□ 연구개요 본 과제에서는 수동 복사 소자의 위/아랫면의 열 방사율이 내부의 열을 제거하기위해 최적화된 야누스 수동 복사 냉각 소자를 개발하고자 하며, 나아가서는 주/야간 혹은 주변 온도에 따라 냉/난방의 기능을 선택적으로 수행할 수 있는 환경적응형 자가 온도제어 야누스 수동 복사 소자를 개발하고자 함. 제안한 환경적응형 자가 온도제어 야누스 수동 복사 소자는 아직까지 구현된 적이 없는 혁신적인 기술이며, 선두그룹에서도 이론적 모델만 제시되어 있는 상황으로, 구현될 경우 학술적/경제적 가치가 매우 클 것으로 예상됨. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 밀폐된 공간의 온도를 제어할 수 있는 야누스(Janus) 복사 소자를 구현하고, 이를 이용해 주변 환경에 자가 적응하여 항온성을 제공하는 세계 최고수준의 환경 적응형 자가 온도 제어 소자 개발을 목표로 함. 연구 결과로 1) 밀폐 공간 실험 환경 구성 및 냉각 메커니즘 규명과 야누스 복사 소자 제작 2) 차량 모사 실험 환경 구성 및 내부 온도 냉각 특성 평가 3) 실제 응용을 위한 wafer-scale의 대면적 야누스 냉각기 제작하기 위한 실효성 검증 4) 대면적 야누스 복사 소자의 실효성 테스트를 위한 차량 모사 실험 환경에서의 내부 온도 특성평가 등을 이루어냄. 아울러, 최적화된 복사 냉각 구조의 실생활 적용을 위한 플랫폼을 구축함. 해당 연구 결과로는 1) 색상-냉각 간 상관관계 규명을 통한 냉각 성능 극대화/입사각 무관 발색형 냉각 소재 개발, 2) 광전 소자 적용 복사냉각소자 3)디바이스 및 대면적 제작 용이한 최적 냉각 소재 개발 에 응용하였음. 수동 복사 냉각 측면에서 내부를 향한 방사율로 인해 열적으로 밀폐된 공간에서 복사로 내부의 열을 밖으로 빼려는 시도는 없었음. 뿐만 아니라, 웨어러블 기기에 적흔 결과, 기존 표면 냉각에 최적화하는데 치중했던 기존의 복사 냉각 소자 개발 기술을 공간 냉각 및 항상성 유지를 가능하게 함으로써 보다 입체적이고 다양한 기능을 갖는 소자로 만들 수 있음을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◆ 경제적·산업적 파급효과 양면의 복사 특성을 이용한 공간 내의 온도 제어에 대한 국/내외 연구 보고가 전무하기 때문에 제안 구조가 성공적으로 개발될 경우 수동형 복사 냉/난방 시스템에 관한 원천기술의 선확보가 가능하며, 에너지 기술 분야 전반에 큰 파급효과를 가져올 수 있으며 국가 경쟁력 제고에 크게 기여할 것임. ◆ 학문적·기술적 파급효과 본 연구에서 목표하고 있는 야누스 복사 냉각 구조는 기존에 나온 최고 수준의 수동 복사 냉각 연구 결과와 그 특성 및 기능적 측면에서 상회하는 수준이며 더 나아가 기존 개념의 한계를 타파함으로 성공적으로 개발될 경우 그 파급 효과가 매우 클 것으로 기대됨. 전자, 물리, 및 재료 분야 간 통합 연구가 진행되기 때문에 학문적 시너지 효과를 기대할 수 있으며 융합형 인재양성이 이루어질 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송영민
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 수동 냉각 복사;친환경 항온 소자/소재;환경적응형;자가 수동복사 온도 제어 소자;야누스 양면 방사; 2. Passive radiative cooler;Eco-friendly thermostat;Self-adaptive;radiative thermostat;Janus bi-direction thermal emission;

□ 연구개요 본 연구는 다양한 염증성 질환에 적용 가능한 재생치료 기술 개발을 위한 신개념 후성유전 조절효소, ‘Epigenzyme’의 개발 및 이를 이용한 마크로파지 선택적 제어기술 개발임. 구체적으로 염증반응 조절에 관여하는 M1, M2 마크로파지의 ① 표현형 유도 특이적 마이크로 RNA와 핵 내 후성유전조절인자, 이들의 상호조절 상관관계를 규명하고, ② 표현형 특이적 마이크로 RNA에 의해 활성조절이 가능하여 세포 특이적, 유전자 특이적 후성유전조절 기능이 부여된 ‘Epigenzyme’ 기술을 확보, 이를 이용한 ③ 염증질환 제어기술을 확립하여, 궁극적으로는 다양한 난치성/불치성 염증성 질환 신개념 재생 치료기술 개발에 기여하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 특정 마이크로 RNA에 의해 세포 특이적 후성유전조절이 가능한 Epigenzyme 및 이를 활용 염증제어 기술을 개발하기 위해 다음과 같은 목표를 설정하고 연구 결과를 도출함 1) 마크로파지 표현형 제어 마이크로 RNA/ 후성유전조절 인자 상호조절 그룹 카탈로그 제시: 1 종 (완료) 2) M0, M1, M2 마크로파지의 서로 다른 마이크로 RNA 발현 및 이들의 발현 차이와 핵 내 후성 유전조절인자 발현/활성 변화 비교, 상관관계 분석 (완료) 3) 표현형 유도 특이적 마이크로 RNA 발굴 및 마이크로 RNA 유도 후성유전조절 유전자 타겟 선별: > 각 3종 (완료) 4) 선별된 마이크로 RNA 특이적 degradation 가능 NES peptide-conjugated oligo. 