□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 화합물반도체 검출기인 CZT 검출기를 이용하여 상온에서 감마선 및 중성자 방출선원의 탐지가 가능하고, 감마선과 중성자의 동시계측이 가능한 휴대용 핵종분석 장치 개발 ○ 전체 내용 ○ 국내·외 기술개발 현황 조사 및 분석 - 국내·외 방사선 측정기 제품 조사 및 분석 - 국내·외 연구현황 조사 및 분석 - 국내·외 방사선 검출기 기술동향 조사 및 분석 ○ 중성자 검출 및 감마선 핵종분석용 CZT 검출모듈 설계 및 제작 - CZT 기반 방사선 검출모듈 설계 및 제작 • CZT 기반 방사선 검출모듈(CZT 검출기+MCA) 설계 및 제작 - 중성자 및 감마선 검출용 CZT 검출모듈 구성 및 배열 • 열중성자 및 감마선 검출용 : CZT 검출모듈(CZT #1) • 속중성자 검출용 : PE 감속재 + CZT 검출모듈(CZT #2) - CZT 검출모듈 전기 및 방사선 응답 시험 ○ 통합신호처리 시스템 설계 및 제작 - 중성자 및 감마선 동시측정 시스템 설계 - 신호처리부 제어기판(회로도, PCB) 설계 및 제작 • 핵종분석 및 중성자 검출용 센서 및 제어부 설계 • 고전압 및 Bias 전압 발생부 및 필터부 설계 및 제작 ○ 중성자 검출 및 감마선 핵종분석 알고리즘 개발 - 중성자 검출 알고리즘 개발 • 중성자/CZT 검출기 반응 2차 감마선 스펙트럼 및 배경 처리 ✔ 0 ~ 3 MeV의 감마선을 1,024 채널로 계측(2.93 keV/채널) ✔ 대상 선원 실측값에서 배경 방사선을 제외한 참값 산출 • 에너지 스펙트럼 내 첨두 검색 및 자료 처리(Peak Search and Fitting) ✔ 스펙트럼 내 특정채널과 주변채널(5개) 평균값 비교 ✔ 특정채널과 주변채널 평균값 차이의 백분율 산출 ✔ 차이 백분율에 대한 가중치 적용 및 제곱 (특성감마선 vs. 무의미한 채널과의 대비 효과 제공) • 중성자 에너지 준위 판별 ✔ 측정 대상 핵종으로부터 2개 검출기(CZT #1, #2)로 동시 계측 후, 2개 계측값 간의 차이값을 이용하여 속중성자와 열중성자 선별 구분 - 감마선 핵종분석 알고리즘 개발 • 감마선원의 1차 감마선 스펙트럼 및 배경 처리 ✔ 0 ~ 3 MeV의 감마선을 1,024 채널로 계측(2.93 keV/채널) ✔ 대상 선원 실측값에서 배경 방사선을 제외한 참값 산출 • 에너지 스펙트럼 내 첨두 검색 및 자료처리(Peak Search and Fitting) ✔ 스펙트럼 내 특정채널과 주변채널(7개) 평균값 비교 ✔ 특정채널과 주변채널 평균값 차이의 백분율 산출 ✔ 차이 백분율에 대한 가중치 적용 및 제곱 (특성감마선 vs. 무의미한 채널과의 대비 효과 제공) • 감마선 핵종분석 ✔ 감마선 방출 핵종별 특성감마선 라이브러리(예, ¹³⁷Cs: 662 keV, ⁶⁰Co: 1175, 1333 keV) 자료와 측정결과 비교 및 핵종 판별 ○ 휴대용 핵종분석 장치 시작품 개발 및 시험 - 휴대용 핵종분석 장치 시작품 제작 - 핵종분석 및 Peak 검출 프로그램 제작 (시스템 연동 태블릿 PC 내 설치 및 운영) - 휴대용 핵종분석 장치 시작품 시험 및 성능평가 • HPGe 정밀측정 장치와의 자체 비교 시험 • KOLAS 인증기관(KRISS) 공인 성능평가 시험 □ 연구개발성과 ○ 중성자 검출 및 감마선 핵종분석용 CZT 검출모듈 설계 및 제작 - CZT 기반 방사선 검출모듈(2대의 CZT 검출기) 설계 및 제작 • 열중성자 및 감마선 검출용 : CZT 검출모듈(CZT #1) • 속중성자 검출용 : PE 감속재 + CZT 검출모듈(CZT #2) ○ 통합신호처리 시스템 설계 및 제작 - 중성자 및 감마선 동시측정 시스템 설계 - 신호처리부 제어기판(회로도, PCB) 설계 및 제작 • 핵종분석 및 중성자 검출용 센서 및 제어부 설계 • 고전압 및 Bias 전압 발생부 및 필터부 설계 및 제작 ○ 중성자 검출 및 감마선 핵종분석 알고리즘 개발 - 중성자 검출 알고리즘 개발 • 중성자/CZT 검출기 반응 2차 감마선 스펙트럼 및 배경 처리 • 에너지 