영상의 선량변환, Gamma evaluation 방법을 이용한 치료계획 선량과 비교·평가, EPID를 이용한 Portal dosimetry 방법과 비교를 통하여 임상적 활용가능성 평가를 수행하였으며 Plenoptic 카메라를 이용한 3D 차원 선량측정방법 개발·측정시스템 구축 및 임상활용가능성 평가를 수행하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통하여 페로브스카이트 양자점과 유기물질을 혼합하여 저단가, 고효율, 대량생산이 가능한 유기액체신틸레이터를 제작되었으며 이에 대한 방사선에 대한 선량계적 특성을 연구함으로써 기존 상용 선량계보다 편의성이 높고 실시간 선량측정이 가능하며 2차원 및 3차원 방사선량 측정이 가능한 액체섬광체를 개발하였음. 특히 연구된 2차원 및 3차원 선량측정은 방사선치료영역 전반에 대한 방사선 전달정도를 확인가능하도록 하고 측정에 대한 단가를 낮추어 방사선치료 질을 향상 및 경제적이득이 있을것으로 기대함. 저단가·고효율로 태양전지분야에서 핵심미래기술로 연구되고있는 페로브스카이트 양자점기술과 유기물을 혼합한 형태의 방사선량측정방법은 기존기술보다 광효율이 8배이상 우수하기 때문에 저선량의 방사선까지 측정가능하고 다양한 방사선검출산업 분야에서 활용 가능할 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
    • 연구책임자 : 김성우
    • 주관연구기관 : 서울아산병원
    • 발행년도 : 20230300
    • Keyword : 1. 방사선치료;방사선량측정기;페로브스카이트 양자점;유기신틸레이터;선량측정기기; 2. Radiation therapy;Radiation dosimeter;Perovskite quantum dot;Organic scintillator;Dosimetry device;
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    2023.02.28

    □ 연구개요 방사선 내성을 보이는 폐암 세포와 폐암 조직에서 방사선 민감 증진을 위한 mitotic catastrophe을 통한 세포사멸에 관련된 새로운 유전자인 PMVK의 기능 및 기전을 규명하고, 더 나아가 in vivo 방사선 치료 효능을 평가함으로써 방사선 항암 치료의 새 지표를 마련하고자함. □ 연구 목표대비 연구결과 < 1차년도 > • Mitotic Catastrophe (MC)을 통한 방사선 민감도 증진 유전자 PMVK 검증 : 폐암 세포주에서 siPMVK에 의해 MC을 통한 방사선 민감 증진 확인 : siPMVK에 의한 차별적인 세포사멸 신호전달 확인 • siPMVK에 의한 DNA damage-repair pathway 관련 확인 : HR DNA repair pathway 조절 기전 연관 : ATR/ATM checkpoint pathway 조절 기전 연관 < 2차년도 > • siPMVK에 의한 mitosis 조절인자 관련 확인 : siRNA보다 안정적으로 응용된 plasmid 형태의 shRNA의 gene knock-down 시스템 구축 : 세포내 DNA content (세포주기) 변화에 미치는 효과 확인 : siPMVK가 centromeric heterochromatin, kinetochore 단백질들에 미치는 영향 분석 : siPMVK에 의한 염색체, 핵막 변화 분석 < 3차년도 > • siRNA 전달체 제작 및 확보 : Liposome-siRNA 전달체 확보 • in vivo 효능평가 : 폐암, 췌장암 CDX 모델에서 방사선 민감도 증진효능 확인 : A549 mouse 모델에서 siRNA 전달체을 이용해 방사선 민감도 증진효능 확인 : MiaPaCa-2 mouse model에서 Lip-siRNA 이용해 방사선 민감도 증진효능 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 새로운 항암 타겟으로써의 PMVK 유전자의 가치 조명 • siPMVK에 의한 DNA damage pathway와 mitosis control 조절 기전 분석 결과는 새로운 생화학적 기반 지식 제시 • siPMVK 적용시 방사선 뿐 만 아니라 다른 항암제 (anti-mitotic agent, DNA damage agent)와 병합 처리시 sensitize 할 수 있는지, 특히 각종 anti-apoptotic protein이 과발현된 암세포에서 다양한 항암제 내성을 극복 할 수 있는지에 대한 연구도 시행 가능함. • PMVK의 암 마커, 타겟 및 방사선 민감도 증진 또는 저항성 기전에 관한 새로운 학문 분야 창출 • siRNA library screening을 통해 발굴된 방사선 민감도 증진 siRNA를 리포좀을 이용하여 in vivo 암 조직으로 송달시킴으로써 세포 기반 효과를 직접적으로 in vivo 방사선 치료 효과로 연계가 가능할 것으로 판단됨 • siPMVK에 의한 mitotic catastrophe을 통한 세포사멸에 관여 하는 새로운 기전을 규명하여 apoptosis 내성을 극복할 수 있는 방안을 제시함으로써 방사선 민감 증진 치료시 새로운 modality를 제공함. • 방사선 항암요법 민감도 결정 유전자들을 방사선 치료방법이나 기존의 항암제 투여법 등의 항암요법과 병행하여 최상의 치료효과를 얻을 수 있는 새로운 복합 치료 방법을 개발로 연계됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
