본 보고서는 「원자력시설 등의 방호 및 방사능방재대책법」에서 정하는 의무사항의 충실한 이행과 원자력시설 방사능재난의 전주기 대책 수립을 위한 연구 및 기술개발의 결과를 기술하며, 실전적 방사선비상 계획 수립·운영, 방사능방재 실용화 기술연구, 방사능방재 교육훈련 실효성 향상과 이행, 방사능재난대응 시설·장비 구축과 가용성 확보, 방사능방재대책 기술지원 및 협력 성과를 포함한다. 본 과제의 결과로 산출되는 방사능재난 『대비-대응-복구』 각 단계의 대책은 국가, 지자체, 전문기관 등의 방사능방재대책 개발과 수립에 직접 활용되어, 국가의 위기관리 능력을 제고할 것이다. 내부적으로는 연구원의 방사선비상 대비 및 대응체계를 공고히 함으로써 방사능재난 전과정에서 자주방재역량을 강화하고 재난시 신속한 사고수습을 통해 인명, 환경, 재산 피해의 최소화에 기여할 것이다. (출처 : 서지정보양식 133p)

• 연구책임자 : 김현기
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 원자력방재;방사선비상계획;방사능방재교육;방사능방재훈련;비상대응시설; 2. Nuclear Emergency Preparedness;Radiological Emergency Planning;Nuclear Emergency Training;Nuclear Emergency Education;Emergency Response Facilities;

□ 연구개요 Probably all galaxies host supermassive black holes in their centers, which have masses from a few million to a few billion Suns. In some cases, these black holes accrete interstellar gas which leads to the emission of large amounts (brighter than billions of Suns) of electromagnetic radiation - an 'active galactic nucleus' (AGN) is formed. Some AGN eject a small fraction of the accreted gas in the form of relativistic plasma jets. Despite substantial efforts by the global astrophysics community however, the launching, collimation, and propagation of AGN jets is only partially understood. We executed a dedicated long-term study of the physics of AGN jets and of the black holes from which they originate. □ 연구 목표대비 연구결과 We used several Korean and multinational radio interferometric arrays to study the structure, kinematics, brightness variations, and magnetic fields of AGN jets. By using multi-wavelength (radio to gamma-rays) observations, we were able to constrain the mechanisms responsible for launching AGN jets. This largely corresponds to our initial research goals; we estimate that we fulfilled 100% of our goals. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Since our project was a basic science project (in the field of astrophysics), our activity is mostly expressed in peer-reviewed journal articles. We published, or contributed to, 26 journal papers in total. One group member (the PI) was awarded a share of the 2020 Breakthrough Prize in Fundamental Physics. Two group members received PhD degrees and moved on to postdoctoral position and leading international research institutions. (source : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : Sascha Trippe
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 블랙홀;활동성 은하;플라즈마 제트;전파 천문학;편광; 2. Black holes;Active galaxies;plasma jets;radio astronomy;polarization;