스펙트럼 내 첨두 검색 및 자료 처리(Peak Search and Fitting) • 중성자 에너지 준위 판별 - 감마선 핵종분석 알고리즘 개발 • 감마선원의 1차 감마선 스펙트럼 및 배경 처리 • 에너지 스펙트럼 내 첨두 검색 및 자료 처리(Peak Search and Fitting) • 감마선 핵종분석 ○ 휴대용 핵종분석 장치 시작품 개발 및 시험 - 휴대용 핵종분석 장치 시작품 제작 - 핵종분석 및 Peak 검출 프로그램 제작(시스템 연동 태블릿 PC 내 설치 및 운영) - 휴대용 핵종분석 장치 시작품 시험 및 성능평가 • HPGe 정밀측정 장치와의 자체 비교 시험 • KOLAS 인증기관(KRISS) 공인 성능평가 시험 ○ 연구성과물 - 국내논문 : 1건 등재 및 1건 신청/진행 중 • 2020 방사선기술과학(KCI 등재) 제43권 제6호 등재 • 2021 Analytical Science & Technology(SCOPUS, NDSL, KCI, KSCI, ESCI 등재)신청(2021.12.15.) 및 진행 중) - 국내학술발표 : 2건(2020 KRS 춘계학술대회, 2021 한국분석과학회 추계학술대회) - 국내특허등록 : 1건(10-2274785, 2021.07.02.) - 국내특허출원 : 1건(10-2021-0176621, 2021.12.10) - 프로그램등록 : 2건(C-2020-046038-2/2020.11.27., C-2021-059116/2021.12.29) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 비핵화 검증 시 국가차원의 위성/영상을 통해 원격으로 핵활동이 탐지되면 본 휴대용 핵종분석 장치를 통한 현장 검증에 활용 가능하며, 실용화 단계에서는 타 기관과의 연계를 통해 위성/영상에 의한 원격 핵탐지 및 비핵화 현장 검증뿐만 아니라 통합관리프로그램 운영을 통한 관리에 활용 가능 ○ 또한 국민안전과 직결되는 원자력발전소 또는 핵물질 취급시설에서의 대규모 방사능 누출 사고와 같은 국가 재난상황 시 중성자 및 감마선 등으로 부터의 2차적인 방사선 피해 최소화 및 사고 수습을 위한 신속한 방사선 탐지와 방출선원에 대한 정확한 데이터 분석을 기반으로 한 철저한 현장 조사에 활용 가능 ○ 원자력발전소 또는 핵물질 취급시설 등의 작업환경 내 안전관리 목적으로 활용될 수 있고, 다양한 목적의 방사선 계측기 계발 시 본 연구에서 개발된 핵종분석 방법을 적용하여 신속한 방사선 탐지와 방출선원 정보에 대한 정확한 데이터 분석이 가능하므로, 원자력 및 방사선 이용에 대한 안전 증진으로 국민적 이해와 신뢰 향상에 기여 가능 ○ 연구개발 장치의 핵심은 방사능 분석과 감마선·중성자 측정일체형 계측기이며, 정량화 설계 기법을 적용한 소형화된 IEC 60846 / 61525 규격에 충족하는 장치로서 국내 표준모델로 활용 가능 ○ 방사선(능) 분석/계측기 활용분야는 비핵화 검증 및 핵물질 감시, 원자력발전소 및 기타 원자력/방사능 이용 기관에서의 사고 및 안전 관리 그리고 보안검색산업 등으로 다양하며, 이러한 방사선 이용 및 활용 시 사용되는 중성자 검출이 가능한 방사선계측기의 국산화가 가능하며, 국내 반도체검출기 적용 방사능 분석 및 방사선계측기 제조분야의 기초데이터를 확보하여 계측기 분야 기술개발에 활용 가능 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 홍용호
• 주관연구기관 : 엔이티
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. CZT 검출기;방사선 계측;핵종분석;중성자;감마선; 2. CZT (Cadmium Zinc Telluride);Radiation Measurement;Nuclide Analysis;Neutron;Gamma-ray;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ▪ 차세대 원자력 기술 및 국내 원자력 활동 분석을 위한 통제지침 및 원자력 정보 분석‧관리 시스템 개발 ○ 전체 내용 ▪ 차세대 원자력 기술 및 민감분야(농축, 