IV. 운영결과 원내에서 사용중인 모든 밀봉선원은 건전성 확인을 위해 누설점검을 매년 1회 실시 하였고, 방사선발생장치는 각 연구팀에 방사선안전관리 담당자를 두어 관리 하였다. 501명의 내부 직원 및 92명의 외부 직원에 대한 개인피폭선량을 측정하고, 방사선 작업종사자 및 수시출입자 전원에 대한 건강진단 및 방사선안전교육을 수행하였다. 2022년 기본교육 대상자는 방사선작업종사자 409명이었고, 직장교육 대상자는 방사선작업종사자 477명 및 관계종사자 70명이었다. 또한 방사선안전관리구역에 출입하는 모든 인원에 대한 방사선안전관리를 수행하였다. 5개의 방사선 사용 및 생산시설에 대한 공간선량률, 2개의 RI생산시설에 대한 표면오염도, 2개의 RI 사용시설에 대한 표면오염도, 2개의 파전용 저류조에 보관된 폐수의 방사능, 1개의 RI 생산시설 및 2개의 RI 사용시설의 실내 공기중 방사성물질의 농도 및 배기중 방사성물질의 농도를 정기적으로 측정하였다. 정기적으로 관리하는 지점은 총 169개 지점이다. 이와 같은 구역관리를 위해 방사선안전관리팀에서 관리중인 방사선측정기 39개에 대한 교정을 완료했고, 각 연구팀에서 사용하는 방사선측정기 230개에 대한 교정을 지원하였다. 방사성동위원소 생산에 대한 월말보고, 방사성동위원소 및 방사선발생장치 사용에 대한 분기보고를 모두 완료하였고, 개인피폭선량평가결과에 대한 보고, 방사선작업 종사자 교육에 대한 보고, 방사선작업종사자의 건강검진 결과에 대한 보고를 완료 하였다. 원자력 안전법에 따라 2022년부터 진행되던 1건의 방사성동위원소 사용변경허가를 완료하였고, 방사성동위원소 양도양수신고를 1건 완료하였다. 방사선 발생장치 사용 변경허가 1건과 추가적인 방사성동위원소 사용변경허가 1건을 완료하였다. 2021년 부터 준비하고 있는 방사성동위원소 생산변경허가를 위한 보고서 2건을 작성하였다. 방사선안전관리 수행 결과를 1건의 SCI(E) 논문과 1건의 해외 학술대회 발표 및 6건의 국내 학술대회 발표로 공유하였다. 또한 해외 학술대회 발표 중 확보한 일본 원자력학회에서 발간한 방사선차폐 Handbook의 일부를 번역하였다. (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 김상록
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 방사선작업종사자;방사선작업구역;방사선피폭;방사선안전관리;방사성물질;방사성폐기물;최적화; 2. Radiation worker;Radiation control area;Radiation exposure;Radiation safety and control;Radioactive materials;Radio waste;ALARA;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 우라늄 농축도 적시 측정을 위한 레이저 유도 플라즈마 분광분석(LIBS)과 레이저 유도 형광 분광분석(LIF) 통합 분석기법 개발 ○ 전체 내용 ○ 1차년: LIBS-LIF 분석 장비 설계 및 LIBS를 이용한 우라늄 분석 조건 최적화 - LIBS-LIF 분석 장비 설계 - LIBS 레이저 및 검출부 설치 - LIF 검출부 설치 - LIBS 측정 조건에 따른 우라늄 측정 조건 최적화 ○ 2차년: LIBS-LIF 분석 장비 설치 및 이를 이용한 우라늄 동위원소 구분 측정 - LIBS-LIF 분석 장비 설치 - LIBS-LIF 분석을 이용한 우라늄 동위원소 측정 - LIBS-LIF 분석 기법의 비핵화 적용에 관한 보고서 작성 ○ 3차년: LIBS-LIF 분석을 이용한 우라늄 농축도 측정 기법개발 - LIBS-LIF 분석을 이용한 우라늄 분석 조건 최적화 - LIBS-LIF 분석을 이용한 우라늄 농축도 측정 적용성 평가 □ 연구개발성과 ○ LIBS-LIF 분석 장비 ○ LIBS-LIF를 이용한 우라늄 농축도 측정 조건 및 농축도 측정 성능 평가 자료 ○ LIBS-LIF 분석 관련 보고서 (핵물질사용인허가 문제로 우라늄을 이용한 LIBS-LIF 장비성능평가는 이루어지지 못했으나, 개발된 LIBS-LIF 장비를 이용하여 우라늄 대체물질인 가돌리늄 동위원소를 측정하여 장비 성능을 검증함) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 북한 핵시설 및 핵물질을 대상으로 한 고농축 우라늄 검증 기술 역량 강화 ○ 현장형, 원거리 고농축 우라늄 탐지를 위한 기반 기술 확보 ○ 핵비확산 기술 선도를 통한 국제 위상 제고 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박세환
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 레이저 유도 플라즈마 분광분석;레이저 유도 형광 분광분석;우라늄;농축도;핵감식; 2. LIBS;LIF;Uranium;Enrichment;Nuclear Forensics;

