□ 연구개요 ▪ 본 연구는 DMLS 3D 프린팅으로 출력 가능하며 방사선 차폐 성능에 적합한 텅스텐 금속 재질을 이용하여, 몬테칼로 전산모사를 통해 설계변수가 최적화된 확산형 콜리메이터를 주문형으로 제작하고자 하였으며, 해당 콜리메이터를 적용한 다목적 영상화 시스템 시제품을 제작함. ▪ 방사성동위원소를 이용한 다양한 성능평가 및 모니터링 활동 수행에 따른 영상획득 등을 통해 방사선 사고 지역이나 누출 우려 구역, 실생활에 근접한 공간에서의 최종 성능평가를 수행함으로써 영상화 장비의 유용성 검증을 목적으로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 최종목표: DMLS 3D 프린팅 콜리메이터를 적용한 고해상도, 고민감도 방사선 영상화 시스템 개발 1차년도(2020): DMLS 3D 프린팅에 적합한 주문형 고해상도 콜리메이터 전산모사 및 최적화 설계 - GATE v9.0을 활용한 확산형 콜리메이터의 설계변수 최적화 및 성능 평가 - 3D 모델링 프로그램을 활용한 기하학적 구조 모사 및 금속 3D 프린팅 기술을 통해 텅스텐 재질의 ^99mTc, ¹³⁷Cs 대응 전용 콜리메이터 제작 2차년도(2021): SoC FPGA 기반의 아날로그 및 디지털 신호처리를 통한 데이터 수집회로 개발 - 감마카메라의 소형화를 위한 최적의 검출모듈 구성 설계 및 구현 - SoC-FPGA 기반의 신호처리 회로 구성 및 주변 회로와의 하드웨어적 유연성/연동성 검증 3차년도(2022): 원리검증용 주문형 고해상도, 고민감도 방사선 영상화 시스템을 통한 영상획득 및 유용성 평가 - 소형 감마카메라 시제품 구현 및 여러 핵종에 대한 내인성/외인성 성능평가 - CCD 카메라와의 연동을 통한 감마영상화 장비 구축 및 모니터링 영상 평가를 통한 유용성 검증 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구과제를 통해 개발된 소형 감마카메라는 확산형 콜리메이터와 검출모듈, 여러 신호처리 회로 등이 결합되어 방사선 모니터링 활동 수행에 가장 적합한 장비로 감마영상화 시스템 구현을 통해 더욱 고도화된 방사선 모니터링 활동이 가능해졌고 광학영상과의 결합으로 정확한 선원의 위치를 식별할 수 있음을 확인하였으며, 다양한 유형의 성능평가 및 실측을 통해 현장에서의 활용 가능성 및 유용성을 검증하였음. 드론, RC카, 로봇 등과 같은 무인장비가 주목을 받고 있고 방사선 모니터링 기술력 또한 영상화 장비를 탑재하는 방식으로 연구 개발되고 있는 추세임을 고려하여 추가적인 연구개발을 통해 활용 분야를 더욱 확장시킬 수 있을 것이라 판단되며 추가적으로 고도화된 기술을 접목시켜 방사선 모니터링의 핵심기술을 확보함으로써 기술력을 선점하기 위한 활용 도구로서 가치가 있다고 사료됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 백철하
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 금속 3D 프린팅;몬테칼로 전산모사;확산형 콜리메이터;방사선 모니터링;유용성 검증; 2. Metal 3D printing;Monte Carlo simulation;Diverging collimator;Radiation monitoring;Usefulness verification;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ RS-015의 기술적 보안조치 규제요건에 대해서 원전 운영사의 평가/이행한 결과에 대해 규제기관 승인(심사, 검사)과정에서 확인해야 하는 checklist 및 활용 가이드 개발 ◼ 전체 내용 ○ 1차년도 : RS-015 기술적 보안조치 규제요건 평가기준 개발 - RS-015 및 국내외 주요 원전 사이버보안 기술적 보안조치 규제 요건 분석 - 규제요건별 평가기준 개발 - 주요 계측제어계통 및 기기 대상 Checklist(초안) 개발 ○ 2차년도 : 원전 주요계측제어 계통에 대한 평가사례 개발 - APR1400 I&C 사이버보안 KAERI Test-bed의 ESF-CCS에 대한 평가사례 도출 - 평가 사례에 근거한 Checklist 개정 - 평가 사례에 대한 Acceptance Criteria 개발 ○ 3차년도 : 기술적 보안조치 규제요건 이행 평가를 위한 가이드 개발 - APR1400 I&C 사이버보안 KAERI Test-bed의 IPS에 대한 평가 사례 도출 - 평가 사례에 근거한 Checklist 개정 - 평가 사례에 대한 Acceptance Criteria 개정 - 규제 요건별 평가기준, Checklist, Acceptance Criteria 활용 가이드 개발 □ 연구개발성과 ○ RS-015 기술적 보안조치 규제요건 이행 평가를 위한 가이드 개발 - 평가기준 - Checklist - Acceptance Criteria ○ N-STAR 보고서 5건 - RS-015 규제요건 평가기준 및 Checklist 개발 (1차년도) - RS-015 규제요건 Checklist를 활용한 ESF-CCS에 대한 평가 사례연구 (2차년도) - RS-015 규제요건 Acceptance Criteria 개발(2차년도) - RS-015 규제요건 Checklist를 활용한 