재처리, 형상변환 등) 조사·분석을 통한 통제지침 개발 ▪ 핵주기 관련 공개자료 및 연구개발 정보 수집분석 시스템 개발 ▪ 원자력 산업체 정보 수집분석 시스템 개발 ▪ 우려거래자 정보 수집 시스템 개발 및 NEPS 연계(추가성과) ○ 1차년도 □ 목표 ▪ 국내 주요 원자력 기술 및 핵무기 관련 기술 조사‧분석 ▪ 국가 원자력 기술 정보 분석 및 관리를 위한 전산체계 구축 기반 마련 □ 내용 ▪ 국내 주요 원자력 기술 및 핵무기 관련 기술 조사‧분석 - VHTR, SFR 등 차세대 원전 관련 품목 및 기술 조사·분석 - 농축, 재처리, 핵무기 등 민감 분야 관련 품목 조사 ▪ 국가 원자력 기술 정보 분석 및 관리를 위한 전산체계 구축기반 마련 - 국내외 오픈 소스(논문, 신문, 웹 등) 등 핵주기 관련 공개정보 수집 및 특성 분석 - 핵주기 관련성 판단을 위한 핵심 기준 수립 - 공개자료 수집‧분석 시스템 개념 설계 및 시스템 구축기반 마련 ○ 2차년도 □ 목표 ▪ 주요 원자력 기술 관련 통제품목 선정 및 데이터베이스화 ▪ 원자력 기술별 전략물자 데이터베이스 구축 ▪ 국가 원자력 기술 정보 수집‧분석을 위한 전산체계 구축 □ 내용 ▪ 주요 원자력 기술 관련 통제품목 선정 및 데이터베이스화 - 주요 원자력 기술 분석 결과와 통제품목과의 연관성 분석을 통한 통제품목 선정 ▪ 원자력 기술별 전략물자 데이터베이스 구축 - 주요 원자력 기술에 대한 통제품목과 원자력산업 정보에 대한 통합 데이터베이스 구축 ▪ 국가 원자력 기술 정보 수집‧분석을 위한 전산체계 구축 - 핵주기 관련 공개자료 수집 시스템 구축 - 핵주기 관련성 판단을 위한 분석 시스템 구축 ○ 3차년도 □ 목표 ▪ 국내 주요 원자력 산업 및 연구개발 현황 조사·분석 ▪ 주요 원자력 산업 및 연구개발 정보 데이터베이스 구축 ▪ 국가 원자력 기술 정보 분석 및 관리를 위한 전산체계 개발 □ 내용 ▪ 국내 주요 원자력 산업 및 연구개발 현황 조사·분석 - 민감분야 관련 통제품목 선정 및 품목 데이터 구체화 - 민감 분야 관련 품목의 개발, 제조, 수출 기관 정보 수집 및 분석 ▪ 주요 원자력 산업 및 연구개발 정보 데이터베이스 구축 - 통제품목 및 핵주기 관련 원자력 산업, 연구기관, 연구자 정보 데이터베이스 구축 ▪ 국가 원자력 기술 정보 분석 및 관리를 위한 전산체계 개발 - 주요 원자력 산업 및 연구개발 정보 수집 및 분석을 위한 시스템 개념 설계 및 구축 - 旣 구축된 수출통제 시스템과의 연계에 대한 개념 설계 ○ 4차년도 □ 목표 ▪ 차세대 원자력 기술 및 핵무기 관련 기술·품목에 대한 통제지침 수립 ▪ 국가 원자력 기술 정보 수집 분석 시스템 개선 ▪ 국가 원자력 기술 정보의 분석 및 관리를 위한 전산체계 개발 □ 내용 ▪ 차세대 원자력 기술 및 핵무기 관련 기술·품목에 대한 통제지침 수립 - 차세대 원자력 및 핵무기 관련 기술과 품목에 대한 통제품목 확정 - 통제품목 별 수출통제 가이드라인 및 피규제자 제도 편입을 위한 법령 등 규정 수립 ▪ 국가 원자력 기술 정보 분석 및 관리를 위한 연관 검색 시스템 구축 - 데이터베이스 간 연관검색을 위한 온톨로지(ontology) 구축 - 품목, 기업, 연구 관련 정보 등의 연관검색을 위한 시맨틱(semantic) 검색시스템 구축 ▪ 旣 구축된 전략물자 수출통제 시스템과의 연계 및 실용화 - 국가 원자력 기술 정보 수집 분석 시스템의 알고리즘 및 UI개선을 통한 최적화 - 기존 수출통제 전산시스템과 최적화된 개발 시스템 간 연계 및 검증 □ 연구개발성과 ▪ 차세대 주요 원자력 기술 조사 및 분석을 통한 데이터베이스 구축 - VHTR 등 차세대 원자력 기술 관련 통제품목 데이터베이스 - 농축‧재처리‧핵무기 등 민감기술에 관한 통제품목 데이터베이스 - IAEA 정보, 공개정보 등 핵주기 관련 정보 데이터베이스 ▪ 차세대 원자력 기술 및 원자로 외 핵주기 관련 수출통제 품목 및 통제지침 수립 - 차세대 원자력 기술 및 민감기술에 관한 수출통제 지침 및 NSG 통제지침 개정안 - 전략물자수출입고시 개정안 ▪ 국가 원자력 기술 정보 분석 