제작, 최적화: > 3종 (완료) 5) NES-oligonucleotide- biotin과의 결합이 가능한 avidin based CRISPR/Cas9 기반 Histone methyltransferase fusion enzyme, Epigenzyme 설계 및 제작:>1종 (완료) 6) Epigenzyme 세포 특이적 microRNA- inducible nuclear translocation 및 세포특이적 후성유전조절 기능 검증:>1종 (완료) 7) 염증유도 질병모델 Epigenzyme 세포특이적, site-specific 후성 유전 조절 검증: > 2종 (완료) 8) 염증유도 질병모델 Epigenzyme 염증제어 검증: in vitro/ in vivo 각 2종 이상(완료) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) -본 연구는 세포 특이적 마이크로 RNA를 통한 유전자가위 활성제어라는 기존의 접근법과는 다른 방법을 제시하여, 세포 특이적 활성제어를 통한 유전자가위 안전성 한계극복이라는 학문적 진보에 기여함 -특히 본 연구에서 개발한 세포 특이적, 유전자 특이적 후성유전 조절 Epigenzyme 기반 염증제어 기술은 환경오염, 인구 고령화에 기인한 다양한 급만성 염증성 질환의 재생치료기술로 적용, 국민건강 보호에 기여 가능하며, 항암을 타겟하여 집중적으로 개발 진행 중인 후성유전조절 약물의 염증성 질환 치료제로서로 적용 타진을 가능하게 하여, 염증성 질병제어를 요구하는 바이오의약품 산업에 적용이 기대됨 -본 연구개발성과인 epigenzyme 기술은 노화역전기술로 응용확장 연구개발이 지속될 예정 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오승자
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 유전자가위;후성유전 조절효소;염증질환;대식세포;마이크로RNA; 2. CRISPR-Cas9;Epigenetic Enzyme;Inflammatory Disease;Macrophage;MicroRNA;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 평가 및 규제기술 개발 ◼ 전체 내용 - 노외 노심용융물 냉각 성능에 대한 평가·규제기술 확보 - 중대사고시 재임계 및 핵분열 생성물 거동 평가·규제기술 확보 - 중대사고시 원자로냉각재계통(RCS) 압력경계 건전성에 관한 평가·규제기술 확보 ◼ 1단계 ❏ 목표 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 기술현황 및 이론적 근거 확보 ❏ 내용 - 노심용융물 노외 냉각 성능에 관한 기술현황/규제동향 분석, 요소 현상별 불확실성 특성 평가 및 기존 전산코드 평가 - 중대사고시 재임계 가능성 및 격납건물 내 핵분열생성물 거동 실험/모델 현황 분석 및 전산코드 평가체계 개발/검증 - 중대사고시 원자로냉각재계통(RCS) 압력경계 건전성 및 격납건물 하중관련 실험/모델 현황 분석 및 실험을 활용한 전산코드 평가 체계 개발/검증 - 노심용융물 노외 냉각 핵심현상 실험장비 구축/실험 수행 및 모델 개발 ◼ 2단계 ❏ 목표 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 거동평가 방법론 개발 ❏ 내용 - 노심용융물 노외 냉각 성능 규제 평가방법론 개발 및 심사지침(안) 개발 - 중대사고시 재임계 가능성 및 격납건물 내 핵분열생성물 거동 규제 평가방법론(안) 개발 - 중대사고시 원자로냉각재계통(RCS) 압력경계 건전성 평가방법론(안) 개발 - 노심용융물 노외 냉각성능 실험 수행 및 모델 개발/검증 및 고도화 □ 연구개발성과 ○ 정량적 성과 - 안전기술보고서(N-STAR): 33건 - 국외논문: SCI 20건 - 학술대회발표: 82건 (국외 39건, 국내 43건) ○ 정성적 성과 - 중대사고시 격납건물 건전성을 위협하는 주요 현상 및 안전현안에 대한 기술현황 및 이론적 근거 확보 - 중대사고 시 원자로용기 및 원자로냉각재계통 파손 평가와 격납건물 동하중 정량 평가 및 구조건전성 평가를 위해 기술현황 분석 및 방법론 개발 기반 확보 - 기존 전산코드 평가체계 분석 및 노외 노심용융물 냉각 성능 평가 모델 개발을 위한 핵심현상 실험 수행 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ (활용 계획) 2016. 06에 개정된 “원자력 안전법“ 시행 3년 이내에 사고관리 계획서를 제출하도록 하고 있으며, 사고관리계획서내의 중대사고 완화능력평가 심사에 활용함. - 노외 노심용융물 냉각 성능 평가 - 격납건물 우회사고 평가 - 격납건물 동하중 요인에 대한 격납건물 건전성 평가 - 규제용 전산모델 및 방법론을 활용한 검증계산 수행 - 미해결 안전현안들에 대한 평가방법론 확보 ○ (기대효과) 격납건물 안전성 검증을 통한 국민 수용성 제고 - 중대사고 대처 전략 및 관련 설계기술에 대한 보다 정확하고 효과적인 규제기술 적용을 통하여 대외 공신력을 확보하고 국민정서에 부합하는 원전 안전성을 확보함. - 중대사고에 대한 국내 규제연구 인프라 강화를 통하여 향후 발생할 수 있는 중대사고 현안에 대한 효율적인 대처 체계를 마련함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조용진