□ 연구의 목적 및 내용 본 연구에서는 의료영상에서 암 조직과 일반 조직을 정밀하게 모델링 하는 기술(스위스)과 실시간 시뮬레이션을 이용한 환자 맞춤형 뇌종양 치료계획 최적화 기술 (한국)의 통합 환경을 AI 기술을 기반으로 구축(한국,스위스)하는 것이 목표임. □ 연구개발성과 ○ AI 기반 뇌종양 구별 기술 개발 (스위스) -뇌종양 학습데이터 라벨링-학습데이터 전처리 -뇌종양 구별 인공지능 모델 구현 및 학습 -구별된 뇌종양 부위의 검증 및 보완 -3차원 뇌종양 모델 구현 ○ AI 기반 실시간 시뮬레이션 기술 개발 (한국) -시뮬레이션 데이터를 이용한 학습 데이터 생성 -학습 데이터 전처리-실시간 시뮬레이션 인공지능 모델 구현 및 학습 -실제 시뮬레이션 데이터와의 검증 및 보완 -내비게이션 시스템과의 연동 ○ 환자 맞춤형 뇌종양 치료계획 통합 환경 구축 (한국, 스위스) -분할된 뇌종양 모델과 실시간 시뮬레이션 간의 연동 -트랜스듀서의 움직임에 따른 실시간 시뮬레이션 구현 -통합 플랫폼 구현 □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) ○ 국내 연구자의 스위스 연구자와의 연구자 교류 및 정보 교류 등 다양한 형태의 협력활동 지원을 통해 향후 한-스위스 국제공동연구사업 추진을 위한 연구자 네트워크 저변 확대 ○ 연구자 간 네크워크 구축 및 상호보완적 유망기술 발굴을 통한 지속적인 한-스위스 공동연구협력 기반 마련 ○ 본 과제를 통해서 개발된 AI 기반 의료영상 기술 및 인프라는 집속초음파 치료뿐만 아니라 다양한 분야에 응용이 가능함 (방사선 치료 등) ○ 집속초음파 기반의 다양한 뇌종양 진단/치료 분야 (종양제거, 약물전달, 면역 조절, 액체생검 등)에 적용이 가능할 것으로 기대함. (출처 : 요약문 8p)

• 연구책임자 : 김형민
• 주관연구기관 : 한국과학기술연구원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 경두개 집속초음파;뇌종양;환자맞춤;인공지능;시뮬레이션;환자맞춤형; 2. transcranial focused ultrasound;brain tumor;patient specific;artificial intelligence;simulation;patient-specific;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 사이버공격에 따른 원전 사보타주 정량적 리스크 평가모델 개발 ○ 전체 내용 ▪ 원자력발전소 환경에서의 사이버위협 정보 정량화 모델 개발 및 실증시험 ▪ 원자력발전소 단위 시스템 정량적 리스크 평가 모델 개발 및 실증시험 ▪ 원자력발전소 안전성 영향을 고려한 정량적 리스크 평가 모델 개발 및 실증시험 ▪ 보안조치 적용과 리스크 연관도 분석 모델 및 적용절차 개발 ○ 1단계 □ 목표 사이버공격에 따른 실제 발생 가능한 공격 유형 예상 시나리오 도출 후 원전 안전성 영향 평가 방법을 고려한 시스템 정량적 리스크 평가 모델 개발 □ 내용 ▪ 사이버공격을 고려한 국내·외 리스크 평가 방법 분석과 리스크 평가를 위한 정량화 관련 연구(e.g., Bayesian Network) 분석을 통해 사이버위협 프로파일링 방법(e.g., ATT&CK) 연구 계획 시나리오 작성 ▪ 원자력발전소 환경에서 사이버공격 시나리오 방법을 분석하고 실제 발생 가능한 사이버 공격 유형을 예상하여 기반시설 공격 시나리오 도출 ▪ 원자력발전소 단위 시스템 정량적 리스크 평가 모델 개발 및 시스템 침해로 인한 원자력 발전소 안전성 영향 평가 방법론 분석 ○ n단계 □ 목표 기존 원전 사이버공격 사건을 통해 새로운 보안조치와 안전성 영향을 고려한 원전 사보타주 정량적 평가 통합 사이버 리스크 평가 모델 개발 및 실증시험 □ 내용 ▪ 기존 원자력발전소 사이버공격 사건 분석 및 대응체제에 대한 방법, 절차를 평가하고 원자력발전소 안전성 영향을 고려한 정량적 리스크 평가 모델 개발 ▪ 원자력사이버보안 규제 문제점 분석과 취약성 평가 요소 및 평가척도, 환경, 사이버 규제 요건을 이용하여 보안조치 적용과 리스크 연관도 분석 모델 및 적용절차 개발 ▪ 리스크 평가 통합 모델 개발 및 주요 계통 통합 사이버 리스크 평가 모델 실증시험 및 사이버사건에 대한 침해징후 분석 기술을 도출 □ 연구개발성과 최근 디지털 시스템의 도입으로 생긴 사이버 공격의 문제점에 안전성을 위협 받고 있는 원자력발전소의 현 상황을 정량적 리스크 평가모델 개발을 통해 디지털 기술의 특징을 원전 안전성 평가에 반영하여 사용할 수 있게 됨 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ▪ 특성이 다른 타 분야의 평가기법과 현 사이버 평가기법을 통합함으로써 원전 리스크 평가를 수행하는 기관만이 아니라 사이버 공격에 대한 위협을 평가하는 수 많은 분야에 기술이전 하여 보다 범용성과 확장성을 가진 모델로 활용될 것으로 평가됨 이를 통해 유사 기관 사이버 공격 시 폭발적으로 증가하는 피해 또한 막을 수 있게 됨에 따라, 국익의 향상에 기여할 수 있음 ▪ 정량적인 평가를 통해 보다 효율적인 관리를 할 수 있게 되며 이에 따른 효율적인 예산관리가 가능해지고, 사이버 보안이 필수적인 원전 수입국에 리스크 평가모델을 수출함으로써 경제적 파급 효과와 더불어 보안 분야의 국제적 위상을 높일 수 있음 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 최창
• 주관연구기관 : 가천대학교
