Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 ❏ [배경] ｢화학물질관리법｣(이하, 화관법) 제3조 제1항은 ｢화관법｣의 적용을 배제하는 14종의 화학물질을 규정하고 있음. 제1항의 제1호(｢원자력안전법｣에 따른 방사성물질)를 제외한 제2~14호까지의 화학물질은 해당 소관 법령에 화학물질의 관리 및 화학사고 대응에 관한 조항이 없으면 제1항에도 불구하고 ｢화관법｣ 관련 조항을 적용하도록 규정(｢화관법｣ 제3조 제3항)하고 있어 ｢화관법｣ 적용에 대한 다양한 해석의 여지가 존재하고 혼선이 따르는 상황임 ❏ [목적] ｢화관법｣ 제3조 제1항 물질의 ｢화관법｣ 적용의 필요성을 분석하고 ｢화관법｣ 적용 제외 시 안전관리 방안을 제안하여 화학물질의 적용 대상과 규제 수준의 명확화를 위한 개선방안을 마련함 (출처 : 요약 5p)

• 연구책임자 : 서양원
• 주관연구기관 : 한국환경연구원
• 발행년도 : 20221000
• Keyword : 1. 화학물질관리법;화학사고;화학물질 적용 범위;안전관리;화학물질정보; 2. Chemical Substances Control Act;Chemical Accident;Scope of Chemical Substance;Chemical Safety Information;Chemical Substance Management;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 DNA 복제실수교정 (mismatch repair; MMR) 유전자 변이에 따른 방사선에 의한 유전체 돌연변이 유발 정도를 마우스 정상 대장 조직 및 인체 정상 대장 조직에서 유래한 오가노이드의 전장유전체 염기서열분석(whole-genome sequencing; WGS)을 이용하여 단일 세포 수준에서 확인한다. ○ 1단계 ● 목표 MLH1^+/-, MLH1^-/- 마우스의 대장 오가노이드를 활용하여 in vitro, in vivo 방사선 조사 후, 방사선에 의한 유전체 돌연변이 차이를 정상 마우스와 비교한다. ● 내용 1. MLH1^+/+, MLH1^+/-, MLH1^-/- 세 군의 마우스에서 정상 대장 오가노이드 확립, 일정 시간 배양 후 (2 개월) 유전자 돌연변이 분석 및 in vitro 방사선 조사 (0, 8Gy) 후 유전체 돌연변이 분석 2. 마우스 세 그룹에서 in vivo 방사선 조사 후 (0, 8Gy) 대장 오가노이드 배양, 유전체 돌연변이 분석 3. 유전체 돌연변이 분석은 오가노이드의 단일세포 분리, 클론배양 후 whole-genome sequencing을 통하여 단위 베이스 당 돌연변이양, microsatillite instability (MSI) 및 유전체 변이 특성(mutational signature) 분석 ○ 2단계 ● 목표 인체 정상 대장 오가노이드를 확립하고, 유전자가위(Crispr/Cas9) 를 통해 MLH1 유전자 변이를 유도, in vitro 방사선 조사 후 유전체 돌연변이 차이를 확인한다. ● 내용 1. 인체 정상 대장 오가노이드에 유전자가위(Crispr/Cas9)를 이용하여 MLH1^+/-, MLH1^-/- 오가노이드 확립 - 대장절제술을 시행한 인체 대장 검체로부터 정상 대장 오가노이드 배양 - MLH1 유전자 변이를 유도하는 guide RNA를 제작하고 Crispr/Cas9을 이용하여 MLH1 유전자 변이가 유도된 오가노이드 확립 2. MLH1^+/+, MLH1^+/-, MLH1^-/- 인체 대장 오가노이드에서 in vitro 방사선 조사 (0, 8Gy) 후 whole-genome sequencing을 통해 유전체 돌연변이 차이 비교분석 □ 연구개발성과 ■ 정상 마우스 대장 오가노이드 확립 및 in vivo, in vitro 방사선 실험을 통해 상기 방법론으로 방사선에 의한 특이적 유전자 변이 측정이 가능함을 확인함 ■ MLH1 +/- embryo를 도입하여 배앙을 통해 MLH+/-, MLH-/- 마우스 생산에 성공함 ■ 정상 인체 대장 오가노이드 배양에 성공하여 후속연구에 대한 기반을 마련함 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ■ 오가노이드를 이용하여 방사선의 돌연변이 유발 정도를 측정하는 방법론은 향후 방사선유발 돌연변이 측정에 많은 도움이 될 것으로 사료됨 ■ 대장암의 MMR 유전자 변이외에도 유방암에서 BRCA1/2 변이 등 DNA repair 유전자의 변이가 암 발생에 중요한 역할을 하고 있어 이러한 유전자의 변이가 있는 암환자들에서 방사선으로 인한 이차암 발생 여부 및 방사선 민감성/저항성 여부는 개인 맞춤형 치료에 매우 중요한 요소로, 본 연구 방법이 널리 응용될 수 있으리라 생각함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김경수
