□ 연구개요 420여종 kinase library와 Seesaw2.0 system를 가지고 스크리닝한 인산화 효소가 DNA 손상 복구 시스템에 미치는 영향을 확인하고, 이미 스크리닝한 Akt1이 DNA 손상 복구 시스템에 미치는 영향을 확인하고 Akt1에 의한 새로운 DNA 손상 복구 시스템의 기전 제시와 세포와 마우스를 이용하여 1-2차년도 생화학적 기초실험들을 바탕으로 새로운 인산화 효소에 의해 DNA 손상 복구 시스템을 조절 관련된 단백질의 동정 및 조절인자의 분자기전 규명을 이해함으로써 DNA 손상 복구 시스템의 새로운 조절인자들을 타겟으로 DNA 손상에 의한 발암기전에 대한 이해를 확립하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. Akt1 억제제에 의한 비상동 말단연결 복구 메커니즘의 영향. - U20S 세포주에서 Fok1 endonulase을 활용하여 DNA 손상에 의한 Akt 억제제의 영향을 확인하기 위한 실험을 수행하였음. Fok1 엔도뉴클레이즈는 DNA의 일부분에 결합하여 절단을 일으킴. 이 방법을 통하여 DNA 손상을 일으킨 후 DNA 손상 부위에 필수적인 인자들의 영향을 관찰하였음. 대표적인 DNA 손상 마커인 gH2AX와 R NF168은 손상 후 Fok1과 같은 위치에서 확인할 수 있었고, 반면에 Akt 억제제인 M K2206을 처리하자 이들이 DNA 손상부위로 모이지 못하는 것을 확인하였음. 2. Akt1에 의한 RNF168 인산화가 RNF168 안정성에 미치는 영향. - Akt1에 의하여 RNF168의 인산화가 RNF168 단백질 안정성에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 HEK 293 세포에 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A,인산화가 이미 일어난 구조를 나타내는 S60D , S60E를 발현시켰음. 이들의 단백질의 반감기를 확인한 결과, RNF168 인산화가 일어날 수 없는 형태에서 단백질 반감기가 현저히 감소되는 결과를 확인하였음. 이러한 현상이 HE K 293 세포내에서 Akt1 발현을 막았을때와, DNA에 손상이 일어났을 때의 영향을 확인하기 위해 IR (Ionizing radiation) 이온화 방사선을 투과한 후 RNF168 단백질의 반감기를 확인하였음. 그 결과 Akt1 발현을 막았을때 RNF168 단백질의 안정성이 현저히 감소됨을 확인하였음. 3. Akt1에 의한 RNF168 인산화가 RNF168 안정성에 미치는 영향. - Akt1에 의하여 RNF168의 인산화가 RNF168 단백질 안정성에 영향을 미치는 지 확인하기 위하여 HEK293 세포에 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A, 인산화가 이미 일어난 구조를 나타내는 S60D, S60E를 발현시켰음. 이들의 단백질의 안정성을 확인하기 위하여 knock-down 기법을 이용하여 단백질의 유비퀴틴화를 확인하였음. Akt1이 knock-down 되었을 때, RNF168의 유비퀴틴화를 확인하기 위하여 endogenous 유비퀴틴 항체를 이용하여 실험을 수행하였음. Akt1이 knock-down 되었을 때 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A의 유비퀴틴화를 비교해 보았을 때, GFP-RNF168 본래의 형태의 경우 Akt1 knock-down에 의하여 유비퀴틴화가 증가됨을 확인할 수 있었음. 이를 통해 Akt1에 의하여 RNF168의 유비퀴틴을 통하여 단백질의 안정성을 조절함을 확인하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 생물학적 시스템에서 DNA 손상반응 조절 기전을 분자수준에서 밝힘으로써 생체의 항상성에 대한 시스템간의 이해를 높이고 목표 집약적인 연구를 통하여 국제적으로 DNA 손상 반응 기전 연구의 발전에 공헌과 DNA 손상 반응에 관여하는 조절인자들과 상호작용하는 조절 분자들 간의 인식네트워크를 구축하여 DNA손상 반응 제어를 위한 물질개발과 효능의 검증이 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박희세
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 인산화 효소 Akt1;E3 리가아제 RNF168;DNA 손상 반응;이중가닥절단 복구;상동재조합; 2. Akt1;RNF168;DNA repair system;Double Stand Break Repair;homologous recombination;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ◦ SiC 반도체 산업의 난제인 도핑 문제를 해결하여 연구로 이용 SiC 중성자 도핑기술을 세계 최초로 상용화 ◦ 차세대 첨단 재료 분석을 위한 중성자 포획반응 기반 비파괴 분석기술, 양전자 빔 이용 양전자 소멸 분광 등의 분광 계측 신기술 개발 전체 내용 ◦ SiC 반도체 중성자 도핑기술 개발 - 12인치 대용량 실리콘 단결정의 중성자 균일 조사기술과 중성자 도핑 방법론 개발 - 연구로를 이용한 SiC 