□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 - 원자력시설 해체 안전성 확보를 위한 안전규제제도 체계화 및 규제검증 방법론 개발 ○ 전체 내용 1단계(단위과제) • 원자력시설 예비해체계획서 심사를 위한 지침 고도화 • 원자력시설 설계·건설 및 운영시 해체 용이성 관련 규제요건 이행지침(안) 개발 • 원자력시설 해체과도기(영구정지 후 해체 전 단계) 안전규제를 위한 이행지침(안) 개발 • 원자력시설 해체 선원항 평가 및 검증기술 개발 2단계(총괄과제) • 원자력시설 해체승인 심사를 위한 최종해체계획서 심사지침(안) 개발 • 해체후 시설과 부지내 잔류방사능조사 검증 방법론 개발 • 원자력시설 해체 안전성평가 및 환경영향평가 기술 검증 • 해체폐기물 안전성평가 기술 검증 ○ 1단계 (단위) 목표 ▪ 원자력시설 예비해체계획서 심사를 위한 지침 고도화 ▪ 원자력시설 설계·건설 및 운영시 해체 용이성 관련 규제요건 이행지침(안) 개발 ▪ 원자력시설 해체과도기(영구정지 후 해체 전 단계) 안전규제를 위한 이행지침(안) 개발 ▪ 원자력시설 해체 선원항 평가 및 검증기술 개발 내용 ▪ 원자력시설 예비해체계획서 심사를 위한 지침 고도화 - 건설/운영 허가신청시 예비해체계획서 심사를 위한 안전 고려사항 분석 - 운영중 예비해체계획서 갱신 단계에서의 심사를 위한 안전 고려사항 분석 - 건설/운영 허가신청시 예비해체계획서 심사를 위한 지침 개발 - 운영 중 예비해체계획서 갱신 단계에서의 심사를 위한 지침 개발 ▪ 원자력시설 설계·건설 및 운영시 해체용이성 관련 규제요건 이행지침(안) 개발 - 국외 원자력시설 설계·건설 및 운영시 해체 용이성 관련 규제요건 조사 및 ․분석 - 국제기구 기준 등의 평가를 통해 해체용이성을 위한 설계·건설 및 운영시 고려사항 분석 - 원자력시설 설계·건설 및 운영시 용이한 해체를 위한 규제요건 이행지침안 마련 ▪ 원자력시설 해체과도기(영구정지 후 해체 전 단계) 안전규제를 위한 이행지침(안) 개발 - 해체과도기 시설 변경항목들에 대한 안전성 검증방안 조사 및 분석 - 해체과도기 안전규제를 위한 고려사항 조사 및 분석 - 원자력시설 영구정지 및 해체과도기 관련 규제지침, 규제기준 및 안전심사 이행지침(안) 개발 - 원자력시설 해체과도기 안전검사를 위한 이행지침(안) 마련 ▪ 원자력시설 해체 선원항 평가 및 검증기술 개발 - 해체 선원항 평가 관련 선도국의 규제요건 조사 및 분석 - 국제기준 등의 검토를 통한 해체 선원항 평가대상별 핵심 고려사항 조사 및 분석 - 해체 선원항 평가를 위한 모델링 기법 분석 및 검증 지침안 마련 ○ 2단계 (총괄) 목표 ▪ 원자력시설 해체승인 심사를 위한 최종해체계획서 심사지침(안) 개발 ▪ 해체후 시설과 부지내 잔류방사능 조사 검증 방법론 개발 ▪ 원자력시설 해체 안전성평가 및 환경영향평가 기술 검증 ▪ 해체폐기물 안전성평가 기술 검증 내용 ▪ 원자력시설 해체승인 심사를 위한 최종해체계획서 심사지침(안) 개발 - 최종해체계획서 및 품질보증계획서 심사ㆍ평가관련 선도국의 규제요건조사 및 분석 - 국제기준 등의 평가를 통해 해체승인 대비 안전 고려사항 분석 - 해체시 주요 분야(방사선방호, 폐기물관리, 품질보증, 화재방호, 주요 구조물·계통·기기의 유지 및 신규위험요소 감지 등) 안전성 검증을 위한 핵심인자 도출 - 해체전략 정당화 평가를 위한 규제입장 수립 관련 고려사항 분석 - 해체승인을 위한 최종해체계획서 심사지침(안) 개발 - 해체 관련 품질보증계획서 심사지침(안) 개발 ▪ 해체후 시설과 부지내 잔류방사능 조사 검증 방법론 개발 - 부지 잔류방사능 조사를 위한 측정/분석방법 선행연구 