• 주관연구기관 : 이화여자대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선치료;오가노이드;복제실수교정유전자;린치증후군;전장유전체분석; 2. Radiotherapy;Oragnoid;Mismatch repair gene;Lynch syndrome;Whole genome sequencing;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 서상현
• 주관연구기관 : (주)대원화학
• 발행년도 : 20220800
• Keyword : 1. 핵과류;생물학적 조절;수지;농업용미생물;식물생육촉진미생물; 2. Nuclear fruit;Bio-control;Gummosis;Agricultural microbial;PGPR;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 원전 사고관리계획서 법제화(2016.06.) 및 주기적안전성평가 관련 원자력안전법 시행규칙 개정(2014.11.)에 따라 건설 및 가동원전에 대한 화재확률론적안전성평가(이하, 화재 PSA)가 의무화됨. 이에 따라 원전 화재 PSA 결과에 대한 규제검증을 위해 규제기술지침, 주요 연구내용에 대한 평가방법론 및 원전 중요 화재 시나리오에 대한 화재 PSA 모델을 개발하고자 함. ◼ 전체 내용 ○ 화재 PSA 규제기술지침 개발 - EPRI 화재 PSA 방법론 주요 현안 및 심사요소 도출, 규제기술지침 - 최신 화재 PSA 방법론에 대한 규제기술지침 개발 - 최신 화재 PSA 방법론 기반 주요 현안 업무 상세 분석 - 지진 유발 화재 안전성 평가방법 기반연구 ○ 원전 중요 화재 시나리오에 대한 화재 PSA 모델 개발 - 중요 화재 시나리오 도출, 화재 PSA 모델 개발 및 정량화 ○ 화재 PSA를 위한 전기회로분석 평가방법론 개발 - 중요 화재 시나리오에 대한 상세 전기회로분석 수행 - 전기회로분석의 화재 PSA 적용에 대한 평가방법론 개발 ○ 가상 단순원전 이용 교육용 화재 PSA 모델 및 교육자료 개발 ○ 화재방호설비 신뢰성 평가방법론 개발 - 국내·외 화재감지 및 진압설비 설계특성과 시험방법 등 차이점 분석 - 국내 원전 화재방호설비 특성을 고려한 신뢰성 평가방법론 개발 ○ 고에너지아크손상(HEAF) 실험 수행 및 평가방법론 개발 - 국제공동연구 참여를 통한 고에너지아크손상 실증실험 수행 - 고에너지아크손상의 영향 범위 평가방법론 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 기존 및 최신 화재 PSA 방법론 분석 및 국내 원전 적용 방안 수립 ○ 가상 단순원전 이용 화재 PSA 교육자료 개발 ○ 화재 시 전기회로분석 방법 및 주요 업무의 PSA 모델 방법 분석 ○ 화재 PSA 방법론의 화재방호설비 신뢰성 분석 ○ OECD/NEA HEAF 국제공동연구 참여를 통한 실험 매트릭스 구축, 실증실험 수행 ○ OECD/NEA FIRE 국제공동연구 및 IAEA 화재방호 안전지침 개발 연구 참여 및 기여 ○ 화재 PSA 방법론 현황 및 규제동향 분석 ○ 참조원전 화재 PSA 모델 개발 및 전기회로분석 적용방안 수립 ○ 중요 화재시나리오에 대한 상세 화재 PSA 모델 개발 및 전기회로분석 수행 ❏ 내용 ○ 기존(EPRI FPRAIG) 및 최신(NUREG/CR-6850) 화재 PSA 방법론 분석 및 국내 원전 적용 방안 수립 - EPRI 화재 PSA 방법론 분석, 심사요소 도출 - 미국 IPEEE 화재재해도 평가결과 분석 및 국내 원전 적용 시사점 도출 - 최신 화재 PSA 방법론 분석, 주요 현안 도출 및 규제활용 방안 수립 - 국내·외 원전 화재 PSA 적용 현황 분석 - 주제어실 화재 시 운전원 거주성 분석, 환기시스템, 열방출률 등 민감도 분석 - 주제어실 화재 시 제어기능 전환 시간 적절성 확인을 위한 계통거동 분석, 상세 심사 요소 및 방법 도출 ○ 가상 단순원전 이용 화재 PSA 교육자료 개발 - EPRI 화재 PSA 방법론 기반 교육 모델 및 문서 개발 - 최신 화재 PSA 방법론 기반 교육용 원시 모델 개발 - 노심손상빈도(CDF)의 Best Estimate 분석 예제 개발 ○ 화재 시 전기회로분석 방법 및 주요 업무의 PSA 모델 방법 분석 - 최신 전기회로분석 기술기준 개발 동향 분석, 국내 원전 적용 방안 수립 - 발전소 경계정의, 정성적 및 정량적 선별분석 방법 및 결과 검토 - 중요 화재시나리오 화재 PSA 모델의 전기회로분석 및 화재모델링 결과 검토 및 개선사항 도출 ○ 화재 PSA 방법론의 화재방호설비 신뢰성 분석 - EPRI 및 