□ 연구개요 • 전략적 전극 소재 개발: 액체금속이 갖는 고유 속성, 상온에서 쉽게 접근할 수 있는 가융성(Fusibility)에 따른 자가 치유(Self-healing)적 특성을 리튬금속전지(Lithium Metal Battery, LMB)의 전극 소재에 활용하여 리튬의 수지상결정(Dendrite) 생성을 억제하고 충/방전시 유발되는 전극의 큰 부피팽창에 유리하도록 전극 소재를 디자인 • 전극제조의 새로운 개념 제시: 기존 선 소재합성 후 전극제조와 같은 전지의 전극개발 과정에서 벗어나 전극 안에서 발생하는 전기화학 반응을 소재합성법으로 활용하여 설계함으로써 전극제조의 추가 공정 없이 전기화학 반응을 거친 소재가 연속적으로 전극으로 활용될 수 있도록 고안한 실시간(In-situ) 전극제조의 개념 제시 • 수지상결정(Dendrite)의 생성 메커니즘 이해: 방사광 가속기(Synchrotron radiation)의 다양한 X-선(X-ray) 고도장비를 이용하고 실시간 분석으로 진행함으로써 리튬 전극 표면과 계면에서 일어나는 변화를 관찰하여 덴드라이트의 생성 및 성장 메커니즘 규명 □ 연구 목표대비 연구결과 • Ga의 용융화를 통한 액체 Ga의 분말화 공정개발과 이를 통해 얻어진 수 마이크론 단위의 사이즈로 분말화된 갈륨과 리튬 박막과의 [복합체 Ga/Li 전극] 개발 및 전기화학 반응을 통한 실시간 합성된 [Ga-Li 복합체 전극] 개발 후 리튬 대칭 셀(Symmetric cell)과 비대칭 셀(Asymmetric cell) 조건에서 복합체 갈륨의 효과 평가 • Ga을 시드로 디자인함으로써 상온에서 쉽게 용융될 수 있게 하여 Ga-Li과 함께 제 3의 시드 도입 및 3상 합금 형성[Ga-Zn-Li, Ga-Mg-Li]을 기상이 아닌 액상 조건으로 설계함으로써 보다 용이하고 비용 효율적으로 소재개발 • 전지 내에서 일어나는 전기화학 반응[전해질에 녹아 있는 금속 이온(M²⁺; M= Zn, Mg)의 직접 환원(Direct reduction)을 통한 금속 증착(M⁰) 및 리튬과의 합금반응(Li_xM)]을 소재 합성을 위한 공정으로 설계함으로써, 소재합성이 곧 전극제조로 이어지도록 하는 실시간 전극제조에 대한 개념을 제시함 • 고성능 Li-In-Bi 및 Ga-Mg-Li 3상 합금 전극을 개발하고, 해당 전극을 실시간 광학 현미경 및 삼전극 전지를 활용하여 분석을 진행 • X-선 고도장비 및 광학 현미경 분석을 이용하여 전극 표면에서 일어나는 다양한 특성을 분석하고, 전압 변화와 동기화하여 실시간 반응 과정을 밝힘 • 이러한 연구들을 통해 신개념 소재 및 전극을 개발하고, 리튬금속의 생성 및 성장에 영향을 미치는 주요 요인들의 상호작용에 대한 해석을 제시함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 신개념 소재 및 전극 개발: 액체금속의 본질적 특성을 리튬금속 전극의 고질절인 문제점을 해결하는 방안으로 적극 도입하여 소재를 디자인하였고, 전지 내부에서 일어나는 초기 전기화학 반응을 소재합성법으로 설계하여 실시간 전극제조 공정을 제시함으로써 기존 선 소재합성 후 전극제조와 같은 전지의 전극개발 프레임에서 벗어나 소재 및 전극 개발에 대한 새로운 전략 제시 • 리튬금속전지 연구에 대한 원천기술 확보: 리튬금속을 음극으로 사용하고자 하는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나 현재까지도 리튬의 높은 반응성에 따른 분석의 어려움으로 인하여 덴드라이트 형성에 관한 정립된 이론은 부재. 본 연구 과제를 통하여 방사광 가속기 X-선 분석을 활용한 실시간 전극 분석을 진행함으로써 리튬금속의 생성 및 성장에 영향을 미치는 주요 인자들에 대한 데이터베이스 구축 및 기초과학기술 경쟁력 제고에 큰 역할을 할 것으로 기대 • 전문성을 지닌 수준 높은 연구인력 양성: 본 연구는 액체금속 기반 음극 소재라는 새롭고 도전적인 과제를 통하여 창의적인 연구인력 양성에 기여하고, 고도분석을 통한 소재의 기초원리 및 메커니즘 규명은 관련분야의 높은 지식 및 전문성이 요구됨에 따라 본 연구과제의 성공적인 목표 달성을 통해 수준 높은 전문인력 양성이 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유승호
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 리튬금속전지;액체금속;핵생성;수지상결정;실시간 분석; 2. Lithium Metal Battery;Liquid Metal;Nucleation;Dendrite;In-situ analysis;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 민감 핵물질의 실시간 검증을 위한 격납 장치 및 사용자친화형 운용 소프트웨어, 장비 운영매뉴얼의 개발을 통해 안전조치 효율성 향상 및 사용자 편의성 증진에 기여함 ◼ 전체 내용 [1차년도] 실시간 격납장비 설계요건 도출 및 주요 기능 개발 - IAEA 기술기준 및 기존 장비 기술성 분석 - 실시간 격납장치 설계요건 도출 - 맵핑 및 위치 추적기술 개발 - 비휘발성 데이터 로깅 기술 개발 - 암호화/인증 기술현황 분석 [2차년도] 프로토타입 장치 개발 및 