□ 연구개요 - 방사선 근접치료 중 선원의 잘못된 체류위치는 환자 정상조직에 과다피폭 위험을 유발하기 때문에, quality assurance(QA)로써 선원의 위치 정확성을 검증해야함. - 하지만 이를 검증하기 위해 사용되는 ruler와 film은 점검자가 육안으로 눈금을 확인하기 때문에 정확도가 낮은 실정임. - 이에 본 연구에서는 광도전체 물질을 활용한 직접선량계를 바탕으로 방사선 근접 치료 중 선원 위치를 파악할 수 있는 디지털 선량계를 제작하고 정도관리에 사용 할 수 있는 디지털 자동 검출시스템을 개발하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 - 본 과제는 근접방사선의 선원 위치 정확성에 대한 정도관리를 위한 디지털 자동검출시스템 개발을 위한 연구로써, 본 과제는 제시된 목표에 따라 성실하게 수행한 결과, 연구 계획서에서 상정한 연구 목표 대비 목표 달성도 100% 이상의 연구 과제를 수행하였다고 판단됨. - 1차년도에서 선량계 제작에 사용될 후보 광도전체 물질들을 선정하고, 형태학정 분석과 simulation 분석을 통하여 TlBr 물질을 선량계 재료로 선정하였으며, 방사선에 대한 반응 특성을 평가하여 선량계 적용가능성을 제시하였음. - Ir-192 선원에 대한 TlBr 물질의 재현성, 선형성, PID 반응특성을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, RSD 1.5% 이내의 재현성, R² 0.9990 이상의 선형성으로 평가되어 평가기준을 만족하였음. - 2차년도에서 line 선량계를 제작하고 신호수집 매커니즘을 확립하여 디지털 자동 검출시스템을 개발하고 활용 가능성을 제시하였음. - 선원 위치 및 체류시간에 대한 반응성 평가를 통하여 0.5 mm 이내의 정확성과 0.1 sec 이내의 Dwell time 일치성을 만족하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 제안 기술은 국외 의존도가 높은 방사선 치료분야에서 안전관리 기술의 자립화를 뛰어넘어 세계시장을 선도하기 위한 원천 기술을 확보할 수 있으며, 전 세계적으로 기술 성숙도가 낮은 근접방사선 치료의 QA 기술을 성장시킴으로써 방사선 치료의 품질을 높일 수 있음. - 고에너지 측정을 위한 기능성 소재 제조 기술, 신호 처리를 위한 다채널 H/W 기술 그리고 선량분포 정보를 분석하기 위한 S/W 기술의 집적기술로써 첨단화/전문화되는 계측분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박성광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선근접치료;정도관리;체류위치;체류시간;방사선 검출기; 2. Brachytherapy;Quality assurance;Dwell-position;Dwell-time;radiation detector;

□ 연구개요 최종연구목표: 신장섬유화에 대한 신장 내 대식세포의 Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2(Nrf2) 단백질의 역할과 작용기전 규명을 통한 신장섬유화의 발병과 진행 기전 확립 ⦁ 본 연구는 신장섬유화(renal fibrosis) 실험 모델에서 대식세포(macrophage)의 Nrf2 유전자의 역할과 작용기전을 규명하고자 함 ⦁ 신장섬유화의 발병과 진행에 대한 신규 기전을 규명하고자 하여 향후 대식세포 Nrf2를 표적하는 새로운 신장섬유화 치료법 개발의 기반을 마련하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 ⦁ 대식세포-특이 Nrf2 유전자 결손 생쥐 제작: Nrf2 floxed 생쥐와 LysM-cre transgenic 생쥐를 교배하여 대식세포에서만 Nrf2 유전자가 결손 된 생쥐(M-Nrf2 KO)를 제작하였음 ⦁ 신장 손상 모델 확립: UUO(unilateral ureteral obstruction), ischemia-reperfusion injury에 의한 신장섬유화 등 신장손상과 신장 섬유화 모델을 확립함 ⦁ 대식세포-특이 Nrf2 유전자 결손 생쥐에서 신장 섬유화 발생 정도 비교: 정상 생쥐에 비하여 M-Nrf2 KO 생쥐에서 UUO에 의한 신장섬유화가 유의하게 감소함. 