□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 본 연구의 최종 목표는 방사선 안전 및 규제를 위한 고정밀 방사선 영상 장비 개발로, CZT 반도체 검출기를 기반으로 한 4π소형 컴프턴 카메라를 개발하고자 한다. CZT 검출기 성장 시 2단계 열처리와 셀레늄 첨가를 통해 검출기 성능을 근본적으로 향상시키고, 각 측면에 독립적인 virtual Frisch-grid 전극 부착 및 신호 획득을 통해 기존 virtual Frisch-grid 검출기보다 30% 향상된 에너지 분해능과 600 μm 이하의 매우 우수한 공간 분해능을 달성하고자 한다. 이러한 향상된 성능을 기반으로 영상 장치는 16° 이하의 각도 분해능을 목표로 하며, 이때의 재구성 시간은 10 초 이하로 하고자 한다. ○ 전체 내용 ○ 기존에 사용하는 HPGe나 Si 등의 반도체 검출기는 크고 무거운 냉각장치를 필요로 하거나(HPGe), 결정 두께가 1 mm 미만이어야 하는 한계(Si)가 있으며, 비교적 낮은 원자번호와 밀도로 인하여 효율이 떨어지는 단점이 존재한다. CZT의 경우, 위 검출기에 비해 높은 원자번호와 밀도를 가지며, 무엇보다 냉각장치 없이 실온에서 사용할 수 있는 장점이 있어 차세대 방사선 검출 및 영상 장비로 각광을 받고 있다. ○ CZT를 검출기로 이용하기 위해서는 높은 품질의 단결정 물질이 요구되어 현재 제작 가능한 크기가 2×2×1.5 cm³ 정도로 제한되고, 그 가격이 단결정의 부피에 비례하여 기하급수적으로 증가한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 부피가 작은 CZT 결정에 virtual Frisch-grid 방법을 적용한 후 모자이크 형태로 배열함으로써 검출기를 구성하고자 한다. ○ 기존 virtual Frisch-grid CZT 검출기는 한 개의 결정 내에서 일어나는 반응에 대해 양극과 음극을 연결하는 방향(예를 들면 Z-방향)에 대해서만 결정보다 작은 단위로 방사선의 반응 위치를 알 수 있기 때문에 다른 방향(예를 들면 XY-방향)에 대해서는 결정 자체의 크기(수 mm)만큼의 공간분해능을 가지게 된다. 이에 본 연구에서는 검출기의 각 측면에 개별적인 전극을 만들어 음극/양극뿐 아니라 측면 전극에서 나오는 신호를 모두 검출하는 방식으로 검출기의 3차원 방향에 대해서 μm 단위로 반응의 위치를 측정할 수 있는 검출기를 개발하고자 한다. ○ 위 방식은 향상된 공간 분해능을 기반으로 검출기 응답의 불균일성을 μm 단위로 파악하고 보정할 수 있어 기존보다 수 배 향상된 에너지 분해능을 획득할 수 있으며, 컴프턴 영상에서도 매우 우수한 영상 분해능을 나타낼 것이라 예상된다. ○ CZT 성장에서 셀레늄 첨가 및 열처리를 통해 Zn segregation, Te 이차상 결함, 전위 등과 같은 결함 농도를 제어하여 보다 성능이 우수한 반도체 결정을 제작하고자 한다. □ 연구개발성과 ○ XYZ 모든 방향에 대해 μm 단위의 공간 분해능을 가지는 CZT 검출기 개발 ○ 2 단계 열처리와 셀레늄 첨가를 통해 성능이 우수한 CZTSe 결정 성장 ○ 기존 검출기에 비해 2 배 이상의 영상 분해능을 갖는 최신형 컴프턴 카메라 제작 ○ 국내·외 논문 게재: 5 편, 안전기술보고서: 3 편, 학술발표: 21 건, 특허 출원: 2(+1)건, 인력양성: 박사 1명 석사 2명 (2022.02. 박사 2명/석사 2명 졸업 예정) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구는 개별 검출기 자체의 성능을 근본적으로 수 배까지 향상시키는 연구이며, 개발하고자 하는 영상 장치는 별도의 냉각장치 및 기계적 집속기 없이 작동이 가능하여 휴대용 장비로도 매우 적합하다. ○ 아래 예시와 같이 생활 및 산업 현장에서의 방사선 검출 및 방사능 물질의 위치 파악과 관련된 분야 전반에 적용이 가능할 것으로 예상된다. - 방사선 방재를 위한 방사성 동위원소 탐지 - 방사선 재난 및 복구 시 방사능 물질의 분포 추적 - 발전소의 운영/제염/해체 시 방사선 모니터링 - 방사성폐기물 및 사용후 핵연료의 관리 시 방사선의 양, 종류, 위치 파악 - 국내외 핵물질의 추적 - 무역 물품에서의 방사성 물질 검사 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이원호
