□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 실효성 있는 주민보호조치를 위한 원자력시설 비상계획 규제체계 개선안 개발 ○ 복합재난 대응 단계별 광역주민보호조치 최적화기준 개발 ○ 기류확산 통계분석을 통한 비상시 주민보호조치 고도화 ◼ 전체 내용 ○ 후쿠시마 원전사고 대응 교훈을 반영한 원자력시설 비상계획 개선을 위한 규제기술 개발 ○ 복합재난 대응강화와 주민보호조치를 위한 동향 및 기술기준 분석 ○ 복합재난 대응단계별 광역주민보호조치 및 방사능방재체계 재정립방안 구축 ○ 비상의 종료와 복구단계를 위한 방재체계 개선방향 제시 ○ 국내 원전에 대한 신속․정확한 선원항 예측시스템 방법론 도출 ○ 장기간의 기류확산 모델 수행 및 군집분석 기술을 개발하여 피복 및 지형 효과를 반영한 기상 자료의 초고해상도 상세화 기류확산 기법으로 계절별/시간별 확산영향평가지도를 산출 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 원자력시설 비상계획 규제요건 개선안 개발 ○ 원전 복합재난 대응강화를 위한 국가방사능방재체계 재정립 방안 개발 ○ 원전의 중대사고 시나리오에 대한 선원항 계산방법론 개발 ○ 원전부지의 기류확산 모델 수행 및 군집분석 기술 개발 ❏ 내용 ○ 원자력시설 비상계획 규제현안 대응책 개발 ○ 후쿠시마 원전사고 이후 국제기구 및 원자력주요국 ○ 비상계획 규제요건 비교검토 및 개선안 반영 ○ 방사능방재법 및 재난안전기본법 개선안 도출 ○ 광역주민보호조치를 위한 시설운영 개선안 마련 ○ 방사능방재 대응 단계별 주민보호조치 의사결정 기준 마련 ○ NRC의 RASCAL 프로그램 상세내용 및 활용현황 도출 ○ 기류확산 군집분석 방법론 개발 및 모델링 수행 ○ 기류군집분석 및 확산영향평가지도 구축 ○ 지형 특성이 반영된 원전영역의 기상 자료의 상세화 기법 개발 ○ 상세 국지 기상장을 이용한 기류확산 모델링 기법 개발 ○ 원전부지별 확산영향분포도 고도화 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 원자력시설 비상계획서 심사 및 방재검사 지침 개정안 개발 ○ 방사능재난 全주기의 국가적 대응역량 강화를 위한 비상단계에서 복구단계로의 전환체계 수립 ○ 복합재난 대비 선원항 예측기술을 개발 및 방사능재난관리 의사결정 정보시스템의 성능개선 방안 도출 ○ 원전 인근 확산영향평가지도 구축 및 활용 방안 제시 ❏ 내용 ○ 국제수준의 규제요건 반영한 심사지침 개발 ○ 복합재난 대응능력 강화를 위한 방재검사 지침 개정안 개발 ○ 비상계획 수립기준과 심/검사 지침 비교분석 ○ 복합재난 시나리오에 따른 단계별 비상대응계획 점검 ○ 비상대응에서 복구대응으로의 전환 대책 개발 ○ 비상종료와 재난복구를 위한 방사능방재체계 개선안 도출 ○ 중대사고 상황 파악 딥러닝 모델 개발 ○ 중대사고 상황 기반 선원항 예측모델 개발 ○ 고리/월성 원전 인근의 초고해상도 상세확산분포도 DB 구축 ○ 원전 인근 초고해상도 기류확산 자료의 활용 방안 기반 구축 ○ 한빛/한울 원전 인근의 초고해상도 상세확산분포도 DB 구축 ○ 원전 인근 확산영향평가지도 구축 및 활용 방안 제시 □ 연구개발성과 ○ 주민소개시간추정의 효과성 제고를 위한 연구제도 개선(안) ○ 방사선비상발령 개선 및 보완 ○ 방사능방재 검사지침 개선(안) ○ 방사능방재 대응 위한 의사결정 기준 개선안 개발 ○ 원자력 비상종료 요건에 기초한 전환단계의 분야별 대책 수립 ○ 중대사고 상황정보 및 AtomCARE 특성 기반 주요변수 도출 ○ 중대사고 대표 시나리오 선정 및 선원항 예측 딥러닝 학습용 DB 구축 ○ 원전 광역복합 재난 시, 주민보호조치 수행을 위한 원전부지별 확산영향평가지도 구축으로 원자력 비상대응에 필요한 전략 강화 ○ 관련 분야(방사능방재, 재난관리 등) 전문가 및 정부·지자체·유관 기관 등 이해관계자 대상 연구결과 발표회와 워크숍 개최를 통한 기술교류 및 의견 수렴 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 주민소개시간추정 관련 기준 마련 활용 ○ 원자력시설 분류 체계 개선 ○ 방사선 비상계획 및 방재분야 심.