및 관리를 위한 전산 시스템 구축 - 핵주기 관련 공개자료 및 연구개발 정보 수집분석 시스템 개발 - 원자력 산업체 정보 수집분석 시스템 개발 - (추가성과) 우려거래자 정보 수집분석 시스템 개발 ▪ 정량 성과 - 원자력안전성과: 안전기술보고서 6건, 규제정책제안 5건 - 논문 및 학술대회 발표: 국외 비 SCI(Scopus 등재지) 3건, 학술대회 발표 9건 - 특허 및 소프트웨어: 특허 3건 출원, 소프트웨어 등록 6건 - 성과홍보 및 연구시설 장비: 성과홍보 4건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 차세대 원전에 대한 전문판정 심사지침서 및 원자로 외 핵주기 품목을 포함하여 개정된 전문판정 심사지침서는 향후 차세대 원전 및 원자로 외 핵주기 품목의 수출통제 규제활동 및 유관기관 기술검토 문의에 활용 - IAEA의 추가의정서 의무이행에 핵주기 정보 수집분석 시스템을 활용하여 대상선정 및 검토에 활용 - 원자력 산업체 정보 수집분석 시스템은 제도권 외의 원자력 산업체에 대한 아웃리치 대상 발굴에 활용 - 우려거래자 정보 수집시스템으로 수집한 데이터베이스는 현재 수출허가 및 전문판정 심사 시 기초자료로 활용할 수 있으며 민원인이 수출하고자 하는 대상이 우려거래자에 등재되어 있는지 판단하는 자료로도 활용 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 이상준
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 수출통제;전략물자;핵주기;민감기술;핵무기; 2. Export Control;Strategic Items;Nuclear Fuel Cycle;Sensitive Technology;Nuclear Weapon;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 912 경주지진 지역 지진원 정밀조사를 통한 해당지역 지진유발 단층 규명 ○ 주변원전 최대지진동 산정 및 912 경주지진 지역 장기 모니터링·대응 체계 구축 ○ 912 경주지진 발생 구역 15km 심도 부근 연약구간 확인 및 지질정보 확보 ○ 경주지진의 지진원 특성을 반영한 지진동 평가 기술기준(안) 개발 ○ 전체 내용 ○ 미소지진 관측 및 탐지 방법론 개발 ○ 미소지진 탐지 프로그램 개발 ○ 지진원 특성 분석 방법론 개발 ○ 912 경주지진 발생 지역 단층의 마찰 특성 연구를 통한 지진 원인 분석 ○ 912 경주지진 진원 지역 미소지진 DB 구축 ○ EGF를 이용한 912 경주지진 단층면 slip 분포 결정 ○ 경주지진 전진-본진-여진 자료를 이용한 지진원 스케일링 관계식 도출 ○ EGF를 이용한 강진동 예측 기술 개발 ○ 경주지진 지진원 단층구조 규명 ○ 최대 잠재지진 규모 산정 ○ EGF를 이용하여 잠재 최대 지진에 대한 주요 부지에서의 지진동 예측 ○ 진원 부근 집중 DC 및 MT 자료 확보 - 대상 지역 3차원 모델링 및 역산이 가능한 탐사 자료 확보 - MT 200 point 이상, 2.5 km DC 4 측선 이상 ◯ 해석 범위 - 관심영역 대비 2.5배 이상의 영역에 대한 지하 비저항 모델 생산 - 15km 이상의 심도에 대한 지하 모델 생산 ◯ 핵심 기술 - 송수신 분리에 의한 대심도 DC 비저항 탐사 자료 수행 - 15km 이상의 가탐심도 확보를 위한 MT 저주파 신호 획득 - 3차원 MT 모델링 및 역산 기술 확보 - 모니터링을 위한 제반 장비, 분석 기술 및 운영 방안 확보 ◯ 분석 정보 - 진원 심도 연약구간 분석 및 미소 지진과의 연관성 분석 - 단층의 지하 연장 상태에 대한 정량적 분석 - 지진 집중 구역 비저항 지질정보 확보 - 관측 탐사 자료의 DB화 및 표준화 정보 제공 ○ 2016년 9월 12일 경주지진(이하 경주지진)은 지표에 드러나지 않은 단층에서 발생한 지진으로서, 경주지진에 대한 지진원 특성 연구 및 지진동 산정기술을 분석하여, - 경주지진의 지진원 특성을 반영한 지진동 평가 기술기준(안)을 개발하고, - 원전부지의 지질, 지진안전성 및 