규제 적용성 평가 - 해체후 시설과 부지내 잔류방사능 검증을 위한 핵심 안전인자 도출 - 해체후 최종부지상태 및 시설과 부지내 잔류방사능 검증을 위한 평가지침(안) 마련 ▪ 원자력시설 해체 안전성평가 및 환경영향평가 기술 검증 - 해체 안전성평가 관련 선도국의 규제요건 조사 및 분석 - 방사선위험도 기반의 차등접근법을 고려한 해체 안전성평가 방법론 검증 - 해체 공정별 리스크 및 심층토양/지하수 잔류방사능 평가모델 검증 - 해체 전/중 환경감시와 방사선환경영향 평가 검증을 위한 평가지침(안) 마련 ▪ 해체폐기물 안전성평가 기술 검증 - 원전해체 폐기물 최소화 대비 규제분석 선행연구 규제 적용성 평가 - 해체 시나리오에 따른 방사선방호 및 방사성폐기물관리 규제 고려사항 도출 - 해체폐기물 처분 적합성 확보를 위한 특성별 분류, 감용 및 처리 전략의 안전성평가 기술 검증 - 대형 해체폐기물 운반 안전성 평가기술 검증 - 해체폐기물 잔류방사능 분석 및 평가기술 검증 - 해체폐기물 재활용 위험도 평가 기술 검증 - 해체폐기물 자체처분 기준 및 검증지침 개발 ○ 해당 연도 목표/내용 - ※ 상기 단계별 연구목표 및 내용에 포함하여 기술 □ 연구개발성과 ○ 1단계 (단위) ▪ 예비해체계획서 심사를 위한 지침 고도화 ✔ 건설/운영 허가신청시 예비해체계획서 심사를 위한 지침서 초안 ✔ 운영중 예비해체계획서 갱신 단계에서의 심사를 위한 지침서 초안 ▪ 원자력시설 건설/운영 시 해체 용이성 관련 규제요건 이행지침(안) 개발 ✔ 국외 원자력시설 설계·건설 및 운영시 해체 용이성 관련 규제요건 분석 ✔ 국제기구 기준 등의 평가를 통해 해체용이성을 위한 설계·건설/운영시 고려사항 분석 ✔ 설계·건설 및 운영시 용이한 해체를 위한 규제요건 이행지침 초안 ▪ 해체과도기(영구정지 후 해체 전 단계) 안전규제를 위한 이행지침(안) 개발 ✔ 해체과도기 시설 변경 항목들에 대한 안전성 검증방안 도출 ✔ 해체과도기 안전규제를 위한 고려사항 도출 ✔ 원전 영구정지 후 해체과도기에 대한 안전 심사 및 검사 지침 초안 ▪ 원자력시설 해체 선원항 평가 및 검증기술 개발 ✔ 해체 선원항 평가 관련 선도국의 규제요건 조사 및 분석 ✔ 국제기준 등의 검토를 통한 해체 선원항 평가대상별 핵심 고려사항 도출 ✔ 해체 선원항 평가를 위한 모델링 기법 분석 및 검증 지침안 마련 ○ 2단계 (총괄) ▪ 원자력시설 해체승인 심사를 위한 최종해체계획서 심사지침(안) 개발 ✔ 해체 관련 국외 선도국의 최종해체계획서 심사 규제요건 분석 ✔ 최종해체계획서 심사 평가 항목별 안전 고려사항 도출 ✔ 최종해체계획서 및 해체 관련 품질보증계획서 심사지침 초안 ▪ 해체후 시설과 부지내 잔류방사능 조사 검증 방법론 개발 ✔ 해체 후 시설 및 부지 잔류방사능 조사방법 비교평가 ✔ 해체 후 시설 및 부지 잔류방사능 조사 방법의 국내 적용성 분석 ✔ 해체 후 시설 및 부지 잔류방사능 조사방법의 검증 지침(안) ▪ 원자력시설 해체 안전성평가 및 환경영향평가 기술 검증 ✔ 해체 단계별 해체 공정별 위험도 평가모델 검증 : 고리 1호기 해체단계 및 공정별 리스크 검증을 위한 리스크 평가 항목 및 절차 가이드라인 제시 ✔ 심층토양/지하수 잔류방사능 평가 규제요건 적용을 위한 핵심 안전고려사항 도출 및 잔류방사능검증 평가 방법론 제시 ✔ 해체에 특성화된 방사선환경영향평가 검증 기술 : 규제검증모델 및 적용결과 ▪ 해체폐기물 안전성평가 기술 검증 ✔ 해체폐기물 최적 규제관리 및 방사선 특성평가 선행연구 조사·분석 및 평가 ✔ 해체 중 방사성폐기물 발생특성 및 규제요소 조사·분석 ✔ 해체 중 방사성유출물 규제관리 개선방안 도출 ✔ 표면오염 및 체적오염 해체폐기물 