검사 지침 개선 ○ 방사능방재 법령 체계 개선 ○ 국가 방사능방재 역량강화를 위한 정책안 제공, 제도개선, 규제기술 개발에 활용 ○ 방사능재난 全주기의 국가전략 도출로 지역사회의 신속한 사회경제적 회복 ○ 방사능재난시 관계기관의 책임과 역할분담을 통한 조직적/인적/물적 자원 활용의 극대화 ○ 원전부지별 기류확산 군집분석을 통해 원전 방사성물질 누출 사고 시 광역비상대응체계 수립 및 주민보호조치 수행전략을 마련하기 위한 객관적인 기초 정보로 활용 ○ 주민보호조치 수행전략 수립시 원전 부지별 통계적 특성이 반영된 기상 시나리오별 대피장소 확인 및 비상용품 준비 등의 사고초기단계 대응 능력 강화 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 신형기
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 원자력시설 비상계획;규제요건;복구대책;확산분포도;확산영향평가지도; 2. Licensee Emergency Plan;Regulation Requirement;Recovery Preparedness;diffusion distribution diagram;diffusion impact assessment map;

□ 연구개요 자연계를 구성하는 물질은 강한 상호작용으로 인하여 결합되어 있는 형태로 존재하며 이를 하나의 커다란 이론적 틀에서 이해하는 것은 핵물리학 이론의 주요 연구 목표라 할 수 있다. 이는 전자기력과 약력 그리고 강한 상호작용을 통합하여 이해하려는 시도의 중요한 단계이며 이 목표를 달성하기 위해서는 강한 상호작용에 대한 많은 실험적/이론적 정보가 필요하고 또 여러 계에서 다양한 방법으로 강입자와 원자핵의 구조와 반응을 연구해야 한다. 우선 자유상태에서 각 강입자의 구조와 특성을 이해하는 것이 우선되어야 하며 이는 핵물질 연구를 위한 기본적인 정보를 제공한다. 또한 실제 원자핵 혹은 핵물질 안에서의 입자의 성질과 구조가 자유상태에서의 성질 및 구조와는 달라서 핵력에 대한 올바른 이해를 위해서는 핵물질 안에서 입자의 성질이 변화하는 현상을 고려해야 한다. 이런 연구를 통하여 중성자별과 같은 거시적 계의 구조와 성질 연구에 필요한 정보를 알 수 있다. 본 연구에서는 이를 위하여 강입자 하나로부터 핵자로 이루어진 계 그리고 중성자별까지 포함한 다양한 계에서 강한 상호작용의 변화에 관한 폭넓은 이론 연구를 수행 하여 하나의 통일된 이론을 정립하기 위한 노력에 기여하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제를 통하여 모두 세 분야의 연구를 진행하였다. (i) 핵자 구조 연구와 관련하여 (1+1) 차원에서의 toy model 계산을 수행하여 핵자 구조 함수가 정의 가능한 영역을 연구하였고 차세대 시설에서 수행할 수 있는 연구과제를 제시하였다. (ii) 강입자의 구조와 반응에서는 기묘도가 –2 또는 –3인 중입자의 붕괴를 쿼크 모형에서 상대론적인 보정을 고려하여 계산하였으며, 중간자의 성질을 더욱 자세히 연구하기 위해 상대론적인 모형인 light-front 쿼크 모형을 이용하여 계산하였다. (iii) 마지막으로 원자핵의 구조와 반응에 관해서는 최근 많은 관심을 끌고 있는 기계 학습을 무거운 원자핵의 알파 붕괴에 작용하여 만족할 만한 결과를 얻었으며, 별의 에너지원인 열핵반응에 기존의 R-matrix 모형보다 진일보한 이론 도구인 유효장이론을 처음으로 적용하여 유효장이론이 이 분야의 연구에 적용될 수 있음을 입증하였다. 이렇게 원래 목표하였던 연구를 수행하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구의 수행을 통하여 다양한 시스템에서 여러 경우에 대하여 강한 핵력의 변화와 입자 및 핵의 구조에 관한 정보를 제공하고자 하였다. 또한 현재 우리나라를 포함한 선진 제국의 세계적인 가속기 연구소에서 실험연구로 계획 중인 연구 주제의 선행 연구가 되어 이들 실험에 대한 이론적 배경과 당위성 그리고 그 실험 결과에 대한 이론적 예측을 제공하고자 하였다. 이와 함께 중요한 물리적 가정 혹은 구조에 민감한 물리량을 찾아 그에 대한 이론적 예측을 제공하여 실험연구와 분석을 선도하는 효과를 기대하며 이 분야에 관한 연구성과를 생산하였다. 이런 연구를 위해서는 국제 협동연구가 필수적이므로 정기적으로 소규모의 집중적인 학술 행사를 매년 개최하여 차세대 연구 인력인 대학원 학생들에게 세계적인 석학과 교류할 기회를 제공하였다. 본 연구를 통하여 핵자의 구조에서 중성자별의 중요한 에너지원인 열핵반응에 이르기까지 다양한 형태의 강한 상호작용을 연구하였으며, 이는 후속 연구로 이어질 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오용석
