Ⅳ. 연구개발결과 - 240 keV 정전형가속기 빔 인출 : 240 keV 10.12 mA 빔 인출 성공 - 750 kW 직류전원장치 설계 제작시험 : 공기중에서 650 kV, 45mA 2시간 안정적 동작성능 확인 공기중에서 750 kV, 45mA 1시간 미만 운용가능(공간적 절연조건에서는 장시간 운용 가능) 세부장치들의 개별 성능은 모두 만족함 - 정전형가속기 SF6챔버 설계제작 : 예산 및 공간문제로 인한 개발 성과목표 변경 1.5 MeV → 2.4 MeV 상향조정으로 인하여 750 kV 절연챔버 설계가 1.2 MV급으로 변경됨 1.2 MV 절연챔버설계완료 - 2.4 MeV 정전형가속기 부품설계, 제작 및 시험 충전용 베터리를 이용한 가속기 내 전원 공급장치 적용 1.2 MV 가속기 고전압 터미널 절연설계 완료 Ar가스 스트리퍼 90 % 스트리핑 효율 500 keV 양성자 대전류 탄뎀가속기 국내 최초 개발 성공 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 홍봉환
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 정전형 탄뎀가속기;파워 서플라이;빔인출;부분차폐;인허가; 2. Electrostatic tandem accelerator;Power supply;Beam extraction;Radiation shielding;licensing;

본 과제의 목표는 방사선기기팹 공정장비 표준화 및 의료진단기기 전략제품 기반 한국형 강소 방사선기기 기업 육성 지원을 통한 방사선기기 지역 클러스터 조성이다. 과제 달성을 위해 한국형 방사선의료기기 기업육성 지원, 방사선기기 산업생태계 조성을 위한 클러스터 구축/운영, 방사선기기팹 연구장비 이용서비스 및 성능개선을 수행하였다. 그 결과 화합물 반도체 단결정 소재 성장 표준공정 확립, 반도체센서 표준공정 확립, 기술지원 14회, 실무교육 2회, 융복합 클러스터 협의체 운영 4회, 기업연계 기술사업화 R&D 아이템 발굴 1건, 기술사업화 지원 1건, 이용실적 204건, 단결정 소재 성장 장비 로드셀 자동화 시스템 구축, 연구장비 점검 및 검교정 11건, 연구장비 업그레이드 4건을 수행하였다. 본 연구에서는 기술사업화 지원을 통해 방사선의료진단기기용 방사선계측 소재 기술사업화, 방사선기기 인프라 조성 및 산업 생태계 조성에 기여하였다. 또한 지속적이고 안정적인 방사선기기팹 시설/장비 지원을 통해 국가 방사선기기 기업 육성에 기여할 계획이다. (출처 : 서지정보양식 73p)

• 연구책임자 : 강창구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 방사선기기팹센터;방사선 계측기;방사선기기;의료진단기기;반도체; 2. Radiation Equipment Fab. Center;Radiation detector;Radiation Equipment;Medical diagnosis system;Semiconductor;