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 원자력;사이버 공격;정량적 평가;사보타주;리스크 평가; 2. nuclear power;Cyber attack;Quantitative evaluation;sabotage;Risk assessment;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 안전성평가 결과를 활용하여 원전 사보타주 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정에 대한 방호규제방안 개발 (핵심구역 식별 절차에 대한 법·제도적 규제근거, 안전성분석 결과를 기반으로 설계기준위협(물리적/사이버/무인비행체 등)으로부터 방호하기 위한 공격목표집합을 식별하기 위한 시스템 개발) ○ 원전 운전 상태를 반영하여 공격목표집합 및 핵심구역 사보타주 방호를 위한 방호시설 및 설비에 대한 규제방안 개발 ○ 전체 내용 ○ 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정에 대한 안전·안보 연계 규제 gap 분석 및 핵심요소 도출 ○ 공격목표집합 및 핵심구역 방호와 관련된 안전규제 기준 조사 ○ 안전·안보 연계 공격목표집합 식별에 대한 핵심요소 도출 ○ 안전·안보 연계 공격목표집합 방호시설물 설치 및 설계에 대한 핵심요소 도출 ○ 안전·안보 연계 공격목표집합 식별 규제를 위한 평가방안 개발 ○ 안전성평가(PSA) 결과를 기반으로 공격목표집합 식별을 위한 시스템 요구사항 분석 및 설계 ○ 안전·안보 연계 핵심구역 식별 규제를 위한 평가방안 개발 ○ 안전성평가 결과를 기반으로 사보타주 공격목표집합 식별을 위한 소프트웨어 기능 개발 (1차) ○ 공격목표집합에 대한 방호시설물 설치 및 설계 규제방안 개발 ○ 공격목표집합에 대한 방호시설물의 열화현상을 고려한 규제방안 개발 ○ 안전성분석결과를 기반으로 사보타주 공격목표집합 식별을 위한 소프트웨어 기능 개발 (2차) ○ 안전성분석결과를 기반으로 사보타주 공격목표집합 식별을 위한 시스템 구축 ○ 안전·안보 연계 방호규제를 위한 제도개선안 마련 ○ 1단계 □ 목표 ○ 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정에 대한 안전·안보 연계 규제계획 수립 ○ 공격목표집합에 대한 방호규제 계획 수립 □ 내용 ○ 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정에 대한 안전·안보 연계 규제 gap 분석 및 핵심요소 도출 ○ 공격목표집합 및 핵심구역 방호와 관련된 안전규제 기준 조사 □ 연구개발성과 ○ 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정 관련 국제 안전·안보 규제동향 분석 기술보고서 ○ 공격목표집합 및 핵심구역 방호 관련 안전규제 동향 기술보고서 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 안전성평가 결과를 활용하여 원전 사보타주 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정에 대한 방사능방재법 개정에 활용 ○ 공격목표집합 식별 시스템을 활용하여 국내 원자력시설에 대한 공격목표집합 식별 및 핵심구역 설정 규제 ○ 공격목표집합에 대한 방호시설물 설치 및 설계기준 등 규제기준으로 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강두혁
• 주관연구기관 : 에스이엔텍
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 공격목표집합;핵심구역;안전성평가;사보타주;사건수목; 2. Target Set;Vital Area;PSA;Sabotage;Event Tree;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ▪ 주요 국가별 핵비확산‧핵안보 프로파일 구축 및 데이터베이스화 ▪ 인공지능 기반 핵비확산·핵안보 위험도 평가 시나리오 개발 ▪ 인공지능 기반 수출 위험도 평가 모델 개발 및 통합 수출관리 체계 구축 ○ 전체 내용 ▪ UN가입국에 대한 국가별 핵비확산‧핵안보 프로파일 데이터베이스 구축 ▪ 인공지능 기반 핵비확산·핵안보 위험도 평가 시나리오 개발 ▪ 시나리오 기반 핵비확산·핵안보 위험도 평가 인공지능 모델 개발 ▪ 시나리오 기반 핵비확산·핵안보 위험도 평가 인공지능 알고리즘 개발 ▪ 시나리오 기반 핵비확산·핵안보 위험도 평가 인공지능 모듈 개발 ▪ 시나리오 기반 핵비확산·핵안보 위험도 평가 인공지능 시스템 개발 ▪ 기존 NEPS 시스템 연계 인공지능 기반 수출 위험도 평가 모델 및 통합 수출관리 체계 구축 ▪ 관련 국내법령(전략물자수출입고시, 수출허가 심사지침서) 반영 및 지침서 개정안 도출 ▪ 원자력공급그룹(NSG) 국제 회의 의제 도출 ○ 1단계 □ 목표 ▪ 국가별 핵비확산‧핵안보 프로파일 개발 ▪ 전략물자 확산 시나리오 분석 및 평가 ▪ 시나리오 기반 위험도 평가 모델 개발 ▪ 인공지능 기반 시나리오별 위험도 평가 모델 설계 □ 내용 ▪ 핵비확산‧핵안보 평가 주요인자 선정 및 프로파일 정보 수집 · 과거 전략물자 확산 시나리오 분석 및 평가 · 원자력전용품목의 수출통제 관련 범위를 기반으로 주요인자 선정 · 각 인자들을 종합하여 유효한 확산 시나리오 개발 ▪ 전략물자 확산 시나리오 분석 및 평가 · UN 회원국 (약 190개국)을 범위로 국가별 핵비확산, 핵안보 프로파일 정보 수집 ▪ 핵비확산‧핵안보 프로파일 구축 · 국가별 핵비확산, 핵안보 국가별 프로파일 관련 문헌 및 사례 조사 ▪ 시나리오 기반 전략물자 수출 위험도 평가 방법 분석 · 기존의 확산 시나리오 (ex. 