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 방사선 검출 및 영상화;카드뮴 징크 텔루라이드 셀레늄;프리쉬 그리드;방사선 방재;다면 전극; 2. Radiation Detection and Imaging;CZTSe;Frisch-grid;Radiation Safety;Multi-pad;

IV. 사업수행결과 ○ 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 1003시간이며 RI 생산 빔 조사 지원건수는 63건이고 외부 이용자 지원건수는 지원건수는 180건(내부이용: 78건, 외부이용: 102건)로 총 243건을 기록하였다. ○ 또한 MC50 사이클로트론의 안정적 운영은 본 연구사업의 융복합 연구과제 지원 관련 장비가동률에 있어 당해년도 목표치 90%에서 99%로 초과 달성하였으며, 실험지원 목표 230건 이상을 무리 없이 지원하였다. ○ 50 MeV 사이클로트론 기반으로 한 차세대 PET 방사성동위원소 3종(Cu-64, Zr-89, I-124)은 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 3,705.5 mCi/173건, Zr-89은 69 mCi/15건, I-124는 129.4 mCi/26건을 생산하여 공급하였음 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 이교철
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• 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;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 홍준희
• 주관연구기관 : 국립암센터
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 뇌종양줄기세포;뇌신경회로;침윤성;적소;항암제;방사선 저항성; 2. Brain tumor stem cells;Myelinated axon tract;Infiltrative;Niche;Chemo-radiation resistance;

□ 연구개발 목표 • 전사인자 기능제어를 통하여 염증성 자가면역 미세환경을 조절할 수 있는 맞춤형 신약개발 • 염증성 자가면역 미세환경을 유도하는 전사인자의 기능을 제어하는 단백질신약의 개발 및 작용기작 연구 □ 연구개발 내용 • 핵심 전사인자에 의하여 유도 발현되는 다양한 염증인자들로 구성된 염증성 자가면역 미세 환경은 자가 면역질환의 유도 및 진행에 핵심적인 병인요소로서, 이들 전사인자의 기능제어를 통한 염증 미세 환경의 제어는 first-in-class 맞춤형 미래신약전략임. • 본 연구에서는 in vitro and in vivo에서 이들 핵심전사인자 (NFkB, Tbet, GATA-3, Foxp3 및 RORgt)의 중요기능부분 (TMD=Transcription Modulation Domain)을 선택적으로 타겟 세포의 핵 내로 전달하는 단백질신약 (ntTF-TMD)을 개발하여, 유전적 변이가 없는 정상적인 생체환경에서 이들 신약의 자가면역 미세환경 제어에 의한 질환치료효과, 작용기작 및 선택성을 실시간 이미징 기술을 이용하여 검증한 다음, 전임상시험 단계로 진입하고자 함. • 특정한 타겟 세포에 ntTF-TMD를 전달할 수 있는 타겟 특이적인 ntTF-TMD를 제작하여 다양한 자가 면역질환 동물모델에 제작한 타겟 특이적인 ntTF-TMD를 주입하고 in vivo에서 질환 치료효과를 분석할 것임. □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) • ntTF-TMD와 이에 의해 병인적 T 세포를 기능 전환하는 새로운 유전자들에 대한 mAb/IgG-chimeric receptor는 염증성 자가 면역 미세 환경을 제어할 수 있는 first-in-class 맞춤형 미래신약이 될 것임. • 특정한 전사인자가 병인적인 역할을 하는 질환에서 전사인자의 기능을 제어할 수 있는 신약개발을 위한 핵심기반기술로서, 염증성 자가 면역질환뿐만 아니라 다양한 다른 질환들에 대한 새로운 치료제개발로의 큰 파급효과가 있음. • Specific T cell subset의 기능적 plasticity를 조절할 수 있는 