□ 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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 < 원자력 발전소 안전해석의 종합효과실험 데이터 기반 모델링 기법을 이용한 정확도 향상 연구 > ○ 원자력 안전해석코드의 정확도에 가장 큰 영향을 미치는 구성방정식을 종합효과실험(IET: Integral Effect Test) 데이터를 이용하여 데이터 기반 모델링 방법을 통해 불확실성 감소 ○ 이를 위해서 개별효과실험(SET: Separate Effect Test)에서 먼저 데이터 기반 모델링을 위한 인공신경망(ANN: Artificial Neural Network) 구축 및 원자력 안전해석 코드인 MARS와 연계 ○ IET의 데이터를 통해서 SET로 학습된 MARS+ANN 고도화 ○ 학습된 안전해석코드의 오차 및 한계 평가 ○ 전체 내용 ○ SET 데이터 기반 인공신경망(ANN) 학습 및 MARS-KS 코드와의 연동 - ANN 학습을 위한 여러 열수력 조건의 SET 데이터베이스 구축 - IET 데이터로 ANN을 학습하기 전 ANN을 SET 데이터로 선(先)학습 - ANN 구현이 용이한 Python 등의 언어와 MARS-KS와 연동 ○ 단일 IET 데이터 기반의 기계학습을 통한 안전해석 코드와 ANN 연동 - SET 데이터 기반으로 구성방정식을 대체할 수 있는 학습된 ANN의 IET 적용 및 평가 - SET 데이터 기반 ANN 출력 변수에서 IET 데이터의 모사를 위한 변수 보정 방법론 개발 - IET 데이터로 보정된 변수를 기반으로 한 ANN 학습 - 훈련된 ANN의 다른 IET 데이터의 적용성 및 정확성 평가 ○ 다중 IET 데이터 기반의 기계학습을 통한 코드 내 구성방정식의 오차 기여도 평가 - 다중 IET 데이터에서의 ANN 학습 및 정확도 평가 - 다중 IET 데이터 기반 ANN, 단일 IET 데이터 기반 ANN의 구성방정식간 비교 - 코드 내 구성방정식으로 인한 오차 및 한계 평가 □ 연구개발성과 • 본 연구를 통해 원자력 발전소 인허가에 중요한 발전소 안전해석 시 사용되는 안전해석코드에 여러 계통의 영향이 합쳐진 IET 데이터 기반 인공신경망(ANN)을 적용하여 더 정확한 안전해석코드를 구현하고자 함. • 구성방정식 모델 개발 시 IET 데이터를 활용하여 정확도를 향상할 수 있는 방법론 개발 • 기존 구성방정식 모델과 IET 데이터로 학습된 ANN의 비교를 통해 물리에 기반한 구성방정식 모델의 오차가 크게 발생할 수 있는 열수력학적 조건과 원인을 찾아내고 그에 따른 기존 구성방정식의 오차를 보정할 수 있는 영역을 찾을 수 있음. • ATLAS-DSP, LOFT와 같은 IET 실험이 추가적으로 시행될 때마다 ANN에 사용할 수 있는 데이터가 증가하며, 이를 통해 궁극적으로 구성방정식의 제한된 수학적 함수 형태에서 벗어나서 ANN을 통해서 비선형적 데이터 사이의 상관관계도 구현하여 안전해석 코드의 정확도를 최대화 할 수 있음. • ANN을 기반으로 한 규제코드 선진화와 원자력 시스템 해석 코드 개발에 기여할 수 있는 원천 기술 확보 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 기존 구성방정식이 가지는 제한적인 수학적 함수꼴에서 벗어나서 데이터 기반 모델링을 통해서 실험적 데이터가 축적될수록 자연스럽게 정확해지는 안전해석 코드 구현. • 기존에 안전해석코드의 검증에 주로 사용되었던 IET 실험데이터들을 안전해석코드 개발에 직접적으로 사용할 수 있게 해주는 기초기술. • 차세대 안전해석 코드개발을 위해 인공신경망(ANN)의 사용가능성을 선제적으로 파악하여 이를 바탕으로 해외선진국 대비 안전해석 코드 분야의 기술적 격차를 유지 또는 좁힐 수 있는 원천기술 개발 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이정익
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 규제 코드 선진화;인공신경망;차세대 원자력 시스템 안전 해석 코드;구성방정식;종합실험효과; 2. Progress of regulation code;Artificial neural network;Next generation nuclear system safety analysis code;Constitutive equation;Integral effect test;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 원자력시설 특성을 반영한 신규 사찰장비 개발 및 사찰관(검사원) 요구사항을 반영한 기존 사찰 장비 개선 ○ 전체 