성능평가 - 프로토타입 장치 설계 및 제작 - 프로토타입 장치 성능평가 및 성능 개선안 도출 - 유사상황 경고기능 개발 - 암호화/인증 기술개발 - 데이터 원격 전송 및 검증기술 개발 - 사용자친화형 운용 SW 설계 [3차년도] 상용화 격납장치 및 운용 SW 개발 - 상용화 장치 설계 및 제작 - PC 버전 운용 SW 개발 및 베타 테스트 - 기존 안전조치 장비 운영절차 분석 - 실시간 격납장치 운영절차 개발 [4차년도] 상용화 장치 성능평가 및 운영매뉴얼 개발 - 상용화 장치 성능평가 - 상용화 장치 성능 보완 및 시제품 제작 - 모바일 버전 운용 SW 개발 및 베타테스트 - 국/영문 장비 운영매뉴얼 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 [1차년도] 실시간 격납장비 설계요건 도출 및 주요 기능 개발 [2차년도] 프로토타입 장치 개발 및 성능평가 ❏ 내용 ○ 1차년도 - 격납장치는 기본적으로 임의 조작을 방지하고 무결성을 확보하기 위한 변조 표시 장치임. IAEA는 기존 장비의 성능평가와 새로운 장치의 개발에 대한 설계요건들을 제시하고 있음. 따라서 1차년도에는 격납 장치 관련 IAEA 및 국제 기술기준을 분석하고, 기존 격납장치의 기능 및 사용성, 취약점을 평가함으로써, 새로운 격납 장치의 최적화된 설계 요건과 강화된 특징을 도출하였음. 이와 함께 실시간 격납장치 개발에 필수적인 핵심 요소기술들을 확보하였음. 즉 격납장치의 위치 추적기술, 비휘발성 데이터 로깅기술을 확보하고 암호화/인증 기술에 대한 현황을 분석하였음. ○ 2차년도 - 2차년도에는 1차년도에 도출한 설계요건을 기반으로 프로토타입 장비를 제작한 후 성능을 평가함으로써 성능 개선안을 도출하였음. 한국화학융합시험연구원 및 한국원자력연구원에서 환경시험 및 방사선조사시험을 수행하였음. 또한 실용성 평가를 위해 한국원자력통제기술원과 공동으로 성능평가를 수행하였음. 이와 함께 실시간 검증 격납장치 소프트웨어 개발을 위해 기존 전자식 격납장치의 소프트웨어를 분석하고, 새로운 격납 장치 소프트웨어의 설계 요건을 도출하였음. 추가적으로 격납 장치의 핵심기술인 유사상황 경고기능, 암호화/인증 기술, 데이터 원격전송 기술들을 확보하였음. ◼ 2단계 ❏ 목표 [1차년도] 상용화 격납장치 및 운용 SW 개발 [2차년도] 상용화 장치 성능평가 및 운영매뉴얼 개발 ❏ 내용 ○ 1차년도 - 2단계 1차년도에서는 프로토타입 장치의 성능평가 경험 및 도출된 성능 개선안을 바탕으로 상용화 장치를 설계하고 제작함. 또한 PC 버전의 운용 SW를 개발하고 설계 요건을 만족하는지 베타 테스트를 수행함. 이와 함께 기존의 IAEA 및 국가 안전조치 장비들의 운영절차를 분석하여 실시간 격납장치의 장비 운영절차를 개발할 계획임. 표준화된 장비운영절차를 통하여 효율적인 실시간 격납장치 하드웨어 및 소프트웨어의 운영 및 유지보수가 가능할 것으로 기대함. ○ 2차년도 - 2단계 2차년도 연구개발에서는 제작된 상용화 격납장치의 성능을 평가하여 개선안을 도출할 계획임. 이를 기반으로 성능을 보완하여 최종적으로 상용화 시제품을 제작할 계획임. 또한 모바일 버전의 운용 SW(안드로이드 및 iOS)를 개발하고 이에 대한 베타테스트를 진행함. 이와 함께 국가 검사원을 위한 국문 버전과 IAEA 사찰관을 위한 영문 버전의 장비 운영 매뉴얼을 개발할 계획임. □ 연구개발성과 [1차년도 목표] 안전기술보고서 2건, 국내외 논문게재 1건, 학술발표 4건, 신규고용 1명 [2차년도 목표] 안전기술보고서 4건, 국내외 논문게재 1건, 학술발표 6건, 인력양성 1명, 시제품 제작 1건 [3차년도 목표] 안전기술보고서 4건, 국내외 논문게재 3건, 학술발표 6건, 특허출원 1건, 인력양성 2명, 상용화/SW등록 각 1건 [4차년도 목표] 안전기술보고서 4건, 국내외 논문게재 3건, 학술발표 7건, 특허출원/등록 각 2건, 인력양성 각 1명 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 본 연구를 통해 개발되는 실시간 격납 장치 기술은 북한의 비핵화 대상 시설 및 장비, 핵물질의 격납을 위해 활용될 수 있음. 국내 원자력 시설과 같이 안전조치 요건을 모범적으로 준수하는 시설과 달리 북한 비핵화 대상 시설의 경우 안전조치 적용을 어렵게 만드는 다양한 위해 환경이 존재할 가능성이 매우 높을 뿐만 아니라, 격납 장치의 훼손 및 오작동, 전원 상실 등 정보 연속성(Continuity Of Knowledge, CoK)이 유지되지 않는 상황이 발생될 가능성이 큼. 이에 본 연구를 통해 개발되는 기술은 북한 핵시설 및 핵물질의 전용을 실시간으로 검증할 수 있는 기술로서 북한의 완전한 비핵화라는 최종적인 목표 달성을 위해 활용될 수 있음. - 격납 기술은 핵물질 계량 기술을 보조하는 수단으로서 안전조치 효율성을 높이는 주요 수단 중 하나임. 이러한 기술은 기본적으로 국내외 원자력 시설에서 활용될 수 있음. 즉 현재 활용중인 국가 봉인 및 IAEA 봉인 장치는 실시간으로 원격 검증이 어렵고, 사찰관이 직접 방문하여 전용 리더기를 통해 검증을 해야한다는 단점이 있음. 