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 강입자구조와 핵구조;강입자반응과 핵반응;원자핵의 붕괴 반응;중성자별과 핵물질;QCD 유효이론; 2. Hadron structure and nuclear structure;Hadron reactions and nuclear reactions;Nuclear decays;Neutron star and nuclear matter;Effective theories of QCD;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 한상준
• 주관연구기관 : 알엠택
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 삼중수소;육방정 질화붕소;분리막;원전;분리 효율; 2. tritium;hexagonal boron nitride;separator;nuclear power plant;separation efficiency;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최요성
• 주관연구기관 : 피테크
• 발행년도 : 20231100
• Keyword : 1. 저출력레이저요법;구강점막염;수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드;의료사물인터넷;블루투스 로에너지; 2. low-level laser therapy (LLLT);oral mucositis;VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) Laser diode;Internet of Medical;Bluetooth LE;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 본 연구의 최종목표는 가압경수로 사용후연료의 염소화(chlorination) 공정 및 용융염고속로(MSFR)에 기반한 지속가능한 혁신적인 원자력 시스템 개념의 도출과 기술의 타당성 평가 및 이를 사용후연료 문제의 이상적 해결방안으로서 적용하는 것이다. ◼ 전체 내용 상기의 목표 달성을 위하여 다음과 같은 주요한 목표들을 상정함 • 사용후연료 기반의 지속가능한 용융염고속로 (MSFR) 노심 개념 및 활용방안의 도출 • 가압경수로 사용후연료의 용융염고속로 연료 변환 시스템 개념 도출 및 기술적 타당성 확인 • 전산열유체역학과 불확실성 정량화 분석을 결합한 용융염고속로 (MSFR)의 설계 최적화 연구 • 용융염고속로 (MSFR)에 적용할 수 있는 고성능 구조재 도출 및 기계적 특성 분석 각 그룹별 연구내용은 다음과 같다. • 1그룹(김용희 교수): 사용후연료 기반의 지속가능한 용융염고속로 (MSFR) 노심 개념 및 활용방안의 도출 • 2그룹(윤종일 교수): 가압경수로 사용후연료의 용융염고속로 연료 변환 시스템 개념 도출 및 기술적 타당성 확인 • 3그룹(김현진 교수): 전산열유체역학과 불확실성 정량화 분석을 결합한 용융염고속로 (MSFR)의 설계 최적화 연구 • 4그룹(한승민 교수): 용융염고속로 (MSFR)에 적용할 수 있는 고성능 구조재 도출 및 기계적 특성 분석 ◼ 1단계 1차년도 ❏ 목표 각 그룹별 1차년도 연구목표는 다음과 같다. • 1그룹: 사용후연료를 포함하는 염소염기반의 연료자급형(Breakeven) 용융염고속로 (MSFR) 노심 개념 도출 및 방사선이 물의 전기분해에 미치는 영향 고찰 • 2그룹: 가압경수로 사용후연료의 용융염고속로 연료 변환 개념 확립 • 3그룹: 용융염 액체연료의 유체·열전달 해석 모델 개발 및 불확실성에 따른 민감도 분석 • 4그룹: MSFR용 구조재 후보 선정 및 시편 제작 ❏ 내용 각 그룹별 1차년도 연구목표의 내용은 다음과 같다. • 1그룹 1차년도: - 노물리적 관점에서의 염소 기반 용융염 후보군 물성조사 - 연료자급(Breakeven) 달성을 위한 설계조건 확립 - 몬테카를로 전산코드를 활용한 연료자급 운전 예비적 전산모사 수행 및 평가 - 방사성 동위원소 Cs-137이 방출하는 감마선에 따른 물의 전기 분해 효율 향상 가능성 실험적 평가 • 2그룹 1차년도: - 기존 사용후연료 변환 공정의 사용후연료 내 U/TRU/RE의 분리 및 금속/염화물 형태로의 변환 효율 비교 분석 - 기존 사용후연료 변환 공정에서 용융염고속로 연료 변환을 위한 추가 공정의 필요성 및 보완점 제시 • 3그룹 1차년도: - 용융염 액체연료의 유체·열전달 해석 모델 개발 및 검증 - 용융염 액체연료의 불확실성에 따른 유체·열전달 해석 민감도 연구 및 검증 • 4그룹 1차년도: - MSFR용 구조재 후보 선정 - MSFR용 구조재 시편 제작 및 Characterization ◼ 1단계 2차년도 ❏ 목표 각 그룹별 2차년도 연구목표는 다음과 같다. • 1그룹: 사용후연료를 포함하는 염소염기반의 연료자급형(Breakeven) 용융염고속로 (MSFR) 예비 개념설계 수행 • 2그룹: MSFR에 최적화된 가압경수로 사용후연료의 용융염고속로 연료 변환 공정 흐름도 도출 • 3그룹: 용융염 고속로의 형상 최적화 및 중성자역학 연계-열유동 해석 모델 적용 • 4그룹: MSFR용 구조재 인장 특성 평가 ❏ 내용 각 그룹별 2차년도 연구목표의 내용은 다음과 같다. • 1그룹 2차년도: - 선정된 용융염 핵연료 기반의 노심 예비개념설계 수행 - 사용후핵연료 주입전략 수립 및 노물리적 평가 진행 - 반응도제어기기를 통한 운전기간동안의 정지여유도 평가 수행 • 2그룹 2차년도: - MSFR 연료 제조 개념에서 활용되는 염소화 공정 검증 및 대안 공정 확인 - 사용후연료를 활용한 MSFR 연료 제조 공정 흐름도 구축 및 공정 최적화 - MSFR에 활용되는 염화물 시스템 용융점 및 조성 예비조사 • 3그룹 2차년도: - 용융염 고속로의 형상 최적화 - 용융염 고속로 노심 및 열교환기 내부 유체의 중성자역학 연계-열유동 해석 모델 적용 및 평가 • 4그룹 2차년도: - MSFR용 구조재 인장 시험 - 인장 시험 후 파단면 관측 및 변형 거동 분석 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 사용후연료 문제를 해결한 장기적으로 지속가능한 원자력 시스템 개념 도출 및 이에 기반한 원자력 산업의 탄소중립 기여 제고와 사용후연료 관련 사회적 비용 절감 • 안전하고 극히 효율적인 사용후연료 처리/처분 방안을 제시함으로써 국내외 원자력 산업계 기술개발 및 발전 방향 제시 • 순환연료주기에 기반한 고유 MSFR 원자력 시스템에 대한 다양한 지적재산권 확보 • 방사선이 물의 전기분해에 미치는 영향 파악 및 이에 기반한 수소 생산 기술의 가능성 확인 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김용희
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 용융염고속로;연료자급형;염소화 공정;용융염 유체 해석;용융염고속로 구조재; 2. MSFR;Breakeven;Chlorination;Molten Salt CFD analysis;Material for MSR;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김승현
• 주관연구기관 : 비즈
• 발행년도 : 20231100
• Keyword : 1. 가상현실;방사능방재;원전사고 대비;훈련시스템;주민보호조치; 2. Virtual Reality (VR);Radiological Protection;Nuclear Accident;Training System;Public Protective Actions;

□ 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;