내용 - 원자력시설 특성을 반영한 신규 사찰장비 개발 - 사찰관(검사원) 요구사항을 반영한 기존 사찰 장비 개선 ○ 1단계 (1차, 2018) □ 목표 ○ 사찰 환경·물질 특성 및 사찰관 요구사항 분석에 따른 개선·개발 장비 설계안 도출 □ 내용 ○ 사찰 환경·물질 다변화에 대한 계량 관리 변경승인 사항 분석 - 국내 원자력 시설 및 사찰 대상 물질 특성 분석 - 국가 핵주기 시설별 특정 핵물질의 계량 관리 변경 승인 사항 분석에 따른 기술적 접근법 도출 ○ 기존 사찰 장비 분석 및 자비 개선·개발 요구사항 및 수요 분석 - 장비 개선·개발안 도출을 위한 CGEC 및 IAEA 및 국가 사찰관 (검사원) 요구사항 분석 ○ 사찰 장비 개선 및 개발안 도출 - 대상 장비별 개선·개발 경제성·기술적 타당성 분석 - 대상 장비 개선·개발을 위한 전산 모사 및 기본설계안 도출 ○ 1단계 (2차, 2019) □ 목표 ○ 중수로 사용후핵연료 검증 장비 제작 및 사찰 장비 설계 □ 내용 ○ 중수로 사용후핵연료 검증 장비 검출기 개선 - 대체 검출기 현장 평가를 통한 최적 검출기 선정 - 검출기 변경에 따른 신호처리부 변경안 도출 ○ 중수로 사용후핵연료 검증 장비 설계 최적화 및 제작 - 기본 설계(안) 기반 설계 최적화 - 성능 요건 및 평가 방법론 도출 ○ 사찰 장비 개선·개발(안) 도출 및 설계 - 사찰 대상에 대한 몬테카를로 기반 특성 모델링 및 사찰 장비 설계 - 성능 요건 및 평가방법론 도출 ○ 1단계 (3차, 2020) □ 목표 ○ 사찰 장비 제작 및 기초 성능 평가 □ 내용 ○ 중수로 사용후핵연료 검증 장비 성능 평가에 따른 보완사항을 반영한 시제품 제작 - 성능 및 특성 평가에 따른 미비점 및 추가 개선점 검토 - 운영 효율성과 편리성을 고려한 사용자 인터페이스(UI, User Interface) 개발 - 평가 결과에 따른 미비점 보완 및 개선사항을 반영한 시제품 제작 ○ 사찰 장비 시작품 제작 및 기초 성능평가 - 장비 설계 최적화 및 시작품 제작 - 장비 기본 성능 평가 ○ 1단계 (4차, 2021) □ 목표 ○ 개선·개발 장비 성능·현장 평가 및 운영 절차서 수립 □ 내용 ○ 현장 적용성 테스트 및 미비점을 보완한 완제품 제작 - 중수로 사용후핵연료 검증 장비 미비점을 보완한 완제품 제작 - 우라늄 폐기물 드럼 스캐너 현장 테스트 및 미비점 개선 ○ IAEA 사찰 장비와 성능 비교를 위한 현장 테스트 - 우라늄 폐기물 드럼 스캐너와 IAEA 사찰 장비 성능 비교 현장 테스트 ○ 운영절차 수립 및 개발 - 개선 장비 운영 보고서 및 절차서 수립 - 신규 개발 장비 운영 보고서 작성 및 절차서 개발 ○ IAEA 인증 추진 ○ 해당연도 (4차, 2021) □ 목표 ○ 개선·개발 장비 성능·현장 평가 및 운영 절차서 수립 □ 내용 ○ 현장 적용성 테스트 및 미비점을 보완한 완제품 제작 - 중수로 사용후핵연료 검증 장비 미비점을 보완한 완제품 제작 - 우라늄 폐기물 드럼 스캐너 현장 테스트 및 미비점 개선 ○ IAEA 사찰 장비와 성능 비교를 위한 현장 테스트 - 우라늄 폐기물 드럼 스캐너와 IAEA 사찰 장비 성능 비교 현장 테스트 ○ 운영절차 수립 및 개발 - 개선 장비 운영 보고서 및 절차서 수립 - 신규 개발 장비 운영 보고서 작성 및 절차서 개발 ○ IAEA 인증 추진 □ 연구개발성과 ○ 국외 논문 : 2건 ○ 원자력안전기술보고서(N-STAR) : 5건 ○ 국외 학술 대회 발표 : 3건 ○ 국내 학술 대회 발표 : 5건 ○ 시제품 제작 : 2건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 성능 및 편리성이 개선된 사찰장비와 개발된 신규 사찰 장비를 사찰 현장에서 활용 ○ 핵물질 사찰 장비 개선에 따른 IAEA 사찰 및 국가 검사 활동의 효과성과 효율성 향상에 기여 ○ 핵물질 안전조치 검사를 위해 신규 사찰 장비를 개발하여 IAEA에 제공함으로써 원자력 선진국으로써 국가 위상 제고에 기여 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 곽성우