IPS에 대한 평가 사례연구 (3차년도) - RS-015 기술적 보안조치 규제요건 이행 평가 가이드 연구 (3차년도) ○ 논문발표 - 학술발표 : 4건 ○ 분석 보고서 - ESF-CCS TEST-BED 분석 보고서 1건 - IPS TEST-BED 분석 보고서 1건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용방안 - 국내 원자력발전소 대상 매 2년 주기로 요구되는 사이버보안성 평가 및 정기검사에 규제기관의 기술적 보안조치 이행 평가 가이드로 활용 - 건설중인 신고리 5&6 심사에 규제요건 이행 평가 가이드로 활용 ○ 기대효과 - 안전한 원전 운영을 위한 사이버보안 규제기준 이행결과에 대한 체계적인 심사방안 확보로 “규제결과의 일관성 확보”, “원전 안전성 향상 및 대국민 수용성 제고” (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송재구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 원자력발전소;사이버보안;규제 가이드;사이버보안 평가;보안조치; 2. Nuclear Power Plant;Cyber Security;Regulatory Guide;Cyber-security Assessment;Security Controls;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성 평가 및 조사를 위한 기준 개발 - 고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성보고서 작성지침 고시(안) 개발 - 고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성조사 품질보증 규제지침(안) 개발 ◼ 전체 내용 ○ 부지안전성평가관련 국내ㆍ외 현황과 연구자료 등 수집 및 분석 ○ 심지층 지질, 지진, 수리특성, 지화학, 지열 및 암석역학 특성 규명을 위한 조사요건(조사내용, 범위, 자료요건 등) 도출 ○ 심지층 특성규명을 위한 시험(실내 및 현장) 사례 및 요건 등 분석 ○ 심지층 지질구조 정밀영상화를 위한 물리탐사요건개발 ○ 심지층 및 처분고 특성 정밀규명을 위한 심부시추공 탐사요건개발 ○ 심지층처분 부지특성화 모델 개발을 위한 세부수행요건(적용범위, 구축방법, 유지관리 등) 도출 ○ 고준위폐기물처분을 위한 부지조사프로그램 운영 및 자료관리에 관련된 세부요건 도출 ○ 부지특성보고서 작성지침 고시(안) 및 부지특성조사 품질보증 규제지침(안) 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 심지층 특성(지질, 지진, 지열 및 암석역학, 지질공학, 수리지질, 지화학, 수리지화학) 조사방법ㆍ기준 수집 및 현황분석 ○ 방사성폐기물처분시설 부지 조사 및 건설관련 국내∙외 현황과 연구자료 수집 및 분석 ○ 고준위방사성폐기물처분시설 부지 심지층특성 규명을 위한 해석 모델 등 심지층특성 평가방법 및 기술 분석 ○ 부지고유 지하연구시설 부지특성 조사 및 평가기준 수집 및 분석 ○ 고준위방사성폐기물처분시설 부지 심지층 특성 규명을 위한 세부조사요건 (조사내용, 조사범위, 자료요건 등) 개발 ○ 지하연구시설을 이용한 부지특성 규명을 위한 세부조사요건 도출 ❏ 내용 ○ 심지층 특성(지질, 지진, 지열 및 암석역학, 지질공학, 수리지질, 지화학, 수리지화학) 조사방법‧기준 수집 및 현황분석 [국내 지진 및 환경에 대한 적합성 검토 포함] ○ 고준위폐기물 처분부지에 대한 심부조사 및 건설관련 국내ㆍ외 현황과 연구자료 수집 및 분석 ○ 중ㆍ저준위방사성폐기물 처분시설 부지조사 및 건설관련 국내ㆍ외 현황과 연구자료 수집 및 분석 ○ 해석모델 등 심지층 특성(지질, 지진, 지열 및 암석역학, 지질공학 수리지질, 지화학, 수리지화학) 평가방법 및 기술 분석 ○ 심지층 특성 규명을 위한 시험(실내 및 현장시험) 사례, 문제점, 기준 수집 및 분석 ○ 심지층 지하처분을 위한 부지 특성화 조사(시추, 물리탐사, 지질 조사 등) 사례, 문제점, 기준 수집 및 분석 ○ 부지고유 지하연구시설을 통한 부지특성 조사 및 평가 기준 수집 및 분석 ○ 처분부지 심지층 특성규명을 위한 조사내용, 조사범위, 자료요건 등 세부조사요건을 도출 ○ 심지층 지하처분을 위한 부지 특성화 조사(시추, 물리탐사 등)관련 세부조사요건 도출 ○ 부지고유 지하연구시설을 이용한 부지특성 규명을 위한 세부조사요건 도출 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 심지층 단열암반 열-지하수-지화학-지진 등 연계특성 확인을 위한 시험 및 평가 요건 개발 ○ 고준위방사성폐기물 처분시설 부지조사프로그램 및 자료관리 해외사례 분석 및 심지층 정밀영상화를 위한 물리탐사요건 개발 ○ 심지층처분 부지특성화 모델개발을 위한 세부요건 및 부지특성 보고서 작성지침(안) 개발 ○ 부지특성 조사, 시험 및 자료해석 등에 관한 품질보증지침(안) 개발 ❏ 내용 ○ 심지층 단열암반 내 지하수를 통한 핵종거동 특성 평가를 위한 열-지하수-지화학, 지진과 지하수 등의 연계특성 확인을 위한 시험 및 평가방법에 관한 세부요건 개발 ○ 고준위폐기물처분을 위한 부지조사프로그램 