칸 네트워크 시나리오) 를 기준으로 국가별 프로파일에 기반한 시나리오를 개발함 · 핵보유 또는 관련 프로그램 개발 이력이 있는 주요 11개국(이스라엘, 인도, 남아공, 파키스탄, 이라크, 벨라루스, 카자흐스탄, 우크라이나, 리비아, 북한, 이란) 대상의 전략물자 확산 시나리오 우선 개발 및 분석 · 수출허가 및 상황허가 기준, 절차에서의 확산 시나리오 인자 도출 및 유효 확산 시나리오 개발 ▪ 시나리오 기반 전략물자 수출 위험도 평가 모델 설계 · 실사례 데이터를 학습하고 변수들 간의 인과관계를 확률적으로 표현 가능한 Bayesian Network (BN) 모델을 사용 · 국가별 개발된 시나리오가 성사될 확률 및 단계별 발생할 확률 예측 · 핵확산이 진행되어 핵무기에 사용되어 질 수 있을 확률 예측 수출 위험도의 정량적 지표로 사용 ▪ 인공지능 기반 시나리오별 위험도 평가 모델 설계 ○ 2단계 □ 목표 ▪ 인공지능 적용 전략물자 수출 위험도 평가 알고리즘 설계 ▪ 위험도 평가 모듈 구축 및 최적화 ▪ 시스템 적용을 위한 모듈 시범 운용 ▪ 국내 규제적용 및 국제화 □ 내용 ▪ 인공지능 적용 전략물자 수출 위험도 평가 알고리즘 설계 · 전문 인공지능 기법들과의 비교 분석을 통해 최적의 인공지능 모델선정 및 알고리즘 설계 · 기반데이터 확보시 딥러닝 기술 적용 가능성 검토 ▪ 전략물자 수출 위험도 평가 모듈 개발 및 최적화 ▪ 위험도 평가 시스템 및 원자력수출입통제시스템(NEPS) 연계 · 수출위험도 평가 시스템과 NEPS 연계 시스템 구축 및 최적화 · 위험도 평가 시나리오 기반의 수출관리 체계 구축을 통한 전략물자 수출허가 및 사후관리의 완결성 확보 · 4차산업혁명 기술 수출통제분야 선도적 우위 확보 ▪ 원자력 수출통제 관련 국내법령 개정안 및 위험도 평가 지침서 개발 및 NSG 안건 개발 · 전략물자수출입고시 개정안 및 수출허가 심사지침서 개정안 도출 지원 · 원자력공급국그룹(NSG) 허가 및 집행 전문가 그룹회의 의제 도출 · 우리나라 대외 신인도 및 핵투명성 제고 □ 연구개발성과 ▪ 평가 주요인자 선정결과 보고서 1건 ▪ 국가별 프로파일 데이터베이스 설계 보고서 1건 ▪ 전략물자 확산 시나리오 분석 및 평가 보고서 1건 ▪ 전략물자 확산 시나리오 분석 및 평가방법론 N-STAR 보고서 1건 ▪ 프로파일 데이터베이스 1식 ▪ 시나리오별 위험도 평가 방법 분석 보고서 1편 ▪ 인공지능 적용 가능성 분석 보고서 1편 ▪ 인공지능 기반 수출 위험도 평가 방법론 N-STAR 보고서 1편 ▪ 시나리오 기반 위험도 평가 모델 설계서 ▪ 시나리오기반 전략물자 수출 위험도 평가 모델 개발안 N-STAR 보고서1편 ▪ 위험도 평가 알고리즘 설계도 1건 ▪ 알고리즘 특허 출원 1건 ▪ 인공지능 기반 전략물자 수출 위험도 평가 알고리즘 개발안 N-STAR 보고서 1편 ▪ 모듈 개발 결과 보고서 1건 ▪ 인공지능 기반 전략물자 수출 위험도 평가 모델 최적화 방법안 N-STAR 보고서 1편 ▪ SCI 논문 2건 ▪ 코드 개발 6건 ▪ 관련 법령, 지침서, 절차서 개정안 ▪ 위험도 평가 모듈 시범 운용 보고서 ▪ NSG 발표자료 또는 의제안 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ▪ 기존 원자력수출입통제시스템(NEPS) 연계 위험도 평가 시스템 구축 및 활용 · KINAC 기존 수출위험도 평가 시스템과 NEPS 연계 시스템 구축 및 최적화 · 위험도 평가 시나리오 기반의 수출관리 체계 구축을 통한 전략물자 수출허가 및 사후관리의 완결성 확보 · 4차산업혁명 기술 수출통제분야 선도적 우위 확보 ▪ 인공지능 활용 위험도 평가 기술 관련 특허 및 논문 확보 · 베이지안 네트워크, 딥러닝 등을 활용한 시나리오 기반 위험도 평가 모델 개발에 대한 원천 특허 출원 진행 · 인공지능 관련 해외 우수 저널 SCI 급 논문 게재 · 인공지능 활용 위험도 평가 시스템 구축 관련 신시장 개척 및 우리나라의 인공지능 기술 세계적 위상 향상 ▪ 규제적용 · 수출허가 및 상황허가 심사 기준 및 절차를 규정하는 심사지침서 및 심사지침서 발간 · 전문판정‧수출허가‧핵물질요건확인 등 이행업무시 국가별 핵비확산‧핵안보 프로파일을 심사기본 자료로 활용 · 정량적 수출허가 심사기준 및 심사평가를 위한 국내고시 개정 및 KINAC 지침 개정 · 개발된 위험도 평가 모듈을 기존 원자력수출입통제시스템에 탑재하여 검토의견서 작성시 위험도 평가 결과 반영 ▪ 국제화 · 원자력공급국그룹(NSG) 주요회의시 발표 또는 최적관행 의제 제안 · NSG 허가및집행전문가그룹회의(매년 총회시 개최, 6월)에서 위험도 평가 방법 및 국가프로 파일 개발 결과 발표 · NSG 최적관행(Best Practice) 채택 추진(NSG 48개국 회원국 만장일치시 도입) ▪ 우리나라 대외 신인도 및 핵투명성 제고 · 수출 심사 주요인자의 정량화를 통한 객관성 및 전문성 제고 · 국가별 핵비확산·핵안보 프로파일 및 위험도 평가 시나리오 기반의 수출관리 체계 구축을 통한 전략물자 수출허가 및 사후관리의 완결성 확보 ▪ 신속한 의사결정 제공을 통한 사업자 무허가 수출 방지 및 적기 수출지원 · 국제 무역 분쟁 등 수출 불확실성에 대한 선제적 대응 가능 · 포스트 코로나 시대 신속한 수출허가 가능 시스템 활용으로 국제 무역 시장 선도 가능 ▪ 4차산업혁명 기술 수출통제분야 활용을 통한 국제수출통제체제에서 선도적 우위 확보 · 세계 최초로 인공지능을 활용하여 수출위험도를 정량적으로 평가할 수 있는 신개념 평가시스템 개발 가능 · 인공지능을 원자력안전규제에 적용하여 위험도 평가 분야에서 획기적 기술개발을 달성할수 있음 ▪ UN회원국(약190개국)에 대한 프로파일 구축, 위험도 평가 방법론 개발, 관련 법령 개정안 및 지침서 개발, 수출허가 심사 시 100% 사용 가능한 시스템 개발 가능 ▪ 해당 인공지능 기반 위험도 평가 시스템 전산코드, 알고리즘, 모듈 및 시스템 개발 가능 · 다양한 인공지능 기법 적용 검토를 통해 위험도 평가 시스템 최적의 인공지능 기법 도출가능 · 원자력 전용 품목 수출허가 뿐만이 아니라 타 수출 물품 및 기술에 적용이 가능하여 국가 전반적 산업에 경제적 사회적 파급효과가 막대할 것으로 기대됨 ▪ 관련 인공지능 기술 수출을 통행 국가적 이익 창출 및 4차산업 혁명기술 선도 가능 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 한혁수
• 주관연구기관 : 건국대학교