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 핵물질;안전조치;사찰장비;우라늄;검증; 2. Nuclear Material;Nuclear Safeguards;Inspection Equipment;Uranium;Verification;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 원자력시설 사이버사건 대응 역량 및 체계 규제기술 강화를 위한 원자력시설 필수디지털자산 사이버사건대응 평가기술 개발 ○ 전체 내용 ○ 원자력시설 사이버공격 대응역량 평가를 위한 사이버공격 시나리오 정량 평가기술 개발 - 원자력시설 사이버공격 시나리오 개발을 위한 공격 시나리오의 주요 구성요소 및 공격항목 도출 □ 연구개발성과 ○ 정량적 성과 - 보고서 2건, 규제 방법론 1건 ○ 정성적 성과 - 원자력시설 사이버사건 대응 규제기술 강화 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 원자력사업자의 사이버사건 대응 이행 현황 평가의 규제기술 및 방법론 제공 ○ 기대효과 - 국내 원자력사업자의 사이버사건 대응 역량 및 훈련 체계를 진단하고, 최종 목표수준과의 갭분석을 통해 현재의 수준을 진단하는 등, 사이버사건 대응 규제가 나아갈 방향을 제시 - 사이버사건 대응 역량 및 대응 체계에 대한 정량적 평가를 위한 기준 및 방법론 개발을 통해, 원자력사업자에게 좀 더 명확한 법적 근거에 의한 규제 적용 - 다양한 요소를 고려한 고도화된 사이버공격 시나리오 예제를 통해, 원자력사업자의 훈련 효과성 증대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송재구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 원자력시설;필수디지털자산;사이버공격 시나리오;사이버사건 대응 역량 평가;사이버사건 대응 훈련; 2. Nuclear facilities;Critical digital asset;Cyber attack scenario;Cyber incident response capability assessment;Cyber incident response exercise;

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 저선량 방사선의 치료 효능 중 관절염에 대한 통증 완화가 보고됨. 하지만 정확한 기전 규명이 되지 않아 본 연구에서 저선량 방사선의 염증 유도 사이토카인 조절 기능을 확인 하고자 함 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 1. 선량별 저선량 방사선의 염증 인자 발현 조절 차이를 비교 2. 새로운 HuR 매개 저선량 방사선 민감 생체 지표 발굴 확인 Ⅳ. 연구개발결과 ❍ LPS 유도 사이토카인의 단백질 발현을 선량별 저선량 방사선 조사 후 면역염색법, 웨스턴 블롯 및 ELISA법으로 확인 비교 확인 ❍ 저선량 방사선 조사 세포에서 HuR에 결합되는 RNA 부분에서 새로운 유전자 발굴하고 HuR 매개 여부를 RT-PCR법, 웨스턴 블롯 으로 확인 Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 ❍ 저선량 방사선 치료분야의 확대 기대 ❍ 저선량(률) 방사선의 생체 영향에 대한 과학적 자료 확보 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 손태건
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 저선량(률) 방사선;항염증 효과;피폭 생체 지표;RNA 결합 단백질; 2. low-dose (rate) radiation;anti-inflammation effect;exposure biological indicator;RNA binding protein;

□ 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 ○ 핵활동 감시를 위한 재처리 탐지용 크립톤 자동 분석 기술 개발 ○ 전체 내용 ○ 현재 초저온 포집 방식 대신 상온 포집이 가능한 흡착방법 개발을 통한 크립톤 전용 포집 시스템 구축 및 현장 적용 기술확립 ○ 불순물 제거 및 라돈, 제논 등 방해물질 분리, 정제 기술을 확립하여 선택적으로 대기 중 미량 크립톤 분리 기술 구축 ○ 극 저준위 방사성 크립톤 방사능 정량 분석 기술 확립 ○ 1단계 □ 목표 ○ 크립톤 전용 포집장치 개발 ○ 크립톤 분석용 분리 및 정제 기술 개발 □ 내용 ○ 현재 크립톤 및 제논 포집 장치는 독일 기술이 유일하며, 초저온 흡착 방식으로 크립톤과 제논을 동시에 포집하는 방식임 ○ 초저온 흡착 방식의 경우 흡착효율이 높은 반면에 자동화로할 수 없는 단점이 있고, 크립톤보다 농도가 낮은 제논을 포집하기 때문에 평상시 일주일 단위로 운영해야 하는 한계가 있음 ○ 제논의 경우 전용 탐지 장비가 존재하기 때문에, 크립톤만 포집하는 장치를 개발하여 자동화 및 일체형 크립톤 전용 분석장치에 응용하고자 함. ○ 10,000L 포집에서 포집량을 5000L (50 %)에서 1000L (10%) 수준으로 줄이는 기술 개발로 포집주기 단축 및 처리 기술 간소화 방안 도출 ○ 수분, 이산화탄소 등 공기 중에 포함되어 있는 많은 불순물 제거 장치를 개발하고, 방사능 분석에 방해 핵종인 제논과 라돈을 분리할 수 있는 기술 개발 ○ 제논을 포집하는 기존의 초저온/고온 흡/탈착 방식을 탈피하고, 노블가스 중 라돈 제거 기술을 접목하여 효율적인 크립톤 분리 및 정제 시스템 개발 ○ 2단계 □ 목표 ○ 극 저준위 방사능 검출기술 개발 ○ 포집, 분리 및 정제, 방사능 분석 시스템 구축 ○ 방사능분석 및 핵종 분리 운영 프로그램 개발 □ 내용 ○ 크립톤 및 제논 동시분석장치 (BfS-IAR, 독일)은 능동형 비례계수기를 사용하며, 모든 단계가 수동 형태로 매우 복잡한 단계를 거쳐야 함. 