□ 연구개요 본 연구는 정부 에너지 정책 및 정책 불확실성의 영향을 분석하여 합리적인 에너지 정책의 기준점을 마련하고 그 학술적 함의를 찾았다. 동태확률적 일반균형(Dynamic Stochastic General Equilibrium: DSGE) 모델을 이용하여 정부의 제 7, 8차 에너지 계획을 분석하는 연구를 수행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 다음 세가지 주제를 중심으로 수행하였다. 첫째, 에너지 믹스 정책에 따른 거시경제적 영향과 사회후생 변화를 검증하였다. 에너지 정책에 따라 신재생에너지와 원자력에너지의 비중이 변할 경우, 상이한 전력 발전단가로 인해 총 에너지 가격의 변동이 야기된다. 본 연구는 이에 따른 경제적 영향을 분석하였다. 둘째, 자연재해에 따른 원전 사고 발생 시 거시경제적 영향과 사회후생 변화를 검증하였다. 최근 기후변화에 따라 자연재해 발생 가능성이 증가하면서 원전사고 가능성 역시 높아지고 있어, 이에 대한 영향 분석을 수행하였다. 셋째, 정부의 에너지 정책 불확실성이 거시경제에 미치는 영향을 분석하였다. 일반적으로 에너지 정책의 불확실성은 투자를 보류하게 만들고 경제성장에 부정적인 영향을 미친다. 본 연구는 이러한 정책 불확실성의 거시경제학적 영향을 분석하였다 그 결과는 다음과 같다. 원자력 에너지 비율의 확대는 경제성 측면에서 우세하나 자연재해에 따른 방사선 노출의 위험성이 높아진다. 따라서 에너지 믹스 정책을 평가하기 위해 비용 효율성과 재난 위험 두 가지 요인을 고려하여 이들이 사회후생에 미치는 영향을 분석하였고, 가격 측면의 장점이 재난 위험의 단점을 상회할 것을 확인했다. 구체적으로 1) 원자력 에너지의 비율 증가에 따라 소비와 생산 역시 함께 증가하며, 2) 재생 에너지의 가격이 66.7% 이상 낮아지지 않는 한 원자력 에너지 비율의 확대는 사회 후생 측면에서 긍정적이었고, 3) 자연재해 발생으로 인한 원전사고 가능성이 33.7% 이상이거나 사고 발생 후 자본에 28.7% 이상의 타격을 입히지 않는 한 재생 에너지의 확대는 사회 후생를 저해했으며, 4) 정책불확실성은 사회 후생 감소를 야기하였다. 연구 결과는 장기적 관점에서 원자력에너지 장점을 재확인시켜주었으며, 일관된 에너지 정책의 중요성을 명확히 보여주었다.. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 확인한 에너지 믹스 정책에서의 에너지원별 비중이 사회 후생에 미치는 영향은 앞으로 에너지 정책을 수립할 때 참고할 수 있다. 그리고 정책 불확실성과 사회 후생 간에 확인된 관계를 통해, 에너지 정책을 둘러싼 최근의 불확실한 정세에서 정책의 불확실성을 줄여야 할 필요성을 확인할 수 있다. 또한 본 연구의 모델을 활용하여 국내외 다양한 에너지 정책 사례들의 사회 후생을 분석 및 비교할 수 있다. 이들 실사례를 포함하여 에너지 정책으로 실현 가능한 다양한 경우의 정책에 대해 본 연구의 DSGE 모델을 이용한 실험을 수행하여, 그들의 사회 후생을 비교함으로써 최적의 에너지 정책을 발견하는 데에도 활용할 수 있을 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안광원
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 에너지 믹스;사회 후생;가격 경쟁력;핵 재난; 2. Energy mix;Social welfare;Cost-efficiency;Nuclear disaster;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 핵시설 무인 감시 및 인공지능 기반의 자동 경보 시스템 개발 ○ 전체 내용 ■ 1차년도 • 선행기술 연구 조사 및 분석 - 국내·외 관련 연구 및 시제품 자료 조사를 통한 과제 목표 및 성능 결정 - 국내·외 방사선 감시시스템 및 인공지능 기반 사물 인식 알고리즘 선행연구 분석 • 몬테칼로 전산모사 기반 방사선 자동 추적감시 및 경보 시스템 설계 및 최적화 - 전산모사를 이용한 선원 모델링 및 전산모사 환경 구축 - 선행기술 조사를 바탕으로 방사선 감시시스템 설계 및 최적화 - 감마선 에너지, 선원 결손 및 이동과 같은 변수를 도출하여 인공지능 학습을 위한 데이터베이스 구축 • 방사선 자동 추적감시 및 경보를 위한 인공지능 기반의 자동추적 알고리즘 설계 및 최적화 - 감시와 추적을 위한 특징 선별, 방사선장 변화 및 방사선원의 유입 감시를 위한 방사성물질 위치 추적 알고리즘 개발 - 광학 영상을 기반으로 선원 결손 및 이동을 대비한 보관 용기추적 알고리즘 개발 ■ 2차년도 • 다채널 아날로그 및 디지털 신호 처리기술 및 데이터 전송 방법 개발 - 고속 저잡음 아날로그 신호 처리 회로 파라미터 도출 및 설계 - FPGA 기반의 디지털 신호 처리 시스템 구축 및 데이터 전송회로, 전송방법 개발 • 방사선 무인 감시를 위한 모의 측정 환경 구축 및 검출기부 최적화 - 몬테칼로 전산모사를 이용한 모의 측정 환경 설계 및 검출기부 최적화 - 설계된 검출 모듈의 성능평가 및 다채널 검출 모듈 특성 평가 • 사물 인식 및 자동 추적을 위한 인공지능 기반의 자동융합 알고리즘 및 핵종 판별 알고리즘 개발 - 방사선 검출 모듈과 광학 영상 카메라를 이용한 자동 융합 영상 알고리즘 개발 - 측정된 방사성 물질의 스펙트럼을 이용한 핵종 판별 알고리즘 개발 ■ 3차년도 • 원리검증용 시스템 제작 및 시스템 유용성 평가 - 개발된 검출기, 아날로그 및 디지털 신호 처리회로 결합 및 원리검증용 시스템 개발 - 인공지능 기반의 방사선 자동 추적 감시 알고리즘을 통한 방사선원 영상화 성능평가 - 실험을 통한 시스템의 성능평가(민감도, 공간분해능 및 에너지 분해능 등) □ 연구개발성과 - 안전기술보고서 : 3건 - 학술대회 발표 : 7건 (국외 