    • 연구책임자 : 박석순
    • 주관연구기관 : 서울아산병원
    • 발행년도 : 20230300
    • Keyword : 1. 방사선 민감제;짧은 간섭 RNA;유사분열 파국;포스포메발로네이트 키나아제;짧은 간섭 RNA 전달체; 2. radiosensitizer;siRNA;mitotic catastrophe;phosphomeval onate kinase;siRNA delivery system;
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    2023.02.28

    □ 연구개요 ■ 인체 면역체계를 구성하는 다양한 면역세포들 (대식세포, T세포, 수지상세포 등) 은 각각의 분화 과정을 거친 후 신체의 모든 부위에서 각 세포 종에 특이적인 면역반응을 통해 체내 항상성을 유지하는데, 면역시스템의 오작동은 암, 비만, 심뇌질환을 포함하는 다양한 질병의 원인으로 밝혀지고 있음. ■ 지금까지 생체 기능은 화학적 자극에 의한 반응 기재를 바탕으로 이해되었고, 인간의 질병을 비롯한 비정상적인 거동도 생화학을 기반으로 한 면역학에 의해 해석되었으나, 면역 세포와 이들 주변 미세 환경의 물리적 요인에 대한 세포 수준의 인식 및 반응 기작을 규명하는데는 한계가 있음. ■ 최근 정통 생물학의 접근법을 벗어나 세포와 외부 환경, 세포 소기관들 사이의 물리적 상호 작용에 대해 연구하는 학문분야인 기계생물학이 대두됨에 따라, 세포가 주변 미세 환경의 물리적 특성을 인지하고, 신호 전달을 통해 주변 환경 변화에 대한 끊임없는 적응 기작이 가능함이 밝혀지고 있음. ■ 세포의 물리적 환경 인식 및 대응 프로그램의 장애는 죽상동맥경화증, 비만, 암 전이와 같은 다양한 질병의 진행과 강한 연관성이 있을 것으로 추정되며, 이러한 세포의 주변 환경 인식과 관련된 분자 메커니즘 사이의 상호작용을 이해하면 그 치료법을 찾는데 활용할 수 있을 것으로 기대됨. ■ 따라서 본 연구에서는 질병이 발생하는 조직 내 물리적 미세환경과 면역세포에 의한 면역반응간의 상관관계를 이해함으로써 조직 및 질병 특이적인 면역세포의 물리적 신호 전달 체계를 규명하고, 나아가 이를 통해 면역시스템을 새롭게 정의하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 연구의 최종 목표인 면역세포와 물리적 환경 간의 상호작용에 따른 면역 조절 메커니즘 규명을 위하여, 면역세포 메카노센싱에 의한 면역 반응 차이 (1차년도), 면역세포-세포외기질 간 역학적 상호작용 (2차년도), 면역세포의 기계적 자극 전달 (3차년도) 및 세포핵 동역학에 의한 면역반응 조절 (4차년도)을 연구함. ■ 연구기간 내 효율적인 연구 목표 달성을 위하여 매년 핵심 연구 주제에 집중하여 다음과 같은 연구 성과를 창출하였음. ■ (1차년도): 면역세포 표현형 분석을 위한 대용량 이미징 분석 기술 개발, 면역 반응에 따른 면역세포 (대식세포)의 세포 골격 구조와 기능 간의 상관 관계 규명, 고분자 하이드로젤로 조절한 세포 외부 물리적 환경 변화에 따른 면역세포 면역 반응 (M2) 조절 유도 조건 확립 및 정량 분석 기술 최적화. ■ (2차년도): 대식세포의 인테그린에 적용 가능한 DNA기반 단분자 결합력 제어 센서를 개발, 세포와 기질 간의 단분자 수준의 미세한 결합력 차이를 확인. ■ (3차년도): 면역세포에 적용 가능한 기계적 자극 인가를 위해 대식세포가 부착하여 퍼지는 정도를 조절할 수 있는 마이크로패턴을 디자인함. 대식세포의 퍼짐 정도에 따른 세포핵의 장력 변화와 이에 따른 세포 골격의 구조적 변화가 및 M2 특이적 면역 반응 조절을 확인함. ■ (4차년도): 단순 세포 골격 변화 또는 마이크로패터닝에 의한 세포전체의 장력 변화 유도로부터 면역세포의 기계적 자극에 따른 핵의 구조적 변이가 M2 면역 반응 조절의 핵심 인자 임을 확인하였고, 나아가 핵공을 통한 M2 특이적 전사인자인 STAT6의 전송 속도 차이가 핵내 신호 전달의 핵심 경로임을 규명함. ■ 본 연구를 통해 당초 계획한 정량적 연구 성과 목표를 달성하였고 (국제학술지 >10, 특허 >4), 특히 JCR 분야별 순위 1위 저널에 두 편의 논문을 게재 완료함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 가. 