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 노심용융물 노외 냉각 성능;원자로냉각재계통 압력경계 건전성;격납건물 동하중;재임계 가능성;핵분열생성물 거동 모델; 2. Exvessel Corium Coolability;RCS Pressure Boundary Integrity;Containment Dynamic Load;Recriticality;Fission Product Behavior Model;

□ 연구개요 초고선량률 방사선 조사인 FLASH Radiation을 이용, 기존 Conventional 방사선 조사 방식 대비 마우스 심장에 미치는 영향을 조사하여 향후 FLASH 방사선 치료의 인간 대상 임상 시험 적용에의 기반 자료로 삼는다. □ 연구 목표대비 연구결과 C57BL/6 male 마우스를 대상으로 총 3개의 그룹으로 나누어 심장에 방사선 조사를 시행하였다. 대조군 그룹은 총 마우스 생존기간 조사목적으로 관찰하였으며, 나머지 두 그룹은 FLASH 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy 조사 군과 Conventional 10 Gy, 20 Gy군으로 관찰하였다. 각 군별 마우스 부검은 6개월, 12개월 그리고 16개월에 시행하였다. 방사선 조사를 받은 심장조직은 기존 치료 방식인 Conventional 군에서 FLASH 군에 비해 전반적으로 통계적으로 유의한 정도 차이의 섬유화가 발생됨이 관찰되었다. 또한 FLASH 방사선 조사 그룹의 경우 마우스 심장 세포가 Conventional 군에 비해 전체적으로 비대해짐을 각종 염색을 통해 확인할 수 있었고 심장 내 혈관 주변조직의 경우도 Conventional 그룹에서 FLASH 그룹에 비해 섬유화가 더 많이 일어난 것을 조직 염색을 통해 확인할 수 있었다. 생존기간 분석에 있어서는 두 그룹의 명확한 차이가 실험 개체수가 적은 관계상 통계적으로 유의하게 드러나지는 않았으나 20 Gy 조사 군에서는 FLASH 군이 Conventional 군에 비하여 더 장기간 생존하는 것이 관찰되었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 마우스 심장에서의 FLASH 방사선 조사가 기존 Conventional 조사 방식 대비 더 적은 섬유화를 일으키는 것을 볼 수 있었다. 또한 20 Gy 이상 고선량 조사군에서는 FLASH 그룹이 더 긴 생존 기간을 보임을 확인하였다. 본 연구 결과는 이후 다양한 소동물 및 중동물의 심장 주변 종양 모델에 대해 FLASH 방사선 치료시 심장 반응에 대한 참고자료로 활용될 수 있으며 궁극적으로 향후 FLASH 방사선 조사의 인간 대상 임상 시험시 안정성에 대한 근거 자료 중 하나로 제시될 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전완
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 초고선량률방사선;방사선치료;심장조직손상; 2. FLASH radiation;Radiotherapy;Cardiac tissue damage;

□ 연구개요 비소세포폐암(Non Small Cell Lung Cancer, NSCLC) 세포와 마우스 폐암 동물모델을 이용하여 봉독(Bee venom)의 주요 성분인 멜리틴(melittin)의 항암 효과 및 방사선증감제(radiosensitizer)로서의 역할을 검증함으로써 비소세포폐암의 방사선치료 저항성 극복 기술을 개발함. 멜리틴이 방사선 감수성을 증가시켜 방사선치료의 효율을 증가시키는데 관련된 인자들을 발굴하여 분자생물학적 작용 기전을 규명함. 이를 통하여 방사선치료의 효과를 높이는 항암치료 원천 기술 확보를 위한 기반을 구축함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 비소세포폐암 세포에서 멜리틴 처치 및 방사선조사(IR)에 의한 세포 영향 평가 - H460 세포주를 사용하여 세포생존율(cell viability)을 검토. 2.0μg/ml의 농도에서 48시간 배양 시 약 95%의 세포생존율을 보여 멜리틴 자체의 세포 독성은 미미하므로 약물로서 개발 가능함을 확인 - 멜리틴 처리 24, 48시간 후 IR 8 Gy를 조사하였을 때, 멜리틴 단독(각각 0.9 및 2.9%) 또는 IR 단독(각각 11.0 및 14.3%) 대비 현저한(각각 19.3 및 29.9%) 세포사멸(apoptosis)의 증가를 나타내어 방사선증감제로 작용할 가능성을 확인함 • 클론원성분석(Clonogenic assay)으로 작성한 세포생존곡선에서 멜리틴의 방사선증감제 작용 확인 - 멜리틴 병용 시 IR 단독보다 생존분율(surviving fraction)은 더 가파른 기울기로 떨어짐. IR 8 Gy 조사 시의 생존분율은 IR 단독, 멜리틴 1 및 2.0μg/ml 병용에서 각각 0.019, 0.012, 0.002를 보여, 방사선치료 효과 증강은 멜리틴의 농도에 의존적으로 더욱 강하게 나타남. • NSCLC H460 세포에서 멜리틴과 방사선치료 병용의 작용 기전 규명 - 방사선조사에 따른 생물학적 효과에 가장 중요한 DNA 손상인 이중쇄절단(DSB)의 발생과 정도를 표지하는 phosphorylated γH2AX의 발현이 IR 단독보다 멜리틴 병용처리시 유의하게 증가 및 유지됨 - DNA 손상 복구에 관여하는 p-ATM, p-DNA-PKcs 발현은 멜리틴 농도에 따라 더욱 감소함 • 마우스 비소세포폐암 동물모델에서 멜리틴의 항암 효과 검증 - H460 세포주를 BALB/C 누드 마우스에 접종하여 종양을 성장시키고 멜리틴을 복강 내 2mg/kg 투여 시, Control 군에 비해 종양의 크기가 감소함. 