연구개요 언둘레이터(undulator)는 방사광가속기에서 방사광을 발생시키기위해 사용된다. 언둘레이터의 길이를 줄이기위한 여러 마이크로 언둘레이터들 중 플라즈마 언둘레이터에 대해 연구하였다. 최근 연구들은 레이저를 이용한 플라즈마 언둘레이터였으나, 본 과제에서는 전자빔을 이용하여 EUV용 플라즈마 언둘레이터를 위한 플라즈마 설계에 대해 연구하였다. 2개의 전자빔을 이용하여 앞서가는 전자빔(드라이버)은 플라즈마 언둘레이터를 생성하고, 따라오는 전자빔(삽입 전자빔)은 방사광을 만드는 것에 참여한다. 20 nm의 방사광을 만들기 위해 10¹⁸cm^-3 의 플라즈마 밀도에서 400 MeV의 드라이버와 삽입전자빔이 필요하리라 예상하였다. 본 연구에서는 전자빔과 플라즈마간 상호작용을 계산하였고 전자빔의 synchrotron 움직임으로부터 발생하는 방사광을 계산하는, 크게 2가지의 서로 다른 계산 알고리즘을 개발 및 적용하였다. 또한 실제 플라즈마를 생성하기 위한 기초연구를 진행하여 전자빔 플라즈마 상호작용 계산을 위해 particle-in-cell (PIC) 코드를 이용하되 수치오류가 없는 field 계산 알고리즘을 개발하였고, 전자빔의 움직임으로 발생되는 방사광은 Lienard-Wiechert Potential 식을 이용하여 계산하였다. 실제 플라즈마 채널을 발생하기위한 가스 capillary를 개발, 이를 이용하여 플라즈마 가속 실험을 진행하였다. 연구 목표대비 연구결과 PIC 시물레이션에서 얻은 전자빔의 궤적으로부터 synchrotron radiation 계산을 하였다. 실제로 얻은 파라미터는 200 MeV, 100 MeV의 전자빔 에너지와 10¹⁷cm^-3 의 플라즈마 밀도였고 이는 초기 예상했던 수치와는 많이 낮은 것들이었다. 또한 전자빔의 길이는 수 마이크로미터로 좁아야했으며 전자빔의 에너지 분산이 예상과 다르게 큰 편이었다. 이는 드라이버 전자빔의 에너지 손실에 큰 영향을 줘 수십 cm의 긴 언둘레이터 플라즈마로를 만들기는 어려웠다. 따라서 초기에 기대하였던 FEL 효과는 에너지 분산이 커짐에 따라 EUV를 목표로하기에는 어려운 조건이었다. 본 연구과제를 통해 PIC에서의 field 알고리즘 개발, PIC 결과를 그대로 이용하여 synchrotron radiation 모듈등을 PIC 코드에 삽입하였다. 개발된 코드는 github를 통해 공개하였다. (https://github.com/scienter/jopic.git) 플라즈마 언둘레이터를 구현하기위한 일체형 가스 capillary를 개발 실험에 응용하였고 전자빔 가속, 방전 플라즈마 실험 등을 통해 개발된 capillary가 유용함을 보였다. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 플라즈마 언둘레이터 주제는 아직 연구단계이며 극복해야할 주제임이 분명하지만 수미터의 언둘레이터길이를 100분의 1수준으로 획기적으로 줄일 수 있기에 그 효과는 상당하리라 생각된다. 본 과제를 통해 개발한 플라즈마 소스와 시물레이터는 관련 연구의 기초를 닦았다는 점에 기여를 할 수 있다고 판단한다. 공동연구를 통해 박사과정 학생 3명, 박사후연구원 2명 등 관련 전문 연구원들 육성에도 기여하였다. 본 과제에서 개발한 플라즈마 소스는 IBS 초강력레이저 연구단에서 수행하고 있는 플라즈마 가속 소스에 기여할 수 있어 추가적으로 공동 실험을 추진중에 있다. 특히 플라즈마 소스를 이용한 플라즈마 렌즈 응용 실험은 포항가속기연구소의 eLabs 시설에서 기획되고 있으며 본 과제를 통해 마련한 실험 챔버를 이용할 예정이다. 마지막으로 EUV용 플라즈마 언둘레이터를 목표로한 본 과제에서 FEL특성을 보여주지는 못하였다. 이는 EUV가 아닌 THz 영역에서 오히려 가능한 주제가 아닐까 본 과제를 수행하면서 판단되었다. 플라즈마 언둘레이터에서 발생되는 전자빔 에너지 분산 증가 이슈는 짧은 파장의 FEL에는 부족한 것으로 결론지었다. 향후 THz에서의 플라즈마 언둘레이터 연구를 이어서 진행할 예정이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조명훈
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 플라즈마;언둘레이터;플라즈마 렌즈;전자가속; 2. plasma;undulator;plasma lens;electron accelerator;

Ⅳ. 연구개발결과 악화군과 대조군에서 나이, 성별에서 차이가 없었다. 또한 비만, 고혈증, 당뇨, 고지혈증 여부도 차이가 없었다. 방사선량에도 차이가 없었다. 방사선 치료전 대뇌소혈관 질환의 여부에서 악화군은 12명중 9명(75.0%)인 반면 대조군은 28명중 9명 (32.1%)로 확인되어 두 군간 통계적으로 유의한 차이가 확인되었다.(p=0.018) 대뇌 소혈관 질환 악화에 영향을 주는 변수들과 방사선 치료전 대뇌 소혈관 질환여부를 포함하여 다변량 로지스틱 회귀 분석을 시행한 결과 대뇌 소혈관 질환 여부의 우도비가 6.33 이었으며 통계적으로 유의하였다 (p=0.018) (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김정수
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 대뇌 소혈관 질환;방사선 치료;경도 인지 장애;대뇌 미세 출혈;대뇌 미세 뇌경색; 2. Small vessel disease;Cranial radiotherapy;Mild cognitive impairment;Cerebral micro-bleeds;Cerebral micro-infarction;