4건, 국내 3건) - 학위취득 : 6명 (박사 1명, 석사 3명, 학사 2명) - 특허 : 1건 (국내 출원) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ■ 원자력시설의 무인 감시를 수행 및 원자력발전소 및 방사성 폐기물 처리시설의 관리에 활용 ■ 국내 국가계량관리체제의 기술 능력 향상을 통한 핵비확산/핵안보 측면의 국가적 신뢰도 향상 및 투명성 확보 ■ 국내 핵연료 감시 및 관리에 관한 연구기반 확립 및 관련 분야의 고급인력 양성에 기여가능 ■ 핵물질 및 핵활동 감시 기술에 대한 선진국과의 기술 격차를 좁히고 인공지능 기반의 방사선 계측 분야에 대한 선도기술을 점유 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 정용현
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 자동 추적감시;조기경보 시스템;인공지능;핵시설 감시;핵활동 감시; 2. Automatic tracking surveillance;Early warning system;Artificial intelligence;Nuclear facility surveillance;Nuclear activities detection;

□ 연구개요 - 방사선 저항성 세균인 Deinococcus geothermalis에서 산화 스트레스 조건에서 발생하는 삽입서열의 전위를 추적함 - 야생형과 표적 유전자 결실 돌연변이체에서 삽입서열 전위현상을 비교 분석함 - 세균의 유전체에 포함된 산화 스트레스 대응체계와의 연계성을 검토하고 분석함 - 카로테노이드 생합성 효소 유전자의 삽입서열 도입에 따른 비색소성 돌연변이 선별법 적용의 유용성을 검증함 □ 연구 목표대비 연구결과 - 야생형 균주와 표적 유전자 결실 돌연변이체 6종의 산화 스트레스 조건에서 활성 삽입서열 전위를 발굴함 : 선행연구에서 확보한 표적 유전자 결실 돌연변이체를 실험에 적용하므로 각 조건에서 삽입서열의 활성전위를 선별하고, 그 종류와 삽입 위치, 전위행동의 방식 등을 결정할 수 있었음 - LysR족 전사조절자가 제거된 돌연변이체에서 ISDge5, ISDge6 두 종류의 삽입서열의 전위가 파악됨 - 시스틴 수송체 결실 돌연변이체, 과발현 돌연변이체를 비교할 수 있었으며, ISDge5, ISDge6은 공통적으로 포함한 반면, 결실 돌연변이체는 ISDge7의 전위가 일어났으며, 과발현 돌연변이체에서는 ISDge2의 활성 전위가 발견됨 - 두 종류의 dps 결실 돌연변이체는 SDge5, ISDge2가 공통적으로 활성화되었고, Dgeo_0257의 경우 ISDge6도 활성화됨 - 3가지 결실 돌연변이체 결과는 3편의 학술논문으로 발표되는 성과를 얻었으며 이를 바탕으로 1편의 총괄논문과 전문서적 1챕터를 발표함 - 산화 스트레스에 의한 유전체 가변성을 억제하는 기술을 확보하려는 목표는 연구 기간내에 달성할 수 없었으며, 현재 유전체 내의 CRISPR-Cas 영역에 대한 분석 정보를 바탕으로 지속적인 연구를 통해 구현하는 것을 목표로 함 - 활성 삽입서열 전위 현상을 이용한 비색소 돌연변이체의 생산이 카로테로이드 전구물질의 생산과 연계한 유용성을 산출하지 못하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구결과는 산화 스트레스에 노출될 수 밖에 없는 방사선 저항성 세균이 스트레스에 의해 나타내는 삽입서열의 활성된 전위를 분석한 것으로 야생형과는 달리 표적 유전자 결실 돌연변이체에서 특정한 삽입서열의 전위를 선별하였음 - 무색소 표현형 선별방법의 유용성을 검증하였으며, 발생빈도를 제고하기 위한 플라스마 또는 감마선 조사 결과와 비교하여 추가실험을 수행하였음 - 산업적 응용이 요구되는 미생물의 유전체 가변성을 억제하는 지속연구가 필요하며, 기본연구의 성과로 이어진 중견연구 과정에서 심층적인 분석을 통해 산화 스트레스 대응에 따른 삽입서열 전위기작의 신호전달 체계와 더불어 유전체 안정화 기술을 확보하려고 함 - 오랜 학술적 전통이 있는 분야에서 새로운 학문의 패러다임을 이끌 수 있는 주제를 발굴하는 기회가 되고자 함 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이성재
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 데이노코커스 지오더말리스;삽입서열;산화 스트레스;방사선 저항성 세균;전위; 2. Deinococcus geothermalis;Insertion sequences;Oxidative stress;Radiation-resistant bacterium;Transposition;