□ 연구개요 Particle-in-cell (PIC) 시뮬레이션 코드를 개발하고 이를 활용하여 자기 재결합 과정에서 가속된 전하 입자들이 주변 플라즈마와 반응하며 생기는 복사 메커니즘을 규명하고 태양-지구 환경에서 관측되는 solar type III radio burst와 그 기원이 잘 알려져 있지 않은 고 에너지 천체물리 현상중의 하나인 fast radio burst (FRB)의 이해를 목표로 한다. 또한 자기 재결합과 충격파와 같은 불안정한 플라즈마 환경에서 가열 (heating), 가속(acceleration) 된 입자들은 주변 플라즈마와 다른 특성들은 갖게 되는데 특히 입자들의 표류(drift) 속도 차나 온도 차에 의해 다양한 불안정성이 야기된다. 본 연구에서는 가장 일반적인 플라즈마 시스템에서의 다양한 불안정성을 기술할 수 있는 이론적 수식 및 선형 안정성 분석(linear stability analysis) 코드를 개발하여 자기 재결합 환경 및 충격파(shock)에서 나타날 수 있는 불안정성 및 파동 그리고 파동과 입자들의 상호 작용을 연구한다. □ 연구 목표대비 연구결과 2D PIC 시뮬레이션과 선형 안정성 분석(linear stability analysis) 코드를 개발 완성하였다. 본 연구에서 개발된 PIC 코드는 다양한 우주 천체 플라즈마 환경에서 활용 가능하다. 또한 본 연구에서 개발된 선형 안정성 분석 코드는 입자들의 표류 속도 및 입자 온도 비등방성까지 고려하여 플라즈마 시스템에서의 다양한 불안정성을 기술할 수 있다. 자기 재결합에 의한 고에너지 전자의 분출이 plasma dipole oscillation (PDO)를 생성할 수 있는지를 확인하고 이것이 효과적으로 복사를 방출할 수 있는지를 연구하였지만 자기 재결합에서 PDO가 생성이 확인되지 않았고 이로 인해 coherent radiation이 방출 또한 확인하지 못했다. 하지만 본 연구에서는 bi-Maxwellian 분포를 갖는 background 전자와 양성자 그리고 전자 빔, 양성자 빔을 고려하여 가장 일반적인 플라즈마 시스템에서 적용 가능한 선형 안정성 분석을 위한 수식을 정립하고 코드를 개발하였다. 자기 재결합 및 충격파와 같은 플라즈마 시스템에서는 background와 빔의 표류 속도 차이 및 각 입자 성분들의 온도 차이로 인해 다양한 불안정성이 야기되는데 자기 재결합 과정에서 나타날 수 있는 ion acoustic, whistler, lower hybrid drift와 같은 다양한 불안정성을 분석하고 입자의 초기 가속을 이해하고자 하였다. 또한 ICM 충격파에서 나타나는 다양한 플라즈마 불안 정성들의 (electron firehose, Alfven ion cyclotron, mirror instabilities) 물리적 특성들을 파악하고 논문들을 출판하였다. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구 과제에서 개발된 PIC 코드와 선형 안정성 분석 코드는 비단 이 연구 과제에서만 활용 가능한 것이 아니라 다양한 플라즈마 시스템에 맞게 변형 및 수정이 가능하여 향후 다른 플라즈마 연구에서도 활용이 가능하다. 특히, kinetic scale에서의 난류(turbulence)의 소멸(dissipation), 입자의 가열(heating)과 가속(solar wind acceleration) 연구에 좋은 도구가 될 것이다. 이를 통해 태양-지구 우주 환경에서 나타나는 다양한 불안정성 연구, 태양풍의 전자나 양성자 분포의 비등방성(anisotropy)에 의한 입자들의 가속이나 태양풍 입자들과 전자기파 방출의 난류 평형 상태(turbulent equilibrium), 그리고 지구 dipolar field에 잡힌 고 에너지 입자들을 포함하는 지구 자기권에 관한 연구 등에도 적용 가능 할 것으로 판단된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김선정
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 자기재결합;플라즈마 복사;우주 전파 폭발;시뮬레이션;선형 안정성 분석; 2. magnetic reconnection;plasma radiation;fast rado burst;simulation;linear stability analysis;