학문적 측면 ■ 물리학과 생명과학의 학제간 융합, 공학자와 자연과학자의 협업을 통해, 전통적인 연구 방법의 틀을 깨고 인간 질병에 대한 새로운 시각으로 새로운 이론을 정립. ■ 융합 연구를 통해 면역학 연구의 방법론을 확장시켜 면역-기계생물학이라는 새로운 학문의 장을개척하고, 생명공학 기반 기술로 활용할 수 있음. 이는 면역 반응 활성에 의한 질병 치료와 같은 실질적인 후속 연구에 파급력을 가짐 나. 경제적-산업적 측면 ■ 본 연구는 새로운 면역 조절 경로를 발굴하는 것으로 병리적 현상에 대한 이해를 넓히고 임상에 적용 가능한 약학적 타겟 선정 및 치료법 개발에 기여함. ■ 국내 의료, 제약 산업 및 특허 시장의 증진과 함께, 의료 선진국으로서의 국가 이미지 제고 및 미래원천기술 확보 등 경제적·산업적 파급 효과가 기대됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
    • 연구책임자 : 김동휘
    • 주관연구기관 : 고려대학교
    • 발행년도 : 20230300
    • Keyword : 1. 기계생물학;물리적환경감지;면역계;세포핵 동역학;단분자력센서; 2. Mechano-biology;Mechano-sensation;Immune system;Nuclear dynamics;Single molecular force sensor;
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    2022.12.31

    □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 최근 논란 및 중요도가 커진 원자력 종사자의 위반형(violation) 인적오류에 대해 대처 효과가 높은 대책 중심의 상세분석 규제 요건 및 인적오류 규제 정책(안)을 개발함 ◼ 전체 내용 ○ 원자력 분야 종사자의 위반형 오류에 효과적으로 대처하기 위하여 보완된 규제요건 및 정책(안) 개발 - (1차년도) 원자력 및 일반 산업(위탁)의 기존 사례를 위반의 관점에서 재분석하여 위반형 오류의 성격 및 유형에 따른 효과적인 상세분석 방향을 제안하고, - (2차년도) 위반형 오류에 대한 효과적인 분석 요건 및 절차(안)를 확립하며, - (3차년도) 사례 적용 및 비교 검증을 위한 실무자 워크샵을 기반으로 유효성/효율성/적용성이 검증된 원자력 분야 인적오류 규제 정책(안)을 제안함 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 원자력 종사자 위반형 오류의 분석 요건 및 절차 개발 ❏ 내용 ○ 원자력 종사자 위반형 오류의 분석 요건 및 절차 개발 - 원자력 및 일반 산업 사례의 재분석을 통한 위반의 유형 및 분석 방법 개발 - 위반형 인적오류에 대한 분석 요건 및 절차 개발 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 원자력 종사자 위반 오류의 규제요건 및 정책(안) 개발 ❏ 내용 ○ 원자력 종사자 위반 오류의 규제요건 및 정책(안) 개발 - 위반형 오류의 규제요건 및 분석 방법 검증 - 위반형 오류 관련 규제요건 및 정책(안) 개발 □ 연구개발성과 ◯ 직접 성과물 : (1단계 실적 : N-STAR 보고서 5건, 논문 발표 32건/게재 4건) • 목표 (N-STAR 보고서 5건, 학회논문 12건) 초과달성 - 원자력 인적오류 규제 요건 및 정책(안) 제안서(또는 해설서): N-STAR 보고서1건 - 위반 관련 인적오류 재분석 사례집: N-STAR 보고서 1건 (데이터베이스 별도) - 위반 중심의 인적오류 재분석 방법/절차: N-STAR 보고서 1건 - 원자력 및 일반산업 인적오류 상세분석 요건(안) : N-STAR 보고서 2건 - 교육훈련 프로그램 등 자체 기술보고서 5건, 현장지원도구 - 학회논문 36건 (원자력학회/인간공학회/안전학회지 게재 4건, 발표 32건) ◯ 간접 성과 : - 원자력 인적오류 상세분석 전문가 및 실무자 양성(워크샵 8회) - 인력양성 : 석사 2명, 실무전문가 63명 - 타산업과의 기술 교류 체계 (인적오류연구회 및 민간독립검토위원회(안) 구성) 구축 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ◯ 원자력 사고고장 보고 등 관련 과정에서 보다 효과적으로 대처할 수 있도록 규제 조치에서의 요건 및 정책을 보완하는 인적오류 종합대책의 강화에 기여 - 산업안전, 소비자 안전, 디지털의료 및 규제담당자(KINS 인간공학팀), 사업자(KAERI, 한수원 등) 관련 실무자/이해관계자 협의 (세미나 및 워크샵 성과 확산 및 공유) - 위반 등 새로운 인적오류 유형 및 안전문화 관련 현안에 대한 선행적(proactive) 대처 방안 도출의 규제 기반 확보 - 원자력안전 정보공개 및 소통 관련 법률, 위반 오류 상세분석의 관련 규제 업무(원안위 고시 2020-3호 및 관련 INES 등급평가 등) 연계 및 활용 (원자력 인적오류 관련 정책제안서 발간) ◯ 기대효과 : - 기술적 측면 : 최근 부각되는 새로운 유형(위반, 회피, 관행 및 안전문화 문제 등)의 인적오류에 기술적이고 선행적으로 대처하는 기반을 확보하여 원자력 인적오류 관련 기술적ㆍ사회적 논란을 최소화하고 안전성 확보 기술 기반을 강화 - 경제ㆍ산업적 측면 : 효과적인 인적오류 대처 기반을 확보함으로써 원자력 시설 운영의 안전 관련 부담의 합리화에 기여 - 원자력 인적오류 분석 및 대처에 전문성을 가진 전문가 및 사업체의 육성 (출처 : 요약문 2p)
    • 연구책임자 : 이용희
    • 주관연구기관 : 한국원자력연구원
    • 발행년도 : 20230100
    • Keyword : 1. 인적오류;위반;규제요건 및 정책;안전문화;원자력 사건 분석; 2. human error;violation;regulatory requirement and policy;safety culture;nuclear event investigation;
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    2023.02.28

    □ 연구개요 The final goal of this project is to clarify the impact of protostars on the formation and desorption of water and COMs in the surrounding environment. Toward this goal, we have achieved four objectives: (1) quantified the effects of suprathermal rotation induced by strong radiation from protostars on formation and desorption of ice and COMs, (2) investigated the effect of suprathermal rotation induced by energetic outflows from protostars on formation and desorption of COMs, (3) constrained dust grain sizes in star-forming regions by comparing synthetic modeling of dust emission and polarization with observational data, and (4) investigated the effect of outbursting protostars on water ice, COMs and dust □ 연구 목표대비 연구결과 ● Our results far exceeded the goal, as demonstrated by 30 SCI papers with major contribution published in the top-tier journals of astronomy and astrophysics (ApJ, AJ, A&A, MNRAS). ● For objective (1), we discovered two new physical effects induced by radiative torques (RATs) in the intense radiation of protostars on desorption of COMs from icy grain surfaces, which were termed rotational desorption and ro-thermal desorption. We successfully tested these new mechanisms with observational data from SOFIA and found convincing evidence of rotational desorption in several star-forming regions (SFRs). ● For objective (2), by studying the effect of protostellar outflows on surrounding dust, we found that shocks induced by outflows can spinup nanoparticles to suprathermal rotation and disrupt them into molecules and can also increase anomalous microwave