단결정 잉곳의 중성자 핵반응 전산모사 및 중성자 도핑장치설계 - 중성자 조사에 따른 SiC 반도체의 잔류방사능 평가 및 중성자 조사결함 평가 - SiC 반도체 대상 중성자 도핑 장치설계, 제작 및 시험 조사를 통한 상용화 가능성 타진 ◦ 연구로 중성자 포획반응 기반 반도체 비파괴분석 기술개발 - 고순도 반도체 분석용 극미량 불순물 검출 기술 및 정량 평가기술 개발 - 중성자 플럭스 공간분포 및 중성자 에너지별 공간분포 측정기술 개발 - 연구로 조사공 특성 평가 연구 ◦ 소재 격자 결함 분석을 위한 양전자 소멸 분광 기초기술 개발 - 양전자 소멸 수명 분광법을 이용한 반도체 소재 격자 결함 농도 분석기술 개발 - 동시 계수 도플러 확장 분광법을 이용한 반도체 소재 격자 결함 종류 분석기술 개발 연구개발성과 ○ (대용량 실리콘 중성자도핑 방법론 개발) 12인치 대용량 실리콘 단결정의 중성자 균일 조사기술과 중성자도핑 방법론 개발 - 입사 중성자의 에너지에 따른 비정질 실리콘과 단결정 실리콘의 산란 단면적을 조사·확보하고, 단결정 실리콘의 온도 증가에 따른 조사 균일도가 저하 현상 평가함. 12인치 대형 조사공의 조사특성 평가를 위한 전노심(full core) 모델을 생성하고, 가상의 대형 조사공 계산 모델 구현하여 12인치 실리콘 반도체의 축방향, 반경방향 중성자속 평가 완료함. 실리콘의 축방향 및 반경방향에 대한 균일 중성자 도핑 기술 제안하였으며, 대용량 실리콘 중성자 도핑 장치 스크린 및 반사체 설계하여 대용량 실리콘의 중성자 도핑 적용가능성 평가함 ○ (SiC 반도체 중성자 균일 조사 기술 개발) 연구로를 이용한 SiC 단결정 잉곳의 중성자 핵반응 전산모사 및 중성자도핑 장치 설계 - SiC와 중성자의 핵반응 선행연구 조사하고, 핵자료에 따른 계산결과와 실험결과의 차이 확인하였으며, 최신의 ENDF/B-VIII.0 핵자료에서 배포된 3C-SiC 단결정에 대한 핵자료 라이브러리를 확보함. ENDF/B-VIII.0 핵자료의 SiC-열중성자 산란 단면적 라이브러리를 SiC 온도별에 따른 ACE 형식으로 생산하였으며, 연구로 전노심 모델을 구축하여 SiC 단결정의 중성자 도핑 전산모사를 수행하여 조사 균일도를 평가함. 개념설계안을 바탕으로 최적의 도핑 균일도를 가지는 중성자 도핑 장치를 설계 완료함. ○ (중성자도핑 SiC 반도체 물성 평가 기술 개발) 중성자 조사에 따른 SiC 반도체의 잔류 방사능 평가 및 중성자 조사 결함 평가 - 상용 SiC 단결정 잉곳 정량/중성자 조사 특성 자료 확보하였으며, 단결정의 방사화 문제에 대한 해석 연구를 수행함. SiC 단결정의 핵발열량을 평가하고, NTD-SiC 조사결함 생성기작에 대한 연구를 수행함. 중성자 조사에 의한 SiC 반도체 DPA 단면적을 생산하고 중성자 조사량에 따른 결함 농도를 평가함. 중성자 조사결함 해소 방법론 개발하였으며, 해소 조건을 최적화함. SiC wafer를 이용하여 조사결함 해소 특성 시험을 수행함. ○ (SiC 반도체 중성자도핑 장치 개발) SiC 반도체 대상 중성자도핑 장치 설계, 제작 및 시험 조사를 통한 상용화 가능성 타진 - 개념설계안을 바탕으로 SiC 단결정 중성자도핑 조사장치의 제작도면 및 3D 도면 작성하고, 조사통 제작을 위한 기술시방서, 구매요구서를 기반으로 업체 선정 및 계약완료함. 중성자도핑 조사장치를 제작하였으며, 제작된 조사장치의 노외 및 노내 성능 시험을 완료함. 4인치 HPSI SiC 단결정을 대상으로 중성자 도핑시험을 수행하였으며, SiC 단결정의 도핑 균일도를 평가 완료함. 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ (SiC 반도체 중성자 균일 조사기술 개발) SiC 중성자 도핑 전산모사 결과 및 장치 설계안은 중성자 도핑 장치 제작에 직접 활용되며, SiC 잉곳의 위치에 따른 중성자 조사량 최적화를 통해 불순물 농도가 균일한 고품질의 반도체 생산을 위한 기초 자료로써 활용. NTD-SiC 반도체를 MOSFET, IGBT 등 반도체 소자 개발 연구에 활용 ○ (SiC 반도체 중성자 도핑 장치 개발) 본 연구를 통해 개발된 SiC 중성자 도핑기술 및 이를 기반으로 제작된 중성자 도핑 장치는 실제 중성자 도핑 공정을 수행하는 연구용 원자로 하나로에 설치하여 중성자 조사시험을 수행 가능. 조사시험 결과는 향후 NTD-SiC 제품의 실용화 및 제품화를 위한 기초 자료로써 활용 ○ (중성자 도핑 SiC 반도체 조사결함 평가 및 해소기술 개발) 본 연구를 통해 확보된 SiC 반도체의 핵자료 및 중성자 조사에 의한 격자 결함 평가 결과는 중성자 도핑기술뿐만 아니라 핵연료 제조, 원자로 구조물 및 방사선 이용 장치 제작 등의 분야에서 SiC 재료 연구에 활용 ○ (연구로 기반 중성자방사화분석 기술 개발) 본 연구를 통해 확보하는 k0-INAA 표준화 중성자방사화분석 및 검출기 관련 보정 알고리즘은 Si/SiC의 미량 불순물을 정확하게 정량 분석할 수 있는 기술로 실리콘 반도체의 품질 관리 및 향상을 위해 활용될 수 있음 ○ (연구로 반도체 분석 및 도핑 조사공 특성 평가) 연구로 조사공 제어 인자 결정 및 균질도 평가 연구는 SiC 반도체 개발을 위한 최적의 도핑 및 조사 방법론 개발에 활용될 