Ⅳ. 연구개발결과 • 빅데이터 분석 기반 방사선 치료 반응 진단 인자 후보군 발굴 및 기전 규명 연구 - 방사선 치료 반응 인자 발굴 및 기전 규명 - 뇌암줄기세포 방사선 반응 후보군 발굴 및 기전 규명 - 타겟 miRNA 발현 유도물질의 작용기전 기반 방사선치료예측 활용 연구 • 방사선 바이오 자원 구축 및 고도화 - 방사선반응 세포모델 확보 - 방사선 치료 및 반응제어 기술의 유효성 평가를 위한 동물 모델 구축 - 방사선-의공학 융합 진단 치료 평가 시스템 확립 • 방사선 치료 저항성 진단 및 선도치료물질 고도화 - 방사선치료 저항성 진단 표적시스템 고도화 - 방사선치료 First-in class 차세대 방사선 치료 고도화 - 방사선치료 선도 물질 전임상 평가 및 선도물질 • 방사선 치료부작용 제어 후보물질 검증 - 방사선 유도성 폐섬유화 손상제어 물질 발굴 - 방사선 유도 유전자손상 제어물질 발굴 및 검증 - 방사선 치료부작용(뇌손상, 심장독성) 제어물질 발굴 및 검증 - 방사선치료 조직손상관련 단백질 변화 추적 및 기전 연구 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김광석
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선치료;바이오마커;분자진단;방사선 신약;방사선민감;방사선보호; 2. radiotherapy;biomarker;molecular diagnosis;radiation medicine;radiosensitivity;radioprotectant;

Ⅳ. 연구개발결과의 기대효과 1. 현재 난치성 폐암의 예후는 매우 불량하다. 본 연구를 통해 기존의 표준 치료인 세포 독성 항암 치료보다 우월한 치료법에 대한 지식을 얻을 수 있다면, 치료 성적의 향상으로 인한 경제적 효과뿐만 아니라 부작용 감소에 따른 치료비용의 절감, 삶의 질 향상에 따른 비용 효과 등 사회 경제적으로 큰 이익을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 2. 유방암 환자의 치료에 가능한 원천물질 발굴 및 작용 기전 규명을 통하여 새로운 신약개발의 기초자료 data를 얻는 것이 가능할 것으로 생각된다. 기관으로는 특허 출원 등이 가능하며, 타 장기 암으로의 연구 확장을 할 수 있을 것으로 생각된다. 3. 폐경 전 유방암 환자 연구 및 2차암 예후 연구를 통하여는 환자 개개인의 상태에 따른 치료방향 결정을 위한 임상 연구의 기초자료 마련이 가능할 것으로 기대된다. 4. 전임상 시험모델로서 3D 오가노이드 배양 기반 플랫폼은, 약물 스크리닝, 환자 오가노이드 바이오뱅킹과 이를 기반으로 한 환자별 맞춤형 약물 스크리닝, 환자의 생명 정보 분석과 연계한 정밀의학의 플랫폼, 유전체 교정 기술과 연계한 재생 의학 분야의 적용 가능하다. 5. 환자 유래 오가노이드–유전체-임상정보 통합 플랫폼을 통한 방사선 치료분야의 정밀의료 프로토콜을 확립하고 임상연구기반 강화 및 치료효과 증진에 이바지한다. 6. 기존 동물실험을 대체할 수 있는 오가노이드 기반 비임상 연구기반을 확립하여 약물 및 방사선 치료 분야 연구를 활성화하고 방사선 민감성 조절관련 신규약물들을 발굴하여 신약개발 및 유효성 검증 패널을 개발한다. 7. 환자 유래 암 오가노이드 바이오뱅크 구축 및 이를 바탕으로 한 대내외 연구기관과의 협력 연구를 활성화하여 새로운 사업 모델의 발굴하고 협력연구를 활성화한다. 8. 난치성 암종의 세포 내 신호 전달 인자 및 관련 변화 분석을 통한 방사선 치료 효율을 증진시킨다. 9. 방사선의학연구에 특화된 인체자원 인프라 구축으로 방사선의학 기초 및 임상연구의 활성화에 기여한다. 10. 암의학 관련 분야의 연구에 지원함으로써 신약개발, 정밀의료 등 차세대 보건의료연구의 발전에 기여한다. 11. 연구자 니즈를 충족한 인체자원의 체계적 수집을 통해 인체자원 활용도 제고 12. KOLAS 공인생물자원은행 인정 유지를 통한 인체자원 질 향상과 고객 만족 기여 13. 인체자원 분양을 통한 국내 바이오산업 경쟁력 제고 (출처 : 요약문 7p)