최신 화재 PSA 방법론의 화재감지 및 진압설비 신뢰도 평가방법론 분석 - 국내 원전 이산화탄소소화설비 및 스프링클러설비 신뢰도의 정량적 분석 ○ OECD/NEA HEAF 국제공동연구 참여를 통한 실험 매트릭스 구축, 실증실험 수행 - HEAF 국제공동연구 정기회의(2회/연) 참여, 실험 매트릭스 구축 - 고에너지아크손상 실험 수행 및 결과자료 확보 - COVID-19로 인한 일부 실험 연기 - 국내외 원전 고에너지아크손상 방호 관련 규제기준 분석 ○ OECD/NEA FIRE 국제공동연구 및 IAEA 화재방호 안전지침 개발 연구 참여 및 기여 - FIRE 국제공동연구 정기회의(2회/연) 참여, 국내외 원전 화재사건 데이터베이스(2019:01) 구축 - 국내외 원전 복합화재 발생 사례 및 규제기준 분석, 국내 규제기준 개선방안 제안 - IAEA 주관 국제공동연구 참여를 통한 원전 내부위해도 평가지침(IAEA DS-494) 개발, 국내 규제지침 10.6과 비교분석 ○ 화재 PSA 방법론 현황 및 규제동향 분석 - 기존 화재, 내부사건 PSA 수행 자료 분석 - 전기회로분석을 위한 관련 자료 수집 및 분석 - 최신 화재 PSA 방법론의 전기회로분석에 대한 규제동향 분석 ○ 참조원전 화재 PSA 모델 개발 및 전기회로분석 적용방안 수립 - 참조원전 대상 화재 PSA 모델 개발(단순 화재 PSA 모델 개발, 화재 기인 시나리오 검토, 주요 다중 오동작 유발 시나리오 검토, 중요 화재격실 및 화재 시나리오 도출 등) - 전기회로분석 적용방안 수립(중요 화재격실 내 케이블 조사, 전기회로 분석 절차 수립, 전기회로 분석 결과서 항목 및 분석 등) - 선별 화재모델링 분석(설계자료 수집 및 검토, 중요 화재시나리오의 표적 도출, 선별 화재모델링 수행, 선별분석에 관한 주요 규제기술지침 수립 등) ○ 중요 화재시나리오에 대한 상세 화재 PSA 모델 개발 및 전기회로분석 수행 - 상세 화재 PSA 모델 개발(화재 시나리오 모델링 방법론 검토 및 초기사건 판단 고장수목 개발 등) - 전기회로 고장모드 및 기기 고장확률 분석(화재 시험 결과 분석, 제어회로구성에 대한 고려 사항 검토, 원자력발전소 케이블 검토 등, 고온단락 유형 선정 방법론 수립 등) - 상세 화재모델링 분석(상세 화재모델링분석 수행, CFAST를 이용한 화재구역 모델링 분석 수행 등) ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 최신 화재 PSA 방법론 기반 규제기술지침 개발 ○ 전기회로분석 평가방법론 개발 ○ 화재방호설비 신뢰성 평가방법론 개발 ○ OECD/NEA HEAF 국제공동연구 참여를 통한 고에너지아크손상 실증실험 수행, 데이터베이스 구축 및 평가방법론(안) 개발 ○ OECD/NEA FIRE 국제공동연구 참여를 통한 국내외 화재사건 데이터베이스 구축 및 국외 화재방호 규제동향 파악 ○ 중요 화재시나리오에 대한 상세 화재 PSA 모델 개선 ○ 전기회로분석 및 상세 화재모델링분석 결과의 화재 PSA 모델 반영 ○ 중요 화재시나리오에 대한 상세 화재 PSA 모델 정량화 ❏ 내용 ○ 최신 화재 PSA 방법론 기반 규제기술지침 개발 - ASME Fire PRA Standard 범주별 적용 현안 및 해결방안 상세 분석 - 지진 유발 화재 취약성 및 영향 평가방법 분석 - 최신 화재 PSA 방법론 기반 규제기술지침 개발 ○ 전기회로분석 평가방법론 개발 - 화재안전정지분석을 위한 전기회로분석 규제지침 10.6 개정(안) 개발 - 전기회로분석의 화재 PSA 적용에 대한 평가방법론 개발 ○ 화재방호설비 신뢰성 평가방법론 개발 - 국내외 화재감지 및 진압설비 설계특성 및 시험방법 분석 - FIRE DB 활용 화재방호설비 작동 및 작동 실패 사례 분석 - 화재방호설비 신뢰성 평가방법론 개발 ○ OECD/NEA HEAF 국제공동연구 참여를 통한 고에너지아크손상 실증실험 수행 및 평가방법론(안) 개발 - 고에너지아크손상 실험 수행, 분석 및 데이터베이스 구축 - 고에너지아크손상 영향 범위 평가방법론(안) 개발 ○ OECD/NEA FIRE 국제공동연구 참여를 통한 국내외 화재사건 데이터베이스 구축 및 국외 화재방호 규제동향 파악 - 국내외 원전 화재사건 데이터베이스 구축 - 국외 원전 화재방호 관련 정보 교류 및 규제동향 파악 ○ 중요 화재시나리오에 대한 상세 화재 PSA 모델 개선 - 상세 화재 PSA 모델 개선 및 고도화 ○ 중요 화재시나리오에 대한 전기회로분석 및 상세 화재모델링분석 결과의 화재 PSA 모델 반영 - 전기회로분석 결과에 대한 고찰 - 상세 화재모델링분석 결과에 대한 고찰 및 추가 고려 사항 확인 ○ 중요 화재시나리오에 대한 상세 화재 PSA 모델 정량화 분석 - 화재기인 최소단절집합 검토 - 중요도 분석 결과를 활용한 민감도 분석 - 화재발생빈도 변경에 따른 민감도 분석 - 화재기인 운전원 행위에 대한 민감도 분석 □ 연구개발성과 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구를 통하여 개발되는 원전 화재 PSA 규제검증기술은 사고관리계획서 법제화 및 주기적안전성평가 주기에 따라 제출되는 화재 PSA 결과 심사에 활용이 가능함. 