□ 연구개요 본 연구 과제는 차세대 친환경 엑스선 조사 살균기술을 다양한 식품군에 적용하기 위해서 식품 내적·외적 스트레스 요인에 의한 미생물 내재특성 변화가 살균효과에 미치는 영향 규명, kinetics modeling을 통한 제어 효과의 정량적 분석, 저준위 엑스선 조사기술과 결합 가능한 비가열 기술의 선별 및 처리 조건 최적화를 통한 신규 조합 처리 기술 개발을 최종 목표로 함. 이를 통해 현재 식품 산업에서 사용되고 있는 식중독 균 제어 기술의 단점을 보완하고 식품공정의 최종라인에서 활용 가능한 첨단 식중독 균 제어 기술을 제시하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 적·외적 스트레스 요인 규명 – 온도, pH 조건을 중심으로 ◆ 산성도의 변화(acidification)가 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 버퍼 및 실제 식품을 기반으로 검증 완료 함. ◆ 미생물별 저온생장 조건이 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 버퍼 및 실제 식품을 기반으로 검증 완료함. ◆ Kinetics modeling을 활용한 제어 효과의 정량적 분석을 완료함. 2차년도: 친환경 엑스선 조사기술의 식중독 균 제어 효과에 영향을 미치는 식품 내적·외적 스트레스 요인 규명 - 수분활성도, 각 요인 조합조건을 중심으로 ◆ 저온생장 조건이 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 저온에서 생육하며 식중독을 일으키는 주요 병원균을 기반으로 검증 완료함. ◆ 수분활성도의 변화(Osmotic stress)가 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 저수분 식품에서 식중독을 일으키는 주요 그람양성 병원균을 기반으로 검증 완료함. ◆ 수분활성도 변화에 의한 엑스선 저항성 변화가 일어나는 기작을 분자생물학적 분석을 통해 규명함. 3차년도: 친환경 엑스선 조사기술을 활용한 비가열 조합처리 기술 개발 ◆ 조합 가능한 비가열 기술 범위를 고찰하여 실제 조합기술을 발굴하였으며 최적의 synergistic effect 도출을 위한 공정 기준을 확립하였음. ◆ 적용 대상 샘플의 품질 변화 측정을 통한 최적 처리 조건을 확립함. ◆ 정량적, 정성적 분석 기술을 이용하여 조합기술의 식중독균 제어 및 synergy 유발 메커니즘을 구체적으로 규명함. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 본 연구를 통해서 식품 내·외부의 주요 환경적 스트레스인 온도, pH, 수분활성도 조건에 따른 엑스선 조사기술의 식중독 균 제어 효과를 상대적으로 평가함으로써 엑스선 조사 처리에 적합한 식품군 분별은 물론 산업 적용 시 효과를 극대화 할 수 있는 공정조건을 확보할 수 있음. - 저준위 엑스선 조사 및 비가열 조합처리 기술의 경우 낮은 용량(low dose)의 엑스선을 사용하면서 식중독 균을 효과적으로 제어할 수 있는 방안이므로 고용량(high dose)의 엑스선 사용에 의해 대두 될 수 있는 안전성 및 품질열하 문제의 해결책이 될 수 있음. - 엑스선 조사 및 비열 조합처리 기술은 현재 사용되어지고 있는 제한된 종류의 식중독 균 제어 기술들에 대한 새로운 대안이자 높은 투과력을 바탕으로 식품공정의 최종라인에서도 적용 가능한 차세대 제어 기술로 활용될 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 하재원
• 주관연구기관 : 국립한경대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 엑스선 조사;전리방사선;비가열 살균;이종 스트레스;조합처리 기술; 2. X-ray irradiation;Ionizing radiation;Non-thermal sterilization;Heterologous stress;Hurdle technology;