및 자료관리 요건 관련 해외사례 수집 및 분석 ○ 심지층 지질구조 정밀영상화를 위한 물리탐사요건 개발 ○ 심지층 조사, 시험 및 자료해석에 관한 세부품질보증요건 도출 ○ 심지층 및 처분고 특성 정밀규명을 위한 심부시추공 탐사요건 개발 ○ 심지층처분 부지특성화 모델 개발을 위한 세부수행요건(적용범위, 구축방법, 유지관리 등) 개발 ○ 고준위폐기물처분을 위한 부지조사프로그램 운영 및 자료관리에 관련된 세부요건 개발 ○ 부지특성보고서 작성지침 고시(안) 도출 ○ 부지특성 조사, 시험 및 자료해석에 관련 품질보증 규제지침(안) 도출 □ 연구개발성과 ○ 고준위방사성폐기물의 심층처분시설 부지특성보고서 작성지침 고시(안) 개발 - 「원자력안전법」제63조제2항 및 「원자력안전법 시행규칙」제87조제3항에 따른 고준위방사성폐기물 심층처분시설의 안전성분석보고서 작성에 관한 사항 중 「원자력안전법 시행규칙」제87조제3항제2호 부지특성에 관한 보고서를 작성하는 것에 대한 사항을 규정하는 고시(안)을 개발함 ○ 고준위방사성폐기물의 심층처분시설 부지특성 조사 및 평가에 대한 품질보증 규제지침(안) 개발 - 원자력안전위원회 고시(폐기물.10) ‘방사성폐기물 폐기시설 품질보증기준’제5조(세부 지침) 제1항 ‘한국원자력안전기술원장은 이 기준의 효율적 운영을 위하여 필요하다고 인정할 때에는 품질보증에 관한 세부요건이나 지침을 정하여 이를 사업자에게 지침으로 제시할 수 있다.’에 의거하여 고준위방사성폐기물 심층처분시설 부지특성 조사 및 평가에 대한 품질보증 규제지침(안)을 개발함 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 개발된 부지특성보고서 작성지침 고시(안)은, 고준위방사성폐기물 처분부지가 국가정책에 맞춰 선정될 수 있도록, 처분시설 부지 적합성 평가를 위한 부지특성에 관한 조사 뿐만 아니라 폐기물관리사업자가 인허가를 위해 규제기관에 제출하는 안전성분석 보고서 내 부지특성에 대한 작성지침으로 활용될 예정임 - 개발된 고준위방사성폐기물의 심층처분시설 부지특성 조사 및 평가에 대한 품질보증 규제지침(안)은 부지 적합성 및 특성 규명을 위해 실시하는 각종 부지조사 및 시험이 엄격한 관리 하에 이루어져서 조사 데이터 및 해석 결과의 품질을 보증하는 지침으로 활용될 예정임 ○ 기대효과 - 부지특성조사의 범위, 조사내용, 보고서 기술사항 등 고준위폐기물 처분사업자가 인허가를 위해 제출하는 심지층처분 시설의 부지특성조사보고서에 대한 작성지침 고시(안)을 제공함으로써 사용후핵연료 처분관련 국가정책이 차질 없이 수행되도록 기여함 - 부지조사에 관한 품질보증 규제지침을 개발함으로써 부지특성 조사를 수행하는 고준위 폐기물 처분사업자가 관련요건에서 정하고 있는 부지특성에 대한 품질보증 요건을 준수하고 부지 조사 및 시험에 있어 고품질의 자료를 생산할 수 있도록 함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 현승규
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 고준위방사성폐 기물;부지특성;심지층처분;품질보증; 2. high-level radioactive waste;characteristics of site;deep geological disposal;quality assurance;

□ 연구개요 방사선 및 항암제로 치료받는 암환자들이 암치료이후 삶의 질이 떨어지고 혈관손상으로 인한 2차 질환, 특히 뇌손상 및 뇌인지장애로 고통받지 않게 하기 위해서 암치료과정 중 혈관 위해도를 예측하고 나아가 예방할 수 있는 바이오마커(IGFBP5 및 히스톤메틸화 효소)를 발굴하는 것이 최종 목표이며, 이를 규명하기 위해 후생유전학적 접근과 세포 패턴 변화를 분석하여 동물모델에서 뇌 인지장애를 평가할 수 있는 방법을 개발하고, IGFBP5의 기능과 관련된 새로운 분자 매커니즘을 밝히는 것이 목표임. □ 연구 목표대비 연구결과 • IGFBP5에 의한 히스톤 메틸화 분석 : IGFBP5 단배질에 의한 H3의 lysine잔기의 메틸화(tri-methylation) 증가를 확인, 후성유전적 영향을 줄 수 있음을 규명 • 히스톤 탈메틸화에 의한 뇌혈관세포의 효과 : 히스톤 메틸화에 의한 뇌혈관 손상을 확인, 탈메틸화 효소에 의한, IGFBP5의 발현 조절에 의한 뇌혈관세포 손상 억제를 확인 • 히스톤 메틸화를 매개로 한 IGFBP5의 전사조절 타겟 유전자 규명 : IGFBP5 전사조절은 전사인자인 BRD7과 PGC1a와 상호작용하는 것으로 밝혔으며, 이 하부의 조절 타겟 유전자, 특히 뇌혈관대사인자를 조절함을 규명 • IGFBP5 억제에 의한 방사선 뇌혈관세포 손상 억제 효과 : IGFBP5의 발현 억제, 저해제(Nisol)에 의한 뇌혈관세포 손상이 억제됨을 확인 • 동물모델의 뇌인지장애 평가 : 방사선을 이용하여 마우스 인지능력시험을 통해 IGFBP5 저해제(Nisol)의 인지장애 억제 효과를 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) • 혈액순환 단백질인 IGFBP5의 새로운 기능 규명으로 노화 및 혈관질환, 뇌질환 연구 및 혈액진단 분야의 기초자료로 사용될 수 있음 • 혈액순환인자와 후성유전학의 관계 규명으로 외부환경에 대한 인체영향 연구에 활용이 가능 • 방사선치료 및 항암치료시 뇌혈관독성 및 뇌인지장애를 예측할 수 있는 바이오마커로 활용 • 신규 핵심 혈관부작용인자 도출로 뇌혈관부작용을 줄일 수 있는 의약품 개발 및 항암치료보조제로 활용 • 항암치료 환자들의 삶의 질 향상에 기여 - 현재 방사선종양학과에서 치료부작용 완화제에 대한 요구가 많음 - 항암완치 후, 근소실, 혈관질환, 식욕부진 등 정상적인 삶에 방해되는 요소를 극복할 수 있는 치료에 사용 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김광석