체중감소나 그 외 특이 부작용은 없었음. • 마우스 비소세포폐암 동물모델에서 멜리틴의 방사선증감제로서의 역할 검증 - 대조군, melttin 단독, IR 단독에서 종양크기가 500 mm³로 자라는 기간은 각각 25일, 29일 35일이었으나 멜리틴-IR 병용군은 안락사까지 200 mm³ 이하로서 탁월한 종양 축소효과를 보임. 안락사 후 적출된 종양의 크기는 각각 1.019±0.24g, 0.969±0.14g, 0.409±0.04g, 0.245±0.06g이었음. • 동물모델에서 멜리틴과 방사선치료 병용의 분자생물학적 작용 기전 규명 - 세포사멸 억제인자 Bcl-2 단백질의 발현이 IR 시 감소하며, 멜리틴과 병용 처리 시 더욱 감소함 - 세포사멸 증가인자 Bax와 cleaved caspase-3는 IR 시 증가, 멜리틴 병용 처리 시에 더욱 증가함 - 동물에서 형성된 종양을 절제한 후 면역화학염색 시행 시 같은 단백질 분포 양상이 확인됨 • 결론적으로, 멜리틴은 비소세포폐암에 대한 방사선감작제로서 작용하며, 그 기전은 DNA 이중쇄절단 회복(repair) 시스템의 억제와 bcl-2/bax/caspase-3 세포사멸 신호 경로의 증가를 통해 발생함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 이 연구의 결과를 국제학술대회에서 2회 발표하였고 SCI급 논문 1편을 이미 출판하였으며, 추가로 Impact factor 5 이상의 SCI급 전문학술지에 투고함 • 멜리틴의 방사선증감제로서의 효과가 DNA 손상 복구에 관여하는 인자들을 억제하고 세포사멸을 유도하는 것임을 밝혀, 특허출원 (“멜리틴의 비소세포폐암에 대한 방사선 증감제 용도”, 10-2023-0040936)을 완료함. PCT 국제 특허출원을 준비 중임(1년 이내). • 상기 성과를 바탕으로 아래와 같은 후속연구를 계획함. - 기관생명윤리위원회(IRB)를 통과 후 “환자유래 비소세포폐암” 조직에서 암세포를 분리하여, 실제 환자로부터 유래된 폐암에서 멜리틴이 방사선증감제로서 작용함을 확인하는 연구 진행 - 환자유래 폐암 세포를 대상으로 멜리틴 및 방사선치료 후 차세대염기서열분석(NGS)을 수행하여 신약개발 타겟 유전자를 발굴함. 이는 향후 폐암 방사선치료에 활용될 수 있는 의약품 개발에 활용될 것임. • 폐암은 국내와 전 세계적으로 암 사망 원인 1위로서 신약개발이 꾸준함. 출원된 특허를 활용하여 폐암 방사선치료의 효과를 획기적으로 개선하는 신약개발 연구를 약학대학과 협업하여 수행하고, 향후 제약회사 기술이전 또는 공동연구를 계획함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이규찬
• 주관연구기관 : 길의료재단
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 멜리틴;비소세포폐암;방사선치료;방사선증감제;세포사멸; 2. Melittin;NSCLC;Radiotherapy;Radiosensitizer;Apoptosis;

□ 연구개요 - 정상 조직으로부터 단일 성체줄기세포 기원 오가노이드를 확립한다. - 확보한 오가노이드를 이용하여 in vitro 및 in vivo에서 방사선조사 실험을 수행한다. - 정상 세포 내부에서 일어나는 체성돌연변이를 확인한다. - 전리방사선 특이 돌연변이를 찾고 선량-반응 관계를 확인한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 본 연구를 통하여 인간 및 마우스 유래 오가노이드 라인을 확보함. - 마우스: 췌장, 간, 유선, 나팔관, 위, 소장, 대장, 폐 조직 유래 오가노이드 제작 - 사람: IRB 허가 취득 후 연구에 동의한 환자의 수술 조직을 이용하여 유방, 대장조직 유래 오가노이드 제작 2) 본 연구를 통하여 오가노이드를 이용한 방사선조사 실험이 가능함을 확인. - in vitro에서 오가노이드에 직접 방사선 조사 실험 - 마우스를 대상으로 in vivo에서 방사선 조사 후 오가노이드 확보 - 방사선치료를 받고 수술을 시행받은 환자 조직으로부터 오가노이드 확보 3) 단일 세포 기원 오가노이드로부터 전장유전체 분석을 통하여 단일세포 수준에서 일어나는 전리방사선 특이 돌연변이의 패턴을 찾음. 4) 전리방사선 특이 돌연변이의 선량-반응 관계를 확인하였고 이를 실험적 방법으로 교차 검증함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 1) 인간 및 마우스 조직에서 유래하는 다양한 오가노이드 라인을 확보하였고 이를 이용하여 실험실 내에서 생체적합도가 높은 실험의 구현이 가능함을 확인하였다. 