지반안정성 평가 기술기준(안)을 개발함. ○ 1단계 (2017~2019) □ 목표 ○ 미소지진 탐지 및 분석 기술개발 ○ EGF 선정 및 전처리 기술 개발 ○ 912 경주지진 원인 규명 ○ 16년 9월 지진 지진원 심부 물리탐사 기반구축 및 자료 취득 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 및 적용현황 분석 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 및 인근 단층특성 결과 분석 □ 내용 ○ 미소지진 탐지 프로그램 개발 ○ 미소지진 단층면해 역산 프로그램 개발 ○ 912 경주지진 전진-본진-여진을 분석하여 EGF로 활용 가능한 지진 선정 및 단층면 slip 분포결정을 위한 전처리 기술 개발 ○ 지진원 특성 분석 방법론 개발 ○ 912 경주지진 발생 지역 단층의 마찰 특성 연구를 통한 지진 원인 분석 ○ 경주지역 물리탐사 기반구축 - 진원부근 심도 연약구간 탐사 및 모니터링 방법론 개발 - 진원 심도 연약구역 모니터링 프로그램 개발 - 진원부근 심도 연약구역 확인 기술개발 - 원전부근 단층 지하 연장상태 정량 분석 기술개발 - MT 기반 진원 심도 연약 구간 모니터링 자료 DB 구축 ○ 경주지역 물리탐사 자료취득 - 지진원을 중심으로 40 km x 40 km 영역에서 AMT 자료 301 측점 및 MT 자료 251 측점 취득 - 2개 이상 측선에서 길이 최소 길이 4 km의 전기비저항 탐사 자료 취득 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 및 적용현황 분석 - 지질, 지진안전성 및 지반안정성 평가 기술기준 및 적용현황 분석(I) - 경주지진 주변원전 지역 단층/지진원 조사결과 현황 분석(I) ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 및 인근 단층특성 결과 분석 - 지질, 지진안전성 및 지반안정성 평가 기술기준 및 적용현황 분석(II) - 경주지진 주변원전 지역 단층/지진원 조사결과 현황 분석(II) - 경주지진 주변원전 지역 단층/지진원 조사결과의 설계지진 적용현 조사·분석(I) - 부지응답분석 입력데이터 개발 기술 ○ 2단계 (2020~2021) □ 목표 ○ 경주지진 진원지역 미소지진 DB 구축 ○ 경주지역 지진원 물리탐사 자료 해석 및 모니터링 체계 구축 ○ 912 경주지진 지역 지진원 정밀조사를 통한 해당지역 지진유발 단층구조 규명 및 최대잠재지진규모 산정 ○ 주변원전 최대지진동 산정 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 및 설계지진 영향 분석 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 평가, 제·개정(안) 개발 □ 내용 ○ 912 경주지진 지진원지역 미소지진 DB 구축 ○ 경주지진 지진원(내남단층)지역 속도구조 도출 ○ 경주지진 이후 경상도 일대 지진발생 현황 및 해석 ○ 미소지진 단층면해 역산 및 경주지진 지진원(내남단층) 지역 응력장 해석 ○ 경주지진 시 내남단층의 파열면 분석 ○ EGF를 이용한 경주지진 지진원(내남단층) 단층면 slip 분포 결 ○ 경주지역 미소지진의 지진원 스펙트럼 분석을 통한 지진모멘트 및 응력강하 분석 ○ 경주지진 전진-본진-여진 자료를 이용한 지진원 스케일링 관계식 도출 ○ 단층의 마찰특성연구 및 미구조연구를 통한 경주지진 원인 해석 ○ 물리탐사 자료 해석 ○ 물리탐사 모니터링 체계 구축 ○ 경주지진 시 내남단층의 파열 전파/저지 분석 ○ 내남단층의 3차원구조 및 최대지진규모 도출 ○ EGF를 이용한 최대지진동 산정 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 및 설계지진 영향 분석 ○ 원전부지 안전성 평가 기술기준 평가, 제·개정(안) 개발 □ 연구개발성과 - 원자력안전기술보고서: 19 - 국제 SCI논문: 36 - 국내 비SCI논문: 7 - 학술대회발표(국내·국외): 180 - 인력양성: 박사 6, 석사 20, 학사 