□ 연구개요 본 연구는 유방보형물을 삽입 후 방사선 치료가 진행되었을 때 무세포 동종 세포의 역할 및 이상적 수술 방법 확인을 위한 연구였다. 먼저, 유방보형물을 이용한 동물모델을 확립하고 구형구축을 유발할 수 있는 최적의 방사선 농도를 확인하였다. 이후 보형물이 접촉하는 조직의 종류에 따라 피막의 형성 및 구형구축의 발생율이 달라질 수 있음을 확인하였고 근육의 사용이나 접촉 없이 무세포동종진피로 보형물을 최대한 감싸는 형태가 방사선으로부터 피해가 가장 적은 것을 확인할 수 있었다. 또한 무세포 동종진피의 세척 및 소독과정에서 멸균 효과가 가장 뛰어난 소독용액을 확인하고 이를 임상에서 사용할 수 있는 기반을 마련하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 유방보형물 동물 모델을 만들고 적정량의 방사선 조사량을 확인하여 동물모델에서 방사선 조사를 통한 구형구축을 현상을 재현하였다. 본 연구의 1차 목표인 최소치사량이면서 최대조사량 확인을 위한 과정을 거쳤고 35Gy를 5회 분할하여 조사한 형태가 최대한 구형구축을 유발하면서도 쥐에 치사량에 도달하지 않는 이상적 조사량으로 확인되었다. 2차 목표인 방사선 조사 시 피해가 최소화 될 수 있는 수술 방법을 찾기 위한 연구를 수행하였다. 근육이나 흉벽 등과 달리 무세포동종진피와 접촉한 부분은 피막의 형성과 염증의 형성이 적어 방사선 조사 상태에서 구형구축의 가능성이 낮은 것으로 확인되었다. 따라서 방사선 조사시 무세포동종진피의 보호 효과가 있는 것으로 입증되었기에 무세포동종진피로 보형물을 완전히 감싼 형태가 방사선으로부터 보호 효과가 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구를 위해 사용한 무세포동종진피에서 발생하는 균 오염을 제거하기 위해 세척 용액의 멸균 효과에 대한 연구를 추가로 진행하였다. 이는 1,2차 목표를 달성 후 추가적 연구 성과를 위해 진행하였다. 무세포동종진피에 유방보형물 수술 중 가장 많이 오염되는 MSSA, MRSA, S. epidermidis 세균을 배양시킨 후 이를 10% povidone-iodine, 0.5% chlorhexidine, antibiotics, taurolidine에 30분간 세척하였고 이 실험을 통해 조직의 변형 없이 통계적으로 의미 있는 멸균 효과는 10% povidine-iodine 과 taurolidine solution에서 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 임상에서 유방보형물의 삽입하는 수술 방법에서 특히 방사선 조사가 예상될시에 무세포동종진피로 보형물을 완전히 싸고 이를 근육위로 삽입하는 것이 방사선 조사로부터 피해가 최소화 될 수 있다는 것을 확인하였다. 이를 통해 현재 시행되고 있는 새로운 임상 수술 방법의 유효성에 대한 기초 근거를 마련하게 되었다. 또한 유방보형물 재건 동물 모델을 확립하였고 구형구축을 만들기 위한 이상적 방사선 조사량도 확인하였다. 이를 통해 구형구축과 및 방사선 관련된 연구에서 관련 치료제나 약물을 적용하는 연구에 이를 적용할 수 있는 기반을 마련하였다. 또한 무세포동종진피의 이상적 세척 용액의 유효성에 대한 근거를 마련하였다. 실제 임상에서 균오염에 취약하여 무세포동종진피의 세척 방법에 대한 가이드라인을 제시할 수 있게 되었고 이를 통해 보형물 재건 수술 후 감염 발생의 감소를 기대할 수 있게 되었다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 한현호
• 주관연구기관 : 서울아산병원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보형물;유방재건;방사선치료;구형구축;무세포동종진피; 2. implant;breast reconstruction;radiation therapy;capsular contracture;acellular dermal matrix;

Ⅳ. 연구 결과 ◌ 원자력기술의 특성을 고려한 기술수준 평가모델 적용 - 전문가 집단을 대상으로 설문을 실시하고 설문결과를 집계한 다음 최종결과를 종합 ◌ 원자력기술 분류체계 수립 - 제5차 원자력연구개발 5개년계획 및 제2차 원자력안전 종합계획 등 정책변화 반영 - 최근 기술동향을 반영하여 12개 중분류, 95개 소분류 체계 수립 ◌ 주요 5개국(한/미/EU/일/중)에 대한 원자력안전기술 수준조사 - 국가별 궁극기술 대비 평가결과를 종합하면 미국이 최고기술보유국으로 평가되었음 - 2022년 현재 최고기술보유국인 미국에 비하여 한국의 원자력안전기술 수준은 84.9%로 평가됨 - 기술격차는 평균 4.9년으로 평가됨 ◌ 원자력 안전도 제고 기여지수 - 원자력 R&D 기여도는 82.0%, 최근 1년간(2021년 3분기~2022년 2분기) 원자력 발전소 안전도 평균은 95.3%, 원자력 안전 기여도 78.1로서 원자력 안전도 제고 기여지수A는 82.2로 평가되었음 - 원자력 안전 기술 체감지수는 90.5로 조사됐으며, 원자력 안전기술 역량지수 84.5를 적용하면 원자력 안전도 제고 기여지수B는 86.0으로 평가되었음 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 박기혁
• 주관연구기관 : 비피기술거래
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 원자력 안전 기술 기여 수준; 2. Nuclear Safety Technology Contribution Level;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 방사선종사자·일반인의 선량평가 및 규제관리를 위한 단백질체 (proteomics)―생물정보학(bioinformatics)적 융합기술을 이용한 정량적 생체피폭 측정법을 개발하여 실용화를 추진하고자 함 ○ 전체 내용 ○ 방사선 노출선량 측정용 진단기기 시작품 제작 완료 ▪ Biodosimetry panel 조성물의 정량적 노출선량 검증 ▪ Biodosimetry panel의 알고리즘(algorithm) 구현 