특성평가 검증방법론 개발 ✔ 대형 해체폐기물 운반 안전성평가 검증 방법론 개발 ✔ 해체폐기물 처분전 관리 단계별 안전성평가 검증방법론 개발 ✔ 해체폐기물 재활용 위험도 평가기술 검증 ✔ 해체폐기물 자체처분 기준 및 검증지침 개발 ✔ 해체 시 방사성폐기물 종합관리계획 검증지침(안) 개발 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ▪ 원자력시설 예비해체계획서에 대한 최초심사 및 운영중 주기적 갱신 심사지침 제정에 활용 ▪ 원자력시설 설계·건설 및 운영시 해체 용이성 관련 규제요건 이행지침안 개발을 통해 해당 사업자에 관련 지침 제공 및 해체계획서 심사업무에 활용 ▪ 원자력시설 해체과도기 안전규제를 위한 이행지침안 개발을 통해 고리1호기 영구정지를 위한 변경허가 신청서에 대한 심사지침 제정에 활용 ▪ 원자력시설 해체 선원항평가 검증기술 개발 연구결과는 해체 선원항평가에 대한 규제검토 ㆍ지침 제정에 활용 가능하며, 또한 사업자에게 활용 가능한 평가지침 제공 ▪ 국내 최초 원전인 고리1호기 영구정지 후 5년 이내 제출하는 해체승인용 최종해체계획서의 심사지침 및 안전성평가 검증에 활용 ▪ 해체후 시설/부지내 잔류방사능 조사 검증방법론 개발을 통해, 고리1호기 최종해체계획서 심사, 해체완료보고서(최종부지상태보고서 포함) 검토, 해체완료 검사 등에 대한 심사 및 검사지침 개발에 활용될 것으로 예상됨. ▪ 해체 안전성평가 및 환경영향평가 검증기술 개발을 통해, 원자력이용시설 해체 과정에서 차등접근법을 적용한 안전성평가 방법론을 수립하고 해체 단계별 종합 안전성 평가 및 검증체계 구축 ▪ 해체폐기물 안전성평가 기술 검증 및 지침 개발을 통해, 원자력이용시설 해체에 따른 안전성 심사 및 검사 과정에서 해체폐기물 관리의 종합안전성을 확인·검증하는데 활용할 예정으로, 해체 중에 발생되는 다양한 방사능준위를 가진 대량의 해체폐기물 관리 안전성을 보다 체계적으로 검증할 수 있고, 또한 해체폐기물에 대한 국민 안심과 신뢰 확보에도 기여할 것으로 기대 ▪ 해체에 대한 미래 규제수요에 대비하며, 우리나라 실정에 적합한 해체 규제기준 확립에 기여 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 최경우
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 해체;해체계획서;심사지침;규제검증;안전성평가; 2. Decommissioning;Decommissioning Plan;Review Guideline;Regulatory Verification;Safety Assessment;

본 SFR 연구개발 사업관리 (단위)과제는 사업운영과 기술관리로 나뉜다. 사업운영 업무는 크게 사업운영(사업예산 평가·확보, 사업과제 협약·정산, 사업과제 발굴, 운영위원회 운영·관리, ANL 공동설계, 연구원과 공조), 정책개발 (국가 에너지 믹스, 사용후핵연료 법제화, 미래원자력 장기전략, SFR도입 시나리오 및 편익분석, 파이로 및 TRU 연계), 중장기 계획 수립 (장기 미래원자력 로드맵, 원자력 진흥종합계획), 대외홍보 (홍보자료 제작·배포, 기술전시회 참가, 홈페이지 관리) 등의 주요 업무로 구성되어 있다. 기술관리 업무는 크게 인허가 지원 (인허가 추진전략 수립, 인허가 문서관리, 규제기관과 협력 등), 기술관리(품질보증, 사업공정관리, NSSS-BOP 연계관리, 설계문서 관리 등), 기술기획 (사업과제 실적ㆍ계획 평가, 사업과제 기획 등), 국내ㆍ외 협력 (ANL 공동설계, 국제협력, 국외 전문가자문회의 운영, 국내 전문가 자문회의 운영 등)의 4가지 주요 업무로 구성된다. (출처 : 서지정보양식 70p)