것이며, 다양한 연구 및 산업 분야의 재료 분석 연구에 기초 자료로써 활용할 것임 ○ (첨단 소재의 근표면 관심 원소에 대한 깊이별 농도 분포 분석) Si 및 SiC를 활용한 전력 소자의 에피 박막에 대한 반경 방향, 두께 방향 관심 원소(도펀트 물질, 불순물 등)에 대한 정교한 분석을 통해 성능/안전성 향상 및 시장 경쟁력 확보함 ○ (양전자빔 기초기술) 연구용 원자로를 이용하는 고강도 양전자빔 생성 및 인출의 기초 기술 확보하고 소재 격자 결함 분석을 위한 양전자빔 소멸 분광 기초 기술 확보 ○ (양전자 분광계 구축 및 결함 분석) 양전자 수율 측정 및 에너지스펙트럼을 측정하기 위해 양전자 동시계수 분광계 설계 및 제작 완료하고 Si, SiC 소재에 대한 결함 분석 기술을 확보함 과학적 측면 ◦ 연구로를 활용한 대구경 실리콘 단결정과 SiC 반도체의 중성자 도핑 기술 개발을 통하여 방사선 연구기반을 반도체/전자/첨단 소재 분야로 확대 ◦ 기존에 축적된 비교법 기반의 중성자방사화분석기술을 개선하여 동시에 보다 다양한 미량 원소 분석이 가능할 것으로 기대함 ◦ 대용량 시료 검출 효율 보정 알고리듬 개발 및 표준 시료 개발을 통해 체적 시료에 대한 높은 정확도의 중성자방사화분석을 가능하게 함 경제적 측면 ◦ 전력반도체 핵심기술인 양질의 중성자도핑 기술 확보로 포스트 실리콘 반도체의 기술확산 시기를 가시화함과 동시에 국내외 관련 산업 시장을 선점 ◦ 하나로 연구로 기반 동시 다원소 정량분석 기술은 Si/SiC 불순물 정량분석분야 뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 물질의 순도를 결정할 수 있는 주요 미량원소 분석기술로 활용되어 산업체의 품질관리기술 발전에 이바지할 것으로 기대 산업적 측면 ◦ 방사선융합기술 이용한 신소재의 가치창출을 통해 실리콘 기반 반도체 산업의 돌파구를 마련하고, 4차 산업혁명의 핵심 부품인 차세대 반도체 소자의 원천기술 확보로 방사선 산업의 국가경쟁력 향상 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 선광민
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : 1. 중성자(핵변환) 도핑;탄화규소;전력 반도체;대용량 실리콘 단결정;중성자 조사 결함; 2. Neutron Transmutation Doping;Silicon Carbide;Power Semiconductor;Large Silicon Crystal;Neutron Irradiation Defect;

□ 연구개요 1) 최종 목표: 본 연구는 인공 지능을 이용하여 심장의 구획 자동화 알고리즘과 심장 세부 구조 별 방사선 견딤 선량 지표를 개발하여 환자 개인 별 심장 보호 맞춤형 방사선 치료가 가능케 하고자 함. 2) 세부 연구 목표 ➢ 1차 세부 목표: 심장 세부 구조와 유방암 방사선 치료시 필요한 정상장기에 대한 매뉴얼 구획화 (manual contouring)한 레이블링 데이터 확보 ➢ 2차 세부 목표: 유방암 방사선 치료에 필요한 영상 자동 분할 인공지능 알고리즘의 개발 ➢ 3차 세부 목표: 심장 세부 구조를 포함한 정상장기 별 방사선 견딤 선량 지표 개발. 3) 연구 내용 ➢ 유방암 방사선 치료 후 심장병 발생 데이터 베이스 구축 및 인공지능 학습 데이터 구축 ➢ 유방암 방사선 치료 관련 심장 세부구조 자동 구역화 인공지능 개발 및 타당성 유효성 검증 ➢ 심장 구조의 방사선 선량-3차원 체적 정보를 이용한 방사선 심장병 유발 선량 및 예측 모델 개발 □ 연구 목표대비 연구결과 1) 최종 목표: 목표하였던 연구 내용을 100% 달성하였음. 2) 세부 연구결과 ➢ 레이블링 데이터 구축: 유방암 환자 >1000명의 진단, 치료, 심장독성 데이터 확보하였고, 심장내과 전문의와의 협력체 구성을 통한 데이터 관리 질향상 및 관리 하였음, >200 명의 방사선치료계획용 CT에 심장세부구조를 포함한 20개이상의 정상구조를 레이블링 작업을 진행하여 학습/검증 데이터 확보하였음. ➢ 인공지능 모듈 개발: 구축한 학습 데이터를 이용하여 U-Net with Efficient Net를 통해 자동분할모듈을 개발하였음. 성능의 타당성 및 일관성, 범용성을 다각도로 검증하기 위하여 dosimetric 연구, 설문지 연구, 일치도 평가 연구 (Dice, Hausdorff 등), 다기관 전문가 집단 비교 연구를 통해 성능을 확인하였음. ➢ 인공지능 모듈을 통해 개발한 자동분할기능을 이용하여 심장독성을 비롯한 방사선 치료 독성 예측 모듈 개발을 진행하였음 (예: Acute coronary event, 갑상선기능저하 등). □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 연구개발 성과의 활용 계획 1) 유방암 방사선 치료 계획에 사용되는 영상 분할에 활용하고 있음. 2) 다기관 연구의 치료 질 관리 프로그램에 활용하는 임상연구를 진행 중. 3) 국가 의료 질 향상 정책 및 프로그램에 활용될 수 있음. 4) 심장독성을 비롯한 방사선 치료 독성을 예측하는 영상 분할 작업에 활용하고 있음. 