2) 또한 본 기술을 이용하여 환자 유래 오가노이드의 제작이 가능하고 이를 통해 환자맞춤형 연구 및 진단-치료 플랫폼 구현이 가능함을 확인하였다. 3) 본 연구를 통해 높은 정확도와 정밀도의 단일세포 전장유전체 분석이 가능함을 확인하였다. 4) 본 연구를 통해 전리방사선이 유발하는 특이적인 체성돌연변이를 확인하였다. 이를 통해 생체 내 발견되는 돌연변이의 원인을 특정하고 체성돌연변이가 일으키는 질환 (암)의 원인을 규명할 수 있음을 확인하였다. 5) 또한 이를 통해 방사선피폭이 인체내에 유발하는 생물학적 영향의 핵심 단계를 확인하고 이를 타겟으로 한 질환치료 전략의 수립에 정보를 제공하였다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 권현우
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 성체줄기세포;오가노이드;전리방사선;전장유전체분석;단일세포유전체; 2. Adult Stem Cell;Organoid;Ionizing Radiation;Whole Genome Sequencing;Single Cell Genomics;

□ 연구개요 - Liquid metals (LMs) have been studied for the use as heat transfer fluids in nuclear energy systems such as liquid Na for sodium cooled fast reactors (SFRs) and energy storage systems. In addition to these traditional applications, LMs have been attracting large attention as advanced functional materials in various fields, such as flexible electronics, biomedical application, soft robot, catalyst, etc. - For these applications, the chemistry of LMs, such as reactivity and corrosion characteristics, is important. However, the comprehensive database and understanding of the LM chemistry are still not available. - In this project, we aimed to first develop computational methods to efficiently and accurately calculate the solution enthalpy and diffusion coefficients as important physio-chemical properties of LMs, and then to construct all-element database taking liquid Na as a test case. □ 연구 목표대비 연구결과 - < Task-1: Acquisition of first-principles calculation data > We obtained first-principles molecular dynamic (FPMD) calculation data for 96 elements (from H to Cm) in liquid Na for the use in Tasks-2, 3 and 4. - < Task-2: Construction of all-element database for chemical states of impurity > Excluding 2 elements which showed bad convergence in the first-principles calculations and are not important for liquid Na application in nuclear engineering (Sm-62 and Yb-70), we determined the charge state, atomic radius, coordination number, etc, of 94 elements as impurity atoms in liquid Na at 600 K and 1000 K. - < Task-3: Development of machine-learning potential models based on FPMD simulation results > We established an efficient and automated method to construct accurate machine-learning (ML) moment tensor potentials (MTPs) based on FPMD calculation results. Using the established method and the FPMD calculation data prepared in Task-1, we developed MTPs for 94 elements in liquid Na. - < Task-4: Calculation of solution enthalpy and diffusion coefficients