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 혈관손상;후성유전;방사선손상;히스톤메틸화;인지장애; 2. endothelial dysfunction;epigenetic;radiation damage;histone methylation;cognitive dysfunction;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 원전 주변 지역 대중교통과 연계한 환경방사능 감시시스템 개발 ◼ 전체 내용 ○ 원전 주변 환경방사선 빅데이터 기반 통합 감시시스템 개발 - 원전 주변 환경방사선량 Mapping S/W 개발 - 원전 주변 비정상 방사선 준위 발생 여부 판별을 위한 빅데이터 기반 인공지능 분석 알고리즘 개발 - 정상/사고 시 PoI(Position of Interesting)를 활용한 주민 보호조치 매뉴얼 개발 ○ 버스를 활용한 실시간 방사선(능) 측정이 가능한 IoT 기반 환경 방사선(능) 측정시스템 개발 - 차량 탑재 가능한 방사선(능) 측정시스템 개발 - 양방향 통신 기반의 서버프로그램 개발 ◼ 1단계(1차년도) ❏ 목표 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개념설계 ○ 주민 보호조치에 대한 국내·외 제도 분석 ○ 빅데이터 분석 인공지능 알고리즘 개발 ○ 노선버스에 탑재 가능한 방사선측정 시스템 개념설계 및 최적 기술 선정 ❏ 내용 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개념설계 - 프로그램화면 구성 및 필요요소 개발 - 데이터 수집항목 및 실시간 표시 간격 설정 ○ 주민 보호조치에 대한 국내·외 제도 분석 - 국내·외 방사능 재난 시 주민 보호조치 매뉴얼 분석 - 국외 방사능 재난 사고 시 도출된 문제점 분석 ○ 빅데이터 분석 인공지능 알고리즘 개발 - 재난 상황 시 AI 활용 분야 국내·외 현황분석 - 재난 발생 시 AI 활용 문헌 조사/기술 분석 - 빅데이터 분석 알고리즘 개발 ○ 노선버스에 탑재 가능한 방사선측정 시스템 개념설계 및 최적 기술 선정 - 방사선(능)측정 기술 조사 및 분석 - 차량 설치형 방사선(능) 측정 모듈 개념설계 - 예비성능 평가를 통한 최적화 및 개념설계 ◼ 1단계(2차년도) ❏ 목표 ○ 원전 주변 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개발 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 개정안 개발 ○ 빅데이터 기반 의사결정 AI 시스템 개발 ○ 방사선(능) 측정 모듈 제작 및 성능 평가 ○ 양방향 통신 기반 서버프로그램 개발 ❏ 내용 ○ 원전 주변 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 개발 - 차량 GPS를 활용한 방사선량 Mapping 시작품 제작 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 개정안 개발 - 주민 보호조치 매뉴얼 초안 작성 - 자문단을 통한 주민 보호조치 매뉴얼 적합성 검증 ○ 빅데이터 기반 의사결정 AI 시스템 개발 - 빅데이터 분석에 따른 배경 방사선 변동 폭 분석 - 과거사고 사례 기반 AI 딥러닝 학습수행 ○ 차량 탑재형 방사선(능) 측정 모듈 제작 및 성능 평가 - 최적 기술 및 개념 적용 방사선측정 시스템 제작 - 테스트 보드 제작 후 특성 시험 및 선량환산 알고리즘 개발 - GPS 및 통신 장비, 디스플레이 장치 모듈 구성 - 수신 방사선 정보 처리 및 데이터베이스 구축 - 데이터베이스 기반 Mapping 도식 ○ 양방향 통신 기반 서버프로그램 개발 - 위험지역에 있는 측정 모듈의 현장대처 문구 및 안내 음성 전송 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 평가 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 검증 ○ PoI 위치 정보 연동에 따른 주민 보호 의사결정 AI 성능 평가 ○ 노선버스를 이용한 방사선측정시스템 적용성 평가 및 성능 최적화 ❏ 내용 ○ 환경방사선량 Mapping 소프트웨어 평가 - 환경방사선량 Mapping 데이터 정확성 평가 - 오류 개선을 통한 정확성 개선 ○ 주민 보호조치 매뉴얼 검증 - 자문그룹 의견을 반영한 매뉴얼 개선 작업수행 ○ PoI 위치 정보 연동에 따른 주민 보호 의사결정 AI 성능 평가 - 방사선량 기반 AI 주민 