따라서 대식세포 Nrf2가 신장섬유화를 촉진하는 것임을 알 수 있음 ⦁ 정상 생쥐 대비 M-Nrf2 KO 생쥐에서 신장섬유화의 기전 비교: UUO에 의한 신장 섬유화 관련 유전자들이 전반적으로 감소하는 경향을 보였으며 특히 염증관련 유전자들의 발현 감소가 두드러짐. 즉 대식세포의 Nrf2가 염증 촉진 cytokine의 발현에 필요함을 알 수 있음 ⦁ 신장섬유화에 대한 Nrf2 activator(DMF)의 효과 분석: DMF는 UUO에 의한 신장섬유화를 다소 감소시켰음. 이러한 감소효과가 M-Nrf2 KO 생쥐에서는 더욱 크게 나타남. 즉 Nrf2 activator의 작용이 신장내 세포마다 다르게 작용하며 Nrf2 activator를 이용한 신장섬유화 치료법이 새롭게 고안되어야 함을 시사받음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ⦁ 새로운 지식 기반 마련: 급성신손상을 포함한 신장섬유화의 병태생리에 대한 향상된 이해를 유도할 수 있고 이를 바탕으로 신장병 치료 분야에서도 불특정 다수의 세포에 대한 치료보다는 표적 세포에 대한 치료법을 도입하여 부작용을 최소화시키고 치료 효과를 극대화할 수 있는 근거를 마련할 수 있을 것으로 기대 ⦁ 장기 효과: 본 연구의 결과를 바탕으로 하여 신약 개발의 근거 및 지식으로서 활용되어 관련 산업재산권 출원 등의 성과를 거둘 수 있을 것이며 본 연구를 토대로 배양된 연구 능력을 후속 연구 및 관련 기술 축적에도 적용하여 학문적 파급 효과를 극대화할 수 있을 것으로 기대 ⦁ Nrf2의 표적 유전자를 신장으로 침윤하는 대식세포에서 동정할 수 있을 것이며 이를 통하여 Nrf2 전사네트워크를 규명할 수 있을 것으로 기대 ⦁ 신장섬유화 발생시의 Nrf2에 의한 신호전달체계를 확립할 수 있을 것으로 기대 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김호식
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 신장섬유화;대식세포;전사인자;염증;신장손상; 2. Renal Fibrosis;Macrophage;Transcription Factor;Inflammation;Kidney Injury;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ○ 대사적 상호 작용에 의한 대사성 간질환 발생 기전을 규명하고, 이를 조절하는 핵수용체의 기능 조절 통해 대사성 간질환에 대한 새로운 치료 전략을 제시하고자 함. ◎ 전체 내용 ○ 대사적 상호 작용 연구를 위한 in vitro & in vivo 모델 구축 ○ 신규 핵수용체 (ERRγ, COUP-TFII 발굴) ○ 핵수용체에 의한 글루타민, ○ 포도당 대사 변화 등 심화기전 연구 ○ 대사적 간질환에서 핵수용체 활성 억제제의 효능 평가 ○ 인체자원 활용한 임상적 검증 ◎ 1단계 ● 목표 ○ 세포간 상호작용이 대사성 간질환에 미치는 영향을 in vitro에서 확인할 수 있는 실험적 모델을 확립하고 세포간 대사적 상호작용 연구 ● 내용 - co-culture 시스템 (간암/간성상세포, 간세포/대식세포,쿠퍼세포) 확립하고 대사 변화 측정하여 상호 작용 연구 - 대사적 상호작용에 의한 신규 타겟 발굴 및 기능 검증 - 신규 핵수용체의 과발현 혹은 발현 억제 시스템 통한 기능 및 효능 평가 - 식이를 이용한 대사성 간질환 단계별 동물모델 구축하여 mRNA-seq analysis 및 대사체 분석 ◎ 2단계 ● 목표 ○ 핵수용체 활성조절제가 대사성 간질환에 미치는 효과와 심화 기전 연구를 수행하고 임상적 기능을 검증함 ● 내용 - 핵수용체 활성 조절의 효능 평가 및 기전 심화 연구 (in vivo 모델) - 기구축한 대사성 간질환 동물 모델에서 핵수용체 활성 조절의 효능 평가 - one-carbon metabolism, glutaminase 2 조절에 대한 심화 기전 연구 - 인체 자원을 활용한 임상적 유용성 검증 - 대사성 간질환 환자의 간조직과 정상 간조직을 확보하여 신규 표적 인자의 발현을 인체시료에서 비교 평가하여 목적 유전자의 기능을 임상적 검증 - 핵수용체 활성 조절이 immune response 미치는 영향을 규명 □ 연구개발성과 ○ 본 연구과제를 성실히 수행하여 세포와 대식세포의 co-culture 모델과 식이를 통한 비알코올성 지방간염 모델을 구축하였으며 신규 핵수용체인 ERRγ를 발굴하여 기능 평가와 기전 규명 연구를 수행함으로써 신규 타겟 발굴에 대한 목표를 달성하였음. 또한, ERRγ 활성 억제 통한 약제 내성 간암을 극복함을 밝히고 기전을 규명함. ○ 신규 핵수용체 COUP-TFII가 대사성 지방간 질환에 중요한 LDHA를 증가시켜 mTORC1 활성화시킴을 규명하였으며 (EMBO Reports, 2018), 이는 지방간염 및 간섬유화 조건에서 lactate가 증가함을 고려하였을 때 비알코올성 지방간질환 모델에서 적용해볼 수 있어 의의가 크다고 사료됨. 간암에서 핵수용체 PPARδ의 glutaminase1을 조절 기능을 밝혔으며 (MCR, 2017), 간내 미세환경 조건에서 macropinocytosis가 약제 내성 및 간 전이에 미치는 영향을 밝히고 (JECCR, 2022), 대사암 조직 내 글루타민 대사장애에 따른 면역관용유발기전을 규명하였음 (Molecular Cell, 2020). 그 외 신섬유화 질환에서 경구혈당강하제의 유효성 평가를 수행하여 적응증 확대 연구까지 성실히 수행함. 상기 결과들을 바탕으로 9편의 SCI(E) 논문 발표, 1건의 특허 출원 성과를 달성하는 등 목표 달성을 위한 연구개발을 성실히 수행하였음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 대사성 간질환의 진행 기전 규명을 통한 치료기반 지식제공 - 대사성 간질환의 기전은 많이 알려져 있으나 실질적인 치료법이 없는 바, 본 연구의 성공적인 수행으로 대사성 간질환의 치료기반지식을 제공하고 이를 바탕으로 새로운 대사성 간치료제 개발이 가능할 것임. - ERRγ 억제제는 진행성 갑상선암과 간암, 약제 내성 간암에서 뚜렷한 항암 효과가 보고되고 있으며, 비알코올성 지방간염이 궁극적으로 간경화가 간암으로 진행됨을 고려하였을 때, 비알코올성 지방간염에서 ERRγ 의 활성조절은 간암발생이나 진행을 예방할 수 있을 것으로 고려됨. 비만, 당뇨병 유병률이 꾸준히 증가하면서 비알코올성 지방간염 역시 지속적으로 증가하고 있으나 여전히 효과적인 약제가 없기 때문에 ERRγ 활성 조절은 새로운 치료 전략을 제시하는 연구기반을 마련할 수 있을 것으로 생각됨. ○ 인체자원을 이용한 중개연구기반 확보 - 대사성 간질환 환자의 시료를 확보함으로써 병인조절기전의 신규표적을 인체조직에서 탐색, 검증할 수 있고 이들 통해 기초연구결과를 임상에 적용하는데 필요한 병원 중심이 중개연구기반을 확보할 수 있음 ○ 세포간 상호작용을 통한 다른 대사증후군 연구에 적용 및 활용 가능함 - 본 연구를 통한 대사성 간질환에서 세포간 상호작용 제어 기술은 비만, 당뇨병과 같은 대사 증후군의 근육, 지방조직 간의 상호작용 연구에도 활용 가능하며 새로운 치료 기반지식을 제공하게 될 것임. ○ 응용성/실용화 가능성 대사성 간질환 치료의 새로운 표적 제시 - 핵수용체 활성 조절제를 유효 성분으로 함유하는 치료용 약학적 조성물을 만들게 된다면, 대사성 간질환의 새로운 치료 전략으로 제안해 볼 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최연경