화재 PSA 관련 산업계와의 교류를 통하여 화재 PSA 분석 수준을 향상시키며 원전 화재방호 관련 취약 분야를 도출 및 설비 개선을 통한 화재안전성 증진에 기여함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김주성
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 화재확률론적안 전성평가;EPRI 방법론;NRC/EPRI 방법론;고에너지아크손상;전기회로분석; 2. Fire PSA;EPRI Methodology;NRC/EPRI Methodology;HEAF;Circuit Analysis;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ DDA 또는 DDSI 기반 특정핵물질(Pu, U, Th) 조성 및 생성량 검증 기술 개발 ○ 전체 내용 ○ DDA기술 또는 DDSI기법 기반 핵물질 검사장비/기술조사분석 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ○ DDA 장비 핵심기술 개발 - 펄스형 중성자선원 및 대표시료 정의 - 고방사선환경하에서 펄스 중성자 정밀계측 기술개발 - 특정핵물질 생성량 평가방법론 개발 ○ MCNP에 의한 DDA 장비 시뮬레이션 모델 구축 및 검증 ○ DDA 장비 상세설계 및 제작 ○ DDA장비 설계 및 As-Built 자료에 의한 MCNP 모델 Update 및 최적화 ○ DDA 장비 운영을 위한 중성자 차폐시험시설(벙커) 구축 및 인허가 ○ 제작 prototype 장비 검증시험 및 시스템 최적화 - 국제표준 ASTM C1493 요건에 따른 성능검증 절차서 개발·적용 - 펄스형 중성자선원에 의한 장비 검증시험 및 평가 - 평가결과와 MCNP 추정치와의 비교분석/Update - 사용후핵연료에 대한 특정핵물질 생성량추정 현장증시험 및 MCNP 추정치와의 비교분석 ○ 규제 현장 적용: KINAC과 시험장비·시설 공동운영/활용 협약체결 및 안전조치실 핵물질활용팀 활용 추진 ○ DDA 기반 특정핵물질생성량 분석 차폐시험시설(벙커) 구축완료 ○ 해외 연구기관 및 IAEA와 기술협력 추진 ○ 1단계 □ 목표 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정시스템 상세설계 및 제작 □ 내용 ○ DDA기법기반 특정핵물질 생성량 추정장비기술 조사·분석 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ○ DDA 장비 핵심기술 개발 - 펄스형 중성자발생장치 운전모드 최적화 기술개발 - 고방사선환경하에서 펄스 중성자 정밀계측 기술개발 - 특정핵물질 생성량 분석방법론 개발 - 펄스형 중성자 선원항 및 대표시료 정의 ○ MCNP에 의한 DDA 장비 시뮬레이션 모델 구축 ○ DDA 장비 상세설계 및 제작 ○ DDA 장비 운영을 위한 중성자 차폐시험시설(벙커) 구축 및 인허가절차 착수 ○ 2단계 □ 목표 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정시스템 운영 및 분석 프로그램 개발 ○ 특정핵물질 조성 및 생성량 추정시스템 최적화 □ 내용 ○ 특정핵물질 생성량추정을 위한 DDA 장비 제작 완료 - 장비 운영 및 분석프로그램 개발 ○ DDA장비 상세설계 및 As-Built 자료에 의한 MCNP 모델 Update 및 최적화 ○ DDA 장비 운영을 위한 중성자 차폐시험시설(벙커) 구축 및 인허가 완료 ○ 제작 prototype 장비 검증시험 및 시스템 최적화 - 펄스형 중성자선원 이용 장비 검증/성능시험 및 평가 - 평가결과와 MCNP 추정치와의 비교분석/최적화 - 사용후핵연료에 대한 특정핵물질생성량 추정시스템 현장 검증시험 및 MCNP 모델 추정치와의 비교분석 ○ DDA 기반 특정핵물질 생성량 추정시스템 시험시설(벙커) 구축 ○ 개발된 기술의 활용방안 도출 ○ 규제 현장 적용: KINAC과 시험장비·시설 공동운영/활용 협약체결 및 안전조치실 핵물질활용팀 활용 추진 ○ 해당 연도 □ 목표 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 선행기술 분석 ○ 특정핵물질 생성량 추정 수학적방법론 개발 