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 핵비확산;핵안보;위험도 평가;수출 위험도;안전규제; 2. Nuclear Non-Proliferation;Nuclear Safety;Risk evaluation;Export risk;Safety regulation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 핵물질 및 방사성물질 신속탐지 및 감시를 위한 이중입자 영상장치 시작품 개발 ○ 전체 내용 북한 비핵화의 철저한 검증을 위하여 핵물질 이용 핵활동을 감시, 탐지, 채취, 분석, 해석, 평가하는 기술역량 개발과 투명성 확보가 시급한 국가·사회적 현안을 해결하기 위하여 실시간으로 방사선(중성자 및 감마선)의 위치 판별을 위한 영상장비를 개발하는 것을 목표로 함. 실시간 동시 중성자/감마선 영상장비는 기존 광학 영상장치와 방사성 물질에서 나오는 방사선 이미지를 합성해서 방사성 물질의 위치를 시각화하는 장치임. 대테러 감시 및 비핵확산을 목적으로 위치 민감형 대면적 실리콘 광증배관(SiPM) 어레이와 유기 섬광체(Stilbene) 어레이의 조합으로 이루어진 센서 모듈과 실시간 영상을 위해 최적화된 부호화 구경을 이용한 세계 최초 실시간 이중 입자 방사선(중성자/감마선) 영상 장치를 개발하고자 함 ○ 1단계 □ 목표 핵물질 및 방사성물질 신속탐지 및 감시를 위한 이중입자 영상장치 시작품 개발 □ 내용 o 부호화 구경(Coded-aperture) 방식은 특수한 형태로 설계된 집속기에 의한 입사방사선의 기계적 차폐를 기반으로, 투과된 방사선의 변조 패턴을 획득하고 이를 복원하는 과정을 통해 대상 물체의 영상을 획득하는 것임 o 부호화 구경의 개구부를 통과한 입사 영상을 부호화하는 방식에 따라 다양한 형태를 가지며 영상획득 방식을 제공하는 mask(aperture)가 디자인되어 있으며, 그 중 Uniformly Redundant Arrays(URA)와 Modified Uniformly Redundant Arrays (MURA), Hexagonal Uniformly Redundant Arrays(HURA) mask가 대표적임. 각각의 mask에 대하여 anti-mask가 따로 존재하며, mask와 anti-mask를 통과한 방사선의 검출 패턴을 복호화(decoding)하여 방사선원의 위치를 영상으로 재구성함 o 이중입자 방사선의 위치 영상화 기술은 방사선이 사용되는 원자력발전, 방사선 종사자 안전, 원전 해체, 핵연료 모니터링, 환경 방사선 모니터링, 폐기물 관리 등의 원자력/방사선 안전 분야와 방사선을 이용한 비파괴 검사 산업현장, 의료용 동위원소를 취급하는 병원, 그리고 방사선원을 발생 및 이용하는 가속기 운용 현장 등 다양한 분야에서의 적용이 가능한 최첨단 방사선 계측 기술임 o 미시간대학에서 개발된 부호화구경을 이용한 실시간 감마선 영상장비 기술을 첨단화하고 중성자와 감마선 신호의 구분을 위한 pulse shape discrimination(PSD)기법을 유기 섬광체(Stilbene)에 적용하여 중성자 및 감마선 동시 영상을 구현하는 SiPM과 유기섬광체를 이용한 세계 최초 이중 입자(dual-particle; neutron and gammaray) 영상장치 개발에 관한 것임 o 본 연구는 12 x 12개의 픽셀로 구성된 SiPM과 유기섬광체(Stilbene)가 결합된 센서 모듈과 centered mosaic의 최적화된 MURA 마스크(중성자 산란 및 감마선 차폐를 위한 텅스텐 사용)를 이용하여 하드웨어를 구성하고 획득된 신호를 PSD 기법을 이용하여 중성자와 감마선의 신호를 분리 함. 획득 및 분리된 검출기 영상을 본 연구실에 의해 개발된 반복적 영상 재구성법(MLEM)을 이용하여 중성자 및 감마선의 위치판별 영상을 동시에 구현하는 장비를 개발하고자 함 □ 목표 ◯ 2년차 목표 - 신호처리 회로 PSD 기법 적용 및 검증시험(Cf-252 선원 이용) - 검출기 차폐 최적화 전산모사 기반 차폐물 제작 및 배경 방사선 저감효과 검증 - 실험 데이터를 이용한 MLEM 기반 방사선 영상 재구성 및 융합 영상 유효성 검증 - 성능시험 장비 구축 및 절차 개발 - 프로토타입 제작 후 교정 실시 및 검증 결과 확인 후 보완 - 보완 요구 제작 사항 적용 및 목표 달성을 위한 검증 관련 산출물 작성 □ 내용 ◯ 1차년에서 연구된 최적화된 MURA 마스크를 기반으로 실제 텅스텐 기반의 마스크를 제작하고 최적화된 영상 알고리즘과 하드웨어를 이용하여 실제 시스템으로 구성 ◯ 감마선/중성자 신호의 구분을 위하여 사용될 Stilbene 또는 plastic 어레이 기반의 유기 섬광체를 이용한 최적의 figure-of-merit(FOM)을 가지는 파라미터 도출 ◯ 최적화된 PSD 값을 이용하여 하드웨어 상 FPGA에 적용하여 감마선과 중성자 반응의 구분을 확인하였고 그에 따른 검출기 영상 데이터를 확보하여 1차년도에 개발된 영상재구성 알고리즘을 통한 영상 재구성을 시도하고 영상 특성을 분석 ◯ 검출기와 감마선의 반응도를 분석하기 위해 표준선원인 Cs-137, Ba-133, Co-57, Co-60, Na-22 등을 이용하여 감마선 반응 스펙트럼 및 검출기 영상을 확보하고 유기 섬광체를 이용한 감마선 핵종분석의 가능성 여부를 판단 ◯ 중성자의 경우 Cf-252를 구매하여 중성자 및 감마선에 대한 신호 분별 실험을 진행하고 각 선원별 영상을 분리 재구성 성공 ◯ 감마선/중성자 영상 장비의 성능 시험을 위하여 유기섬광체의 핵종 분석 능력, 검출효율, 방사선원의 위치 교정 등의 시험에 대한 장비 구축 및 절차를 완성 □ 목표 ◯ 3년차 목표 - 중성자 반응 실험(에너지 교정) - PSD 성능을 위한 최적화 시험 - 민감도 향상 기술 개선 - 성능시험 장비 구축 및 절차 개발 - 시작품 개발 및 적용성 평가 □ 내용 ◯ Stilbene 어레이 및 Plastic 섬광체(EJ-276) 어레이 적용 중성자 반응 성능시험 (DD, DT, Pu-Be선원) ◯ 검출기 차폐 최적화 전산모사 기반 차폐물 제작 및 배경 방사선 저감효과 검증 ◯ 고속 ADC 및 높은 bit resolution 기반 신호처리 회로 구축 및 실험 ◯ Charge Integral Method 변경 후 PSD 비교 평가 ◯ Internal gain 증폭 비교 후 최적의 PSD 조건 도출 ◯ 저에너지 감마선과 중성자의 PSD 능력 손실 보완 기술 개발 ◯ 최종 목표인 300초 이내에 중성자와 감마선 동시 영상 획득(50 cm 거리에서 85 μCi Cf-252 선원 영상 획득) ◯ LabVIEW 기반 사용자 인터페이스(graphic user interface; GUI) 개발 ◯ 프로토타입 제작 후 교정 실시 및 검증결과 확인 후 보완 ◯ 보완 요구 제작 사항 적용 및 목표 달성을 위한 검증 관련 산출물 작성 ◯ 감마선-중성자 복합환경에서의 이중입자 영상 시험 □ 연구개발성과 o 정량적 성과 ⦁ 안전기술보고서 4건, 논문 게재(국내외 SCI) 4편 ⦁ 시작품 제작 1건 o 정성적 성과 ⦁ 핵물질의 중성자 및 감마선에 의한 영상을 획득하여 위치정보를 획득, 탐지 및 평가하는 핵사찰 활동 기술로 이용 ⦁ 사용후핵연료 중간저장시설의 안정적인 운영으로 임시저장시설의 저장공간 확보를 통해 향후 원자력 발전소의 안정적 운영에 기여 ⦁ 국민의 방사선 관련사고 및 핵테러 등의 국가적 재난을 예방 ⦁ 원전 제염 해체 시 방사성 폐기물의 오염 여부를 판단하는 장치로 사용하여 비용 절감에 기여 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 [기술적 측면] o 방사선 준위 분포를 측정하기 위한 방사선 검출기와 방사성 환경에서 운영되는 실시간 영상카메라를 결합한 시스템으로 원전시설 및 방사선 관련시설 주변의 방사선 준위 분포와 현장 영상을 동시에 감시할 수 있음 o 3차원 방사선원 위치 기술은 미지 선원의 핵종 및 위치정보를 동시에 제공함으로써 방사선 추적에 걸리는 시간을 획기적으로 단축하고 선원의 위치에 대한 매우 직관적인 정보를 제시하여 선량 수치 값에만 의존하던 기존 방사선 탐지 기술의 한계를 극복할 수 있으므로 방사선 안전에 대한 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것이라 기대됨 [경제적․산업적 측면] o 향후 원전폐로산업분야에서 사람이 들어갈 수 없는 방사성 환경을 관측하기 위해 로봇 탑재형 감마카메라 등이 중요한 역할을 함 o 선진국에 비해 낙후된 방사선 계측 기술을 고도화 및 선도화를 통한 기술의 자립도를 향상시킴 o 첨단 방사선 계측 기술을 구축하여 원전 시장에 기술경쟁력 있는 제품을 수출함으로써 국부 창출에 기여함 o 원자력 분야의 블루오션인 방사선 안전 및 방호 측면의 신산업 동력으로 활용하여 일자리 창출과 청년 창업 증대 등에 기여가 가능할 것임 [사회적 측면] o 본 시스템에 내장된 센서는 핵종분석능력이 뛰어나 인공방사성핵종이나 핵물질을 구분하여 탐지할 수 있기 때문에 방사성 및 핵물질 불법거래 및 운반으로 인한 국가적 재난을 예방하고, 주변국들의 핵활동 탐지 기반 기술에도 기여할 수 있음 o 국가 중요 관공서, 공항만, 열차 및 버스터미널, 대규모 스포츠 행사장, 공공장소, 대형 백화점 또는 할인매장 등의 다중이용 시설에서 발생할 수 있는 방사능 관련사고 및 핵테러를 효율적으로 예방하고 대응할 수 있는 카메라/방사선 통합 감시 시스템임 o 방사능 및 선량에 관한 보다 쉽고 자세한 정보 제공을 통해 방사선 및 방사능에 대한 일반인들의 인식 개선과 기술 정보에 대한 대중의 접근성을 향상할 수 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정만희
• 주관연구기관 : 제주대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 이중입자;부호화구경;신호파형 분별기법;섬광체;실리콘 광증배소자; 2. Dual-particle;Coded-aperture;Pulse shape discrimination;Scintillator;SiPM;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ■ 레이저 플라즈마 및 원자빔 기반 이동형 핵물질 분석 기술개발 • ‘레이저 유도 파열 분광법’ 기반 다원소 분석기술 및 ‘레이저 용발 분자 동위원소 분광법’ 기반 동위원소 분석기술 개발 • ‘동위원소 분해 원자빔 레이저 분광시스템‘ 구축 • 민감도 증진, 분석정보 다각화, 이동성 향상 등 고도화 ○ 전체 내용 ■ 레이저 유도 파열 분광법 기반 다원소 분석기술 및 레이저 용발 분자 동위원소 분광법 기반 동위원소 분석기술 개발 • 레이저 유도 파열 분광법(LIBS)을 적용한 다원소 분석시스템 개발 • 레이저 용발 분자 동위원소 분광법(LAMIS) 기반 동위원소 분석시스템 구축 • LIBS-LAMIS 결합을 통한 조성 및 동위원소 측정 시스템 구축 - 원자/분자 스펙트럼 측정을 통한 원소 및 동위원소비 정량분석 • LIBS-LAMIS 시스템 최적화 및 고도화 - 레이저 펄스 중첩 최적화를 통한 측정 감도 향상 - 레이저 유도 형광을 적용한 극미량 동위원소 검출 방법 개발 ■ 동위원소 분해 원자빔 레이저 분광법 기반 동위원소 분석기술 고도화 • 동위원소 분해 원자빔 레이저 분광법 기반 분석시스템 개발 • 동위원소 측정 분해능, 효율 및 민감도 향상 기법 검토 - 초소형 도가니(micro crucible) 기술 향상을 통한 시준 원자빔 생성 및 레이저 교차 조건 최적화 - 파장변조/열환원/다중광경로 기법 도입 - 기존 연구 대비 동위원소 검출한계 