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 핵수용체;비알코올성 지방간염;간암;약제 내성 간암; 2. Nuclear receptor;Nonalcoholic steatohepatitis;Hepatocellular carcinoma;Drug resistant liver cancer;

연구개요 ◆ TP53의 alternative splicing (AS) isoform인 p53b의 translation 기전 연구 - p53b mRNA의 억제자로서 SRSF3 발굴 - p53a mRNA와는 달리 p53b mRNA는 cytoplasm의 perinuclear에 위치함 - SRSF3에 의한 p53b mRNA의 export를 억제하여 translation을 억제함. - p53b mRNA를 통해 C-term truncated p53 단백질이 생성됨. - C-term truncated p53 protein은 metastasis 기능을 수행함. 연구 목표대비 연구결과 ○당초 목표: p53b mRNA의 발현 양상 분석 ■ 달성/ 추가 연구 결과 - p53a mRNA는 nuclear retention 되어 있는 반면에 p53b mRNA는 cytoplasm의 peri-nuclear에 위치함. - p53b mRNA의 SRSF3 binding site를 밝힘. - Splicing factor로 알려진 SRSF3는 p53b mRNA의 export를 억제함. ○당초 목표: p53b mRNA의 translation 분석 ■ 달성/ 추가 연구 결과 - SRSF3는 p53b mRNA의 export를 억제하여 translation을 억제시킴. - p53b mRNA로부터 생성된 C-term truncated p53 protein은 EMT 기능유도를 통해 metastasis 기능을 가짐. ○당초 목표: p53b mRNA의 조절자 발굴 ■ 달성/ 추가 연구 결과 - p53b alternative exon 근처에 retained intron을 cis-element로 새롭게 발굴함 - p53 retained intron을 매개로 SRSF3-UPF1이 recruitment 됨을 밝혀냄. - p53b의 surveillance machine 작동 기전을 규명함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ▶ p53b mRNA의 발현을 조절하는 cis-element 제시 · p53 translation 조절에 대한 분자생물학적 기전 설명 가능 ▶ p53 조절을 위한 cis-element는 세포 암화 과정에서의 진단 및 치료제 개발 가능성 제안 ▶ mRNA의 위치 조절을 통한 translation 작용 기전 규명 · 기존방식과 달리 p53의 조절을 mRNA의 위치 조절을 통한 translation regulation의 중요성 부각 · mRNA 위치 조절을 통한 translation 기전은 표적 mRNA 뿐만 아니라 다른 많은 mRNA의 translation 기전조절로 확대할 수 있음. ▶ SR-RNA 복합체를 새로운 항암제 표적으로 제안함 · SRSF3는 retained intron과 RNP를 형성하므로, 기존과는 다른 신규 항암제 표적인자가 될 수 있음을 제안함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 홍다원
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 번역;감시;전이; 2. TP53;SRSF3;translation;surveillance;metastasis;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 조정혁
• 주관연구기관 : 동화하이테크