emission from spinning nanoparticles due to grain spinup by mechanical torques (see RP2). We also studied the interaction of protostellar jets on dust grains. We found that it is efficient in destroying nanoparticles in Hoang & Lee (2020). ● For objective (3), we performed synthetic modeling of dust polarization caused by grain alignment and constrained the grain sizes in SFRs by comparing our numerical model of dust polarization with observational data from SOFIA/HAWC+. We found that grains in SFRs are smaller than in the diffuse ISM due to rotational disruption by RATs. ● For objective (4), we investigated the effect of episodic accretion to protostars on grain alignment and disruption by varying the protostar luminosity. We found that the increased luminosity extends the region of aligned grains. We extended our study for the case of massive protostars and found that icy grains in these intense sources are efficiently disrupted and the disruption zone is much broader than the case of low-mass protostars. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● Our results were highlighted by 2020 American Astronomical Society and reported by major international news such as New York Times, American Scientists, Forbes, etc ● Awarded the Excellent Research Performance by the Chairman of National Research Council of Science and Technology (NST) in 2021. ● Awarded the Distinguished Academic Award from Korea Astronomical Society (2022). Four Grand Prizes from KASI (2019-2022) ● Gave ~ 10 invited talks at the major international conferences, invited colloquia, and invited lectures for international students/postdocs at various schools (source : 연구결과 요약문 2p)
    • 연구책임자 : Thiem Hoang
    • 주관연구기관 : 한국천문연구원
    • 발행년도 : 20230300
    • Keyword : 1. 원시성;별탄생 영역;얼음;복합 유기 분자;먼지 티끌; 2. protostars;star forming regions;ice;complex organic molecules;dust;
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    2023.01.31

    □ 연구개발 목표 ■ 세포핵 단백질 lamin A의 간헐적 alternative splicing에 의해 발현되는 progerin은 나이에 비례하여 증가하며 자연적 세포 노화와 밀접한 관계가 있다. ■ 다학제적 통합 연구를 수행하여 소량의 progerin에 의해 유발되는 세포핵 변형, 핵막의 기능 약화, 세포 골격의 변화, 세포의 온전성 쇠락으로 특징되는 세포 노화의 분자적 기작을 규명한다. □ 연구개발 내용 ■ 급속한 노화를 수반하는 조로증 환자들에서는 찌그러진 세포핵을 가진 세포들이 발견되는데, 이는 lamin A 유전자의 돌연변이로 인해 생성되는 progerin 단백질이 핵막 아래 lamina 층의 정상적 물성을 변화시켜 세포핵의 구조를 제대로 지지하지 못하게 되는 결과이다. 