보호조치 의사결정 타당성 평가 ○ 노선버스를 이용한 방사선측정시스템 적용성 평가 및 성능 최적화 - 목표 성능지표 평가 - 대중교통을 이용한 현장 성능 평가 - 평가에 따른 피드백, 시스템 개선 □ 연구개발성과 안전기술보고서 (6건), 국내·외 논문 게재(SCI 3건, 비SCI 2건), 학술대회 발표 7건, 인력 양성(4명), 특허 출원(2건), 시제품 제작(1건), 장비 상용화(1건), SW 등록(2건) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 정상 운전 시 - 환경방사선(능) 데이터를 수집․관리하여 배경 방사선 준위 설정 근거로 활용 - 원자력/방사선 이용 확대에 따른 안전역량 강화 및 지자체/사업자/규제기관과의 연계 기대 - PoI(Post of Interesting, 예, 버스정류장)에 실시간 환경방사선량률을 표시하여 지역 주민의 원자력시설에 대한 불안감 해소 ○ 사고 시 - 빅데이터 분석을 통해 사고 초기 환경방사선량 변동이 설정치 초과 시 사고 여부 판단 및 초기 긴급조치에 대한 근거로 활용 - PoI를 통해, 인근 주민에게 실시간 환경방사선량에 따른 행동요령을 포함한 인접 구호소/대피소 등 안내 - AtomCARE 가동 전, 중앙/현장방사능 방재지휘센터, 현장지휘소(기초 자치단체), 사업 자가 상황판단 및 의사 결정하는데 참고할 수 있도록 실시간 수집 데이터에 대한 AI 분석 결과를 제공 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 문주현
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 방사능 사고대응;빅데이터 분석;인공지능 의사결정;주민 보호;무선 방사능 계측; 2. Radiological emergency preparedness;Big data analysis;Artificial intelligence decision making;Resident protection;Wireless radioactivity measurement;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 윤종원
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20231100
• Keyword : 1. 무전원;열복사 스위칭;에너지 절감;이산화바나듐;Fabry-Perot 간섭계; 2. thermal radiation switching;energy saving;vanadium dixoide;Fabry-Perort interferometer;

연구개요 방사선 저항성 진핵 미생물로 알려진 크립토코쿠스 네오포만스의 신호 전달인자(전사조절인자 및 인산화 효소) 변이균주 라이브러리를 이용한 표현형 분석 및 시스템학적 접근(전사체 및 인단백질체)을 통해 방사선 저항성 인자를 시스템 수준에서 동정 및 분석하여 해당 진균의 방사선 반응 및 저항성 메커니즘을 이해하고 최종적으로 진핵 생물 기반 방사선 생물학의 기초 연구 자료로 활용하고자 함 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 다음과 같이 연구목표를 바탕으로 연구를 수행하였음. 1) 방사선 저항성 진균의 신호전달 변이균 라이브러리를 이용한 방사선 반응 연구. 2) 방사선 반응 하위 인자의 기능적 네트워크 분석. 3) DNA 손상 복구 탈인산화 효소의 방사선 반응 및 DNA 손상 복구 기능 규명. 4) DNA 신호전달 경로의 약물 저항성 기작 규명을 목표로 하였음. 1의 연구 목표를 수행하기 위하여 전사조절인자 및 인산화효소 변이균주 라이브러리를 이용하여 방사선 및 DNA 손상 스트레스 표현형 분석을 수행하였고 신규 인산화 효소(LAMMER)를 동정하여 방사선 및 DNA 손상 스트레스 복구 기능 연구를 수행하였음. 2의 연구 목표를 수행하기 위하여 Rad53-Bdr1 신호전달경로에 의해 조절되는 상동재조합 및 비상동말단재조합 조절 기능 연구, DNA replication 스트레스 조절을 통한 DNA 손상 복구 기능 연구, 전사조절인자(Bdr1, Hcm1)의 방사선 반응 전사체 분석 연구를 수행하였음. 특히 상동재조합 및 비상동말단재조합 조절 기능 연구를 통하여 DNA 손상 복구 결손시 유전적 불안전성이 발생하고 이를 통해 약물 저항성 출현 빈도가 높게 나타남을 확인하였음. 3의 연구 목표를 DNA 손상 반응과 관련있는 2개의 탈인산화효소(Pph3, Ptc2)를 동정하고 해당 탈인산화효소가 Rad53-Bdr1 신호전달경로에 어떠한 상관관계를 가지는지 확인하였음. 4의 연구 목표를 수행하기 위하여 다양한 크립토코쿠스 종의 Rad53-Bdr1 변이균주 제조하였고 해당 균주를 이용하여 약물 저항성 및 전사체 분석을 통해 약물 저항성 기작을 규명하였음. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 통해 규명된 방사선 저항성 진핵 미생물 모델을 이용한 방사선 저항성 및 반응 메커니즘의 이해는 고등생물의 복잡한 방사선 반응의 이해 증진을 위한 기초 자료로 사용할 수 있기 때문에 가치가 크다고 판단됨. 또한 본 연구를 통해 확보된 자료는 유사분야 연구(예. 우주작물 재배 등)의 기초자료로 직접 혹은 간접적으로 이용함으로써 방사선 생명공학 분야 이외에 새로운 가치를 창출할 수 있을 것으로 생각됨. 최근 연구 결과와 본 연구를 통해서 DNA 손상 복구 유전자들의 변이가 생긴 균주의 경우 항균 활성 약물 저항성 균주들의 출현율이 높게 나타남을 확인할 수 있었음. 본 연구를 통해 확보된 DNA 손상 복구 조절 제어를 통해 약물 저항성 변이 및 병원성 변화 예측 연구가 가능할 것으로 판단됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정광우