하지만 본 연구를 통해 개발되는 장비는 원격에서 실시간 검증이 가능하기 때문에 안전조치 효율성을 높이는 기술로 활용될 수 있음. - 본 연구를 통해 개발되는 격납 기술은 핵물질 및 방사성물질 등 원자력 분야가 아닌 다른 국가 안보 및 군사 목적으로도 활용될 수 있음. 다양한 이유로 어떠한 시설/장비/물건을 봉인해야 될 상황이 발생할 경우 본 연구에서 개발된 격납기술이 활용될 수 있음. 예를 들어 미사일 탄두 저장고에 설치하여 저장고 개방 여부를 원격으로 실시간 검증을 할 수 있으며, 국가 보안문서 및 귀중품을 보관하는 저장고 등 출입금지구역에서도 활용할 수 있을 것임. ○ 기대효과 - 안전조치 분야에서는 전통적으로 비용이 저렴하고 사용이 쉽다는 이유로 Metal Cap 및 Paper Seal을 광범위하게 활용하고 있음. 하지만 이러한 피동형 격납장치는 실시간 모니터링이 불가능하고, 장비 설치 및 검증을 위해 사찰관이 근접 접근을 해야 한다는 단점이 있음. 따라서 고방사선 구역에서의 활용도가 낮으며 사찰관의 방사선 피폭 우려도 존재함. 본 연구를 통해 개발되는 기술은 현장 검증의 필요성을 현저하게 줄임으로써 IAEA 사찰관 및 국가 검사원의 방사선 피폭을 저감할 것으로 기대함. - 기존의 격납장치는 훼손여부를 현장검사를 통해서만 확인이 가능하기 때문에, 핵물질의 탈취 및 정보연속성 상실 등 유사상황 발생 시 즉각적인 대응이 어려움. 따라서 실시간 모니터링이 가능한 격납장치의 개발을 통해 실시간 핵물질 통제 및 유사상황 발생 시 즉각적인 대처가 가능할 것으로 기대함. - 국가 핵비확산 체계의 구축 및 이행은 국제사회가 요구하는 규범 및 의무 이행의 일환으로서 관련 기술의 고도화를 위해 국가 주도의 체계적인 연구개발이 필요하며, 선진 격납장치의 개발 및 사찰 현장 적용 등 우수성 입증을 통해 안전조치 분야 기술 자립 및 국가 위상 제고에 기여할 수 있음. - 본 연구를 통해 안전조치 격납 기술을 확보함으로써 북한의 완전하고 불가역적인 비핵화를 위해 ‘폐쇄/불능화-신고-검증-폐기/해체-감시’에 이르는 일련의 과정에서 핵심 이해당사자인 우리나라가 주도적인 역할을 담당하는데 기여할 수 있음. 또한, 국내에서 개발된 기술을 활용한다면 북한 비핵화 활동 비용을 절감 할 수 있으며, 국내 안전조치 기술의 국제적인 위상을 높일 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 서희
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 핵물질;안전조치;격납 장치;실시간;원격; 2. Nuclear Material;Safeguards;Seal;Real-time;Remote;

□ 연구개요 미세유체 칩열량계를 개발하여 세포에서 발생하는 열을 측정하고 이를 통해 세포대사율을 정량측정함. 기존에 개발하였던 칩열량계를 세포대사열을 측정하기 용이하도록 미세유체기능을 추가하고, 측정민감도 및 측정안정성을 개선하여 다양한 약물을 처리하였을 때 세포대사율 변화를 분석하는 방법을 확립함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 칩열량계 성능 개선: Thermistor 온도센서의 전기적 특성을 분석하고 온도측정 민감도를 10 μK 수준으로 향상. Parylene bonding기술을 사용하여 측정챔버부피를 개선하여 volume-specific power resolution을 세계최고수준으로 확보. Droplet microfluidic를 접목하여 droplet을 이용한 유체조작. 항체를 이용한 세포포획 및 분리. - 측정환경 개선: Radiation shield를 on-chip 진공에 적용하여 열손실 감소. 온도 안정성이 10 μK 수준의 thermostat 개발. - 세포의 대사율 정량분석: 대사열 측정 민감도 100 pW 수준 확보. 부착세포와 부유세포에 대한 세포대사열 측정. 약물 처리시 대사열 변화 측정. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 세포대사열을 높은 민감도로 측정할 수 있는 미세유체 기반의 열량계는 대사관련 질환뿐 아니라, 암, 노화 등 다양한 영역에서 기초연구 및 응용연구에 활용될 수 있음. 특히 신약개발 시에 약물의 효과를 검정하기 위한 세포기반 검정법으로 활용될 수 있어 상용화 가능성도 높은 원천기술 개발연구임. 향후 기술을 더 발전시키고 처리량을 높여 실질적인 세포기반 검정이 가능한 기법으로 발전시키고 다양한 응용연구에 활용하고자 함. 이를 통해 새로운 세포대사율 측정기법으로 활용되어 의학 및 생물학 전반에 활용될 수 있을 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이원희
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 세포대사열;칩열량계;패릴린;미세유체; 2. cell metabolic heat;chip calorimeter;parylene;microfluidics;