by classical molecular dynamics (CMD) using MTPs > We established all-element database (= 94 elements) for solution enthalpies and diffusion coefficients of impurities in liquid Na at 600 K and 1000 K by CMD using MTPs constructed in Task-3. - < Task-5: Validation of calculation results > We compared the calculated solution enthalpies and diffusion coefficients with available experimental data, and confirmed good agreement with experiments for solution enthalpies, except for several elements whose experimental data are likely to be affected by oxide formation. For diffusivity, due to very low availability of experimental data, we only compared the calculation and experiment for self-diffusion coefficient of liquid Na, showing good agreement. - < Task-6: Derivation of correlation between fundamental impurity properties with solution enthalpy and diffusion coefficient > We analyzed the correlation between fundamental properties of impurities, such as electronegativity and atomic radius, with solution enthalpy and diffusion coefficient, and established model equations to describe all-element data of solution enthalpy and diffusion coefficient as functions of fundamental impurity properties. - < Task-7: Conclusion and identification of future research directions > As a future research direction, we proposed new liquid alloy discovery for nuclear energy systems applications by means of materials informatic approach using the computational methods established in this project. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - The constructed all-element database can be used as fundamental data to improve the safety on the use of liquid Na. For example, the database can be used to effectively design new materials/devices to mitigate the consequence of Na fire and to establish reliable and efficient safety regulation. - Through this project, we established an efficient computational framework to construct all-element database. This framework can be easily applied to other LMs, such as liquid Pb, and liquid Li, and can help design new LM alloys of low chemical reactivity as well as corrosion-resistant structural materials for the applications in nuclear energy systems, flexible electronics, soft robotics, etc. The methods can be also applied to molten salts for the R&D of molten salt reactors (MSRs). - The all-element database established in this study is a first-of-kind database in the world, and significantly advanced the chemistry of LM. (source : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : Takuji Oda