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선;크립토코쿠스;디엔에이 손상;전사조절인자;인산화 효소; 2. Radiation;Cryptococcus;DNA damage;Transcription factor;Kinase;

연구개요 본 연구는 딥러닝을 이용하여 방사선치료 시 정확한 전자밀도에 의한 선량계산에 영향을 줄 수 있는 금속영상왜곡 저감을 위한 기술을 개발하고 맞춤형 팬톰을 제작하여 적응형 방사선치료에 개발된 기술의 임상적용 가능성을 평가하고자 함. 결론적으로 기존 상용화된 알고리듬 대비하여 딥러닝 기술을 접목한 경우 선량학적 측면에서 더욱 정확한 결과를 확인할 수 있었으며, 추가적으로 영상왜곡에 의해 정상조직 및 종양의 컨투어링 정확성 향상을 기대할 수 있음. 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 방사선치료 적용을 위한 인공지능 기반 금속 영상왜곡 저감 알고리듬 및 검증 기술을 개발하고, 이를 위해 방사선량 측정을 통한 검증을 위해 금속 영상왜곡을 발생 시킬 수 있는 인체모사 팬톰을 제작하여 개발된 알고리듬의 방사선치료 적용 시 우수성을 평가함. 인공지능 기반 금속 영상왜곡 저감기술을 이용한 방사선치료 적용기술은 다양한 연구에서 제시되었으나, 감소된 금속영상왜곡에 의한 선량계산의 정확도를 측정을 통해 검증한 연구는 전무한 실정임. 1차년도에서 딥러닝 알고리듬 중 가장 범용적으로 활용되는 fully convolutional network기반 알고리듬을 개선한 U-net 기반의 알고리듬을 구축하였고, 이러한 알고리듬을 이용하여 데이터 보간 및 재생에 따른 해부학적 구조의 왜곡 및 흐림 현상을 해결할 수 있었음. 딥러닝 기반 알고리듬을 이용한 영상 분석을 위해 normalized root mean square error (NRMSE)를 측정한 결과 금속영상왜곡을 적용하지 않은 영상 대비 58.29%, 기존 상용화된 금속영상왜곡기술저감 기술 대비 12.03%로 금속영상물에 의한 오차 감소를 확인함. 2차년도의 경우, 최근 임플란트 및 치아보형물에 의해 발생되는 환자 수 증가에 따라 두경부를 모사하는 팬톰 제작을 완료 하였으며, 금속 영상왜곡을 발생 시킬 수 있는 금속 치아 및 정상 치아를 따로 설계하여 원하는 위치에 금속영상왜곡이 발생시킬 수 있는 환경을 조성함. 더불어 실제 방사선량 측정이 가능하도록 필름과 유리선량계가 삽입 가능하도록 만들어져 실제 치료 계획된 선량을 측정을 통해 비교가 가능함. 재구성된 알고리듬의 평가를 위해 실제 측정된 선량평가를 위해, 선량분포에 대해 계산된 값과 측정된 값의 감마분석을 이용하여 비교하였음. 치료 계획은 현재 방사선종양학과에서 가장 주로 사용되는 volumetric modulated arc therapy (VMAT)을 이용하여 치료계획을 수립하였고, 감마 분석을 위해 2%, 2mm의 tolerance와 10% threshold를 적용하여 비교를 수행함. 제안한 방법과 MAR이 적용되지 않은 영상에서의 passing rate 값은 99.5%, 상용화된 O-MAR 방법과 MAR이 적용되지 않은 영상의 passing rate는 99.6%, 제안된 MAR 방법과 OMAR사이의 gamma passing rate는 99.9%로 거의 유사한 선량분포를 확인하였음. 그러나 금속으로 인해 planning target volume (PTV) 내 선량 차이가 있음을 확인하였고, Gamma image 내에서도 그 차이를 최대 7.9%까지 확인할 수 있었고, 제안된 방법을 사용한 경우 최대 약 3%의 차이를 확인하여 약 50%의 개선효과를 확인함. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 제안된 금속영상왜곡 저감 기술은 영상에서의 개선뿐만 아니라 선량학적 관점에서도 상용화된 금속영상왜곡 방법과 비교하여 거의 유사하거나 우수한 성능을 보여주었으며, 추후 임상 적용에 충분한 가치가 있다고 판단됨. 특히 영상에서의 개선을 통해 정확한 PTV와 주변 정상조직의 컨투어를 이룰 수 있으며, 개선된 전자밀도 정확성을 통해 선량계산의 정확성 역시 향상되는 결과를 확인할 수 있었음. 더불어, 제안된 선량측정용 팬톰은 선량분포 및 절대선량 측정이 가능하도록 설계되어 직접적인 선량측정이 가능한 장점을 바탕으로 앞으로 제시될 금속영상왜곡 저감기술의 성능 검증을 위한 객관적인 지표를 제시할 수 있음. 결론적으로 방사선치료의 정확성과 안정성에 기여할 수 있어 환자에게 신뢰성 있고 질 높은 의료서비스 제공이 가능함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강성희