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : 1. 방사통;에너지효율 증대;제품 규격화;불량률 저감;유도가열; 2. a radiation cylinder;Increase energy efficiency;product standardization;reduction of defective rate;induction heating;

□ 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;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이용선
• 주관연구기관 : 국립암센터국제암대학원대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 비번역RNA;작은 핵RNA;스플라이싱;암; 2. nc886;noncoding RNA;small nuclear RNA;splicing;cancer;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 조승찬
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : 1. 중성자 흡수;사용후핵연료;알루미늄;보론 카바이드;금속복합재료; 2. Neutron absorbing;Spent nuclear fuel;Aluminum;Boron carbide;Metal matrix composite;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 방사선 검출기용 무연계 무기 할라이드 페로브스카이트 소재 개발 전체 내용 ㅇ 방사선 검출기용 무연계 무기물 페로브스카이트 소재 개발 및 소자 응용 가능성 연구 - 높은 전기장 분포를 통한 습도효과 및 최소화를 통한 친환경 할라이드 페로브스카이트 소재 개발 - 대면적 및 어레이형 방사선 검출기용 무연계 무기 할라이드 페로브 스카이트 단결정 소재 개발 - 방사능 측정용 방사선 검출 소재 개발 ㅇ 방사선 검출 무연계 무기 할라이드 (Cs,Rb)BX₃ 및 (Cs,Rb)₂BCX₆ 단결정 성장 및 결정 특성 조사 ㅇ 방사선 신호 검출을 위한 측정 시스템 기본 설계 ㅇ 박막형 무연계 무기 할라이드 (Cs,Rb)BX₃ 및 (Cs,Rb)₂BCX₆ 단결정 성장 및 결정 특성 조사 ㅇ 방사선 검출 특성 조사 연구개발성과 ◦ 무연계 무기 할라이드 페로브스카이트 단결정 소재 성장기술 확립 - Thermal gradient법을 이용한 단결정 소재 성장 기술 확립 : Cs₃Sb₂X(X=I,Br,Cl)₉, Rb₃Sb₂X(X=I,Br,Cl)₉, Cs₃Sb₂(Br1-xClx)₉,Rb₃Sb₂(Br_1-xCl_x)₉ ◦ 박막형 무기 할라이드 페로브스카이트 단결정 소재 성장기술 확립 - Chemical vapor transport법을 이용한 박막형 소재 성장 기술 확립 : Cs₃Sb₂I₉, Rb₃Sb₂I₉, GeI₂ - 무연계 무기 할라이드 페로브스카이트 단결정 소재의 다양한 물성 확보 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ친환경이고 습도효과를 개선한 새로운 무연계 무기 할라이드계 페로브스카이트 소재 개발 ㅇ무연계 무기 할라이드계 방사선 검출기 소재 국산화의 기반 기술 확보와 차세대 방사선 검출기 소재 개발의 핵심기술 확보를 통한 국가 기초과학기술력 강화 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 황영훈
• 주관연구기관 : 울산과학대학교
• 발행년도 : 20220700
• Keyword : 1. 무연계;할라이드 페로브스카이트;단결정 소재;단결정 소재;방사선 검출기; 2. Lead-free;Halide perovskites;Single crystal;nanosheet;Radiation detector;