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 핵심기술개발 ○ 중성자시험시설 인허가 준비 □ 내용 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 선행기술 분석 ○ 생성량 추정 수학적방법론 분석 및 개발전략 수립 ○ DDA/DDSI 기법기반 장비 핵심기술개발 - DDA 장비 MCNP 시뮬레이션 기술개발 - 1-channel DDA 신호 측정시스템 구성 - 지발감마선 계측평가를 위한 1-D 시뮬레이션 모델 개발 ○ 중성자시험시설 인허가 준비 - 중성자시험시설 차폐평가 - DDA 장비/시설 인허가 추진계획 확정 □ 연구개발성과 (정성적 성과) ○ 특정핵물질의 생성량을 DDA 방법으로 분석할 수 있는 기술과 시험시설을 국내기술로 완성함으로써, 국내 특정핵물질 관리에 필요한 검증기술의 고도화를 달성하고 원자력 안전규제 기술의 선진화와 신뢰도를 높일 수 있음 ○ 개발 기술과 장비는 신핵연료(또는 사용후핵연료)에 포함된 특정핵물질 생성량 분석에 직접 활용되며 연소도, 농축도, 냉각시간 측정 등 핵연료 및 핵물질에 대한 이력 측정에 유용하게 활용 예정 (정량적 성과) ○ 장비 진단성능 - 진단 중성자 pulse length < 15 μsec - 검출기 time resolution < 0.1 μsec - 스캐닝 주기 > 100 Hz - 최소 측정시간 = 100 sec ○ 특정핵물질 총량 분석정확도 - fissile material total activity 오차 ; < 10 % - 연소이력기반 특정핵물질(²³⁵U, ²³⁹Pu, ²⁴¹Pu) 생성량 ; < 10 % ○ 개발장비 중성자 표적과 He-3 검출기 사이 최대 거리 = 0.5 m □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 (활용계획) ○ 본 과제를 통해 개발된 특정핵물질생성량 분석장비와 운영시스템 그리고 시험시설은 국제표준인 ASTM C1493요건을 적용하여 성능검증을 완료하고, 최종적으로 KINAC과 공동운영 협약 하에서 국가 원자력 안전규제 시험시설로 운영되도록 추진하며, KINAC 안전조치실 핵물질활용팀이 이 기술을 원자력 안전규제 활동에 활용하도록 주관기관은 적극 지원 예정. ○ 또한 장비 운영과정에서 KINAC과 긴밀한 협력을 통하여 국내의 특정핵물질 분석 및 관련 기술 역량을 지속적으로 강화하고, IAEA와 기술협력을 통하여 개발된 장비/기술의 국제공인을 추진. (기대효과) ○ DDA 장비에 의한 특정핵물질량 추정 및 관련 기술개발로 국내 원자력 안전규제 검증능력이 대폭 향상될 것으로 예상됨. ○ 본 사업에서 개발하는 장비는 이동/조작이 편리하도록 초소형 DDA 장비로 설계/제작하여, 특정핵물질 생성량 추정뿐만 아니라 핵물질 탐지 등 다양한 원자력 안전규제 장비로 활용될 것으로 확신함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오병훈
• 주관연구기관 : 스탠더드시험연구소
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. DDA 기법;특정핵물질;안전조치;중성자발생장치;비파괴분석; 2. Differential Die-Away(DDA) technique;Special Nuclear Material;Safeguard;Neutron Generator;Non-Destructive Assay;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 인간화마우스를 활용하여 선량에 따른 방사선피폭진단마커 발굴 ◼ 전체 내용 -1차년도 연구: 최적의 인간화마우스 제작 기법 확립 -2차년도 연구: 제작된 인간화마우스 이용하여 선량에 따른 방사선피폭 모델 구축 -3,4차년도 연구: 후보 바이오마커 검증을 통한 최종 바이오마커 선정 □ 연구개발성과 - 기존 동물모델의 장점을 극대화하고 단점을 최소화한 새로운 인간화마우스 제작 방식 확립 - 방사선 피폭 시, 신속한 환자 스크리닝, 군별 분리, 군에 따른 적절한 의료처치가 이루어질 수 있는 조기 진단 바이오마커 발굴 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 동물실험 결과를 인간에게 외삽하는 과정에서 발생하는 불확실성을 감소시켜 비임상연구에서 임상연구로의 적용 가능성을 극대화함. - 방사선 피폭대응 방식을 선진화하여 궁극적으로 사고 피해 최소화. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 서진희
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220500