완료 ▪ Biodosimetry 측정방법 개발 ▪ 방사선 노출선량 측정 및 분석 프로그램을 포함한 진단의료기기의 시작품 개발 ○ 방사선 노출선량 측정용 진단기기에 대한 식약청의 임상허가 완료 ▪ Biodosimetry 측정방법, 조성물, 알고리즘, 진단장비, 분석 프로그램에 대한 지식재산권 확보 ▪ 시작품의 유효성 평가 (cross-validation) ▪ 동물모델 구축 등 비임상 검증 ▪ 식약청 임상허가 -> 임상시험 및 임상연구 분석을 통한 시작품을 검증 ○ 기술 확산 계획의 검증을 위한 특정 소수 그룹대상으로 한 시작품의 성능검증 ▪ 원전종사자 및 원전 주민 등 특정 그룹지정 및 임상시험 계획 ▪ Biodosimetry panel 진단 kit 시작품의 실용화 평가 시험 진행 ▪ 방사선 노출선량측정 방법 및 기술평가를 통한 진단의료기기 시제품 제작검토 ○ 1단계 □ 목표 ○ 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정법 개발 ○ 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정 도구 개발 ○ 개발된 생체 방사선 노출선량 측정 도구에 대한 기술확산 검토 □ 내용 ○ 연구개발 I : 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정법 개발 ● 바이오마커 후보군 발굴; 단백질체학 및 생물정보학응용 ● 생체선량 측정법 개발; biomarker들의 정량화 및 biomarker들간의 알고리즘(algorithm)구현 ● 발굴된 바이오마커 검증; 임상적 생체 연구수행을 위한 인간 정상혈액세포주 대상 연구결과 평가 ● 임상적 검증을 통한 방사선에 의한 생체 반응예측 패널의 최적화 ○ 연구개발 II : 방사선 노출 시 생체 방사선 노출선량 측정 도구 개발 ● 피폭 진단을 위한 시료의 전 처리 방법 개발; 단백질체(proteomics) 다중분석을 위한 혈액세포의 전처리 방법확립 및 제품화 구현 ● 방사선 노출 선량 측정 진단법 개발; MRM(Multiple Reaction Monitoring) 정량키트의 다중 검지 법을 이용한 통합 분석 방법 개발 ● 방사선 생체 피폭선량 진단 키트(kit)의 결과 도출방법 구현; 다변량 분석법(Multivariate analysis) 및 인공지능/기계학습 (Artificial Intelligence/Machine Learning) 기반 분석 기법을 활용한 구동 software 개발 및 검증 ○ 연구개발 III : 개발된 생체 방사선 노출선량 측정 도구에 대한 기술 확산 검토 ● 특정 소수그룹 대상 생체 방사선 노출선량 측정 평가 및 유효성 검증 □ 연구개발성과 ○ 원자력안전 성과- 안전기술보고서 (N-STAR)보고서 유형I, 방법론ll 등, 3건 제출 ▪ NSTAR-19RS11-165, NSTAR-20RS12-74, NSTAR-21RS52-32 ○ 과학기술성과- 특허출원·등록-방사선피폭선량측정 키트 시작품제작 ▪ [출원 번호 10-2019-0128727]: 생체 방사선 피폭 선량 평가용 바이오마커 및 이의용도 ▪ [출원 번호 10-2019-0128728]: 생체 방사선 피폭 선량을 평가하는 방법, 기록 매체 및 장치 ○ 과학기술성과- 1) 논문게재: 교신저자-이상욱, “Radiation-induced CRP triggers apoptosis of VSMCs through ROS interfering with the STAT3/Ref-1 complex” Journal of Cellular and Molecular Medicine, (2022);00:1-15[accepted 28 January 2022]주10) 2) 국외 학술발표: Conference of Structural and Molecular Biology of the DNA Damage Response; “SMC1-Ser360-phosphorylation as a biodosimetry-biomarker in Human Peripheral Blood Mononuclear cells (PBMCs) via Radiation-induced activation of chromatin Protein”을 제목으로 포스터발표 3) 국내 학회 강연: 대한방사선 생명과학회 “Biodosimetry” [연자: 이상욱] 4) 국내 학회 강연: The 37^th Annual meeting of the Korean Society for Radiation Oncology “New Biodosimetry Techniques for Advanced radiotherapy” [연자: 이상욱] ○ 인력양성- 신규 고용창출 2명-2019년7월1일 석사 급 연구원 고용 (과제참여율 100%) -2021년9월1일 학사 급 연구원 고용 (과제참여율 100%) ○ 임상연구- 서울아산병원 IRB과제번호: 2020-1113 “과제제목: 방사선 생체 피폭선량측정 진단법 개발” ○ 경제적성과- 2021.04.05. PRB 바이오텍 회사 창업(방사선 진단키트 제조 및 매매업) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 방사선안전규제 활용성: 개발 될 Biodosimetry 패널(panel)의 활용은 원자력안전법 시행규칙 제10장 규제·감독 등에서 제120조 측정 장소 및 측정대상, 제121조 건강진단, 제122조 피폭방사선량 평가 및 관리조항에 