12 - 시제품: 1 - S/W등록: 1 - 포상 및 수상 실적: 2 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 912 경주지진 관련 활동성단층 여부에 대한 과학적인 규명을 통해 최대 잠재지진 및 지진동 재산정 - 이동식 미소지진망으로부터 취득된 미소지진자료의 지속적인 분석을 통한 원전 밀집지역의 활동성단층에 대한 장기 지진모니터링 및 대응체계 마련 - 912 경주지진 관련 단층에 대한 물리탐사 기반의 과학적인 규명을 통해 최대 잠재지진 및 지진동 재산정 등을 위한 정량적 지질 정보 제공 - 지진 발생지 인근에 월성, 고리, 신고리 등 다수원전이 가동 중임에 따라 원전내진설계기준 재평가를 위해 912 경주지진발생지역 지진원에 대한 정밀조사 결과제공 - 원전 밀집 지역에 위치한 단층대의 심부 상태에 대한 과학적이며 기술적인 정보를 제공함으로써, 원전에 대한 무분별한 안정성 논란을 잠재워 경제적, 산업적으로 안정성 있는 정책 실현 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이진한
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 912 경주지진;고정밀 미소지진 관측망의 자료분석;지구물리탐사;활성단층;원전부지 안정성평가; 2. 912 Gyeongju earthquake;Analysis of data from high-density-port able-seismograph network;geophysical survey;active fault;evaluation of seismic safety for NPP sites;

□ 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;

□ 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;

□ 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 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 ❍ 인공지능 기술과 위치 센서가 부착된 가이드 기구를 이용하여 최소 침습 골절정복 수술에 사용되는 잠금나사 삽입유도시스템을 개발 ❍ 인공지능 기반의 잠금나사 삽입유도 시스템은 (1) 수술계획장치, (2) 삽입유도장치로 구성 ❍ 수술계획장치(SW) · C-arm 촬영 영상으로부터 잠금나사가 삽입될 목표 위치와 방향 검출 · 삽입유도장치의 위치 정보 획득 · 삽입유도장치 위치 정보를 잠금나사 삽입 목표값과 같이 표시 ❍ 삽입유도장치(HW) · 위치 센서를 이용하여 현재 위치 정보를 수술계획장치에 전달 · 목표 위치와 방향에 도달할 경우 삽입유도를 위한 고정기능 ❍ 의료기기 품목허가 및 GMP(의료기기 제조 및 품질관리기준) 인증 획득 · 잠금나사 삽입유도시스템 품목허가 획득 · 잠금나사 삽입유도시스템 제조를 위한 GMP 인증 획득 전체 내용 ❍ 수술계획장치(SW) 개발 · 잠금나사 삽입유도용 가이드 데이터베이스 구축 · 딥 러닝 알고리즘 기반 잠금나사 삽입유도용 가이드 모델 개발 · 잠금나사 삽입유도용 가이드 솔루션 개발 ❍ 삽입유도장치(HW) 개발 · 의료용 위치추적 센서 개발 · 가이드 기구 개발 ❍ 의료기기 인허가 및 사업화 · 기술문서 심사 · 해당 품목군에 대한 GMP 심사 및 인증 획득 · 2등급 의료기기 품목허가 획득 · 전국적 판매망 구축 및 제품 판매 1년차 (2단계) 목표 ❍ 딥러닝 기술이 적용된 잠금나사 위치와 방향 검출 SW 시제품 개발 ❍ 의료용 위치탐색 센서 시스템이 적용된 삽입유도장장치 시작품 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 개발 ❍ 모형뼈를 이용한 임상평가 내용 ❍ 잠금나사 삽입유도용 AI 학습 데이터베이스 구축 (학습데이터 1,000건 이상 확보) ❍ 딥 러닝 알고리즘 기반 잠금나사 삽입유도용 AI 모델 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도용 