ntTF-TMD를 이용하여 자가면역환경의 면역 밸런스를 바로 잡을 수 있으며, 이는 자가면역질환의 종류에 따라 환자를 선택적으로 치료할 수 있는 새로운 면역억제 치료제로 이용될 수 있음. • 특정 세포의 면역활성 전사인자를 조절할 수 있는 Target-specific ntTF-TMD는 기존의 mTOR, Calcineurin target 면역 억제제가 가지고 있는 side-effect를 최소한으로 하는 단백질신약으로 자가면역질환과 장기이식에 광범위하게 이용될 수 있을 것으로 예상됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이상규
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 자가면역질환;만성염증질환;T 세포 아형;전사인자;핵 내로의 단백질전달;염증미세환경;단백질 신약;면역 가소성; 2. Autoimmunity;Chronic inflammation;T cell subsets;Transcription Factor;Intra-nuclear delivery;Inflammatory micro-environment;Protein drug;immune system plasticity;

□ 연구개요 공기 중에 존재하는 라돈과 라돈의 자핵종은 자연 방사성 물질로 그 위험이 더욱 심각한 상태이다. 자연 방사선은 전체 방사선 노출량의 85%를 차지하며, 인간이 피폭되는 총 방사선 피폭 중 단일 피폭원으로는 가장 큰 비율을 차지한다. 또한 라돈은 균열된 암반 사이에서 대기중으로 방출되므로 환기가 잘 되지 않는 건물의 실내나 지하실에서 대기 중의 라돈 농도에 비해 현저히 높은 농도로 존재한다. 이러한 라돈은 기체상태로 존재하며 3.83일의 반감기로 붕괴하여 ²¹⁸Po으로부터 ²⁰⁶Pb에 이르는 연쇄붕괴를 계속하는데 이때 만들어지는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po와 같은 입자상의 방사성 핵종들을 라돈 자핵종이라도 부른다. 이중 방사선 피폭의 측면에서는 반감기가 긴 ²¹⁰Pb 이하는 방사능이 극히 작아 무시할 수 있고 중요 관심사인 폐암 유발 위해도가 낮은 베타 방사선을 내는 핵종이나 생성확률이 1%도 안되는 핵종(²¹⁸At)등도 무시할 수 있다. 이런 이유로 라돈 자핵종은 알파방사선을 내는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po 네 핵종으로 범위를 좁혀서 생각할 수 있다. 라돈가스가 폐암을 유발하는 과정은 다음과 같다. ²²²Rn은 붕괴하면서 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po등의 라돈 자핵종을 만들어 낸다. 라돈 자핵종들은 공기 중에 존재하는 분진이나 연무질에 흡착되는데 라돈 자핵종이 흡착된 분진이나 연무질은 사람의 호흡을 통하여 폐에 달라붙는다. 이때 폐에 달라붙은 라돈 자핵종들이 알파 붕괴를 통해 강력한 에너지를 방출하면서 폐세포가 손상되어 폐암을 유발하는 것이다. 그러므로 라돈 자핵종들의 폐암유발 메커니즘을 파악하는 것이 필요하다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제에서는 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조 및 성질을 연구하였다. 이를 위해 적당한 핵모형을 이용하여 라돈과 자핵종의 기저상태 및 행렬요소 계산이 이루어져야 하고, 이를 통해 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼과 전자기 전이를 계산할 것이다. 이러한 물리적 측정 가능량을 이용하는 것이 이론적으로 라돈의 핵구조를 파악하는 가장 좋은 방법이기 때문이다. IBM은 짝수-짝수 핵을 낮은 에너지 준위와 전자기 전이와 같은 집단운동을 설명하는 대수적 구조로 기술한다. 양성자 및 중성자 보오존을 구별하지 않는 가장 기본적인 모형을 IBM-1이라한다. IBM-1은 보오존 수가 보존되는 U(6) 군의 구조를 가진다. 보오존 연산자의 조합으로 교환관계에 닫혀있는 생성자의 집합으로 얻은 부분 대수를 이용하여 군사슬을 구할 수 있다. 핵의 상태를 기술하는 좋은 양자수인 각운동량을 표현하는 O(3) 군을 군사슬에 포함시키면 세 가지 극한으로 분류된다. IBM-1에서는 세 가지 다른 대칭성[U(5), SU(3) 및 O(6)]이 존재한다. 