대한 철저한 안전규제에 이바지 할 것임: 분기별 측정/12개월간 외부피폭 선량평가인 개인선량계 계측의 단점을 보완 할 수 있는 방사선 생체노출 선량평가 및 진단법 도입이 가능함 ○ 방사선종사자, 원전 해체 종사자, 그리고 원전 인근 주민의 개별 생체 방사선 노출 선량의 측정이 가능한 생활밀착형 방사선 노출 모니터링 시행을 통한 국민 불안 해소, 국민의 질적 삶의 개선 ○ 국내ㆍ외 안전기술 및 정책을 선도 할 수 있는 정량적 방사선 노출선량 측정의 선제적 가이드라인 제시 ○ 국내ㆍ외 방사선 안전규제를 실행 할 수 있는 실용적·과학적 솔루션을 제공하고 국민의 안전성 확보 ○ 방사선 노출에 대한 생체진단kit의 현장적용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이상욱
• 주관연구기관 : 서울아산병원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 생체 방사선노출선량 측정;패널;생물 표지자;알고리즘;생물정보학; 2. biodosimetry;panel;biomarker;algorithm;bioinformatics;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 건식저장시설 내 경수로 사용후핵연료 장기 건전성 확보 및 검증을 위한 안전조치 시제품 제작 ○ 전체 내용 ○ 사용후핵연료 건식저장시설 관련 국내·외 정책 및 기술동향 분석 ○ 국내 도입(예정) 경수로 사용후핵연료 대상 건식저장시설 구조 특성기반 안전조치 장비 설계 및 방법론 설정 ○ 감마선, 중성자, 뮤온 기반기술의 비교 분석 및 최적화기술 도출 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 시제품 제작 및 성능 평가 ○ 1차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 최적화 방안 도출 및 정책·기술 분석 □ 내용 ○ 건식저장시설 안전성 요건 및 정책 분석 - IAEA 및 해외 주요 원자력 선진국의 사용후핵연료 건식저장시설운영 현황 및 특징 분석 - 국내·외 건식저장시설 관련 법 체계 분석(QA 포함) - 국내 건식저장시설 설계(안) 분석 - 사용후핵연료 건식저장시설 안전조치(규제) 요건 검토 ○ 건식저장시설 안전조치 최적화 기술(안) 도출 - 건식저장시설 안전조치 기술 동향 분석 - 전산모사 및 실험 기반 최적 검출방식 선정(감마선, 중성자, 뮤온기반기술의 전산모사, 실험시설 구축 및 비교 분석) - 국내 최적화 기술(안) 도출 ○ 2차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 시제품 설계 및 제작 □ 내용 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 건전성 검증을 위한 시제품 개발 - 기술적 평가항목 및 평가방법 개발 - 시제품 성능 요건(정량적/정성적) 및 전산모사 기반 시제품 설계도출 - 시제품 설계 기반 전산모사 및 평가 - 장비 운용·신호처리 장치 설계 및 제작 - 시제품 제작 - 건식저장시설 imaging 알고리즘 개발 ○ 3차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 시제품 특성평가 및 모사설비(실험시설) 구축 □ 내용 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 건전성 검증을 위한 시제품 제작 및 최적화 - 시제품 및 신호처리장치 특성평가 및 보완 - 건식저장시설 imaging 프로그램 개발 및 적용 ○ 건식저장시설 모사설비 구축 - 시제품 성능평가, 실험설비(차폐모델, Collimator 등) 최적화 - 실험 결과 비교 분석을 위한 전산모사 수행(결과물 예측) - 차폐모델 개선 및 성능평가 등을 통한 건식저장시설 모사설비 최적화 ○ 4차년도 □ 목표 건식저장시설 안전조치 시제품 성능평가 및 보완 □ 내용 ○ 건식저장시설 사용후핵연료 안전조치 건전성 검증을 위한 시제품 성능평가 - 시제품 성능평가, 최적화 및 보완 - 시스템 통합 운영·분석 프로그램 및 사용자 인터페이스(UI) 개발 ○ 운영절차 수립 - 장비 운영절차서 개발 □ 연구개발성과 ○ 원자력안전기술보고서(N-STAR) 8건 - “열·속중성자 계측기반 동시 정보처리시스템 개발” (2018) - “이행사례 기반의 사용후핵연료 건식중간저장시설 관련 안전조치 요건 검토” (2018) - “건식저장시설 사용후핵연료 건전성 평가를 위한 중성자 단층촬영기법 개발” (2019) - “건식저장 사용후핵연료 단층촬영을 위한 뮤온 검출기 설계 연구” (2019) - “미국 사례에 기반한 국내 사용후핵연료 중간건식저장시설의 기술적 현안 검토” (2020) - “건식저장 사용후핵연료 중성자 단층촬영영상 품질향상을 위한 영상재구성 알고리즘 최적화 연구” (2020) - “중성자 단층촬영기술 기반 건식저장시설 내 경수로 사용후핵연료 안전조치 시제품 성능평가” (2021) - “건식저장 사용후핵연료 안전조치 목적 뮤온 검출기 제작 및 성능평가” (2021) ○ SCI(E) 논문 3건 - “Neutron Tomography of Two Different Internal Structures in Dry Cask Storage,” Journal of Instrumentation (2020) - “Design and