□ 연구개요 공기 중에 존재하는 라돈과 라돈의 자핵종은 자연 방사성 물질로 그 위험이 더욱 심각한 상태이다. 자연 방사선은 전체 방사선 노출량의 85%를 차지하며, 인간이 피폭되는 총 방사선 피폭 중 단일 피폭원으로는 가장 큰 비율을 차지한다. 또한 라돈은 균열된 암반 사이에서 대기중으로 방출되므로 환기가 잘 되지 않는 건물의 실내나 지하실에서 대기 중의 라돈 농도에 비해 현저히 높은 농도로 존재한다. 이러한 라돈은 기체상태로 존재하며 3.83일의 반감기로 붕괴하여 ²¹⁸Po으로부터 ²⁰⁶Pb에 이르는 연쇄붕괴를 계속하는데 이때 만들어지는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po와 같은 입자상의 방사성 핵종들을 라돈 자핵종이라도 부른다. 이중 방사선 피폭의 측면에서는 반감기가 긴 ²¹⁰Pb 이하는 방사능이 극히 작아 무시할 수 있고 중요 관심사인 폐암 유발 위해도가 낮은 베타 방사선을 내는 핵종이나 생성확률이 1%도 안되는 핵종(²¹⁸At)등도 무시할 수 있다. 이런 이유로 라돈 자핵종은 알파방사선을 내는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po 네 핵종으로 범위를 좁혀서 생각할 수 있다. 라돈가스가 폐암을 유발하는 과정은 다음과 같다. ²²²Rn은 붕괴하면서 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po등의 라돈 자핵종을 만들어 낸다. 라돈 자핵종들은 공기 중에 존재하는 분진이나 연무질에 흡착되는데 라돈 자핵종이 흡착된 분진이나 연무질은 사람의 호흡을 통하여 폐에 달라붙는다. 이때 폐에 달라붙은 라돈 자핵종들이 알파 붕괴를 통해 강력한 에너지를 방출하면서 폐세포가 손상되어 폐암을 유발하는 것이다. 그러므로 라돈 자핵종들의 폐암유발 메커니즘을 파악하는 것이 필요하다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제에서는 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조 및 성질을 연구하였다. 이를 위해 적당한 핵모형을 이용하여 라돈과 자핵종의 기저상태 및 행렬요소 계산이 이루어져야 하고, 이를 통해 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼과 전자기 전이를 계산할 것이다. 이러한 물리적 측정 가능량을 이용하는 것이 이론적으로 라돈의 핵구조를 파악하는 가장 좋은 방법이기 때문이다. IBM은 짝수-짝수 핵을 낮은 에너지 준위와 전자기 전이와 같은 집단운동을 설명하는 대수적 구조로 기술한다. 양성자 및 중성자 보오존을 구별하지 않는 가장 기본적인 모형을 IBM-1이라한다. IBM-1은 보오존 수가 보존되는 U(6) 군의 구조를 가진다. 보오존 연산자의 조합으로 교환관계에 닫혀있는 생성자의 집합으로 얻은 부분 대수를 이용하여 군사슬을 구할 수 있다. 핵의 상태를 기술하는 좋은 양자수인 각운동량을 표현하는 O(3) 군을 군사슬에 포함시키면 세 가지 극한으로 분류된다. IBM-1에서는 세 가지 다른 대칭성[U(5), SU(3) 및 O(6)]이 존재한다. 이 때 Hamiltonian은 동역학적 대칭을 이루고, 에너지 준위 등을 포함한 핵 구조를 닫힌표현으로 나타낼 수 있다. IBM의 U(5) 대칭성을 가지는 핵으로 특히 Pd(Z=46), Xe(Z=54), 및 Pt(Z=78) 등이 알려져 있다. IBM-1의 일반적인 Hamiltonian에서 SU(3) 대칭은 회전운동하는 축대칭 변형핵을 잘 설명한다. 변형핵의 스펙트럼을 설명하는 SU(3) 대칭은 희토류 핵종인 Sm-Gd-Dy-Er 등 동위원소에 적용된다. O(6) 대칭은 기하학적으로 감마-불안정핵에 대응된다. O(6) 대칭은 특히 Xe-Ba 영역의 핵에 많이 적용되고 있다. 양성자와 중성자를 구분하는 IBM-2는 원자핵 각모형과 직접 관계가 있으므로, IBM-1에 비해 매개변수는 풍부한 물리적 의미를 가진다. 