이 때 Hamiltonian은 동역학적 대칭을 이루고, 에너지 준위 등을 포함한 핵 구조를 닫힌표현으로 나타낼 수 있다. IBM의 U(5) 대칭성을 가지는 핵으로 특히 Pd(Z=46), Xe(Z=54), 및 Pt(Z=78) 등이 알려져 있다. IBM-1의 일반적인 Hamiltonian에서 SU(3) 대칭은 회전운동하는 축대칭 변형핵을 잘 설명한다. 변형핵의 스펙트럼을 설명하는 SU(3) 대칭은 희토류 핵종인 Sm-Gd-Dy-Er 등 동위원소에 적용된다. O(6) 대칭은 기하학적으로 감마-불안정핵에 대응된다. O(6) 대칭은 특히 Xe-Ba 영역의 핵에 많이 적용되고 있다. 양성자와 중성자를 구분하는 IBM-2는 원자핵 각모형과 직접 관계가 있으므로, IBM-1에 비해 매개변수는 풍부한 물리적 의미를 가진다. 이 모형은 매개변수의 수가 많아 대수적으로 복잡하고 어렵지만, 훨씬 풍부한 상태와 핵의 성질을 설명한다. IBM-2는 IBM-1으로 설명하지 못하는 양성자-중성자 교환에 대한 대칭상태를 포함하고, 양성자-중성자 대칭성을 F-spin으로 설명한다. 뿐만 아니라 IBM-1에서 금지된 M1 전이도 F-spin 혼합을 이용하여 설명한다. IBM-2에서도 짝수-짝수 핵의 집단운동을 IBM-1과 같이 U(6), SU(3) 및 O(6)의 세가지 기본 대칭으로 분류한다. IBM-2의 동역학적 대칭에서 basis는 IBM-1의 U(6)양자수인 총 보오존 수를 제외한 나머지 양자수 대신 양성자 및 중성자 수를 고려한다. IBM의 기본적 수학 구조를 홀수-A 핵까지 확장시킨 모형이 IBFM이다. IBFM에서 홀수-A 핵은 및 보오존으로 이루어진 짝수-짝수 핵심과 단일 입자의 결합으로 가정한다. IBFM의 대수적 구조는 전적으로 단일핵자의 외각궤도에 의존한다. IBM에서와 유사하게 IBFM의 Hamiltonian이 동역학적 대칭을 이루면 보오존과 페르미온 사이에 대칭성을 가지고, 이 때 보오존과 페르미온은 초대칭을 이룬다고 한다. 단일입자궤도가 j=1/2, 3/2 및 5/2 로 주어질 때 U(6/12)의 초대칭을 가지고, 이때 페르미온 군은 보오존 군 U(5), SU(3) 및 O(6)와 결합한다. 그러므로 초대칭 U(6/4)는 불안정핵만 적용되지만 U(6/12)는 U(5)로 기술되는 진동핵, SU(3)로 기술되는 축대칭 변형핵 및 O(6)로 기술되는 감마-불안정핵 모두에 적용된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제에서는 중간 및 무거운 영역의 홀수-A 핵 구조 연구를 위해 IBFM의 U(6/12) 대칭으로 제한한다. 이 모형을 통해 낮은 에너지 준위의 에너지 스펙트럼과 전자기 능률, M1 및 E2 전이를 포함하는 전자기적 성질을 논의한다. 그리고, ²²²Rn과 그 자핵종 중 짝수 핵은 IBM-1과 IBM-2를 이용하고, 홀수 핵은 IBFM을 통해 에너지 스펙트럼 및 전자기전이율과 같은 핵구조를 계산할 것이다. 그런데 선행 연구들에서는 라돈의 핵구조에 해당하는 실험데이터가 현저히 부족한 상태이다. 그러므로 본연구의 계산 결과는 라돈의 핵구조 및 핵분광학 실험의 지침을 마련하는데 기여할 것으로 보인다. 또한 전자기 전이의 메카니즘과 라돈핵의 에너지 준위 사이에서 일어나는 전자기 전이의 수치계산 결과에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다. 또한 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈과 그 자핵종의 핵구조를 연구하고자 한다. 연구 과정의 초기 단계에서 앞서 설명한 대표적인 핵모형을 이용하여 기저상태를 구축하고 코딩을 통해 구체적인 행렬요소 계산을 하여 연구 과정의 중반에서 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼, 그리고 전자기 전이율을 계산할 것이다. 연구 과정의 후반에서는 계산한 결과를 물리적 측정 가능량을 통해 이론적으로 라돈 및 그 자핵종의 붕괴과정과 핵구조를 파악할 계획이다. 천연 방사성 동위원소의 붕괴과정과 그 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조를 계산한다면 공기 중 존재하는 생활방사선인 라돈 가스의 폐암유발 메커니즘의 파악 뿐 아니라 실내 대기 중의 라돈 농도를 감소시키는 등의 대처 방안과 대기와 수중의 라돈 저감법에 관한 가이드 라인을 제시 하는데에도 큰 역할을 할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수연