기대 효과 1) 기술적 효과 ➢ 유방암 뿐 아니라 두경부암, 폐암, 직장암, 간암 등 타 장기의 방사선 치료용 자동 영상 분할 기법에 활용되어 방사선 치료의 치료 기술 향상 ➢ 방사선 치료 부작용을 치료 계획시에 예측하여 부작용을 줄이는 환자 맞춤 정밀 설계가 가능케 함. ➢ 방사선 치료 뿐 아니라 영상자료를 활용한 다른 치료 기술에 활용될 수 있음. ➢ 환자 및 학생 교육 자료에 활용 될 수 있음. 2) 사회적 효과 ➢ 방사선 치료를 시행하는 유방암 환자의 치료시 부작용 감소를 통한 유방암 환자의 삶의 질 향상 ➢ 환자/ 학생 설명 자료에 활용되어 의학적 영상 자료의 이해도 증가. 3) 경제적 효과 ➢ 방사선 치료 계획에 필요한 의료진, 인력의 시간 및 인건비를 절약하여 병원 및 국가 의료 재정을 절감하고 더 많은 환자에게 양질의 치료를 제공. ➢ 영상 데이터 활용을 통한 지속 가능한 의료사업의 경쟁력 기반 확보. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장지석
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 유방암;방사선치료;심장독성;영상분할;인공지능; 2. breast cancer;radiotherapy;cardiac toxicity;Image segmentation;Deep learning;

1. 연구개발과제의 개요 1) 연구개발의 목적 □ 개발 대상 ◦ 원전해체1)를 위한 레이저 제염2) 및 수중 레이저 절단 수행을 위한 공정 모듈과 제염 공정의 정밀도를 높이기 위한 실시간 방사성 오염물질 모니터링 기술 개발 2) 연구개발의 필요성 및 범위 ◦ 레이저를 이용한 일차계통 부분 제염 및 실시간 모니터링 기술 개발 - 방사성 오염물질을 30초 이내로 판독하면서 99%이상 지역적으로 제거할 수 있는 국부 레이저 제염 원천기술의 특허 확보 및 국부 레이저 제염 모듈 - 면적 100㎠ 당 2분 이내로 방사성 오염물질을 제거할 수 있는 광학모듈 - 레이저를 이용하여 방사성 오염물질을 30초 이내로 판독할 수 있는 광섬유 기반 측정 모듈 (출처 : 본문 : 1. 연구개발과제의 개요 2p)

• 연구책임자 : 최지연
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 레이저 제염;수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단헤드;레이저 광학 모듈; 2. Laser decontamination;underwater laser processing;laser induced breakdown spectroscopy;under water laser cutting head;laser optical module;

□ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 본 연구에서 대표적인 전이에 관여하는 핵이동 인자 CTNNB1의 핵수송을 조절하는 타겟을 다중 이미지 기반 siRNA 스크리닝 기법으로 확보하여, 최종적으로 대장암 전이에 효과적인 치료 방법 개발함. ■ 전체 내용 -대장암에서 전이 인자인 CTNNB1의 핵수송 조절 타겟 발굴을 위해 다중 이미징 기반 siRNA 라이브러리 스크리닝 기법 수행 ⦁ CTNNB1의 핵수송 조절 타겟 발굴을 위한 다중 이미지 기반 siRNA 라이브러리 스크리닝 및 이미지 분석 기법 최적화 ⦁ 확립된 스크리닝 및 이미지 기법을 바탕으로 CTNNB1의 핵수송 조절 타겟 스크리닝 수행 ⦁ 대규모 세포주 빅데이터를 이용하여 CTNNB1 핵수송 타겟 후보 물질을 최적화 -전이 인자인 CTNNB1의 핵 수송을 조절 타겟의 항암 효능 최적화 및 In vitro 기전 연구 ⦁ 선정된 CTNNB1의 핵수송 조절 타겟 후보를 다양한 조건에서 검증 ⦁ 10종 이상의 대장암 세포주에서 전이 인자의 핵수송 조절 타겟에 특이적인 바이오마커 발굴 ⦁ 검증된 핵수송 조절 타겟 후보 물질에 대한 In vitro 기전 연구 -CTNNB1의 핵수송 조절 타겟에 특이적인 화합물 개발 및 치료 효능 확인 ⦁ CTNNB1의 핵수송 조절 타겟에 특이적인 화합물 도출 ⦁ 확인된 핵수송 조절 타겟 치료 효능을 확인하기 위한 세포주 기반 조직 모델 확립 □ 연구개발성과 ￭ 전문학술지 논문게재 성과정보 과제번호 : NRF-2 019R1I1A1A01061167 게재연월 : 2021.07.19 논문제목 : Tumor suppressor RBM24 inhibits nuclear translocation of CTNNB1 and TP63 expression in liver cancer cells 총저자명 : 3 출처 : Spandi dos Publications 학술지명 : Oncology letters. 권(호) : 22(3) 학술지구분 : 국제학술지 sci 여부 : SCIE impact Factor : 2.967 국제공동 연구논문 : N 기여도 : 1저자 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 전이 인자 핵수송 조절 타겟에 따른 유전자 발현, 단백질 활성 변화, 약물민감도 변화 등을 설명하는 많은 모델 제시가 가능하고, 이들 이용하여 보다 구체적인 생물학적 연구 진행이 가능해짐. - 구체적으로는, 암종 및 핵수송 조절 타겟 양상에 따른 유전자 발현, 단백질 발현/활성 및 약물반응의 민감도, 특이도 분석 체계 마련과 돌연변이 특이적인 암조절 네트워크 및 약물 작용 기전 연구가 가능함. - 특히 데이터 분석의 접목을 통한 최적화된 RNAi 라이브러리 스크리닝 시스템 구축으로 항암제 저항성에 관여하는 핵수송 조절 타겟 특이적인 암 조절 지표 및 항암효과 분석이 극대화될 것임. - 본 연구 결과를 바탕으로, 기존 항암제, 신규물질 또는 그 조합의 새로운 임상적 활용 가능성을 타진할 것임. - 제약회사, 임상기관, 연구소, 대학 등 다자간 협력연구가 활발히 진행되어 내부 인프라 및 국내외 협력체계 구축의 기반이 됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 문승욱