• 연구책임자 : 송강현
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선의학;임상시험;오가노이드;방사선치료;유방암;정밀의료;표적 항암제;유전체분석;바이오뱅크;인체자원;육종;바이오마커;알파핵종; 2. Radiology;Clinical Precision Medicine;Organoid;Investigator-Initiated Trial;Clinical Research;Bio-marker;Breast Cancer;Genomics;Biobank;Human biospecimen;

Ⅳ. 연구개발결과 - 연구용 Varian iX 장비의 FLASH 방사선조사 안정적 운용 - Varian iX 장비의 FLASH 방사선 발생을 위한 최적조건 연구, 보조장치 개발 - FLASH 방사선의 정상/암 세포에 대한 생물학적 영향 분석 (뇌, 두경부, 간) - FLASH 방사선의 정상/암 조직에 대한 생물학적 영향 분석 (뇌, 두경부, 간) - 방사선치료 가능한 암 진료를 하는 동물 병원 및 기관에 대해 연계시스템 마련 - FLASH 전자빔 정성적 선량평가 및 섬광체 dosimetry 장치개발 - FLASH 전자빔 선량측정 절차서 개발 - 전자빔 발생장치(e-gun) 제작 완료 및 성능시험 수행 - 고주파 증폭장치(Klystron) 제작 완료 및 성능시험 수행 - 증폭전원장치(Modulator) 제작 완료 및 성능시험 수행 - 장치제작 및 제작공정을 위한 제작 진도와 공정률 점검업무 수행 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 최상현
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. FLASH 방사선치료;초고선량률;초고속 전자빔;방사선치료기;50 MeV 전자빔; 2. FLASH radiation therapy;Ultra high dose rate;Very high elergy electrons;Radiation therapy machine;50 MeV electron beam;

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 안구 림프종 방사선 치료 시 3D 프린터를 이용한 수정체 차폐의 유용성 검증 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 금속 3D 프린터 물질 조사 및 특성 연구 - 몬테카를로 전산모사를 위한 전자선 가속기 모델링 및 빔 매칭 - 몬테카를로 전산모사를 이용한 후보 물질의 차폐성능 평가 2. 3D 프린팅 차폐체 제작 및 차폐성능 평가 - 전산모사 데이터와 실측 데이터 비교를 통한 차폐 적정성 평가 - 3D 프린팅 차폐체의 모양 재현성 및 선량 특성 평가 - 3D 프린팅 차폐체의 차폐성능 비교 3. 맞춤형 차폐체 제작 및 방사선 치료에 적용 - 전자선 치료 시 3D 프린팅 수정체 차폐체와 기존 수정체 차폐체 사용에 따른 안구 주변 선량 분포와 비교 분석 - 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 수정체 차폐 유용성 평가 Ⅳ. 연구개발결과 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 금속 3D 프린팅 차폐체 제작 2. 고에너지 전자선 차폐효율 검증 3. 금속 3D 프린팅 기반의 수정체 차폐체 제작 및 검증 Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 3D 프린터를 활용한 전자선 차폐체는 기존 전자선 차폐체와 비교하여 차폐성능 및 선량분포의 큰 차이가 없다면 안구 림프종 방사선 치료에 적극적으로 활용 가능함. 2. 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 차폐체 물질 및 제작공정의 가이드 라인을 제시. 3. 환자 맞춤형 차폐체를 이용하여 방사선에 민감한 수정체 및 안와 주변의 정상조직을 보호하면서 정확한 치료가 가능할 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 문영민
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사선치료;방사선 차폐;금속 3D 프린터;고에너지 전자선;원발성 안와 림프종; 2. Radiation theraphy;radiation sheilding;metal 3D printer;high energy electron;Primary Intraocular Lymphoma;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사성 오염물 핵종 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발 연구 ◼ 전체 내용 본 과제의 최종목표는 방사성 오염물 핵종의 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발 연구를 목표로 잠재적인 방사선 피폭에 대해 사전에 방지할 수 있는 기술을 제안하고 구부림이 가능한 패치 형태로 제작함으로써 장소에 구애 받지 않고 방사능 오염물을 가시적으로 감시 가능한 계측 기술을 구현하는 것임. □ 연구개발성과 ◦ 본 제안 기술은 검사 대상에 유해한 영향을 일으키지 않고 검사 대상의 위치나 모양에 제약 없이 사용 가능하며 쉽게 탈부착 가능한 보급형 휴대형 Rollable 패치를 개발함으로써 국내에 유입되는 방사능 오염물에 잠재적 방사선 피폭 사고를 사전에 방지할 수 있는 계측 기술과 신소재 개발 기술을 목적으로 할 수 있음. (의미) 본 결과에서 제시하고 있는 무독성 형광체는 방사선 검출 분야에서 개발되는 물질에 비해 비교적 제조단가가 낮기 때문에, 산업적으로 다양한 측면으로 접근할 수 있다는 기술적 의미를 가짐. (중요성) 이에 본 과제에서 제시된 기술은 방사선을 사용하는 모든 활용 분야에서 의료, 산업, 공업, 환경산업 등 경제성을 갖는 보급형 계측 기술에 기여할 수 있는 중요성을 지님. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 당해연도 활용계획 ◦ 국내 방사선 핵종 및 선량을 계측하는 검출 분야를 비롯한 다양한 방사선 검출을 다루는 기관을 대상으로 국내외 학회, 세미나, 심포지움에 참석함으로써 본 기술의 적합성과 그 중요성 및 활용 계획에 대한 기술 개발 개요를 발표하고 학술활동에 집중하여 본 기술의 우수성을 지속적으로 알릴 예정임. 나. 활용방법 ◦ 본 기술은 방사성 오염물 핵종의 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발을 목표로 연구를 수행하였으므로 방사선 안전 관리 검출 분야뿐만 아니라 선량을 지속적으로 감시할 수 있는 차별성을 가지는 시제품을 개발 할 수 있음. 다. 차년도 이후 활용계획 ◦ 본 연구 개발 결과를 바탕으로 이와 관련된 후속 연구를 제안하고 그 밖에 실용화를 검토할 수 있도록 관련 업체와 지속적인 협력 체계를 구축할 계획임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 허예지
• 주관연구기관 : 한국국제대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 무독성 형광체;고분자 복합화;방사선;핵종;휴대형; 2. Nontoxic Phosphors;Polymer Complex;Radiation;Radio activity;Portable;