정상인의 세포에서도 자연 노화 과정에서 비록 소량이지만 progerin이 증가하여 조로증 환자와 유사하게 세포핵의 변형 (nuclear deformation)이 일어난다. ■ 대부분의 조로증 환자가 물리적인 스트레스를 많이 받는 기관인 심혈관계의 이상으로 사망한다는 사실로부터, 세포핵의 변형이 일어나면 세포에 가해지는 외력에 대한 저항성이 취약해진 세포가 되고, 더 나아가 조직 및 기관을 불안정하게 만들어 궁극적으로 개체의 사망에 이르게 됨을 유추할 수 있다. 자연 노화된 세포 또한 이와 유사하게 세포 온전성에 결함이 생길 것으로 예상되나 그 분자적 기작을 모르고 있다. ■ 전통적으로 노화 연구는 에너지 대사와 노화의 생화학적 연관성을 밝히는 연구가 주를 이루었으나, lamina 층-핵막-세포체 사이에 물리적 상호 작용이 어떻게 세포 노화와 연관되는지에 대한 연구는 미흡하다. ■ 본 기초연구실에서는 progerin이 세포핵 구조를 변형시키는 분자적 기작을 밝히고, 세포핵 변형이 어떻게 핵막의 기능 약화와 세포 골격의 변화를 일으키며, 세포 온전성에 영향을 미치는지를 규명하고자 한다. 이를 위해 (i) 구조생물학 및 단백질 디자인, (ii) 고분해능 단백질 동역학 이미징, (iii) 계산생물학, (iv) 세포기계생물학 각각의 분야의 전문가들이 다학제적 협력 연구를 통해 다음과 같은 핵심 연구들을 수행한다. (1) 소량의 progerin이 lamina 층의 물리적 변성을 일으키는 구조적 생화학적 근거 연구 (2) 세포핵 변형과 핵공 및 유전자 발현 변화 간의 상관관계 연구 (3) 세포핵 변형과 세포 골격 간의 상호작용 변화 연구 ■ 상기한 연구를 통해 물리적인 이유로 세포핵에서 시작되는 정상적 세포 노화 과정을 분자적 수준에서 이해하고 노화를 지연시킬 수 있는 중요한 이론적 근거를 마련한다. □ 활용계획 및 기대효과 ■ 본 기초연구실이 제안하는 연구는 내용적, 방법론적 면에서 융합적인 연구로써, 세포 노화에 관한 근원적 발견을 이루고, 향후 노화를 억제하고자 하는 연구에 새로운 이론적 기반을 제공할 것이다. 나아가 기계생물학적 치료법 개발과 같은 신생 연구를 촉발할 수 있는 밑거름이 될 것이다 ■ 밝혀질 노화 기작은 심혈관계, 근골격계 및 진피 세포들의 노화의 많은 부분을 설명할 수 있을 것으로 예상하며, 궁극적으로 이와 관련된 퇴행성 질환의 진행을 지연할 수 있는 치료법의 개발을 가능하게 할 것이다. (출처 : 국문 요약문 2p)
    • 연구책임자 : 오병하
    • 주관연구기관 : 한국과학기술원
    • 발행년도 : 20230200
    • Keyword : 1. 자연 노화;핵 구조 변형;프로게린;라민;라민층 결함;링크 복합체;세포 골격;다학제적 접근; 2. Natural aging;Nuclear deformation;Progerin;Lamin;Nuclear lamina defect;LINC complex;Cytoskeleton;Multidisciplinary approach;
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    2023.03.31

    Ⅳ. 연구 결과 ○ 주요시장국 특허동향 – 대한민국 특허청에의 출원은 중국, 미국 특허청에 이어 전체 3위를 차지하고 있으며, 특히 2012년 이후 누적 출원량에서 중국 특허청이 미국 특허청에의 출원을 앞지르는 것이 특징이며, 내국인의 출원이 외국인 출원보다 우세한 경향을 보이며 출원건수와 출원인수가 모두 성장 중인 태동기-성장기 정도의 기술개발 단계 특징을 나타냄 ○ 출원인 국적별 특허동향 – 중국, 미국, 대한민국의 순서로 출원인 수가 많은 것으로 확인되며, 특히 ITER건설과 같이 대규모 이벤트가 발생할 때 특허출원이 증가하는 경향을 나타냄 ○ 대한민국은 노심 플라즈마 기술(AA), 핵융합 고유소재 관련 기술(AC)에서 높은 출원순위를 나타내고 있으나, 증식블랑켓(AB), 연료주기(AD), 디버터(AE) 등의 분야에서는 타 분야 대비 다소 부진한 것으로 확인됨 ○ 지표분석 – 미국 국적의 출원인들이 기술수준이 높은 것으로 분석되며, 대한민국 국적의 출원인은 노심 플라즈마 기술(AA)의 특허집중도 및 시장확보력이 높다는 것을 제외한다면 나머지 기술분야에서 모두 타 국가 출원인 대비 낮은 분석결과를 나타냄 (출처 : 요약문 4p)
    • 연구책임자 : 김재우
    • 주관연구기관 : 무한아이피씨
    • 발행년도 : 20230400
    • Keyword : 1. 핵융합;발전;토카막;삼중수소;디버터;증식블랑켓;초전도자석;노심 플라즈마; 2. NUCLEAR FUSION;FUSION POWER GENERATION;TOKAMAK;TRITIUM;DIVERTOR;BREEDING BLANKET;SUPERCONDUCTING MAGNET ITER;KSTAR;K-DEMO;