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 전이;다중이미지;siRNA 라이브러리 스크리닝;핵수송; 2. metastatics;CTNNB1;multiple image;siRNA library screening;nuclear translocation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 • 수차례의 파단에도 재치유가 가능한 초분자형 고분자 네트워크의 자가치유 현상을 동역학적 관점에서 규명하고 그 원리를 확립하여 자가치유 현상에 대한 근원적 이해를 높임은 물론, 차세대 자가치유 재료개발에 대한 원천 기술 기반을 구축하고자 함. ■ 전체 내용 • 자가치유형 초분자 네트워크는 비공유-동적결합을 기반으로 반복적 치유가 가능하여 집중 조명되고 있음. • 최근에는 자가치유 효율을 결정짓는 요소로 초분자간 결합 강도 못지않게 재결합하기까지의 동적 시간, 즉 분자 사슬의 확산, 완화거동, 분자운동성과 같은 동역학적 움직임이 매우 중요하다는 사실이 밝혀지고 있음. • 특히, 강도를 위한 초분자 네트워크의 결합력은 분자의 동역학적 거동 운동성과 상충 관계에 있어 치유-동역학이 현저히 감소됨. • 이러한 이유로 결합 강도와 분자 운동성이 최적화된 분자구조를 설계해야만 보다 우수한 자가치유형 초분자 네트워크를 구현해 낼 수 있음. 이런 관점에 서, 초분자형 고분자 네트워크 모델로부터 자가치유 현상을 동역학적으로 규명하는 것은 자가치유에 대한 근원적 요구사항임. • 이를 위해 물리적/화학적 구조변수를 갖는 네트워크 모델을 설계 및 제조하고 자가치유 특성을 파악하여 향후 자가치유 동역학 연구의 기틀을 마련함. • 또한 다양한 상태의 초분자형 고분자 네트워크들의 분자 동역학적 거동을 동적 점탄성 거동(DMA/Rheometer), 고체 핵자기 공명 분광법(solid-state NMR), 광자 상관 분광법(PCS)을 이용하여 분석하고 자가치유 현상에 접목하여 초분자형 고분자 네트워크의 자가치유 거동을 이해함. • 더 나아가, 형광분광법(fluorescence), 유전률완화분광법(DRS)을 이용하여 두께(마이크로~나노)에 따른 자가치유 특성과 분자 동역학을 고찰함. □ 연구개발성과 • 초분자형 고분자 네트워크 제조 및 이들 구조가 자가치유에 미치는 영향을 파악하고, 기계적, 자기적, 광산란적 기법을 이용하여 벌크 형태의 초분자형 고분자 네트워크가 용융, 고체, 액체 등 상태일 때의 각각의 자가치유 동역학을 해석하고 이와 관련된 자가치유 원리를 이해함. • 더 나아가 초분자형 고분자 네트워크를 제조하고 형광-분광학적, 전기적 기법을 이용하여 자가치유 동역학을 해석함으로 자가치유 원리를 이해함. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 자가치유 재료는 자체 균열을 감지하여 치유하는 지능형 소재로, 화학, 기계, 항공, 자동차, 조선, 전자, 전기, 건축, 우주 등 산업 분야 및 하이테크 응용 분야에 큰 수요가 예상됨. • 수차례의 빠르고 완벽한 치유가 자가치유 재료 개발의 가장 큰 키워드라는 점에서 본 과제에서 목표로 하고 있는 초분자형 고분자 네트워크의 자가치유 현상에 대한 동역학적 이해가 성공적으로 이루어진다면, 다양한 산업에 적용할 수 있는 기틀을 마련 할 수 있어 국내 소재 원천기술을 선진국 수준으로 끌어올릴 수 있을 것으로 기대됨. • 아울러, 향후 진일보한 자가치유 재료를 개발할 수 있는 초석이 되어 자가치유 재료 및 시스템 개발에 대한 포괄적 역량을 높일 수 있을 것으로 판단되며 가치가 매우 크고 거의 모든 산업 및 재료에 적용될 수 있는 과학기술이라는 점에서 인류의 생활양식에 새로운 패러다임을 불러일으킬 것으로 예상됨. (출처 : 요 약 문 2p)

• 연구책임자 : 정재우
• 주관연구기관 : 숭실대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 자가치유;초분자형 고분자 네트워크;고체핵자기공명 분광분석;동적기계 거동분석;나노구속환경; 2. Self-healing;Supramolecular Polymer network;Solid-State Nuclear Magnetic Resonace;Dynamic Mechanical Analysis;Nanoconfinement;