• 주관연구기관 : 동의대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보오존 상호작용 모형;보오존-페르미온 상호작용 모형;라돈; 2. IBM;IBFM;Radon isotopes;

□ 연구개요 국내에서는 제비꽃속 식물의 여러 종류를 특산, 희귀, 멸종위기야생식물 및 적색목록 등과 같은 국내 주요 식물 자원으로 구분하고 있음. 하지만 대부분 분류군간 형태적, 생태적, 생식적 변이가 매우 심해 이에 대한 많은 분류학적 연구가 진행되었음에도 불구하고, 현재까지도 실체가 불분명한 분류군들이 많이 존재하고 있음. 특히 국내 주요 식물로 구분되고 있는 종류에 대한 연구는 매우 미비하여 이에 대한 재검토 및 기초 정보의 축적이 필요한 실정임. 따라서 본 연구는 국내 주요 식물자원인 제비꽃속 식물의 엽록체 게놈 및 핵DNA 45S rRNA지역에 대한 염기서열을 분석하여 분류군간의 유전적 차이점을 입증하고, 이를 기초로 DNA 바코드 구간 및 마이크로새털라이트 마커 등 종간 구별을 위한 정보를 발굴함으로서, 국내 주요 식물자원에 대한 적극적인 관리 및 보호 전략을 구축하는데 유용한 자료를 제공하고자 수행됨. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 국내에 분포하는 제비꽃속 식물 중 특산, 희귀 및 멸종위기식물, 적색목록으로 구분되는 종류의 식물 목록을 재정리하고, 이 결과를 바탕으로 각 분류군의 유전적 차이점을 입증하여 종간 구별을 위한 유용한 정보를 발굴하는 것이 최종 목표임. 그 결과 화엄제비꽃, 섬제비꽃, 여뀌잎제비꽃 등 3분류군은 오동정이거나 실체가 없는 것으로 확인되어 국내 주요 제비꽃속 식물은 총 11분류군으로 재정리되었음. 이 중 북한 분포종인 장백제비꽃과 갑산제비꽃 등 2종류를 제외한 나머지 9분류군에 대한 NGS 분석을 수행함. 엽록체 유전체의 구조는 모두 일반적인 엽록체 구조와 동일하였으며, 크기는 156,507-158,162 bp의 범위로 나타남. 또한 각 게놈의 유전자 수는 77개의 coding gene, 30개의 tRNA, 그리고 4개의 rRNA로 동일하였으며, G+C함량은 36.2-36.3%의 범위로 모든 분류군에서 거의 유사하였음. 핵DNA의 45S rRNA 길이는 5,874-5,895 bp의 범위였고, 18S rRNA와 5.5S지역의 길이는 모든 분류군이 동일하였음. 각 분류군의 염기서열을 이용하여 nucleotide diversity (Pi)값을 분석한 결과, 엽록체 게놈에서는 총 11개 유전자 구간이 상대적으로 높은 Pi값을 보였고, 이 중 3개 지역(petA-psbL, ndhF-ccsA, ccsA-ndhD)의 parsimony informative sites (PICs) 비율이 2.5이상이었으며, 핵DNA의 45S rRNA에서는 ITS지역의 Pi값이 높았음. 10bp 이상의 simple tandem은 각각의 분류군에서 37-66개로 확인되었고, 이 중 4개 지역(rpl16, trnH-psbA, trnR-atpA, petN-psbM)이 종간 변이를 가장 많이 포함하고 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 확보된 염기서열 정보는 국내 주요 생물자원의 주권 확보를 위한 유전식별 자료로 활용할 수 있을 것임. 개발된 종 특이적 분자 마커는 제비꽃속 식물의 유연관계 및 분류군의 위치를 명확하게 구명하는데 유용하게 사용될 수 있을것으로 판단됨. 뿐 만 아니라, 다량의 샘플을 구하는 것이 매우 어려운 특산식물, 희귀 및 멸종위기식물, 적색목록과 같은 국내 주요 종의 보존 전략을 수립하는데 필요한 유전 정보를 제공함으로서 이러한 종류를 증식 및 보존·복원하고 국가 자원으로 활용하는데 매우 유용하게 사용될 것으로 예상됨. 또한 관상용으로써 새롭게 개발될 신품종을 위한 고유 마커 개발의 수단으로 이용되어 경제적 이익을 창출 할 수 있는 종·품종의 식별 및 권리 보호 등에 적용할 수 있을 것으로 기대됨. 나아가 본 연구에서 사용된 분류군의 방대한 염기서열 정보는 NCBI의 GenBank에 공개함으로써 많은 중견 연구자 및 신진 연구자들의 연구에 유용한 기초 자료로 활용되고자 함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유기억