Characterization of a Muon Tomography System for Spent Nuclear Fuel Monitoring,” Nuclear Engineering and Technology (2022) - “The Feasibility of Passive Neutron Measurement for Dry Storage Safeguards Approach,” IEEE Transactions on Nuclear Science (2022) ○ 국제 학술회의 6건 - “Neutron Tomography of Two Different Internal Structures in Cask Storage,” iWoRID2019, Crete, Greece (2019) - “A New Design of Muon Detector Based on Scintillator and Wavelength-Shifting Fiber for Muon Tomography,” IEEE2019 NSS-MIC, Manchester, UK (2019) - “An Experimental Feasibility Study on Applying Neutron Tomography to Encapsulated Spent Nuclear Fuel,” WM2020, Phoenix, Arizona, USA (2020) - “A Preliminary Study on Passive Neutron Emission Tomography for Monitoring PWR Spent Fuels in Dry Storage,” IRPA15, Seoul, Korea (2021) - “The Feasibility of Neutron Interrogation as Dry Cask Storage Inspection,” IEEE2021 Symposium On Radiation Measurements and Applications, E-conference, USA (2021) - “Muon Tomography System using a Plastic Scintillator and Wavelength-Shifting Fibers,” IEEE2021 NSS-MIC, Yokohama, Japan (2021) ○ 국내 학술회의 13건 - “Study on Required Legislations for Safeguards on Spent Nuclear Fuels in Dry Storage Facilities” 한국원자력학회 2018 추계학술대회 - “Neutron Tomography as a Spent Fuel Cask Verification Technique,” 한국방사성폐기물학회 2018 추계학술대회 - “건식저장시설 안전조치 목적의 중성자 동시 계측 신호처리장치 개발,” 한국방사선산업학회 2018 추계학술대회 - “Development of an Integrated Control System for Neutron Interrogation,” 한국방사성폐기물학회 2020 춘계학술대회 - “A Comparison of Image Reconstruction Algorithms for Safeguards Application,”한국방사성폐기물학회 2020 춘계학술대회 - “SiPMs as Miniaturized Photodetector for OSL Dosimeters,” 대한방사선방어학회 2020추계학술대회 - “플라스틱 섬광체를 활용한 뮤온 단층촬영 시스템 설계 및 최적화,” 대한방사선방어학회 2020 추계학술대회 - “Safeguards Activities for Nuclear Power Plant in Post-operational Phases,” 한국방사성폐기물학회 2020 추계학술대회 - “Preliminary Study on Neutron Shielding of Moderating Materials using an SiPM-based 4He Detector System,” 한국방사성폐기물학회 2020 추계학술대회 - “플라스틱 섬광체와 WLS fiber를 활용한 뮤온 검출모듈 개발,” 대한방사선방어학회 2021춘계학술대회 - “건식저장 사용후핵연료 결손검증을 위한 중성자 단층영상재구성 알고리즘 최적화 및 적용,” 대한방사선방어학회 2021 춘계학술대회 - “Neutron Imaging for Dry Storage based on Experimental Study,” 대한방사선방어학회 2021 춘계학술대회 - “Computation of neutron attenuation properties of the shielding material in dry cask storage,” 한국방사성폐기물학회 2021 추계학술대회 ○ 특허 출원 1건 - “사용후핵연료의 중성자 분포 영상화 시스템 및 그 방법” (2020) ○ 저작권(소프트웨어) 등록 1건 - 안전조치 시스템 통합 제어 분석 프로그램 및 유저 인터페이스 (2022) ○ 시제품 제작 1건 - He-4 검출기 Control Unit (2021) ○ 수상 2건 - 한국방사성폐기물학회 우수발표논문상 (2020) - 한국방사성폐기물학회 우수포스터상 (2021) ○ 홍보실적 2건 - Arktis mentioned at SORMA (2021) - 연세대 미래캠, 국내 최초 ‘뮤온 단층 촬영 시스템’ 개발 (2021) ○ He-4 Array 기반 건식저장 경수로 사용후핵연료 재검증 장비 시제품 개발 및 기술적 