□ 연구개요 우주에서 일어나는 가장 흥미로운 현상중 하나는 초신성 폭발이다. 별이 가지고 있는 원자핵들은 핵연 소(nuclear burning)를 통해 가장 안정된 원소인 철(56Fe)로 진화하게 된다. 그 이후 더 이상 열에너지 공급이 이루어지지 못함으로 인해 중심으로 으로 원자핵들이 모여들어 충돌을 하게 되고, 그 결과 초신성 폭발로 이어진다. 이러한 현상을 물리학적으로 이해하기 위하여 세계의 많은 천체물리 그룹에서 컴퓨터 시뮬레이션을 진행하고 있다. 본 과제에서는 초신성 폭발 혹은 중성자별-중성자별 충돌 시 컴퓨터 시뮬레이션에 이용되는 고온 고밀 도 핵상태방정식을 새롭게 구성한다. □ 연구 목표대비 연구결과 초기의 연구목표는 통계학적 방법으로 상태방정식 완성하여 천체물리시뮬레이션 커뮤니티에 제공하는 것에 있었다. 그러나, 공동 협력기관의 천체 시뮬레이션 결과를 확인하며 수정 보완하는 기간이 길어짐에 따라, 현재도 공동연구를 수행 중에 있다. 그에 비해, 공동연구에 많은 인력이 필요하지 않은 연구, 특히 차가운 중성자별의 상태방정식에 대한 연구는 논문으로 출판되는 결과를 얻었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 국내 초신성 폭발 시뮬레이션 그룹이 없는 상태에서 핵상태방정식을 구성하는 것은 신진연구자들에게 새로운 기회를 제공해줄 수 있다. 즉, 본과제를 함께 수행할 대학원생들에게 새로운 분야에 대한 연구를 함께 수행함으로써, 천체 시뮬레이션 전문가로서 성장할 기회를 얻을 수 있다는 것이다. 이러한 기회가 축적되고 전문가의 수가 늘어나게 되면 국내에서도 천체 폭발 시뮬레이션 그룹이 만들어질 수 있는 계기가 될 수 있으리라 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임연환
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 중성자별;상태방정식;초신성폭발;핵물질;대칭에너지; 2. Neutron Stars;Equation of States;Supernova Explosion;Nuclear Matter;Symmetry Energy;

□ 연구 목표 및 내용 ○ 최종 목표 두 개 이상의 배아에서 나온 할구의 응집으로 얻은 키메라 배아는 기본 및 응용 생명공학에서 여러 응용 분야를 가지고 있으며 포유류의 초기 발달과 분화를 연구하는 데 유용한 도구 역할을 함. 자연발생 또는 형질전환 체세포주를 활용한 돼지 배아줄기세포 확립하여 그 세포주를 공여핵으로 활용한 핵이식 배아를 작성하며, 할구 응집법 또는 배반포 보완법을 이용해 키메라 배아를 생산함. 키메라 배아의 발달 및 이식 후 산자생산능력을 평가함. 이후 확립된 형질전환 키메라 유래 배아 및 산자의 정상성 및 키메라 특성을 평가함. ○ 전체 내용 이 연구는 흑색종 돼지의 자연발생 또는 형질전환 세포주를 구축하고, 이를 활용하여 키메라 배반포를 작성하는 기초연구를 수행한다. 체세포 핵이식을 통한 키메라 배반포 생산에는 자연발생 흑색종 돼지나 형질전환 돼지로부터 세포주를 얻어 조직학적 및 분자생물학적 특성을 분석하고, 세포주 동결보존 시스템을 개발하는 과정이 포함된다. 또한, 체외성숙 난모세포의 품질개선 연구를 통해 고품질 난모세포 생산시스템을 구축하고, 단위발생 난자를 이용한 난할구 응집법을 개발한다. 이어서, 체세포 핵이식을 통해 핵이식 배아 및 키메라 배반포를 생산하며, 특성분석을 수행한다. 이 과정에서 형태학적 관찰뿐만 아니라 Telomerase Activity, Methylation Pattern, 종양발현 여부 등을 확인하는 검사가 이루어진다. 또한, 비외과적 배아 이식법을 개발하고 키메라 질환모델 동물을 생산하는 과정에서 돼지 수정란 이식 적기를 조사하고 자궁 심부주입기를 활용한 후기배 이식기법을 개발한다. 키메라 도입 돼지 모델의 생산과 특성분석에서는 형태학적 관찰과 Telomerase Activity, Methylation Pattern, 종양발현 여부 등을 검사하여 키메라의 특성을 분석한다. 마지막으로, 흑색종 모델돼지의 유효성과 생식선전달을 통한 후대검증 생산 단계에서는 후대(F1, F2)에서 흑색종 발현 여부를 확인하는 실험이 진행된다. ○ 1단계 ◎ 연구 목표 ● 흑색종 (자연발생, 형질전환) 세포주 구축 ● 키메라 배반포 작성을 위한 기초연구 ● 체세포 핵이식을 통한 키메라 배반포 생산 ◎ 연구 내용 ● 자연발생 흑색종 돼지 또는 흑색종 형질전환 돼지로부터 세포주 구축 - 구축된 세포주의 조직학적, 분자생물학적 특성분석 - 세포주 동결보존 시스템 개발 ● 체외성숙 난모세포의 품질개선 연구 - 체외성숙 난모세포의 품질개선 연구를 통한 고품질의 난모세포 생산시스템 구축 ● 단위발생 난자를 이용한 난할구 응집법 개발 - 식물성혈구응집소(PHA-L; phytohemagglutinin-L) - 특수제작디쉬 등을 이용한 응집법 개발 - 배아 분할 시기에 따른 응집효율 검토 - 배반포 내 형질전환 줄기세포주 주입술 검토 ● 체세포 핵이식을 통해 핵이식 배아를 및 키메라 배반포를 생산 단위발생에서 구축된 할구 응집 및 배반포 내 세포이식술을 활용하여 체세포 핵이식 키메라 배아 작성 ● 키메라 배아의 특성분석 - 형태학적 관찰, Telomerase Activity 확인, Methylation Pattern 확인, 종양발현 등의 검사 ○ 2단계 ◎ 연구 목표 ● 비외과적 배아 이식법 개발 ● 키메라 질환모델 동물 생산 ◎ 연구 내용 ● 비외과적 배아 이식술 검토 - 돼지 수정란 이식 적기 조사 (배란확인 등) - 돼지 자궁 심부주입기를 통한 후기배 이식기법 개발 ● 키메라 도입 돼지 모델의 생산 및 특성분석 - 형태학적 관찰, Telomerase Activity 확인, Methylation Pattern 확인, 종양발현여부 검사 ● 흑색종 모델돼지의 유효성 및 생식선전달을 통한 후대검증 생산 - 후대(F1, F2)에서 흑색종 발현 여부 검사 □ 연구성과 연구의 정량적 연구성과로는 두 개 이상의 배아에서 얻은 할구의 응집을 통해 생성된 키메라 배아의 발달 및 이식 후 산자생산 효율을 수치로 평가가 있음. 