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 금속영상왜곡 저감;딥러닝;방사선치료;치료계획;방사선량 측정; 2. metal artifact reduction;Deep learning;radiation therapy;treatment planning;Dose measurement;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ○ 전 세계적으로 연간 700만 명을 조기 사망에 이르게 하는 미세먼지는 분석 및 저감 방안 정립이 시급한 상태로서, 물질 분석 및 개질에 효과적인 방사선기술을 이용하여 - 미세먼지 오염원을 중성자 방사화 분석 기술로 정확하게 평가하고, - 전자선으로 미세먼지 원인물질을 저감시키는 기술의 개발 전체 내용 [1세부] 1. 전자선 기반 미세먼지 저감 요소기술 개발 2. 전자선 기반 미세먼지 응축 전환 기술 개발 3. 전자선 기반 미세먼지 저감 시스템 개발 및 현장 적용성 평가 [2세부] 1. 미세먼지 성분 분석 정밀도 향상 2. 국내 대도시 미세먼지 모니터링 연구 3. 방사선 정보를 이용한 시간별 대기 미세먼지 영향 모델링 1단계 목표 [1세부] ○ 1차년도: 전자선 기반 질소/황산화물 처리기술 타당성 확보 ○ 2차년도: 전자선 기반 2차생성 미세먼지 응축전환 기술 개발 [2세부] ○ 1차년도 : 서울, 대전 측정소 구축 ○ 2차년도(단계) : 포집 기술 개발 및 분석 기술 정립 내용 [1세부] ○ 1차년도: 전자선 기반 질소/황산화물 처리기술 타당성 확보 - 질소/황산화물 분석 시스템 구축 - 전자선 기반 질소/황산화물 처리 시스템 요소기술 개발 - 첨가제 종류에 따른 질소/황산화물 제어특성 연구 ○ 2차년도: 전자선 기반 2차생성 미세먼지 응축전환 기술 개발 - 응축성 미세먼지 분석 시스템 구축 - 전자선 기반 응축성 미세먼지 전환 시스템 설계 및 구축(Bench scale) - 전자선 기반 응축성 미세먼지 전환 요소기술 개발 - 전자선 기반 응축성 미세먼지 전환 메커니즘 규명 [2세부] ○ 1차년도 : 서울, 대전 측정소 구축 - 방사화 분석을 통한 환경시료 분석 및 평가 - 미세먼지 측정소 설계 및 구축 - 대기 환경 샘플 확보 - 미세먼지 모니터링을 위한 방사선 정보 수집 및 분석 ○ 2차년도(단계) : 포집 기술 개발 및 분석 기술 정립 - 미세먼지 매트릭스 확립 및 방사화 분석 정밀도 측정 - 측정소 운영을 통한 미세먼지 포집 및 분석 - 오염원별 미세먼지 샘플 확보 및 분석 - 대기 방사선정보와 미세먼지의 상관관계 분석 2단계 목표 [1세부] ○ 3차년도: 전자선 기반 미세먼지 제어 시스템 개발 ○ 4차년도: 전자선 기반 미세먼지 저감 시스템 최적화 ○ 5차년도: 전자선 기반 미세먼지 저감기술 현장 적용성 연구 [2세부] ○ 3차년도: 미세먼지 내 방사성 물질 이용 추적 기술 개발 ○ 4차년도: 중국발 미세먼지 오염원 추적 ○ 5차년도: 환경부 교차 분석 완료, 중국발 미세먼지 평가 내용 [1세부] ○ 3차년도: 전자선 기반 미세먼지 제어 시스템 개발 - 응축성 미세먼지 저감효율 개선 - 응축성 미세먼지 집진기술 최적화 - Semi pilot-scale 미세먼지 저감 시스템 구축 - 전환 응축성 미세먼지 입자특성 규명 연구 ○ 4차년도: 전자선 기반 미세먼지 저감 시스템 최적화 - 다양한 운전인자에 따른 미세먼지 처리효율 데이터 확보 및 주요 인자 도출 - Pilot scale 질소/황산화물 발생 시스템 구축 및 전자선 반응기 설계 - 현장처리용 시작품 제작 및 최적 전자선 운전변수 확보 ○ 5차년도: 전자선 기반 미세먼지 저감기술 현장 적용성 연구 - 전자선 기반 미세먼지 저감 시스템 기술 타당성 및 경제성 평가 - 시스템 운전 최적화 및 성능 고도화를 통한 현장 적용성 평가 - 장기운전을 통한 시스템 신뢰성 및 데이터 베이스 확보 - 전자선 기반 미세먼지 저감용 전처리 필터 개발 및 현장 실증 평가 [2세부] ○ 3차년도: 미세먼지 내 방사성 물질 이용 추적 기술 개발 - 타 분석 기법 간 정밀도 평가 및 검출하한 향상 - 기상 조건 별 미세먼지 성분 분석 - 미세먼지 내 방사성 핵종 분석 - 대기상태에 따른 방사선량 기반 미세먼지 영향 모델링 ○ 4차년도: 중국발 미세먼지 오염원 추적 - 방사성 핵종 기반 오염원 평가 방법 개발 - 방사선 정보를 이용한 계절별 대기 미세먼지 영향 모델링 ○ 5차년도: 환경부 교차 분석 완료, 중국발 미세먼지 평가 - 제주도 미세먼지 동향 분석 - 제주도 미세먼지 시료 내 단반감기 핵종 분석 - 원자력 연구원 내 XRF 와 iNAA 시료 분석 비교 - 국립환경원 시료 비교 분석 연구개발성과 ○ 전체 연구개발기간 목표: 국내외 논문 게재 22건/학술 발표 30건/특허 출원 10건/특허 등록 6건/기술이전 1건/기술인증 1건/인력양성 7명 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (1) 과학·기술적 측면 ○ 방사능을 미세먼지 분석의 새로운 마커로서 활용하여 새로운 데이터 산출 ○ 지속적인 연구 및 이종기술 융합을 통한 온실가스 배출 저감 및 