섬광 방식의 베타 검출방식을 개발하여 크립톤 전용분석 시스템 구축 ○ 포집, 분리 및 정제, 방사능 분석의 각 장치 시스템 개발 및 현장 적용 ○ 연속 측정이 가능한 운영 알고리즘 개발 □ 연구개발성과 ○ 24 시간 포집 가능한 크립톤 전용 포집 장치 개발 ○ 크립톤 전용 분석이 가능한 신 개념 극 저준위 방사능 검출 기술 개발 ○ 포집, 분리 및 정제, 방사능 분석 모듈별 시스템을 구축하여 자동 분석 핵심 기술개발 ○ 방사능 관련 저명 국내·외 저널에 논문 게재 및 CTBTO 등 국내외 학술발표 ○ 신개념 극 저준위 방사능 검출 및 크립톤 전용 포집기 관련 특허 출원·등록하고 이와 관련해서 기술 이전 추진 및 시제품 제작 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 재처리 탐지용 크립톤 자동 분석 기술 개발을 통한 관련 분야 정보, 인력, 시설 등의 인프라 구축 및 핵 활동 탐지능력 향상 가능, 특히 동 분야는 국내에서 전문 인력이 부족한 상황으로 관련 전문가 양성이 가능하고 국제 전문가 및 기관과의 협력지속 가능 ○ 현재 노블가스 관련 장비유지 보수를 선진국에 의존하고 있지만 개발 성공 시 국내 기술자립에 활용 뿐 만 아니라 국내 실정에 맞게 주변국 은밀한 재처리 탐지에 적용 가능 ○ 현재까지의 크립톤 분석 국제 기술은 수동인 반면, 개발 성공 시 기술 자립뿐만 아니라 자동화 시스템으로 기술 선도가 가능할 것으로 기대, 특히 IAEA 등 기타 국제기구에 활용이 가능할 것으로 판단 ○ 국내 관련 기업에 전수 및 국외에 기술 수출이 가능 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이완로
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 재처리 탐지;방사성 크립톤;크립톤 포집기;극 저준위 방사능분석;노블가스 흡착기술 분리/정제; 2. Reprocessing detection;Radioactive krypton;Krypton sampling;Low-level radioactivity analyser;Adsorption of noble gas;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최시호
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 유전자편집;유전변이;전사체분석;분비물질;방사선;오가오노이드; 2. Gene editing;mutation;transcriptom analysis;exosome;radiation;organoid;

Ⅳ. 연구개발결과 • 임상시험 전용으로 구축한 가속기의 고출력 고주파 테스트 및 실시간 모니터링 구축과 단일 펄스전원장치에 고압 디바이더를 이용하여 전자총과 마그네트론 연동 가동 구현. • 임상시험용 실험실의 사용허가를 위한 구동 콘솔, 인터락, 모니터링 시스템 개발 및 구축. • 매달 정기적으로 가동하며 빔서비스를 제공하는 연구용 가속기의 안정적 구동을 위한 유지/보수 작업 수행 및 실험 특성에 따라 가동하도록 제어 패널 및 펄스 고전압 및 전류를 실시간 모니터링 시스템 구현. • 전자총 특성 연구를 위한 검증장치 및 정밀 측정 시스템 구축하였으며, Wire-scanner의 Fork의 업그레이드를 통해 빔 프로파일을 전자총 출구로부터 4 mm 떨어진 위치까지 근접하게 측정 가능하도록 구현함. • 전자총 내부 부품의 정밀정렬제어 및 생산 수율 향상을 위해 설계 업그레이드 및 제작을 통해 성능 검증하여, 3개를 제작 완료함. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 임희진
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 방사선치료기;펄스전원장치;인터락;전자총;고선량률; 2. Radiation Therapy machine;Pulse modulator;Interlock;Electron-gun;High dose rate;