이는 키메라 배아의 형태학적 특성과 산자 생산 능력을 정량적으로 측정한다. 또한 체외발달과 생식 성과를 확인할 수 있음. 본 연구과제를 통해 SCI급 논문 10편, 200개이상의 키메라 배아생산 및 이식하여 1두 이상의 키메라 돼지 개체를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 정성적 연구성과로는 돼지 배아줄기세포를 확립하고, 이를 공여핵으로 활용하여 핵이식 배아를 작성하는 과정을 포함하며 할구 응집법이나 배반포 보완법을 이용하여 키메라 배아를 생산하며, 이러한 키메라 배아의 정상성 및 특성을 평가하는 것이다. 이러한 연구는 기본 및 응용 생명공학 분야에서의 다양한 응용 가능성을 제시하며, 특히 포유류 초기 발달과 분화에 대한 연구에서 유용한 도구로 활용될 수 있음을 시사한다. □ 연구성과의 활용 계획 및 기대효과 ● 생명공학 기술의 기초지식 제공 - 돼지 핵이식 수정란의 생물학적 특성에 대한 정보를 축적함으로써 핵이식기술을 이용한 응용분야에 기초 자료를 제공함. - 돼지 핵이식 수정란의 체외발육 및 체내생존성을 향상시킴으로써 핵이식기술에 의한 복제돼지 생산효율을 향상시킬 수 있음. - 타 축종의 배아줄기세포주 확립에 적용하여 효과를 검토함으로써 관련분야의 기술적 발전에 활용할 수 있다. - 배아줄기세포주 확립은 유전자를 조작한 형질전환 돼지나 바이오장기생산용 돼지 등 특수목적 동물의 생산효율을 증가시킬 수 있음. - 형질전환 키메라 동물의 생산효율 증진에 활용 - 유전자 발현을 조절을 통한 생체내 기능을 추적하는 대사체유전학 연구에 활용됨. - 형질전환 키메라 돼지 생산으로 의약학 및 생명공학 기반기술 개발 활성화에 기여함. - 형질전환 키메라 돼지의 생산 및 특정품종의 개량에 응용이 가능함, ● 의료산업 및 줄기세포치료법 개발의 기반확보 - 난자의 새로운 체외성숙시스템 개발은 동물뿐만 아니라 사람의 불임치료에도 이용 되어질 수 있음. - 현미수정란, 체외조작 수정란 등 관련기술에의 적용에 의한 기술적, 산업적 기반확보가 가능함. - 줄기세포는 현대 의학으로 치료가 어려운 난치병 치료에 사용 가능할 뿐만 아니라 신약 개발, 질병의 원인 규명 등 광범위하게 이용될 수 있음. - 돼지 배아줄기세포 연구는 인간의 배아줄기세포 연구의 모델이 될 수 있음. - 형질전환 기법을 통한 재생의학 분야의 치료용 세포 생산에 활용할 수 있음. - 관련 기술을 바탕으로 특허출원 검토 및 구체화. - 유관 기관 및 업체에 기술 이전 및 기술 이전료 징수가 가능함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이주형
• 주관연구기관 : 세명대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 흑색종;키메라;형질전환동물;체세포핵이식;난할구 응집; 2. malignant melanoma;chimera;transgenic animal;somatic cell nuclear transfer;blastomere aggregation;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 한승우
• 주관연구기관 : 한미르
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 나노세라믹;나노분말;세라믹솔루션;방화체;화재안전; 2. Nano-Ceramic;Nano-powder;Ceramic solution;Fire prevention;Fire safety;

□ 연구개요 < 필요성 > ○ 두경부암 방사선치료로 인한 침샘 기능 저하 및 삶의 질 저하 - 침샘스캔을 이용하여 침샘 기능을 평가할 수 있으며, 기저상태의 침샘의 섭취 및 침분비 자극후 침샘의 분비양상을 통해 기능이상을 확인함. 방사선 치료 영역 및 선량에 따른 침샘 부위별 기능 평가를 위해서는 3차원 SPECT 기법을 사용해야 하나, 기존의 침샘 스캔은 2차원 검사법으로 각 침샘의 부위별 이상 유무 평가에 제한적 임. 