• Keyword : 1. 바이오마커;전신조사;마이크로RNA;인간화마우스; 2. Biomarker;Total body irradiation;microRNA;Humanized mice;NSG-SGM3;

※ 연구개발 목표 및 내용 □ 최종 목표 1990년대 원자력 연구개발 체제가 구축된 후, 30년이 경과함에 따라서 그간 국내외 정책여건이 변화하였음. 이를 반영하여 원자력 연구개발의 비전설정 및 운영체제 등을 점검하고 정책을 효과적으로 수행하기 위한 최적화된 추진체계 및 산·학·연 간 협력방안 모색하고자 함 □ 전체 내용 ○ 주요국 원자력 정책 환경 분석 및 시사점 - EU, 미국 등 주요국의 탄소저감 정책과 이를 실현할 전력 수요 및 공급 전망을 파악하고, 이에 따른 세계 원자력 시장의 영향 분석 - 주요국의 원자력 연구개발 정책 동향 분석(국내 비교분석을 위한 추진체계 및 실제 운영사례 등 심층분석) ○ 우리나라 원자력 정책 추진현황 분석 및 시사점 도출 - 원자력 연구개발과 관련한 정부조직의 변화, 전문기관의 운용 현황, 원자력 연구개발 주체의 변화 등에 대한 정성적 조사 - 연구용원자로 및 상업용원전 수출에 따른 국제사회의 위상확대 및 탈원전 정책 환경 등에 따른 역할의 변화 등의 여건 조사 - 원자력 연구개발, 산업, 안전 등 우리나라 원자력 정책 현주소 분석을 통해 그간의 성과와 향후 개선 및 보완사항을 도출 ○ 원자력 연구역량 강화를 위한 미래 비전 및 정책 아젠다 발굴 - 미래 원자력 환경에 대비하여 우리나라 대학, 연구계, 산업계의 연구역량을 결집할 수 있는 최적화된 협력 모델을 도출하고, 이를 위한 지원체계 전략, 단기/ 중장기적 정책과제 발굴 - 원자력 분야 주요 단체의 의견수렴을 통해 구체적 실행전략 도출 ※ 연구개발성과 원자력 연구역량 강화를 위한 미래 비전 및 정책 아젠다를 발굴하여 다음과 같이 제시함 - 원전산업의 수출산업화: 지속적 공급을 위한 체제 구축 필요 - 원자력 정책 종합조정 기능의 부활: 국익 극대화를 위한 정책 수립 필요 - 사용후핵연료 관리정책 마련: 원자력 이용확대를 위해 시급한 해결 필요 - 원자력 인력수급: 지속 가능한 발전을 위해 인력수급의 균형 필요 - 방사선 분야 연구개발의 선택과 집중: 기관 간 역량을 결집시킬 수 있는 전략형 과제 필요 - 다양한 원자로 개발: 경수로 위주에서 노형 다양성을 추구해야함 정책여건 변화를 고려하여 원자력연구개발 추진체제의 개편방향을 제시함. 그 과정에서 원자력연구개발의 적절한 지원체계와 전략을 제시하고, 주요 정책과제를 발굴함 - 원자력진흥재단 설립 - 원자력연구개발 재원확충 - 산학연 연계강화 - 연구계 활성화 - 연구개발비 배분 개선 - 원자력안전규제기관의 개방화 - 원자력 성과홍보 ※ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구를 통하여 원자력 연구개발과 관련한 운영체제를 점검하고 향후 바람직한 원자력 연구개발의 비전, 목표, 운영체제를 제안하고자 함. 본 연구의 결과는 원자력 연구개발 정책 및 사업 기획을 위한 정책 자료로 활용될 것임 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정범진
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 원자력;연구개발;정책;환경변화;탄소중립; 2. Nuclear;R&D;Policy;Environment;Carbon free;

□ 연구개요 콩팥(신장)CT 영상데이터셋의 머신러닝을 통해, 신실질을 자동분할하고 미래의 잔존 신기능을 정확히 예측하는 ‘CT기반 신기능 예측모델’을 선행연구에서 구축한 바있는 본 연구팀은, CT 검사의 단점인 방사선 피폭과 주사조영제의 부작용에서 자유로운 자기공명영상(MRI)을 이용하여 ‘인공지능 기반 신기능예측모델’을 추가개발하고자 연구개발을 제안함. 최근 상급종합병원에서 CT영상을 빠르게 대체하고 있는 디지털 MR 영상을 수집하고, 영상의학자들의 도움으로 라벨링 된 학습 및 테스트용 대규모 데이터셋을 구축함. 신실질분할 및 신기능분석의 자동화와 신장치료 후 장기간 잔존 신기능 예측인자 분석실험을 위해 MRI 데이터셋에서 생성대립네트워크(GAN) 기반 훈련데이터 증강을 수행하고, 최신 머신러닝 기법을 적용하여 최종 신실질 분할 모델의 성능 향상을 이룸. 개발된 최종 “MRI-기반 신기능 예측 모델”을 신장치료 후 장기 추적된 영상-임상데이터셋으로 확장 분석하여, 통합 임상예측모델을 구축함. 