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 제비꽃속;엽록체;핵;DNA바코드;마이크로새털라이트; 2. Viola;Chloroplast;Nuclear;DNA barcode;Microsatellite;

□ 연구개요 ○ 방사선 치료 전 위치 확인을 위해 촬영하는 콘빔 CT (CBCT)는 기기의 구조적 한계로 환자에 따라 다양한 아티팩트가 발생하며, 치료의 정확도를 저하시킴. ○ CBCT 영상의 통합적 품질개선시스템을 개발하여, 보다 안전하고 정확한 방사선 치료에 기여함. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 아티팩트 모사를 위한 플러그 제작 및 연구 프로토콜 - 알루미늄, 티타늄이 삽입된 플러그를 인체팬텀에 삽입하여 아티팩트를 모사함. - Varian사의 Trilogy™ 선형가속기의 on-board imager를 사용하고, 촬영 부위는 Head이며 stadard dose head (SDH)와 high-quality head (HQH)에 대한 평가를 수행함. - 진단용 CT에서 활용이 대두되는 주석 부가필터를 0.2mm, 0.4mm, 0.6mm로 제작하여 Bow-tie 필터 전면부에 부착하여 아티팩트 저감, 기타 영상품질지수, 선량지수를 확인함. - 임상 사용 프로토콜인 SDH를 기준으로 하였을 때, HQH와 주석 0.4mm 부가필터를 사용하였을 시, 아티팩트는 효과적으로 저감함과 동시에 25% 가량의 선량 저감효과를 확인함. ○ 광자극 발광 선량계의 민감도 향상 - 5 kGy 방사선 고조사를 수행하여 deep electron/hole trap이 채워진 OSLD_exp의 경우 채워지지 않은 OSLD_cont에 비하여 75, 80, 90, 95, 100, 105 kVp에서 각각 12.7%, 14.0%, 15.0%, 10.2%, 18.0%, 17.9%, 17.3%의 민감도 향상을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 치료 전 CBCT 품질 개선을 통한 환자치료의 위치 정확도 개선 → 고정밀 방사선치료에 기여 ○ 방사선 치료 시, CBCT 선량의 최소화 및 영상품질 최적화로 방사선에 민감한 국민의식 개선. → “안전하고 효과적인 방사선 치료”의 의식재고 ○ 조사야 크기가 작고, 높은 선량을 1회 분할치료에 조사하는 정위적방사선치료에서 종양위치가 정확하지 않을 경우, 종양에는 처방선량이 전달되지 않고 정상조직에만 고선량이 피폭되어 방사선 사고에 이를 수 있음. → 본 연구의 결과는 CBCT의 아티패트 저감에 기여함으로써 환자의 셋업위치 정확도 향상 및 보다 효과적인 방사선 치료에 기여. ○ CBCT 영상의 아티팩트가 빈번히 발생하는 환자군을 선별하여 이에 대한 임상시험 수행 → 환자의 전체 치료시간을 증가시키지 않으며 품질 향상이 가능함. → 임상시험 완료 이후 임상 활용이 가능하며, 이에 따라 환자의 셋업위치 정확도 향상 및 보다 효과적인 방사선 치료에 기여할 수 있음. ○ CBCT 아티팩트 정량화 기법 → 본 연구에서는 PIU, FFT, SD 등 아티팩트 정량화 기법을 제안하고 CBCT 영상 아티팩트를 평가함. → CBCT 뿐만 아니라, 일반 진단용 CT, 나아가 기타 영상 장비의 아티팩트 평가에 활용이 가능함. ○ 광자극발광선량계의 kV 영역대 임상 셋업 → kV 영역에서의 절대선량 측정 프로토콜 셋업과 광자극발광선량계의 교차교정계수를 확보함. → 방사선 치료 전 시뮬레이션 CT에서의 선량 측정으로 활용 → 방사선 치료 전 셋업용 CBCT에서의 선량 측정으로 활용 → 기타 X-ray 기반 영상 장비에서 선량 측정으로 활용 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전민수
• 주관연구기관 : 중앙대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 콘빔CT;영상품질;물리적 여과;방사선 계측;방사선량; 2. Cone-beam CT;Image quality;Physical filter;Radiation dosimetry;Radiation dose;