연구개요 본 연구는 간질성폐섬유화증 (interstitial fibrosis)을 반영하는 모델 중 방사선폐섬유화소동물 모델을 이용하여 폐손상 과정 중 FPRs family 매개 efferocytosis에 의한 항염증 작용 및 Efferocytosis 매개-폐섬유화증 제어의 중요기전 조절의 FPRs의 핵심신호경로를 규명하여 간질성 폐질환의 보호 및 치료제 개발을 위한 염증종결 기전을 바탕으로 한 합당한 druggable target 및 진단 마커 연구를 위한 기반 제공을 목적으로 본 연구를 진행하였음. 연구 목표대비 연구결과 1차년도 연구목표: 방사선에 의해 유발되는 폐섬유화 진행동안 FPRs family와 염증종결의 유도 efferocytosis 관련성 연구 ● Efferocytosis가 유발됨에 따라 폐섬유화 제어 효과를 보이는 것을 확인함 ● 폐섬유화 모델의 efferocytosis 유도 동안의 FPRs family의 발현이 증가하는 양상을 확인 함 2차년도 연구목표: FPRs family의 조절을 통한 efferocytosis 조절 및 관련 신호전달 경로 규명 ● 폐섬유화모델에서 efferocytosis 관련 유전자 발현 프로파일링 분석을 통해 FPR2가 발현양상이 달라지는 것을 확인하였고, isotype인 FPR2와 lipoxin A4의 합성에 관련된 단백질의 발현양상도 달라지는 것을 확인 함 ● FPRs agonist인 LXA4 처리시 efferocytosis를 통한 방사선폐섬유화의 제어 가능 함을 확인 함 ● Efferocytosis와 발현 증가된 FPRs 통하여 ROS, Rho-ROCK기전 등이 억제되는 것을 확인함 3차년도 연구목표: Efferocytosis 연관 FPRs family 조절을 통한 폐섬유화 조절 및 관련 기전규명 및 염증종결관련 타겟유전자들의 유효성 검증 ● FPRs의 조절을 통한 efferocytosis에 의한 폐섬유화 제어 변형을 확인 함 ● 상피세포 및 혈관세포에서 FPRs와 EMT 마커의 변화를 western blot을 통해 확인 함 ● 임상샘플을 통한 FPRs 염증종결 타겟의 유효성을 검증 함 - 방사선을 조사한 폐손상 부위에서 FPR2의 발현이 fibrosis marker인 alpha-SMA와 co-localization되는 것과 방사선 치료를 받은 폐암환자의 폐조직에서 치료 받은 주위조직에서의 FPR2의 발현이 감소되는 것으로 보아 방사선에 의한 폐섬유화 발생과 FPR2의 발현 양상이 연관이 있으리라 사료 됨 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ○ 본 연구에서의 FPRs 연관 염증종결촉진을 통한 폐섬유화억제 연구결과는 새로운 신약 개발에 필요한 기반 기술의 확립으로 제품화에 필요한 기초자료를 제공함으로써 난치성 질환의 치료개발의 기반을 제공할 것으로 사료 됨 ○ 염증종결촉진인자를 통한 폐섬유화기전을 밝힌다면 방사선폐섬유화 치료제 개발이 시급한 현 상황에서 염증종결촉진은 물론 관련 유전자조절을 통한 치료법도 제시할 수 있어 방사선폐손상 제어제 개발에 있어 새로운 패러다임을 제시할 것임. ○ 방사선 관련연구의 관점에서도 방사선생명과학에 대한 국제논문이 SCI impact factor 가 높은 국내연구진에 의해 계속 발간되고 있고 국제학회에서도 인정받고 있어 현재 세계 6위에 있는 원자력분야의 위상에 맞는 방사선생명과학 분야의 과학 선진성 및 방사선의 평화적 이용의 국제적 경쟁력 확보가 가능함. 따라서 현재 세계적으로 연구가 시작단계인 폐섬유화 질환의 진단제 및 치료제 개발로 연결 가능함. ○ 본 연구를 통한 새로운 신약 개발에 필요한 기반기술의 확립으로 First-in-Class의 개발을 위해 필요한 기초자료를 제공함으로써 특히 약물이 전무한 방사선에 의한 폐섬유화 제어제로서의 개발 가능성을 높임 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조재호
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 간질성폐질환;방사선폐섬유화;포밀 펩타이드 수용체;염증종결;사멸세포 탐식촉진; 2. interstitial lung disease;radiation-induced pulmonary fibrosis;formyl peptide receptors;inflammation resolution;efferocytosis;

□ 연구개요 - 본 연구에서는 기존 digital tomosynthesis(DT) 기술의 단점을 극복할 수 있는 stationary-inverse geometry digital tomosynthesis(s-IGDT) 시스템 및 딥러닝 기반 저선량 영상화 기술 개발을 통해 초고속, 고정밀 영상유도 방사선 치료를 위한 기술을 제공할 수 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 1차년도 - s-IGDT 시스템의 영상획득 속도, 영상화질 특성 분석 및 평가: 기존 DT 시스템 대비 영상획득 속도, 기하학적 구조에 따른 재구성 영상의 화질 특성 분석 및 평가 완료(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 방사선량 분포 특징 분석 및 평가: s-IGDT 시스템의 기하학적 구조 및 획득 투영상 수에 따른 흡수선량 분석 완료(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 영상획득 속도, 영상화질 및 방사선량 상호관계 모델 정립: 신뢰도 95%의 수학적 상호관계 모델 정립(달성도 : 100%) - s-IGDT 시스템의 기하학적 구조 최적화: 비제약적 비선형 최적화 방법을 이용하여 영상획득 시간 최대 92% 경감 가능한 기하학적 구조 결정(달성도 : 100%) 2. 