AI 모델 검증 ❍ 삽입유도장치 기구 개발 ❍ 의료용 위치탐색 센서 개발 ❍ 삽입유도장치 기구에 대한 성능평가 환경 구축 및 평가 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 UI/UX 개발 ❍ 수술참관, 임상 환경 제공, 의료진 품평회 ❍ 모형뼈를 이용한 모의실험 환경 구축 ❍ 모형뼈 실험 2년차 (2단계) 목표 ❍ 딥러닝 기술이 적용된 잠금나사 위치와 방향 검출 SW 고도화 및 양산전 시제품 개발 ❍ 의료용 위치추적 센서 시스템 고도화 및 삽입유도장치 시제품 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 개발 ❍ 동물사체를 이용한 전임상시험 ❍ 의료기기 2등급 품목허가 및 GMP 인증 획득 내용 ❍ 딥러닝 알고리즘 최적화를 통한 잠금나사 삽입 위치 및 방향 오차 개선 ❍ 임상 요구사항을 고려한 삽입유도장치 기구 개선품 제작 ❍ 사용성 편의성 등을 고려한 시제품 개발 ❍ 2등급 의료기기 인허가를 위한 신뢰성 확보 ❍ 수술참관, 임상 환경 제공, 의료진 품평회 ❍ 의료기기 인허가 준비 ❍ 전임상시험 절차 준비 ❍ 전임상시험 실시 ❍ 의료기기 품목허가 컨설팅실시, 품목허가 심사 신청 및 2등급 품목허가 인증 ❍ GMP 인증을 위한 공간 마련 및 인증 획득 연구개발성과 ❍ 최종결과물 : 인공지능 기반의 잠금나사 삽입유도 시스템 ❍ 구성 : (1) 수술계획장치(SW), (2) 삽입유도장치(HW) ❍ 개발성과 : 인공지능 기술 및 알고리즘과 위치 센서가 부착된 가이드 기구를 이용하여 최소침습 골절정복 수술에 사용되는 잠금나사 삽입을 유도시스템 개발 ❍ GMP 인증 및 의료기기 2등급 품목허가 획득 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 □ 활용계획 ❍ 근골격계 인공지능-로봇 분야의 패러다임 전환 · 기존 컴퓨터 기술을 이용한 기술에서 인공지능을 이용한 기술로 패러다임 변환 · 의료 빅데이터와 환자 고유 데이터 등을 이용한 정확한 진단, 수술 계획, 수술 지원, 예후 예측 등이 가능 · 의료진의 경험과 인공지능의 융합으로 환자의 안전성 및 치료 정확성 향상 ❍ 근골격계 인공지능-로봇 분야의 원천기술 확보 · 진단, 치료 계획, 치료 후 예측, 치료 지원 등과 같은 근골격계 인공지능-로봇 분야의 원천기술 확보 ○ 4차산업혁명 핵심 기술개발에 따른 고용 창출 · 근골격계 인공지능-로봇 분야는 생산/제조/판매의 일회성 이윤 창출이 아닌, 의료데이터 관리, 알고리즘 개선, 로봇 시스템 유지/보수, 소모품 생산, 판매 등 지속적인 서비스 모델 생성이 가능 □ 기대 효과 ○ 골절 수술 환자는 방사선 피폭 문제를 최소화할 수 있고 의료진의 임상경험과 무관하게 우수한 의료 서비스를 받을 수 있음 ○ 정형외과 의료진은 저비용이고 사용 절차가 간편한 수술항법시스템으로 정형외과 의료진의 방사선 피폭 문제를 최소화할 수 있음 ○ 본 사업을 통해서 외상고정장치 시장의 새로운 시장을 창출하고 선점하는 한편, 관련 분야 무역 불균형을 개선하고, 무역수지 적자를 개선할 수 있음 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 조효준
• 주관연구기관 : 엔가든
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 잠금나사;인공지능 의료기기;최소침습 골절수술;삽입유도;방사선피폭; 2. Locking screw;AI medical device;Minimal invasive fracture surgery;Insertion guide;Radiation exposure;