IV. 연구개발결과 ○ 융합PET(PET/MRI 및 PET/CT)를 이용한 다중-다기능 분자영상을 이용한 임상 치료계획 및 치료반응 평가지표의 임상적 유효성 평가 연구(유방암, 림프종, 뇌종양, 치매 및 파킨슨병 뇌질환용 방사성의약품평가 등) ○ 소동물 PET/CT 및 MRI장비를 이용한 다기능 융합 영상법 개발 ○ 고분해능 뇌영상 기반 뇌질환 진단 기초연구기술 개발 ○ 종양모델 진단평가를 위한 PET-MRI융합영상법 개발 ○ 추적자 동력학 기반 PET-MRI융합분석법 개발 ○ 기관 내외 연구자들의 소동물 전임상연구 지원 활성화를 위한 기관내 장비운영 및 이용지원 체계 수립 추진 ○ 치매성 뇌질환 진단용 신규 방사성의약품 평가 임상시험 수행 및 전립선암 진단용 신규 방사성의약품 임상시험 추진 ○ 본 연구사업의 주목표인 MC-50 사이클로트론을 통한 이용 연구자들의 시설 활용지원은 통계에 따르면 총 15개 기관의 연구를 지원하였다. 가속기 가동시간은 총 925시간이며 RI 생산 빔 조사 지원건수는 61건이고 외부 이용자 지원건수는 지원건수는 140건(내부이용: 42건, 외부이용: 98건)로 총 201건을 기록하였다. ○ 또한 MC50 사이클로트론의 안정적 운영은 본 연구사업의 융복합 연구과제 지원 관련 장비가동률에 있어 당해년도 목표치 90%에서 97.4%로 초과 달성하였으며, 실험지원 목표 200건 이상을 무리 없이 지원하였다. ○ 50 MeV 사이클로트론 기반으로 한 차세대 PET 방사성동위원소 3종(Cu-64, Zr-89, I-124)과 알파입자 방출 치료용 방사성동위원소 At-211은 의학원에서 국내 최초로 개발하여 연구용으로 국내 의료기관 및 연구소에 무상으로 공급(단, 포장 및 배송료는 주문자 부담)하고 있으며 국내 총 14기관이 사용허가를 보유하고 의학원으로부터 공급 받아 분자영상 및 핵의학기술에 대한 R&D에 활용하고 있음. Cu-64는 4,027.1 mCi/136건, Zr-89은 85 mCi/17건, I-124는 157.4 mCi/24건, At-211은 48 mCi/14건을 생산하여 공급하였음 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 이교철
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 양전자방출단층촬영술;융합영상시스템;다기능방사성의약품;다기능융합분자영상;임상연구사이클로트론;양성자;중성자;중양성자빔; 2. PET;hybrid imaging system;multi-functional radiopharmaceuticals;multi-functional hybrid molecular imaging;clinical study;MC-50;cyclotron;proton;neutron;deuteron beam;