□ 연구개요 CT를 사용한 골진단의 과도한 방사선 노출을 줄이기 위해, 2차원 단순 방사선 영상만을 사용한 3차원 골진단 기술을 개발하였다. 세부적으로는 라플라시안 편집기법을 활용해 3차원 경비골 재건 모바일 어플리케이션을 개발하였으며, 임상연구를 통해 유효성을 입증하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 연구계획 단계에 크게 2가지 목표가 있었다. 첫째는 통계형상 모델의 개선을 통한 3차원 재건 정확도 향상이고 둘째는 해당 기술을 사용한 의료기기 개발이다. 본 과제에서는 환자의 골 변형 분포를 정확하게 표현하는 통계형상모델의 생성기법을 개발함으로써 첫째 목표를 달성하였다. 세부적으로는 곡률에 정렬된 점 분포모델을 사용해 적은 수의 점으로도 곡면을 표현하고 대응하는 점들의 위치를 결정할 때 라플라시안 제한조건을 사용해 유사한 곡면끼리 대응하도록 함으로써 통계의 정확도를 높였습니다. 또한, 이 기술을 의료진이 임상시험을 수행할 수 있는 수준의 모바일 어플리케이션 의료기기로 개발하여 두 번째 목표를 달성하였다. 분당서울대병원 정형외과 의료진은 해당 의료기기를 사용해 임상시험을 진행하였고, 결과적으로 경비골 염전각 진단에 유효한 기술임을 입증하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구는 최종적으로는 신의료기술로 인정받아 국민건강보험의 수가를 받는 의료기기를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구과제에서 개발한 기술과 임상시험 결과는 기존의 EOS제품을 대체할만한 유효성을 보이지만, 실제 의료현장에서 의료기기로 쓰이는 기술과는 차이가 있다. 이 차이는 기술의 정확도를 떠나서 병원의 상업적 이득유무, 의료진의 기술에 대한 신뢰도 등 기술 외적인 부분도 크게 작용한다. 본 과제의 영리 연구기관인 ‘디딤’에서는 2023년도까지 의료진 누구나 엑스레이 자료를 입력해 3차원 재건 결과를 확인해 볼 수 있는 온라인 플랫폼을 개발하고 있으며, 이 플랫폼을 통해 의료진들은 직접 본 기술의 유효성을 검증하고 사용해 보는 기회를 갖게 될 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤기범
• 주관연구기관 : 디딤
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 통계형상모델;3차원 재건;라플라시안 제한조건;경골 염전각;방사선 노출; 2. Statistical Shape Model;3D reconstruction;Laplacian constraint;Tibial torsion;Radiation exposure;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이규상
• 주관연구기관 : 주식회사 템프업
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 피로회복;분자개질;원적외선;마이크로래디에이션;혈액순환; 2. recovery from fatigue;molecular modification;FIR;microradiation;blood circulation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 동해에서 과거 발생했던 지진해일과 향후 발생 가능성이 높은 가상 지진 해일 자료를 이용하여 원자력발전소 부지(연구대상지역)에서 지진해일 수치해석을 수행하여 처오름 및 처내림높이를 계산하고 이를 통계적으로 분석하여 연구대상지역에 대해 확률론적으로 지진해일의 위험성을 평가하여 원자력발전소가 침수되고 냉각상실 되는 등 지진해일에 의해 일어날 수 있는 재난을 사전에 막음으로써 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있는 방안을 연구하는 과제임 ◼ 전체 내용 ○ 수치모형의 현장 적용성 검토를 위해 본 연구실에서 개발 및 보유한 HYCEL-NAMI와 HYCEL-RUNUP 모델을 결합하여 지진해일의 전파 및 처오름 과정을 동시에 모의하여 최대 처오름높이와 최대 처내림높이 계산 ○ 동해에서 과거 발생했던 지진과 지진 공백역(seismic gap)에서 발생가능한 지진원을 조사한 후 파향선 추적기법(wave ray tracing