최근 개발된 CZT SPECT/CT를 활용하면 실시간 침샘 SPECT 촬영을 통해 방사선 치료영역 및 선량에 따른 침샘 부위별 기능 평가가 가능함. < 연구내용 및 추진전략 > ○ 이종영상 융합 및 영상 분석 ① 방사선 치료 전후의 침샘 기능 변화를 3D SPECT/CT로 분석 - 기능 저하를 보이는 침샘 영역과 방사선 치료영역 및 선량의 연관성 정량적 분석 - 침샘의 부피 및 저선량 영역에 관한 영향 분석 가능 - 침샘 SPECT/CT 영상 parameter의 측정 및 계산 ‣ CT volume, SUVmax, SUVmean; Metabolic volume, uptake/recovery ratio, ejection fraction ‣ 치료전 및 치료후 변화값 ○ 환자군 모집 및 추적 검사 ① 치료후 침샘 기능을 평가할 수 있는 예측인자 발굴 - 치료 전후 및 추적관찰시 침샘 SPECT/CT양상 비교 분석 및 여러 임상적 인자들(ESR, CRP, amylase 등의 혈액학적 인자)을 이용 : 방사선치료전후 침샘기능 설문지 통해 실제 증상과도 비교분석함 ② 기존 연구들과 비교 시 해당 연구는 단기간 및 장기간의 변화를 동시에 추적 관찰하여 그 양상을 비교: 최종적인 침샘 평가를 통해 방사선 유발 침샘기능 저하의 호전 또는 비가역성 등의 만성적 변화를 분석함 ○ 침샘기능 평가 프로그램 구축 ① 해당 연구로 두경부암 환자의 치료 후 침샘 기능 변화 예측 프로그램의 구축 : 딥러닝 기반 침샘 SPECT/CT 학습용 데이터셋 프로그램 구축 - SPECT/CT장비에서 측정된 수치 및 영상데이터를 학습 서버로 전송하여 데이터셋 DB화 - 딥러닝 학습 프레임워크 구현 및 모델 알고리즘 구현 ② 구축된 프로그램을 통한 임상적 검증 및 환자 맞춤형 방사선치료(patient-specific radiation therapy) 가능 □ 연구 목표대비 연구결과 < 정성적 연구개발 결과 > - 이종 영상 융합 시스템의 구축 완료: 방사선 치료시 얻는 모의 영상과 침샘 기능 평가용 침샘 SPECT/CT의 융합 시스템 - 침샘 영향과 연관된 선량 한도의 설정 < 정량적 연구개발 결과 > - 특허 출원 및 등록 1건: 이종 영상 융합 시스템의 분석 방법 및 장치에 대한 특허 등록 완료 (목표성과대비 50% 달성) - 관련 논문 출간 (SCI) 2건 달성 (목표성과대비 100% 달성) 특허 출원을 제외한 나머지 연구 성과는 목표 성과를 충분히 달성함. 또한 특허는 출원을 목표로 하였으나 등록까지 되는 결과를 얻을 수 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ① 의학적 측면 - 3차원 침샘 SPECT/CT의 침샘기능 평가에 대한 임상적 유용성 확보 및 두경부암의 새로운 치료 가이드라인 확보의 기반이 됨. - 해당 연구의 데이터셋 구축 프로그램을 통해 치료 후 침샘 기능 저하의 위험성이 높은 환자를 사전에 예측 가능. - 환자 맞춤형 방사선 치료법 적용을 통해 두경부암의 방사선 치료에 있어 새로운 방향을 제시함. ② 기술적 측면 - 해당 연구의 이종 영상 융합 + 추가적인 의료 데이터와 상관관계 연구. 환자의 혈액학적 샘플과 병리 샘플을 추가한 이종 융합 오믹스 분석을 위한 기틀 마련 ③ 경제·산업적 측면 - 통상적으로 방사선치료 후 발생하는 침샘기능 관련 합병증 감소를 통한 의료비용 및 연관된 사회경제적 비용 감소. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유익동
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 이종의료영상 융합;두경부암;방사선치료;침샘기능;환자맞춤형 치료; 2. integration of heterogeneous medical imaging;head and neck cancer;radiation therapy;salivary gland function;patient-specific radiation therapy;

□ 연구개요 본 연구과제는 DNA 손상 반응의 새로운 메커니즘 규명 및 개인별 질병 위험도 예측 및 맞춤형 치료에 활용이 가능한 DNA 복구 활성 측정기술을 개발하는 것을 목표로 함. 이를 위해 NER 시스템에 의해 발생하는 sedDNA의 안정성에 관한 생물학적 메커니즘을 규명하고, sedDNA의 분리정제 및 분석기술을 확립하여 인간의 피부조직을 대상으로 개인별 DNA 복구 활성을 정량적으로 측정하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ∎ sedDNA 안정성을 조절하는 핵산 분해 효소 규명 - 자외선 조사에 의한 세포 내 sedDNA 생성물 안정성 변화 확인 - 시간별 sedDNA 안정성 및 금속 보조인자에 의한 sedDNA 안정성 변화 확인 - siRNA 기반 스크리닝을 통한 sedDNA 분해에 기여하는 효소 선별 - 선별한 유전자 검증을 위한 단일 Trex1-siRNA 기반 sedDNA 변화 확인 - Trex1 과발현에 의한 sedDNA 변화 확인 - Trex1 발현억제 및 과발현에 의한 NER 활성 확인 ∎ sedDNA 생성물 고효율 분리기술 개발 - sedDNA 손실 최소화를 위한 세포 용해 및 sedDNA 추출 조건 구축 - 원심분리법과 광생성물 특이적 DNA 면역침전 조건 비교 확인 - 신규 sedDNA 분리정제법으로 TFIIH 및 RPA 단백질 면역침전법 구축 - 원심분리, 광생성물 및 단백질 면역침전에 의한 sedDNA 분리 비교 평가 - 국제협력을 통해 NER 관련 신규 단백질 발현저해로 인한 sedDNA 변화 확인 ∎ sedDNA 정량적 측정 플랫폼 개발 - protamine sulfate 기반 sedDNA 고정 기술 구축 - protamine sulfate 기반 광생성물 특이적 항체를 활용한 sedDNA 분석 - streptavidin 및 DNA labeling 기법을 활용한 