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 액체 금속;용해 엔탈피;확산 계수;불순물;원자론적 시뮬레이션; 2. liquid metal;solution enthalpy;diffusion coefficient;impurity;atomistic simulation;

□ 연구개요 본 연구는 생활 속 방사선 노출 위험성을 종합적으로 평가할 수 있는 독성발현경로 (AOP) 응용 방사선 위험 정밀평가기술 개발을 위해 백혈병 모델동물 혈액, 조직, 세포외분비 나노입자체 변화 등 방사선 노출 주요 현상(KE, key event)과 백혈병 발생 악영향 (AO, adverse outcome) 사이의 관계를 규명하고, 방사선 노출 인체 혈액 시료를 활용한 방사선 분자독성표지자 (molecular bioindicator) 선도물질의 유효성 검증 등을 수행하여 개인 방사선 노출 잠재적 위험 판별 기술개발 원천지식을 제공함 □ 연구 목표대비 연구결과 ※ 본 연구과제 제안 당시의 목표에 대해 아래와 같이 모두 달성하였음 ◦모델 동물을 이용한 방사선 피폭 백혈병 위험성 평가 시스템 구축 및 운영 - 방사선 피폭 독성발현경로 선도그룹 조사정보 바탕의 방사선 피폭 백혈병 위험 평가 모델시스템을 구축 운영하였으며, 계획보다 많이 위험성 평가를 시행하였음 - 백혈병 진단 및 추적 검사에 필요한 혈액 및 조직 시료 분석을 독성발현경로 (AOP) 플랫폼 기준으로 분자 (DNA 손상), 세포 (혈구 세포, 세포소기관 변화), 조직 및 기관 (혈액, 비장, 흉선, 림프절 등 백혈병 관련 기관), 동물 개체 (체중, 생존율)에서 측정하여 자료를 수집하였음 - 최초 계획에 없던 신규 분석 실험 (이미지 유세포 분석, 전자현미경 분석, 나노 입자체 추적분석 등)을 도입하여 백혈병 진단 및 검증 데이터의 정확도를 높였음 ◦혈액 세포외분비 나노입자체를 이용한 방사선 피폭 흡수선량평가 생체지표 발굴 - 모델동물 혈액에서 확인한 세포외분비 나노입자체의 방사선 반응성 (doseresponse relationship)을 인체 혈액에서 검증하였으며, 100 mSv 이하 매우 낮은 수준의 방사선 흡수선량을 평가할 수 있는 지표개발 원천지식을 확보하였음 ◦BBDR (Biologically based dose response) 기반 피폭 위험 질환 평가 함수 모델 개발 - 방사선 피폭 백혈병 위험성 평가 모델 마우스에서 수집한 생물학적 시료 데이터를 근거로 방사선 노출 이후 백혈병 주요 진단 인자인 smudge cells 발생에 대한 함수 모델을 제시하였음 ◦분자독성표지자 활용 방사선 피폭 백혈병 위험 진단 실용화 가능 기술 검토 - 방사선 신호전달 매개체인 나노입자체 성분 분석을 통해 확보한 후보 miRNA의 희소성을 고려하여 검출 수용력 확대 마이크로 닷 기술을 적용한 바이오칩 생산 기술을 제안하여 실용화 가능 기술 검토 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 본 연구개발성과 주요 결과는 OECD AOP-wiki DB (AOP432, Deposition of Energy by Ionizing Radiation leading to Acute Myeloid Leukemia)에 제공되어 종합적인 피폭 질환 위험성 평가에 활용될 것이며, UNSCEAR (유엔방사선영향과학위원회) 보고서에 등재되도록 추진하여 전 세계 연구자와 공유될 것임 - 동료 심사 논문 성과 발표 이후 후속 사업추진을 통해 도출된 선도물질의 질병 예측 유효성을 심화검토하고, 본 과제에서 제시한 검출역량 확장 마이크로칩 기술을 통해 피폭 질환 예측 진단 키트 상용화를 기대할 수 있음 - 혈액암 대상 방사선 피폭 위험예측 정보를 제공하는 것뿐만 아니라 암 이외의 질환(심혈관 질환, 면역질환, 백내장, 내분비계 질환 등)에 대해서도 방사선 피폭 위험성을 평가할 수 있는 정보를 제공할 수 있어 방사선 피폭에 대한 사회적 불안 경감과 안전한 방사선 이용의 목적에 이바지할 것임 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 성기문
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선;위험성 평가;독성발현경로;세포신호전달;분자독성지표; 2. radiation;risk assessment;AOP;signal transduction;bio-marker;

연구개요 Hippo pathway를 중심으로 NDR (Nuclear Dbf2-related) family인 인산화 효소들은 DNA 손상에 반응하여 세포주기 진행 및 신호전달의 조절에서 다양한 역할을 수행하고 있으며 본 연구를 통해 Cell cycle 조절에 관여하는 Hippo pathway 관련 protein network와 DNA 가닥 손상/복구 시스템의 연결고리 단백질을 새롭게 동정하고자 함. 나아가 STK38과 그 기질에 의한 유전체 안정성 유지기전을 규명하고, 궁극적으로 이들에 의한 유전체 불안정성 질환인 암 발병의 기전을 밝히고자 함. 