연구개요 본 과제는 위성과 지상에서 측정한 기상 데이터를 모두 이용하여 대기권을 통과하여 지표면 도달하는 일사량(solar irradiance)을 예측(forecast)하는 태양복사모델(solar radiation model)을 기계 학습(machine learning)과 연계하여 연구하고, 예측한 일사량으로 태양에너지(solar energy) 발전량을 예측하는 것을 목표로 한다. 국내에 적합하도록, 기상 데이터와 일사량 사이의 상관관계를 기반으로 하는 통계적 태양복사모델과 기상 데이터를 입력 변수로 하면서 복사 전달 방정식의 해를 구하는 물리적 태양복사모델을 개발한다. 기존의 통계적 모델과 물리적 모델에 기계 학습 방법을 적용하여 일사량의 예측 시간 범위, 시공간의 해상도, 예측 정확도를 향상할 수 있도록 태양복사모델을 연구한다. 연구 목표대비 연구결과 일사량 예측에서 널리 사용되는 통계적 모델과 물리적 모델을 이용하여 현재 수준에서 태양복사모델의 특성을 이해하고 장단점을 분석하였다. 하늘 영상 기반 모델, 위성영상 기반 모델, 수치 해석 모델의 모든 경우에 대해 기계 학습을 적용함으로써 분, 시간, 일의 다른 시간 스케일에 적용이 가능한 미래 일사량 예측 모델을 개발하였다. ANN(artificial neural network), LSTM(long short-term memory), GRU(gated recurrent unit), SVR(support vector regression), RF(random forest) 등 다양한 기계 학습 알고리즘을 검토한 후, 시계열 데이터에 적합한 LSTM이나 GRU 같은 딥러닝(deep learning)이 일사량 예측에 더욱 효과적인 것을 증명하였다. 태양차단지수(sun blocking index)라는 새로운 변수를 제시하였고, 기계 학습의 입력 변수 및 하이퍼 파라미터 최적화를 통해 예측 정확도가 향상됨을 증명하였다. 예측 결과는 측정 결과와 비교하고 RMSE(root mean square error)와 MBE(mean bias error) 같은 오차 척도를 산출하여 기계 학습에 의한 예측 정확도 개선을 정량적으로 파악할 수 있도록 하였다. 몇 분 앞선 일사량 예측에서 RMSE는 대략 10~20%이고, 몇 시간 앞선 예측과 며칠 앞선 예측에서는 각각 RMSE 20~30%와 30~40% 수준으로 개선되었다. 전반적으로, 기계 학습 방법이 일사량 및 태양광 발전량 예측에서 정확도를 높였고, 특히 MBE 개선에 효과적으로 나타났다. 태양광 발전량 예측에서 일사량 예측의 중요성을 확인하였고, 기계 학습을 통해 특정 지역 및 시스템에 적합한 데이터를 더욱 정확하게 산출할 수 있음을 증명하였다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제를 통해 개발한 일사량 예측 기술은 다양한 에너지 관리 시스템(energy management system)에 활용할 수 있다. 국가 전력망 관리에서는 태양광 발전량 예측하면 전기 수요와 생산을 안정적으로 제어하고 급격한 전력 변동에 대처할 수 있다. 건물 및 자동차의 에너지 관리에서는 일사량에 따른 에너지 수요 변화를 예측하여 예비 공조, 수요 분산과 같은 효율적인 수요 관리를 적용할 수 있다. 이를 통해 전 세계적으로 패러다임의 변화를 겪고 있는 에너지 시장에서 경쟁하는 국내 업체에게는 기술력 향상에 도움을 주고, 재생에너지 확산을 촉진함으로써 온실가스 감축 및 기후 변화 대응에 적극적으로 참여하는 국가 이미지 제고에 기여할 수 있다. 학문적으로는 국내에서 태양복사모델에 관한 연구가 부족한 상황에서 기초연구의 다양성을 확대하는 데 중요한 역할을 할 것이다. 기계학습기술을 태양복사모델과 연계함으로써 향후 급격히 발전하는 기계학습기술의 성과를 태양에너지 기술까지 확대 가능한 학문적 교두보를 마련할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이현진
• 주관연구기관 : 국민대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 태양복사모델;기계학습;일사량;태양에너지 발전량;예측; 2. solar radiation model;machine learning;solar irradiance;solar energy generation;forecast;