sedDNA 확인 - 분석기법 상호비교 및 평가 - TREX1에 의한 sedDNA 분해 메커니즘 규명을 위한 시험관 분석 수행 - 국제협력을 통해 sedDNA 검출기술 기반 RNA-DNA 혼성체 분리 기술 확립 ∎ 피부조직 대상 sedDNA 정량분석을 통한 개인별 NER 활성 측정 - 국제협력을 통해 피부조직에서 epidermis 분리 조건 및 조직 용해법 최적화 - 크기별 조직 생검을 대상으로 sedDNA 검출한계 분석 - 피부조직 기반 sedDNA 검출 변동성 감소를 위한 보정 확인 - UV 조사 시 발생하는 변동성을 최소화하기 위한 UV 정밀조사 챔버 개발 - 피부조직 기반 CPD 함유 sedDNA 검출 가능성 탐색 - 피부조직 기반 sedDNA 분석을 통한 개인별 NER 활성 차이 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ∎ 세포 및 조직 항상성을 보장하기 위해 sedDNA는 효율적으로 분해되어야 하지만 이와 관련된 메커니즘은 현재까지 알려진 바가 없기에, TREX1이 sedDNA 분해에 기여한다는 사실을 발견한 것은 과학적으로 매우 중요함. ∎ 인간의 종양 세포에서 발견되는 다양한 형태의 세포질 DNA 조각들이 항암제 내성에 기여하기에, 본 연구를 통해 규명된 sedDNA의 분해작용은 추후 종양 세포의 항암제 내성을 극복하는 효과적인 항암치료 개발에 유용한 정보를 제공함. ∎ 본 연구에서 핵심이 되는 sedDNA 분석기술을 보다 고도화한다면 개인별 DNA 손상복구 활성도를 직접적으로 상호비교할 수 있어, 추후 개인 맞춤형 암 치료법을 개발하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최준혁
• 주관연구기관 : 한국표준과학연구원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. DNA 복구;뉴클레오티드 절단 복구;자외선;DNA 손상;암; 2. DNA repair;NER;UV radiation;DNA damage;Cancer;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 방사선치료기기별 품질관리 세부 개선안 및 안전규제 기술 개발 ◼ 전체 내용 ○ 국내외 방사선치료기기별 품질관리 현황 분석(‘22) - 일반 LINAC, MR-LINAC, Tomotherapy, CyberKnife, HDR Brachytherapy, GammaKnife, 양성자치료기, 중입자치료기별 해외 선도국의 방사선치료기기 품질관리 기술(프로토콜, 기술보고서 등), 품질관리 이행현황 분석, 검증체계(규제체계, 독립적 품질감사 등) 확보 - HDR Brachytherapy, IAEA, COCIR, EFOMP, ESTRO, AAPM, ASTRO 등에서 권고하는 방사선치료기 및 치료기술 대비 적정 인력 및 교육훈련 현황 분석 - HDR Brachytherapy, 국내외 방사선치료기기 품질관리 규제체계 조사 및 분석 ※ 양성자 및 중입자 등 입자치료기에 초점을 맞추되 선행연구가 이루어진 RG 및 RI의 경우는 보완하는 수준에서 정리 ※ 예상성과물: 국내외방사선치료기기별 품질관리 이행 현황 및 규제 체계 비교분석 보고서(안전기술보고서 1건), 일반 방사선치료기별 품질관리 절차 및 지침서(방법론 1건) ○ 국내 치료방사선 사용기관을 위한 방사선치료기기별 품질관리 세부 이행 기준 개발(‘23) - 품질관리 전문인력 기준 및 교육 훈련 방안 도출 - 일반 방사선치료기 품질관리 이행 현황 파악 및 표준 지침서 개발 - 신형 방사선치료기 및 입자방사선치료기 품질관리 표준 지침서 개발 - 방사선치료기기별 규제 적용 방안 도출 ※ 양성자 및 중입자 등 입자치료기에 초점을 맞추되 선행연구가 이루어진 RG 및 RI의 경우는 보완하는 수준에서 정리 ※ 예상성과물: 치료기기별 품질관리 규제 이행을 위한 필수 적용 항목 제안 보고서(안전기술보고서 1건), 입자(양성자, 중입자) 방사선치료기별 품질관리 표준 지침서(방법론 1건) ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 국내외 방사선치료기기별 품질관리 이행 현황 및 이행 체계 비교 분석을 통한 국내 방사선치료기기 품질관리 표준 지침(안) 개발 및 규제 적용 방안 도출 ❏ 내용 ○ 국내외(국제기준, 해외 주요국) 방사선치료기기 품질관리 규제 체계, 이행 현황 등 조사 및 분석 (2차년도) - 제도화 여부, 관리항목 및 오차 설정범위, 독립적 품질감사 현황, 전문인력 교육 및 훈련 ○ 국외 신규 및 입자(양성자, 중입자) 방사선치료기기 품질관리 현황 및 기술수준 분석 (2차년도) ○ 방사선치료기기 품질관리 세부 개선 사항 도출 및 이행 기술 개발 - 치료기기별 주요 항목 도출, 대표 품질관리 방법론(관리항목, 측정절차 등) 개발 (3차년도) ○ 국내 신규 및 입자(양성자, 중입자) 방사선치료기기 품질관리 기준 제시 (3차년도) - 방사선치료기기 품질관리 표준 지침 수립 및 적용 방안 도출 - 표준 지침(안) 국내 규제 적용 방안 도출 ※ 양성자 및 중입자 등 입자치료기에 초점을 맞추되 선행연구가 이루어진 RG 및 RI의 경우는 보완하는 수준에서 정리 □ 연구개발성과 ○ 정성적성과 - 국내외 