향상 ■ 정성ㆍ정량분석 알고리즘 개발 및 고도화 • 전산프로그램(Matlab 등) 기반 정성ㆍ정량평가 알고리즘 개발 - 데이터 전처리 기법(정규화, 미분, 차분 등) 최적화 - 주성분 분석(PCA)을 통한 감식 대상 특성화 - 부분최소자승 회귀분석(PLSR)을 통한 정량평가 □ 연구개발성과 • 레이저 유도 플라즈마 분광 시스템 개발 및 고도화 • 동위원소 분해 원자빔 레이저 분광시스템 개발 및 고도화 • 정성ㆍ정량평가 시스템 구축 및 고도화 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 북한 핵시설 은닉 핵물질 사찰에 활용 및 당사국으로서 주도적 역할 이행에 이바지 • 후행핵연료주기 관련 시설 안전조치 역량 강화에 기여 • 핵물질 규제 활동에 대한 국민 신뢰도 증진 • 핵물질 관련 사고 대응 및 현장 감식체계 구축에 기여 • 핵물질 데이터베이스 구축에 기여 • 후행핵연료주기 관련 계획 적기 이행에 대한 기술적 도움 제공 • 핵물질 취급시설 내 물질 계량 관리에 활용 • 핵감식 기술 관련 분야 고급 기술·인력 양성 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 윤종일
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 핵감식;레이저 분광법;방사성물질;동위원소;데이터 통계기법; 2. Nuclear forensics;Laser spectroscopy;Radioactive material;Isotope;Statistical data treatment;

Ⅳ. 연구개발결과 (1) 종양환경 구성 요소인 혈관내피세포가 암세포의 악성화과정에 미치는 영향 연구 - 혈관내피세포가 암세포의 방사선 민감도에 미치는 영향 - 혈관내피세포가 암세포의 악성화에 미치는 영향 - 혈관내피세포에 의해 발생하는 종양악성화 과정을 유도하는 인자 발굴 - 암세포 악성화 관련 혈관내피세포 분비 인자 및 암세포 내부 인자 발굴 (2) 종양환경 구성 요소인 대식세포가 암세포의 악성화과정에 미치는 영향 연구 - 방사선 조사된 대식세포의 증가된 IL-1beta생성 기전에 관한 연구 - 대식세포에서 방사선 조사에 의한 caspase-1의 활성에 대한 기전 연구 - 방사선 조사에 의한 대식세포의 MAPK활성화 및 제어 - 방사선 조사된 대식세포의 증가된 CXCL10 기전에 관한 연구 - 정상산소 조건에서 대식세포 유형별에 따른 암세포의 침윤활성 비교 연구 - 정상산소 조건에서 M0, M1 및 M2 type 별 대식세포와 동시배양한 암세포에서 HIF-1α 단백질 발현 비교와 종양 조직내의 TAM (Tumor Associated Macrophage)의 분포 확인 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 박문택
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 방사선치료;종양미세환경;대식세포;혈소판;저산소;방사선 저항성;혈관내피세포;기질세포;상호작용; 2. Radiotherapy;Tumor microenvironment;Macrophage;Platelet;Hypoxia;Radioresistance;Endothelial cells;Stromal Cells;Intercullular interactions;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 미확인 핵물질 현장 핵감식 기술지원에 활용될 예비특성평가 기술 개발 ○ 국내 민관 대응체계를 고려한 유사시 비상대응 기반 확보 ○ 방사능테러 대응에 활용 가능한 유망 분석 기술 및 측정기법 예측 ○ 전체 내용 ○ 미확인 핵물질 예비특성평가 기술 개발 - 예비특성평가 개념 정립 및 절차 개발 ∘ 미확인 핵물질 측정‧분석 절차 관련 문헌조사 - 예비특성평가 활용가능 장비 및 고도화 요구 기술 선정 - 핵종식별기를 이용한 무표준 핵물질 동위원소 비율 분석 기술 개발 - HH-XRF를 이용한 미량원소 성분 분석 기술 개발 - 무표준 원소분석 장비 도입을 위한 인허가 기술 개발 ○ 현장 대응력 강화를 위한 비상대응 기반 기술 확보 - 국내 핵감식 대응역량 현황 진단 - 방사능테러 기술지원 도구 개발 ∘ 발생가능한 비상상황 분류 ∘ 기술 기반 단계적 의사결정기준 개발 - 방사능테러 훈련 시나리오 개발 - 비상대응 역량 강화 및 기술 교류 ∘ 국내 불법유입 방사성물질 사건 조사 및 IAEA ITDB 보고 ∘ 국내 방사능테러 관계자 핵감식 인식제고 워크숍 개최 - 현장대응력 강화 주요 이슈 연구 ∘ 유사 기능을 갖는 기관 간의 연계 문제 ∘ 주요 전문 분석기관 역량 연계방안 마련 ∘ 방사성물질 취급 특수시설 및 Manipulator 조사 및 분석 ∘ 수행자의 숙련도에 따른 결과 변동 예측 ∘ 주요 핵감식 인자 분석기술 연구 ∘ 원격탐지 가능 기술 현장 적용 아이디어 ○ 공통 요소기술 조사·평가 및 미래 활용 가능 기술 예측 - 실험실 분석 기반 요소기술 조사 - 핵안보 비상대응 현장에 응용 가능한 요소기술 도출 - 미래 활용 가능 유망 기술 예측 - 주요 도출 기술 활용 가능성 평가 □ 연구개발성과 ○ 1차년도 (2018) ○ N-STAR 보고서 제출 (3건) - 신연료 제조조건별 미세조직 차이 연구 - 환경시료 내 방사성핵종 측정에 대한 품질 관리 기법 - 알파분광분석법의 숙련도 향상 방안 연구 ○ 국내학술대회 논문발표 (5건) - “The development of National Nuclear Forensics Library system” KNS 2018 - “Development of Domestic Fresh Fuel Identification Algorithm through Comparative Analysis