2차년도 - 딥러닝 기반 truncation 복구 기술 개발 및 평가: Truncation artifact 90% 이상 제거 가능한 U-Net 및 GAN 기반 truncation 복구 기술 개발(달성도 : 100%) - GPU 가속 컴퓨팅을 통한 초고속 재구성 기술 개발 및 평가: GPU thread 및 병렬연산을 이용하여 재구성 시간 최대 8.98배 단축 가능한 기술 개발(달성도 : 100%) - 저선량 s-IGDT 영상화를 위한 딥러닝 기반 재구성 기술 개발 및 평가: Fully-connected layer 및 domain transformation 기술을 이용한 방사선량 30% 이상 경감 가능한 재구성 기술 개발(달성도 : 100%) 3. 3차년도 - 딥러닝 기반 초고해상도 s-IGDT 영상화 기술 개발 및 평가: Auto-encoder 결합을 통해 PSNR 최대 30.3%, MTF 최대 33% 향상 시킬 수 있는 영상화 기술 개발(달성도 : 100%) - 개발한 기술을 동시 적용한 s-IGDT 영상획득, DVH 최적화를 위한 딥러닝 기반 segmentation 기술 적용: SSIM 31.42% 향상된 s-IGDT 영상 획득, ResNet 기반 segmentation 기술 적용하여 목적 물질의 위치정보 획득(달성도 : 100%) - 초고속, 저선량 및 고화질 s-IGDT 영상화 기술을 이용한 영상유도 방사선 치료 정확도 평가 및 검증: 모의 방사선 치료 시 정상조직의 흡수선량 39% 감소(달성도 : 100%) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - s-IGDT 시스템과 딥러닝 기반 영상화 기술 개발 및 융합을 통해 영상유도 방사선 치료의 정밀도를 향상시키고, 생물학적 부작용을 경감시킬 수 있는 방사선 치료 기술 개발이 가능함. - s-IGDT 시스템은 스캔 속도 및 재구성 시간을 극소화할 수 있기 때문에 폐, 심장과 같은 장기를 대상으로 실시간 4차원 영상유도를 위한 기술로 활용 가능함. - Intra-oral 촬영, 방사선 민감도가 높은 영·유아 촬영과 같이 작은 filed-of-view(FOV)를 필요로 하는 촬영 등에 활용하여 진단의 정확도를 향상시킬 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이승완
• 주관연구기관 : 건양대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 고정형 반전구조 디지털 토모신세시스;딥러닝;영상유도 방사선치료;초고속 영상화;저선량 영상화; 2. s-IGDT;Deep learning;IGRT;Ultra-fast imaging;Low-dose imaging;

연구의 목적 및 내용 ○ 방사선기술개발 사업 등을 통하여 원천기술 및 응용기술 등이 확보된 소재/부품/소자 관련 방사선 기술로 국익과 경제발전에 기여할수 있는 산업화 전략 창출을 목표로 하는 신규 사업 기획 ○ 방사선 기술을 이용하여 사회 현안 혹은 기술 난제 해결 및 극복을 위한 부처 공동 협력 연구 기획 연구개발성과 ○ 고부가 시장 선도형 방사선 기술 집적 상용화 분야 분석 및 기획 - 부처별로 추진된 소재/부품/기기 분야 기술과 방사선 기술의 협력/연계 방안 및 기술 상용화 타당성, 논리 보완 기획 - 다부처 협력 또는 산학협력을 위한 방사선 기술 상용화 전략 모델 수립 ※ 상세 기술로드맵과 연계한 사업 추진 타당성, 기존 사업과의 차별성, 부처 정책 연계성 도출 및 사업의 파급효과 분석 ○ 방사선 산업생태계 조성을 위한 방사선 선진화 전략기술 기획 - 소재/부품/기기 분야별 방사선 기술 상용화(실증) 연구 기획 및 중점기술로의 타당성 조사 - 부처 정책 및 법규 조사를 통한 기획 타당성 분석/평가 ○ 자문위원회 구성/운영 - 산학연 및 의료, 환경 분야 전문가 의견 수렴을 통한 세부 기획안 도출 - 분석기법 적용하여 기획사업의 논리, 기술, 사회 경제적 타당성 확인 - 수요자 및 관계부처와 공동으로 실증 및 성과 극대화 전략 수립 ○ 중점추진과제 발굴 : 방사선센서 및 감염병 관련 2개 중점 추진과제 ○ 기획보고서 작성 연구개발성과의 활용계획 (기대효과) ○ 방사선 소재/부품/기기 분야 국가 미래 전략 기획사업 추진의 기초자료로 활용 - 고부가가치 시장이 예상되나, 진입장벽이 높은 기술을 선정하여 부처 간 협력 및 기술사업화 지원을 통해 전략산업화 ※ 대외 의존형 산업구조 탈피를 위한 「소재⋅부품⋅장비 경쟁력 강화 대책」(합동부처, ‘19) ※ 세계시장: (방사선의료영상) ‘15년 35.3조 → ’30년 79.9조, (방사선계측) ‘15년 9.2조 → ’30년 16.2조 ○ 부처협력사업 또는 산학연 협력사업 추진의 기초자료로 활용 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 허민구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220500