이 모형은 매개변수의 수가 많아 대수적으로 복잡하고 어렵지만, 훨씬 풍부한 상태와 핵의 성질을 설명한다. IBM-2는 IBM-1으로 설명하지 못하는 양성자-중성자 교환에 대한 대칭상태를 포함하고, 양성자-중성자 대칭성을 F-spin으로 설명한다. 뿐만 아니라 IBM-1에서 금지된 M1 전이도 F-spin 혼합을 이용하여 설명한다. IBM-2에서도 짝수-짝수 핵의 집단운동을 IBM-1과 같이 U(6), SU(3) 및 O(6)의 세가지 기본 대칭으로 분류한다. IBM-2의 동역학적 대칭에서 basis는 IBM-1의 U(6)양자수인 총 보오존 수를 제외한 나머지 양자수 대신 양성자 및 중성자 수를 고려한다. IBM의 기본적 수학 구조를 홀수-A 핵까지 확장시킨 모형이 IBFM이다. IBFM에서 홀수-A 핵은 및 보오존으로 이루어진 짝수-짝수 핵심과 단일 입자의 결합으로 가정한다. IBFM의 대수적 구조는 전적으로 단일핵자의 외각궤도에 의존한다. IBM에서와 유사하게 IBFM의 Hamiltonian이 동역학적 대칭을 이루면 보오존과 페르미온 사이에 대칭성을 가지고, 이 때 보오존과 페르미온은 초대칭을 이룬다고 한다. 단일입자궤도가 j=1/2, 3/2 및 5/2 로 주어질 때 U(6/12)의 초대칭을 가지고, 이때 페르미온 군은 보오존 군 U(5), SU(3) 및 O(6)와 결합한다. 그러므로 초대칭 U(6/4)는 불안정핵만 적용되지만 U(6/12)는 U(5)로 기술되는 진동핵, SU(3)로 기술되는 축대칭 변형핵 및 O(6)로 기술되는 감마-불안정핵 모두에 적용된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제에서는 중간 및 무거운 영역의 홀수-A 핵 구조 연구를 위해 IBFM의 U(6/12) 대칭으로 제한한다. 이 모형을 통해 낮은 에너지 준위의 에너지 스펙트럼과 전자기 능률, M1 및 E2 전이를 포함하는 전자기적 성질을 논의한다. 그리고, ²²²Rn과 그 자핵종 중 짝수 핵은 IBM-1과 IBM-2를 이용하고, 홀수 핵은 IBFM을 통해 에너지 스펙트럼 및 전자기전이율과 같은 핵구조를 계산할 것이다. 그런데 선행 연구들에서는 라돈의 핵구조에 해당하는 실험데이터가 현저히 부족한 상태이다. 그러므로 본연구의 계산 결과는 라돈의 핵구조 및 핵분광학 실험의 지침을 마련하는데 기여할 것으로 보인다. 또한 전자기 전이의 메카니즘과 라돈핵의 에너지 준위 사이에서 일어나는 전자기 전이의 수치계산 결과에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다. 또한 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈과 그 자핵종의 핵구조를 연구하고자 한다. 연구 과정의 초기 단계에서 앞서 설명한 대표적인 핵모형을 이용하여 기저상태를 구축하고 코딩을 통해 구체적인 행렬요소 계산을 하여 연구 과정의 중반에서 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼, 그리고 전자기 전이율을 계산할 것이다. 연구 과정의 후반에서는 계산한 결과를 물리적 측정 가능량을 통해 이론적으로 라돈 및 그 자핵종의 붕괴과정과 핵구조를 파악할 계획이다. 천연 방사성 동위원소의 붕괴과정과 그 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조를 계산한다면 공기 중 존재하는 생활방사선인 라돈 가스의 폐암유발 메커니즘의 파악 뿐 아니라 실내 대기 중의 라돈 농도를 감소시키는 등의 대처 방안과 대기와 수중의 라돈 저감법에 관한 가이드 라인을 제시 하는데에도 큰 역할을 할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수연
• 주관연구기관 : 동의대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보오존 상호작용 모형;보오존-페르미온 상호작용 모형;라돈; 2. IBM;IBFM;Radon isotopes;