방사선치료기 품질관리 이행현황 분석 - 국내외 신규 및 입자 방사선치료기 표준 지침(안) 현황 분석 - 국내외 독립적품질감사 시스템 현황 분석 - 한계점 및 규제기술 개선방향 분석 - 결론 및 활용방안 ○ 정량적성과 - 국제학술지(SCIE) 논문게재 1건, 국제학술대회 발표 2건, 국내학술대회발표 3건, 안전기술보고서(N-STAR) 1건, 특허디자인등록 1건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - IAEA QUATRO와 같은 국내 종합방사선치료기 품질관리 지침서 출판에 활용 - 원자력안전법 제53조 (방사성동위원소⋅방사선발생장치 사용 등의 허가)에 따라, 원자력안전위원회고시 제2019-06호 (의료분야의 방사선 안전관리에 관한 기술기준) 제5조 (품질관리)의 이행현황 점검을 위해, 의료기관, 학회 등 이해관계자 의견 수렴 및 규제 경험 피드백을 통한 표준 지침 수립 - 전반적인 방사선치료기기 품질관리 이행 지침 개발 및 현장 적용 ○ 기대효과 - 고선량 방사선치료기기의 투명한 품질관리 지침 수립으로 국민 신뢰도 제고 - 국내외 의료방사선 품질관리 규제 체계 비교 및 고시 개정 이후 각 기관별 이행 수준 파악 - 국내 방사선치료기기 품질관리 체계 고유 특성을 고려한 규제 지침 개발 시 활용 - 품질관리 기술 및 전문인력 수준 향상에 따른 의료방사선 안전성 강화 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김금배
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 방사선치료기기;품질관리;전문인력;교육훈련;독립적품질감사; 2. Radiotherapy Equipment;Quality Control;Quality Expert;Education and Training;External Quality Audit;

□ 연구개요 골격 발생 과정 동안 연골세포 및 뼈모세포분화를 조절하는 NFI-C 유전자를 이용하여 1) NFI-C 과발현생쥐의 골격 이형성증 표현형을 분석하고, 2) 골격 이형성증을 유발하는 NFI-C 과발현생쥐를 이용하여 골격 발달 과정동안 NFI-C 유전자와 다양한 골격 이형성증 유발 전사인자 및 성장인자 사이의 상호작용 기전을 밝히며, 3) 중간엽세포에서 시기 특이적으로 NFI-C 발현을 조절할 수 있는 생쥐를 제작하여 뼈 및 연골 발생 동안 NFI-C에 의한 골격 이형성증 유발 기전을 규명하여 궁극적으로이연구 결과를 골격 이형성증 진단 및 치료제 개발에 응용하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 연구목표 ● NFI-C 과발현생쥐의 골격 이형성증 표현형 변화 분석 ● NFI-C 과발현생쥐의 골격 이형성증 유발 기전 연구 ● 중간엽세포에서 시기 특이적으로 NFI-C 발현을 조절할 수 있는 생쥐 제작 및 분석 2. 연구결과 ● NFI-C 과발현 생쥐는 사지 발달과 머리뼈 형성에 이상을 초래한 것이 사람의 페인골드(Feingold, 팔다리의 길이가 짧고, 손가락과 발가락의 길이가 짧아지고, 소두증을 가지는 유전병)) 증후군과 유사한 표현형을 보여주었음. ● NFI-C 과발현 생쥐의 넙다리뼈와 머리뼈는 정상 생쥐와 비교하여 뼈 밀도가 감소 되어 있었음. ● 또한 성장판의 크기가 감소 되어 있었으며 이는 성장판의 proliferating zone이 현저히 감소 되어 있었음. ● NFI-C 과발현 생쥐의 연골모세포와 뼈모세포에서 이들 두 세포의 분화 마커 유전자들은 정상과 비교하여 현저히 감소된 것을 확인하였음. ● NFI-C가 과발현된 생쥐의 연골세포에서 페인골드 증후군을 유발하는 Mycn1 유전의 발현이 현저히 감소되어 있었으며, 또한 골격 이형성증 유발에 관여하는 TGF-β, Fgf family 유전자 발현 또한 감소된 것을 확인함. ● TertR/NFI-C 생쥐는 NFI-C 유전자가 발현되지 않은 상태로 태아기와 출생 후 정상 생쥐와 같은 표현형을 나타내었으며, 관련 유전자 또한 변화를 나타내지 않았음. ● 그러나 임신 중인 TertR/NFI-C 생쥐에 타목시펜을 새끼가 태어날 때까지 처리하였을 때 태어난 생쥐는 NFI-C 과발현 생쥐와 같은 표현형을 나타내었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 새로운 골격 이형성증 유발 유전자의 기전을 규명함으로써 임상, 기초, 및 중개 연구에 귀중한 리소스를 제공할 수 있음. ● 골격 이형성증 기전에 대한 의약학 관련 학문에 관련 지식을 제공 ● 골격 이형성증의 중요한 병태 생리 기전을 타겟으로 골격 이형성증 진단 방법 및 치료제의 타겟 개발에 활용 ● 골격 이형성증 진단 및 치료에 따른 개인적, 사회적 부담 절감 ● 환자와 그 가족에게 중대한 긍정적인 삶의 변화에 대한 진정한 희망을 제공 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이동설
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 골격이형성증;엔에프원시;연골;뼈;과발현; 2. Skeletal dysplasia;NFI-C;Cartilage;Bone;Over expression;