• Keyword : 1. 방사선;방사선기술;방사선기기;소재;부품; 2. Radiation;Radiation technology;Radiation device;Materials;Components;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 한국표준과학연구원에서 차세대 정밀 측정 표준을 위해 연구해 온자기양자센서 (MMC) 저온검출기 시스템에 mK 영역의 양자 금속열 물성 특성을 갖는 전방위 4π 흡수체의 calorimetric 측청 기법을 결합하여 핵붕괴 관련 기본 데이터 측정을 위한 “방사선 표준기”를 EU 연구 기관과 공동으로 개발하고자 함 ◼ 전체 내용 o 낮은 방사능 에너지 영역에 특화된 자기양자센서 개발 - 에너지 분해능(E/ΔE) 2000 이상, 20 eV~100 keV 영역 특화된 MMC센서 설계 - MMC 구성 요소들을 저에너지 방사선 검출기 설계 값에 맞게 기존 및 새로 개발될 기술을 이용 개발: 저 자기 이온 농도의 Ag(Au):168Er 센서 물질 합성, 낮은 인덕턴스 및 높은 임계 전류를 갖는 Nb 초전도 meander, 정전기에 강한 금속 박막 heater, 균일한 SiOx 부도체 박막, 전기 증착 법 활용 금속 열화 층, 에너지 교정 용 펄스 열에너지 생성 소자 - MMC 구성 요소 집적화를 위한 팹 공정 연구: 50 개 자기양자센서 칩을 포함한 3 인치 마스크 15 장 이상 포함된 포토 리소그래피 공정, 각 공정 후 소자 요소 특성 평가 - 제작된 MMC 특성 평가: 액체 헬륨 4 K에서 소자 각각 부분의 열 및 전기적인 평가, 표준 에너지 source을 통한 검출기 노이즈 특성 및 에너지 분해능 평가 o 절대 방사능 및 핵붕괴 고유 에너지 측정을 위한 calorimetric 검출 기법 연구 - 방사능 원자 붕괴 때 발생 전체 에너지(Q) 및 event을 잃지 않는 측정을 위해 방사능 시료를 금속 포일로 전 방위로 쌓아 Q를 열로 전환하는 전방위 4π 흡수체: 나노 기공 및 구조체 표면을 갖는 Au 포일 제작, Au 포일의 열적인 결합 및 mK 영역 열전달 현상 연구, 모든 방사선 입자 흡수와 최소 열용량의 상반 관계 최적화 시뮬레이션 o 방사선 표준기 성능 평가 및 상호 인증 - 검출기 성능 평가: 표준 선원 스펙트럼 측정을 통한 기존 데이터 및 계산들과 비교를 통해 방사선 검출기로써 성능 평가 - EU 표준 기관과 검출기의 측정 불확도를 산출하여 주요 베터 붕괴 핵종 데이터를 BIPM 핵 데이터에 등록함으로써 방사능 표준기확립 ◼ 1년차 ㅇ 목표 : 검출기 설계 및 요소 기술 개발 ㅇ 내용 : - 전사 묘사 결과를 기반으로 저 에너지 방사능 측정용 MMC 설계 - 유도 가열 및 아크 방전을 결합한 방식으로 Ag:Er 센서 물질 합성 및 개발 - 센서를 mK 영역에서 수 eV 에너지 정확도로 교정하기 위해 열발생 용 정밀 저항 및 펄스 전류 개발 및 분석 ◼ 2년차 ㅇ 목표 : 센서 제작 및 검출기 흡수체 제작 ㅇ 내용 : - 전산 묘사 결과를 기반으로 설계된 MMC 주요 요소들의 3 인치 웨이퍼 공정 개발 - 흡수체 용 μm 두께 박막 제작 용 도금 장치 제작 - Ag:Er 센서 부분에 흡수체 도금을 위한 공정 연구 ◼ 3년차 ㅇ 목표 : 검출기 성능 평가 및 방사능 표준기 검증 ㅇ 내용 : - 알파 선원을 이용 Ag:Er 기반으로 제작된 MMC 신호의 시간 함수 및 에너지 분해능 측정 - 표준 방사능 시료를 이용 방사능 데이터를 측정하고 측정 불확도를 산정하고 공동 연구자들과 데이터 상호 비교 □ 연구개발성과 - Metallic magnetic calorimeter(MMC) 저온검출기의 기존 센서 물질 Au:Er를 대체는 Ag:Er 합금 합성 방법을 개발하였다. 합성 된 Ag:Er는 산소 오염이 극미한 순수한 합금이며, 기존의 Au와 다르게 Ag 핵이 전기사중극자를 갖지 않는 관계로 mK 온도 영역에서 자기열물성이 저온검출기에 더 적합하다. Ag:Er 합금은 아직 상용화되어 있지 않으며, MMC 공정 제작에서 훨씬 경제적이다. - MMC chip 제작 12 단계 공정에서 나타나는 문제들을 대부분을 해결하여 수율을 95 % 근처 도달하였다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 절대 방사능 측정 및 핵 붕괴 기본 데이터 획득 등 방사능 측정 표준 업무에 활용 - MMC 저온 검출기와 4π 흡수체를 결합한 핵 Q-분광법을 환경 방사능 측정 활용 - 약력(weak force) 관련된 베타 붕괴 측정 등 기초 과학 측정 방법 제공 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이민규
• 주관연구기관 : 한국표준과학연구원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 저온검출기;자기양자센서;전방위 4π 흡수체;방사선표준;팹 공정; 2. Low temperature detector;Metallic magnetic calorimeter;4π absorber;radionuclide metrology;fab process;