기존 임상에서 사용하던 통계기반의 임상 노모그램과 예측력 비교와 상호 개선을 통해, 최종 예측 모델의 프로토타입을 제시하고 임상적인 가치를 입증함. □ 연구 목표대비 연구결과 1)3D U-Net응용 딥러닝기반 캐스케이드네트워크를 이용한 신실질 분할모델 개발 : 신실질분할정확도 94.59%; 국제학술대회 발표 2, 특허출원 1건; (평가 100%) 2)장기(5-8년) 추적 영상-임상데이터셋 확보 (평가 100%) : 총 365례 추적 MRI전체 영상자료와 레이블링 데이터셋 확보 3)훈련데이터 증강(GAN) 후 Attention 기반 신실질 분할모델의 개선 (평가 100%) - 정확도 91.43%, 국제 학술대회 발표 3건 4) MR-임상인자 통합 신기능 예측모델 구축: (평가 100%) : MRI기반 자동추출 체적(Volume)을 기존임상예측인자 표에 추가 5) 영상기반 신기능예측모델의 전향적 연구기획 및 환자등록 시작(평가 100%) : 국제 학술대회 발표 2건, 국내 학술대회 발표 2건, SCI 등재 논문 2편 6) 방사선노출/조영제 안전이슈를 포함한 두영상(CT-MRI)간 예측모델의 비교분석(평가 70%) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 세계적으로 많은 연구가 이뤄지고 있는 CT영상기반의 신기능예측 머신러닝 모델 개발에서 한 걸음 나아가 MRI 기반 신기능예측 모델을 개발하였음. MRI는 CT 검사의 단점인 방사선 노출 이슈를 극복할 수 있어 최근 장기간 반복 추적검사가 필요한 만성질환의 임상상황에서 빠르게 CT 검사를 대체하고 있음. MRI 데이터수집이 용이해지면서 데이터기반 모델 성능향상이 기대되므로, 연구진이 최초개발한 MRI 기반 신기능 예측 모델은 큰 확장성을 가지게 됨. CT-MRI 신기능 예측 모델의 비교 분석이 활발해지는 여건이 조성되면 기술개선을 가속시킬 수 있고 영상-agnostic 모델로도 발전가능성이 충분함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 나군호
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 신장암;자기공명영상;신기능 예측; 2. kidney cancer;MRI;Prediction of renal functional;

□ 연구개요 본 연구는 인터벤션 시술 시 발생하는 프로시져 오버타임과 관련하여 여러 시술도구에 따른 방향성을 시술시간과 관련하여 규명하고 시뮬레이션을 위해 의료영상기반 병변 가이드 시뮬레이터를 개발함에 있다. 또한 환자의 병변 또는 굴곡도에 따라 변할 수 있는 방향성을 기준으로 데이터화하여 방사선 선량과의 상관성을 검증 시스템을 개발하고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 -1차년도 혈관벽과 유사한 프린팅 가능 재질 선정을 후 육안적으로도 확인이 가능한 투명한 혈관 모형 및 뇌혈관 병변 모델링을 함. 실제 중재시술 혈관조영장비를 이용하여조직과 유사한 방사선비투과성정도를 구현하여 실험실 내에서 모형을 가지고 테스트 및 혈관조영장비를 이용한 시술이 가능토록 함. 혈관 곡선 모형에 따른 방향성 구현 다양한 모형에서의 인터벤션 기기 통과시간 측정값 측정 연구 혈관 및 비혈관 병면 모형에서 방향에 따른 소요시간 데이터 구축 -2차년도 모델링된 병변에서의 크기 및 방향에 따른 모형 프린팅 시스템 구축 인터벤션 방사선 장비 및 다양한 진단기기에서 실험 가능한 모형으로 구현 인터벤션 기기중 안내철사를 통한 방향성, 통과시간측정에 따른 방사선 선량 변화와 시술시간 데이터화 구축 병변 모형에 따른 방사선 선량 검증 데이터화 -3차년도 혈관 병변을 포함한 다양한 인체 내 인터벤션 시술이 필요한 장기들 구현 진단기기별, 치료병변 장기별 인터벤션 시술가이드 모델 구현 인터벤션 전체 시술에 사용되는 기기별 진단 및 치료 소요시간, 데이터화 구축 혈류 시스템을 동반한 병변 모델에서 다양한 치료기구에 따른 가이드라인 전임상 및 시뮬레이터 분석 및 연계 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 기대효과 - 실제 영상의학 중재시술에서의 가이드 : 기술자에 따른 인터벤션 시술가이드로 초보자의 기술적 임상적 성공률 향상 : 인터벤션 전체 시술 중 가장 오래 걸리는 안내철사 삽입 및 코일 삽입술 시간을 줄여 환자의 시술 시간을 단축시킬 수 있음. 시술시간 단축을 통해 시술 도중 또는 시술 후의 합병증 예방과 방사선 피폭 감소로 생길 수 있는 이상 유무를 줄일 수 있음. 향후 연구방향 : 새로운 인터벤션 치료기기 개발시 안정성과 유효성 검증이 가능한 전임상 평가 시뮬레이터로 새로운 전임상 평가 Tool 개발. : 로봇시스템의 학습가이드로 사람이 시술하는 것과는 다른 형태의 시술기법 평가 Tool 개발. : 임상적으로 중요한 가장 안전하고 효과적인 수술기법을 개발, 적용할 수 있도록 연구 Tool 개발. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김민태