온실가스 배출권 거래 우위 선점 (2) 경제·산업적 측면 ○ 기존 방사능 측정 시설을 미세먼지 측정소로 활용 가능케 하는 기술로 실시간 미세먼지 측정소 170개소 및 미세먼지 성분 분석 측정소 15개소 확장 효과 ※ 성분 분석 측정소 구축비용만 약 150 억원 이상 절감 ○ 기존 탈질(SCR) 및 탈황(FGD) 설비 대비 초기 시설투자비 40% 및 운전관리비 40% 절감 예상 ○ 중국 및 신흥경제국가의 방사선융합기술 시장 선점 ○ 기존 탈질설비의 SCR 촉매 등의 수입대체 효과 (3) 사회적 측면 ○ 미세먼지를 비롯한 대기오염물질 처리 신기술 개발을 통한 대국민의 건강 증진 기여 및 안전문제 해결 ○ 미세먼지와 방사능의 상관관계를 바탕으로 미세먼지 분류 정보를 실시간으로 국민들에게 제공하여 과도한 불안감 해소 유도 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김태훈
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 미세먼지;방사화 분석;미세먼지 오염원;전자선;질소산화물; 2. particulate matter;activation analysis;PM emission source;electron beam;Nitrogen oxides;

연구개요 Hippo pathway를 중심으로 NDR (Nuclear Dbf2-related) family인 인산화 효소들은 DNA 손상에 반응하여 세포주기 진행 및 신호전달의 조절에서 다양한 역할을 수행하고 있으며 본 연구를 통해 Cell cycle 조절에 관여하는 Hippo pathway 관련 protein network와 DNA 가닥 손상/복구 시스템의 연결고리 단백질을 새롭게 동정하고자 함. 나아가 STK38과 그 기질에 의한 유전체 안정성 유지기전을 규명하고, 궁극적으로 이들에 의한 유전체 불안정성 질환인 암 발병의 기전을 밝히고자 함. 연구 목표대비 연구결과 ▶ DNA 손상/복구 시스템의 새로운 인산화 효소 및 기질 발굴 · Ionizing radiation에 의한 DNA 손상 지점 (DNA damage sites) 이동하는 인산화 효소 동정 · STK38에 의한 DNA-damage response (DDR) 및 DNA repair system 신호전달 경로 활성 확인 · STK38 복합체에 의한 DNA 손상/복구 과정 및 유전체 안정성 조절인자들 간의 조절기전 확립 ▶ STK38 복합체의 단백질 네트워크 구축을 통한 유전체 안정성 조절인자들의 네트워크 확립 · DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템에서 STK38의 활성을 유발하는 조절인자 동정 및 세포 내 작용기전 규명 · STK38에 의한 DNA 손상/복구 과정에 관여하는 새로운 기질 분리/동정 및 단백질 수식화의 세포 내 기능을 규명 < DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템의 새로운 기전 및 유전체 안정성 실패에 의한 암화 기전 규명> ▶ DNA 손상 신호 및 복구 과정에 관여하는 수식화 효소인 STK38과 기질의 in vivo/ in vitro 기능연구 · STK38에 의해 조절되는 DNA 손상/복구 과정 체크포인트 단백질에 의한 생체 내 조절 분자기전 규명 · STK38의 수식화 활성/결핍돌연변이를 유도하여 DNA 손상/복구과정 활성 확인 · STK38에 의해 수식화되는 기질의 역할 및 수식화 결함에 의한 암화 기전 규명 ▶ 동물 모델을 이용하여 암 발생 및 진행 조절 연구 · STK38이 암 발생에 미치는 영향 분석하기 위해 세포의 Xenograft 모델 확인 · DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템에 의한 체크포인트 단백질의 새로운 조절인자인 STK38에 의한 조절 기전을 토대로 암 발생 제어 방안 연구 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) · DNA 손상/복구 과정 조절기전을 분자수준에서 밝힘으로써 DNA 손상/복구 및 유전체 안정성에 관여하는 조절인자들 간의 네트워크 확보가 가능하며, 분자 수준의 보편화된 연구방법 뿐 아니라 최근 개발되어 사용되어지고 있는 염색체 수복 능력 분석법,기질 동정 분석법, 결합 특이성 분석법 뿐만 아니라 인산화 수식화분석법 등 첨단 기법을 활용함으로서 효과적인 협동 연구 시스템이 확립될 것 임. · DNA 손상/복구 과정에 관여하는 새로운 조절 단백질과 그 기질의 변형을 동정하고 이들의 작용기전을 밝힘으로써 항암제 스크린을 위한 타겟으로 개발이 가능하며, DNA 손상을 제어하고 수복능력을 증가시킬수 있는 물질 개발과 효능의 검증에 기여할 것이라 생각됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 모정순
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 암;유전체 안정성;DNA손상/복구 과정;단백질인산화; 2. Cancer;Genome stability;DNA damage/repair process;STK38;Protein phosphorylation;