of Nuclear Fuel Signatures” KNS 2018 - “핵테러 및 핵물질 불법거래 대응을 위한 국가 핵감식 지원체계 연구 “, 한국법과학회 2018 - “The present status and future challenges of nuclear forensics in ROK”, KRS 2018 - “Identification of Sr Compound in radiological terror scene by LIBS at long distance” KRS 2018 ○ 성과홍보 (6건) - 제2차 KINAC-SIPRI 워크숍 주제발표: NNFL capability in the ROK - 2018 KRS 워크숍 주제발표: 한국의 국가 핵감식 라이브러리 구축 - 2018 월성원전 방사능방재 합동훈련: 훈련부스운영 - 제3차 KINAC-SIPRI 합동세미나 주제발표 · 한미간 NNFL 협력현황 · 한국의 핵감식 라이브러리 개발 현황 · 한국의 국가대응 체계 ○ 2차년도 (2019) ○ N-STAR 보고서 제출 (2건) - 3D 스캐너를 이용한 모의 우라늄 펠렛 측정 정밀도 분석 - 알파분광분석법의 숙련도 향상방안 연구 ○ 국내학술대회 논문발표 (2건) - “Investigation on the Research Trends and Analysis Technique using X-ray for Nuclear Forensics”, KNS 2019 - “Preliminary measurements of uranium samples with portable X-ray fluorescence equipment”, KRS 2019 ○ 성과홍보 (2건) - 경찰청 대테러 담당관 대상 위탁 교육과정 : 주제 발표 · 핵감식 개요 및 현황 - FBI 초청 핵방사능테러 대응 현장감식 교육과정 : 주제 발표 · 한국의 핵감식 역량 현황 ○ 3차년도 (2020) ○ 정책제안 (1건) - 방사능테러 위기대응 실무매뉴얼 개정(안) ○ N-STAR 보고서 제출 (2건) - 휴대형 X-ray 형광분석기 주요 설계 변수 및 빔 특성 분석 - 미확인 핵물질 예비특성평가 개념 및 방사능테러 대응 적용방안 ○ 국제학술대회 논문발표 (1건) - “The Study on the Quantitative Analysis of the Uranium Oxides Samples using Handheld X-ray Fluorescence”, IRPA-15, 2021 ○ 국내학술대회 논문발표 (2건) - “Comparative Analysis of HH-XRF Spectra for UO₂ using Monte Carlo Simulation”, KRS 2020 추계 - “미확인 핵물질의 예비특성평가를 위한 단계적 의사결정 기준 활용”, KARP 2020 추계 ○ 성과홍보 (1건) - ASEAN 국가들의 핵감식 역량 강화를 위한 교육과정 : 주제발표 · 핵감식 개요 및 현황 ○ 4차년도 (2021) ○ 정책반영 (1건) - 방사능테러 위기대응 실무매뉴얼 개정 완료 ○ N-STAR 보고서 제출 (1건) - 방사선계측기 특성화 개념 및 방법론 ○ 국제학술지 논문게재(1건) - “Monte Carlo simulation for the analysis of various solid samples using handheld X-ray fluorescence spectrometer and evaluation of the effect by environmental interferences”, Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy 180 (2021) 106203 ○ 국내학술대회 논문발표 (4건) - “A Study on the Uranium Enrichment Determination using the Standard-less Gamma Spectrometry Technique”, KNS 2021 춘계 - “Portable LaBr3 Detector Characterization and Radioactivity Calculation using the InterSpec and GADRAS-DRF”, KNS 2021 춘계 - “HH-XRF를 이용한 극미량 불순물 정량분석의 최적조건 도출 및 검출한계 계산에 관한 연구”, KARP 2021 추계 - “전기용융로를 이용한 HH-XRF 정량분석 교정용 비드 제작”, KARP 2021 추계 ○ 성과홍보 (3건) - 2021 방사능테러대응 공동 워크숍 : 주제발표 · 한국의 핵감식 역량 소개 등 - 경찰청 화생방 대테러 실무자 집체교육 : 주제발표 · 방사능 테러이용물질 이해 및 핵감식 체계 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (* 규제활용성 측면) ○ 활용계획 - 규제통제를 상실한 핵물질 탐지, 분석 등의 방사능테러 대응에 활용 - 타 분야와의 연계강화를 통한 국가 핵감식 체계 고도화 기여 - 미규제 핵물질에 대한 규제 대응력 강화 ○ 기대효과 - 국제사회의 핵개발 의심을 원천 차단할 수 있도록 국가 핵투명성 향상에 기여 - 북핵문제, 핵테러 문제로부터 국민들이 안심할 수 있도록 기여 - 국제사회에서의 국가 신인도 제고 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 김우진
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 핵감식;핵물질 탐지;예비특성평가;식별인자;핵물질 전주기; 2. Nuclear Forensics;Nuclear Material Detection;Preliminary Characterization;Signature;Nuclear Material Life Cycle;