연구 목표대비 연구결과 ▶ DNA 손상/복구 시스템의 새로운 인산화 효소 및 기질 발굴 · Ionizing radiation에 의한 DNA 손상 지점 (DNA damage sites) 이동하는 인산화 효소 동정 · STK38에 의한 DNA-damage response (DDR) 및 DNA repair system 신호전달 경로 활성 확인 · STK38 복합체에 의한 DNA 손상/복구 과정 및 유전체 안정성 조절인자들 간의 조절기전 확립 ▶ STK38 복합체의 단백질 네트워크 구축을 통한 유전체 안정성 조절인자들의 네트워크 확립 · DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템에서 STK38의 활성을 유발하는 조절인자 동정 및 세포 내 작용기전 규명 · STK38에 의한 DNA 손상/복구 과정에 관여하는 새로운 기질 분리/동정 및 단백질 수식화의 세포 내 기능을 규명 < DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템의 새로운 기전 및 유전체 안정성 실패에 의한 암화 기전 규명> ▶ DNA 손상 신호 및 복구 과정에 관여하는 수식화 효소인 STK38과 기질의 in vivo/ in vitro 기능연구 · STK38에 의해 조절되는 DNA 손상/복구 과정 체크포인트 단백질에 의한 생체 내 조절 분자기전 규명 · STK38의 수식화 활성/결핍돌연변이를 유도하여 DNA 손상/복구과정 활성 확인 · STK38에 의해 수식화되는 기질의 역할 및 수식화 결함에 의한 암화 기전 규명 ▶ 동물 모델을 이용하여 암 발생 및 진행 조절 연구 · STK38이 암 발생에 미치는 영향 분석하기 위해 세포의 Xenograft 모델 확인 · DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템에 의한 체크포인트 단백질의 새로운 조절인자인 STK38에 의한 조절 기전을 토대로 암 발생 제어 방안 연구 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) · DNA 손상/복구 과정 조절기전을 분자수준에서 밝힘으로써 DNA 손상/복구 및 유전체 안정성에 관여하는 조절인자들 간의 네트워크 확보가 가능하며, 분자 수준의 보편화된 연구방법 뿐 아니라 최근 개발되어 사용되어지고 있는 염색체 수복 능력 분석법,기질 동정 분석법, 결합 특이성 분석법 뿐만 아니라 인산화 수식화분석법 등 첨단 기법을 활용함으로서 효과적인 협동 연구 시스템이 확립될 것 임. · DNA 손상/복구 과정에 관여하는 새로운 조절 단백질과 그 기질의 변형을 동정하고 이들의 작용기전을 밝힘으로써 항암제 스크린을 위한 타겟으로 개발이 가능하며, DNA 손상을 제어하고 수복능력을 증가시킬수 있는 물질 개발과 효능의 검증에 기여할 것이라 생각됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 모정순
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 암;유전체 안정성;DNA손상/복구 과정;단백질인산화; 2. Cancer;Genome stability;DNA damage/repair process;STK38;Protein phosphorylation;

대덕 원자력이용시설과 서울 연구용원자로시설 부지 및 주변 지역에 대해 공간감마선량률 측정과 환경시료에 대한 방사능 분석을 실시하였다. 대덕 원자력이용시설과 서울 연구용원자로시설 주변의 공간감마선량률과 집적선량은 전년도와 비슷한 수준을 보였다. 전알파, 전베타, U 및 ⁹⁰Sr 등 환경방사능 농도는 모든 시료에 있어서 전년도와 유사한 준위를 유지하고 있었다. ³H의 경우 대덕 부지의 공기중 수분 및 빗물, 지표수에서 검출되어 일시증가 보고가 있었으며, 그 외에는 평상시 변동범위 이내였다. 감마동위원소의 경우 자연방사성핵종인 ⁴⁰K 또는 ⁷Be을 제외한 대부분의 인공방사성핵종의 농도가 최소검출가능농도 미만으로 나타났다. 서울 연구용원자로시설의 경우 지표수 시료에서 ¹³¹I이, 표층토양 시료에서 ¹³⁷Cs가 평상시변동범위 이내이거나 약간 높게 검출되었다. 검출된 ¹³⁷Cs의 방사능 준위는 1960 ∼ 1970년대 실시된 대기권 핵실험에 의한 전 지구적인 오염에 의한 것으로 판단된다. 한편, 원자력이용시설 운영으로 주변 주민에 대한 최대 유효선량은 0.00367 mSv/yr로 평가되었는데 이는 일반인에 대한 법적선량한도 (1mSv/yr) 및 부지 기준치 (0.25 mSv/yr) 보다 낮은 값으로 주변 주민의 방사선에 의한 영향이 거의 없는 것으로 판단된다. 본 연구의 환경방사선 평가 결과 조사기간 동안 원자력이용시설의 운영으로 인한 부지 및 주변환경에 대한 변화는 일어나지 않은 것으로 판단된다. (출처 : 서지정보양식 201p)

• 연구책임자 : 임종명
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 환경방사선량률;전알파;전베타;감마동위원소;환경방사능분석;원자력시설;기상관측;주민선량평가; 2. 3H;U;90Sr;Environmental radiation;gross alpha;gross beta;tritium;uranium;strontium-90;gamma radionuclide;environmental radioactivity analysis;nuclear facility;meteorology;dose assessment;