• 주관연구기관 : 제주한라대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 인터벤션;시술가이드;방사선 선량;합병증;전임상 시뮬레이터; 2. intervention;interventional guide;radiation dose;complication;preclinical simulator;

□ 연구개요 전신홍반루푸스(systemic lupus erythromatosus; SLE), 쇼그렌증후군과 같은 전신적 자가면역질환은 자가관용(self-tolerance)의 와해로 항핵항체(anti-nuclear antibody)와 같은 자가항체가 과도하게 생성되어 혈관벽 및 장기조직에 염증반응을 유발하는 것이 핵심과정임. 하지만, 자가항체 분비 B 세포의 발생 및 작용기전에 대한 원리가 명확하게 밝혀지지 않아 표적치료가 어려운 난치성 질환임. 본 연구과제의 최종 목표는 체액성 자가면역질환의 발병기전을 밝히기 위해, 자가반응적 B 세포에서 Bach2 전사억제인자가 지방대사 재편성(lipid metabolism reprogramming)을 통해 MZB 세포의 분화와 기능을 조절하는지를 밝히는 것임. □ 연구 목표대비 연구결과 연구 목표 대비 아래와 같은 연구 결과를 도출함. • Bach2 KO 생쥐에서 비장 내 B세포 아형별 (FOB, MZB, T1B) 빈도와 표현형을 분석한 결과, FOB 대비 MZB 세포의 비율이 증가함. • Bach2 KO 생쥐에서 B세포 아형별로 세포를 순수분리한후 TLR 자극에 따른 전체 IgM/IgG, anti-dsDNA igM/IgG 항체 분비 양상을 조사하여 B 세포 아형별 항체 분비 양상을 비교분석함. • Bach2 KO B세포에서 지방대사 경로 유전자군 활성이 증폭하였고,, CD36 발현의 증가, 세포내 긴사슬 지방 함량 증가, oxLDL 섭취 증가, 산소호흡(OCR), 지방산 산화 증가가 관찰됨. • 세포를 mitotracker green, mitotracker deep red, mitosox로 염색하여 미토콘드리아 활성도를 측정한 결과 Bach2 KO B 세포에서 미토콘드리아 활성이 유의적으로 증가함을 밝힘. • in vitro에서, 지방산 산화를 억제하기 위해 etomoxir를 처리하면, Bach2 KO B 세포의 자가항체 생성능이 감소하여 지방산 산화가 자가항체 생성에 중요함을 밝힘. • Bach2 KO B 세포에서 BAFF 수용체 발현이 감소하였고, 이로 인해 BAFF에 대한 반응성이 감소되어 있음을 밝힘. • Bach2 KO 생쥐에서 일어난 현상이 B 세포 내 Bach2 기능에 의한 것인지를 조사하기 위해, CD19-cre 마우스와 Bach2-flox 마우스를 교배하여 B 세포 내재적 Bach2 결핍 생쥐 모델을 제작함. • 이 모델에서 B 세포 아형별 분화 양상을 조사하여, 복강과 비장 내 B1 세포가 유의적으로 감소함을 밝힘. 이 모델 생쥐의 혈청에서 자연 항체인 IgM 분비가 감소하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 과학기술적 측면에서 본 연구는 세포 분화에 필요한 지방대사의 수요와 조절과정에 대한 면역학적 원리를 밝혀 체액면역학 분야 발전에 일조함. - 적용적 측면에서 본 연구는 자가면역질환 및 대사성질환에서 B 세포의 발생과 기능을 조절하는 핵심인자를 밝힘에 의해, 이런 질환에 대한 면역요법을 개발하는데 원천지식을 제공할 것임. 특히 - 자가면역질환이 심혈관계 대사성질환을 동반할 때 치사율이 급증하므로, 본 연구결과는 의료비용 절감의 효과를 가져 올 것으로 기대됨. - 자가면역질환에서 Bach2 역할을 제시하리라 예상되므로 transitional B 세포 단계 특이적으로 Bach2가 결핍된 floxed Bach2/CD23-Cre cKO 생쥐를 이용한 후속연구에 활용될 것임. - 자가면역질환 이외에도 지방대사가 중요한 대사성질환의 병리를 이해하는데 활용될 수 있음. - 연구개발성과 제작된 B 세포 단계 특이적으로 Bach2가 결핍된 floxed Bach2/CD19-Cre cKO 생쥐를 활용하여 대사성 질환에서 B 세포 특이적 Bach2 결핍의 역할을 밝히는 후속연구에 활용될 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤지희
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 전사억제인자 Bach2;가장자리구역 B세포;자가항체;지방대사; 2. transcriptions repressor Bach2;marginal zone B;autoantibody;lipid metabolism;