□ 연구 목표 ○ 본 과제의 목표는 1) radioprotective adjuvant인 플라젤린을 활용하여 최적의 항암 방사선-면역 병합치료법 플랫폼을 제공하고, 2) 강력한 방사선-면역치료법을 응용하여 악성신경교종과 같은 난치성 암치료의 새로운 대안을 제시하며, 3) 궁극적으로 현행 면역치료법에 비해 현저히 낮은 비용으로 large established solid tumor의 치료를 가능케 하되, 4) 부작용은 최소화할 수 있는 차세대 암치료법을 개발하는데 있음. □ 연구 개발 성과 ◀Radioprotectant adjuvant 기반 방사선면역치료 플랫폼 개발▶ ○ 항암방사선면역 병합요법 기반연구: 조건 확립 / 특성 규명 / 작용기전 규명 ○ 항암방사선면역 병합요법에 사용되는 플라젤린의 방사선 손상 보호효과및 작용기전규명 ○ 항암방사선면역 병합요법 타당성 검증: 최적화 / 임상응용가능성 검증 ○ 항암방사선면역 병합요법에 사용되는 플라젤린을 활용한 광-면역 병합요법 개발: 타당성 검증 / 작용 기전 규명 / 임상 적용 가능성 검증 ○ 항암방사선면역 병합요법 플랫폼에 적용할 약품수준 new generation 플라젤린 개발 ○ 항암방사선면역 병합요법 플랫폼에 적용 가능한 최적 항암 백신 요법 개발 ○ 다중 방사선-면역 병합요법 검증: 예> 플라젤린-사이토카인융합단백질/ NK cell therapy / 방사선 치료법 ◀플라젤린기반 펩티드 암백신과 방사선 병합 악성신경교종 치료 연구▶ ○ 항암 방사선-면역 병합 요법을 위한 동물 모델 확립 및 효능 연구 ○ 플라젤린을 이용한 최적 항암 방사선 병합 요법 최적 조건 도출 및 작용 기전 규명 ○ 방사선에 대한 플라젤린의 보호 효과 검증 및 나노 입자의 종양 표적화 검증 ○ 항암 방사선-면역 병합 요법 상에서 종양 항원에 메모리 기전 규명 ○ 플라젤린을 이용한 방사선 - 종양 항원 병합요법 최적 조건 및 작용 기전 규명 ◀방사선조사에 의한 종양 및 TME 조절을 통한 NK 세포치료 효과 강화 연구▶ ○ 효과적 NK세포 기반 방사선 면역치료법기반 확립: TME 조절 효과 ○ 효과적 NK세포 기반 방사선 면역치료법기반 확립: Cancer cell modulation ○ NK세포 기반 방사선면역치료법 효능 검증 및 최적화 연구: 성공적인 중개연구를 위한 기반 연구 ○ 강력한 활성을 가지는 체외증폭 NK세포의 작용기전 규명 ○ 고형암에서 체외증폭 NK세포 항암기전 규명 ○ 방사선-NK세포 기반 면역다중병합치료 효능검증 ○ 방사선-NK세포 기반 면역다중병합요법의 항암 기전 규명 ◀연구 성과▶ ○ 정량적 연구 성과: SCI논문 13건 / 특허 출원 3건 /인력양성 석사 4명, 박사 2명 ○ 정성적 연구 성과: 항암 병합치료 플랫폼 제공 / 기초 기반 및 실용화 연구를 선도할 수 있는 대형 연구 프로젝트 수여에 기여함 / 화순 면역치료 클러스터 활성화에 기여 / 일반인들에 대한 면역치료 교육 및 홍보 진행 □ 활용 계획 ○ 항암방사선 면역 병합요법 실용화 연구 진행: 성공적인 후속 연구 사업 유치에 따라 실용화 연구 성공 가능성 높음 ○ 항암방사선 면역 병합요법에 사용되는 플라젤린을 활용한 광-면역 병합요법 실용화 연구 시도 ○ 본 과제를 통해 도출된 druggable flagellin 실용화 연구 진행 ○ 본 과제를 통해 확립된 다중 방사선-면역 병합요법 실용화 임상연구 가능성 검토 ○ 본 연구진이 보유하고 있는 원천특허(플라젤린 면역증강제) 활용 사업화 □ 기대 효과 ○ 난치성 암 치료 breakthrough 제공 ○ 방사선 조사 후 변화된 종양주위미세환경(TME)에 적합한 최적화된 NK 세포치료시스템 개발 연구를 성공적으로 수행할 경우 새로운 치료법 개발에 따른 암치료제의 상품화까지 가능함. ○ 새로운 면역치료제 시장 형성 ○ 새로운 신기술 확보로 국제적 의료산업의 경쟁력 향상에 기여 (출처 : 연구개발사업 최종연구개발결과보고서 요약문 5p)

• 연구책임자 : 이준행
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 항암병합치료;종양주위미세환경;암백신;방사선 치료;NK 세포;플라젤린;교모세포종;방사선보호 면역증강제; 2. Anti-cancer combination therapy;Tumor microenvironment;Cancer vaccine;Radiotherapy;Natural killer cell;Flagellin;Glioblastoma;Radioprotective adjuvant;