유효성 검증 ○ Muon 계측기반 검증 장비 시작품 개발 및 기술적 유효성 검증 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용방안 - 사용후핵연료 중간저장시설 안전조치 요건에 대한 선제적 분석 및 기준 제시를 통해 정책적·기술적 방향성 제시 → 사업자 방향성 제시 - 건식저장시설 안전조치 장비 시제품 개발 → 국가 사찰장비로 활용 및 IAEA 공인 사찰장비로 등록 추진 ○ 기대효과 - 개발 장비의 국가 검사로의 활용 및 IAEA 공인 사찰장비로 등록 추진을 통한 국가위상 제고 - 안전조치 분야 인력양성 및 기술 고도화 - 사용후핵연료 탈취 및 전용에 대한 사전 검증을 통해 핵비확산·핵안보 측면의 국가적 투명성 확보 - 국내 산업체로의 기술 이전 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정희준
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 건식저장시설;안전조치;비파괴분석;사용후핵연료;시제품; 2. Dry Storage;Safeguards;Nondestructive Assay;Spent Nuclear Fuel;Prototype;

□ 연구개요 - 본 연구에서는 기존 digital tomosynthesis(DT) 기술의 단점을 극복할 수 있는 stationary-inverse geometry digital tomosynthesis(s-IGDT) 시스템 및 딥러닝 기반 저선량 영상화 기술 개발을 통해 초고속, 고정밀 영상유도 방사선 치료를 위한 기술을 제공할 수 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 1차년도 - s-IGDT 시스템의 영상획득 속도, 영상화질 특성 분석 및 평가: 기존 DT 시스템 대비 영상획득 속도, 기하학적 구조에 따른 재구성 영상의 화질 특성 분석 및 평가 완료(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 방사선량 분포 특징 분석 및 평가: s-IGDT 시스템의 기하학적 구조 및 획득 투영상 수에 따른 흡수선량 분석 완료(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 영상획득 속도, 영상화질 및 방사선량 상호관계 모델 정립: 신뢰도 95%의 수학적 상호관계 모델 정립(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 기하학적 구조 최적화: 비제약적 비선형 최적화 방법을 이용하여 영상획득 시간 최대 92% 경감 가능한 기하학적 구조 결정(달성도 : 100%) 2. 2차년도 - 딥러닝 기반 truncation 복구 기술 개발 및 평가: Truncation artifact 90% 이상 제거 가능한 U-Net 및 GAN 기반 truncation 복구 기술 개발(달성도 : 100%) - GPU 가속 컴퓨팅을 통한 초고속 재구성 기술 개발 및 평가: GPU thread 및 병렬연산을 이용하여 재구성 시간 최대 8.98배 단축 가능한 기술 개발(달성도 : 100%) - 저선량 s-IGDT 영상화를 위한 딥러닝 기반 재구성 기술 개발 및 평가: Fully-connected layer 및 domain transformation 기술을 이용한 방사선량 30% 이상 경감 가능한 재구성 기술 개발(달성도 : 100%) 3. 3차년도 - 딥러닝 기반 초고해상도 s-IGDT 영상화 기술 개발 및 평가: Auto-encoder 결합을 통해 PSNR 최대 30.3%, MTF 최대 33% 향상 시킬 수 있는 영상화 기술 개발(달성도 : 100%) - 개발한 기술을 동시 적용한 s-IGDT 영상획득, DVH 최적화를 위한 딥러닝 기반 segmentation 기술 적용: SSIM 31.42% 향상된 s-IGDT 영상 획득, ResNet 기반 segmentation 기술 적용하여 목적 물질의 위치정보 획득(달성도 : 100%) - 초고속, 저선량 및 고화질 s-IGDT 영상화 기술을 이용한 영상유도 방사선 치료 정확도 평가 및 검증: 모의 방사선 치료 시 정상조직의 흡수선량 39% 감소(달성도 : 100%) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - s-IGDT 시스템과 딥러닝 기반 영상화 기술 개발 및 융합을 통해 영상유도 방사선 치료의 정밀도를 향상시키고, 생물학적 부작용을 경감시킬 수 있는 방사선 치료 기술 개발이 가능함. - s-IGDT 시스템은 스캔 속도 및 재구성 시간을 극소화할 수 있기 때문에 폐, 심장과 같은 장기를 대상으로 실시간 4차원 영상유도를 위한 기술로 활용 가능함. - Intra-oral 촬영, 방사선 민감도가 높은 영·유아 촬영과 같이 작은 filed-of-view(FOV)를 필요로 하는 촬영 등에 활용하여 진단의 정확도를 향상시킬 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이승완
• 주관연구기관 : 건양대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 고정형 반전구조 디지털 토모신세시스;딥러닝;영상유도 방사선치료;초고속 영상화;저선량 영상화; 2. s-IGDT;Deep learning;IGRT;Ultra-fast imaging;Low-dose imaging;