technique)을 이용하여 원자력발전소 부지에서의 지진해일 에너지 집중 여부를 모의 ○ 지진해일 수치모형을 이용하여 역사 및 가상 지진원에 대해 수치모의 한 후 지진해일자료 DB를 구축하고, 구축된 자료에 적합한 확률분포형 선정 및 위험도 평가를 위한 지진원, 지진강도 등과 처오름 및 처내림높이와의 관계 분석을 통한 확률분포모형 기반 예측모델 개발 ○ 원자력발전소의 지진해일 안전성 및 사고관리계획서의 외부재해에 대한 안전성평가에 활용가능 하도록 수치 및 통계학적 연계모형을 이용한 확률론적 지진해일재해도 평가지침(안) 개발 ◼ 1단계[2020년-2021년] ❏ 목표 ○ 지진해일 수치모형 및 확률분포모형 기반 예측모델 개발에 필요한 기초자료 구축을 위한 사전조사 및 연구지역 조사(2020년) ○ 지진해일 Branch별 수치모형실험 결과 DB 구축 및 통계 분석을 적용한 처오름 및 처내림높이 확률분포 추정(2021년) ❏ 내용 ○ 수치모형 현장 적용성 검증 - 지진해일 수치모형 구축 - 수치모형 현장적용성 검토 ○ 초기파형 연구기반 과거 발생 및 발생가능 지진원 조사 ○ 과거 국내 지진해일 피해사례 조사를 통한 연구대상지역 검토 - 국내 지진해일 피해사례 조사 - 과거 국내 피해 지역과 파향선 추적기법 결과 비교를 통한 지진해일 위험성 검토 ○ 파향선 추적기법 - 파향선 추적기법 결과 검토를 통한 지진원 선정 ○ 확률론적 지진해일 재해도평가(Probabilistic Tsunami Hazard Analysis, PTHA) 수행을 위한 로직트리(Logic Tree) 기법 적용 ○ 지진해일 처오름 및 처내림높이 수치모형실험 결과 DB 구축 - 총 1,107 branches ○ 계산된 처오름 및 처내림높이에 대한 확률분포 분석 및 추정 - 처오름 및 처내림높이 확률분포형 선정 결과 ◼ 2단계[2022년] ❏ 목표 ○ 지진해일 처오름 및 처내림높이 확률분포모형 기반 예측모델 개발 및 수치 및 통계학적 연계모형을 이용한 확률론적 지진해일 재해도 평가 지침(안) 개발 ❏ 내용 ○ 시나리오 작성을 위한 결합확률모형 개발 및 검증 - 다변량 Copula 기반 결합확률모형 구축 및 검증 - 지진해일 시나리오 산정 및 검증 ○ 연구대상지역 PTHA 수행 - 확률론적 지진해일 위험도 평가 결과 ○ 수치 및 통계학적 연계모형을 이용한 확률론적 지진해일 재해도 평가 지침(안) 개발 - 대상부지 주변에서의 지진해일에 대한 위험성 평가에 대한 절차 및 고려사항 제시 □ 연구개발성과 ○ 안전기술보고서(N-STAR): 4건 ○ 규제정책 제안: 1건(보고서 내 수치 및 통계학적 연계모형을 이용한 확률론적 지진해일 재해도 평가지침(안) 작성) ○ 국외전문학술지(SCIE) 논문: 2편 ○ 학술발표회 논문: 5편 ○ 인력양성: 석사 1명(기존 2명 중 1명은 2021년 박사과정 입학 대학원생으로 대체) 박사 1명(신규 추가), ○ 소프트웨어 등록: 2건 ○ 관련기술 산업체 이전(지진해일 수치해석): 1건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 과제에서 적용할 울진 원자력발전소 이외의 원자력발전소 부지의 지진해일 안전성 평가에 활용 가능 ○ 지진해일 최대 처오름높이 자료는 원자력발전소 부지의 부지고를 결정하여 침수를 방지하는 데핵심적인 요소임 ○ 지진해일 최대 처내림높이 자료는 원자력발전소 취수구조물의 취수 최저수심 결정에 활용함으로써 냉각수 취수문제로 인한 원자로 및 주요기기의 냉각상실을 방지할 수 있음 ○ 제안된 평가기술을 적용한 지속적인 방재훈련을 통해 실제 지진해일 급습 시 발빠른 대처를 통해 후쿠시마와 같은 방사선 누출사고를 막을 수 있으며 원자력발전소 내의 안전을 기하고 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있음 ○ 지진해일에 대한 원자력발전소의 안전에 관한 사회적 및 국민적 우려를 최소화할 수 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조용식
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 지진해일;통계분석;확률모형;처오름높이;처내림높이; 2. Tsunami;Statistical Analysis;Probabilistic Model;Run-up Height;Run-down Height;