• 연구책임자 : 이동욱
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 소듐냉각고속로;원형로;사업운영;정책개발;사용후핵연료 법제화;중장기계획 수립;미래원자력 로드맵;파이로 연계;대외홍보;설계인가;안전성분석보고서;금속핵연료;사용후핵연료;재순환 핵연료;특정기술주제 보고서;인허가;SFR 기술 인증;고속로 연구개발 DB; 2. SFR;prototype reactor;policy development;project planning;pyroprocessing and TRU;public relations;specific design;sodium cooled fast reactor;design criteria;progress control;quality control;quality assurance;database;Topical Report;Licensing Support;SFR Technology Qualification;Fast Reactor R&D Database;

연구개요 ◦ SRSF11은 텔로머라제와 결합하여 텔로미어 길이 연장에 필수적인 기능을 수행하며 SRSF11과 텔로머라제 간의 결합을 제어하는 기술개발을 제안하였으나 SRSF11 의 RRM과 RS 도메인이 비특이적인 분해에 의하여 단백질의 분리가 불가능하였다. 이러한 문제점을 대체하기 위하여 연구수행 초기부터 텔로머라제 활성을 제어하는 새로운 단백질로 HSP60를 발굴하였고 HSP60이 텔로머라제가 세포질에서 핵으로 이동하는데 필수적인 기능을 한다는 사실을 밝혔다. 이 결과를 통하여 HSP60이 암세포에서 텔로머라제 활성을 제어하는 새로운 항암표적임을 규명하였다. 또한 텔로머라제와 결합하는 단백질로 NOL1을 발굴하였고 NOL1 단백질 안정성이 tankyrase 1에 의한 poly-ADP ribosylation에 의하여 조절됨으로써 cyclin D1의 전사조절을 통하여 암세포의 세포주기를 조절하는 새로운 분자기작을 규명하였다. 연구 목표대비 연구결과 ◦ 텔로머라제 결합단백질로 HSP60을 발굴하였고 암세포에서 HSP60 발현을 억제하면 텔로머라제의 역전사 활성 단백질인 hTERT가 핵으로 이동하지 못하고 세포질에 위치함을 확인하였다. 이 결과는 HSP60이 세포질에서 hTERT 구조를 안정화시켜 핵으로 이동하는데 필수적인 기능을 수행한다는 것을 나타내며 hTERT와 HSP60의 특이적 결합 억제가 새로운 항암전략으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 HSP60에 결합하는 hTERT 도메인을 결정하였으며 다양한 세포주에서 HSP60에 의하여 TERT의 핵 내 이동이 조절됨을 확인하였다. ◦ hTERT는 핵으로 이동하여 텔로미어 길이를 조절하는 기능 외에 미토콘드리아에서 ROS 생성을 감소하는 세포사멸 억제 기능을 수행하기 때문에 hTERT가 미토콘드리아에서 ROS 생성을 억제하는 기작에서 HSP60의 기능을 조사한 결과 HSP60 발현을 억제하면 ROS 생성과 세포사멸이 증가함을 확인하였고 hTERT와 결합하지 못하는 HSP60 돌연변이체를 사용하여 세포사멸 억제에 hTERT-HSP60 결합이 필수적이라는 것을 규명하였다. ◦ HSP60 발현억제에 의하여 hTERT의 핵 내 이동이 억제되어 텔로미어 길이감소가 유도됨을 확인하였고 hTERT의 핵 내 이동 억제는 nuclear localization signal이 작동하지 못해 일어남을 확인하였다. ◦ hTERT와 HSP90-p23 간의 결합이 텔로머라제의 핵 내 이동에 필수적이기 때문에 이 과정에서 HSP60의 기능을 조사한 결과 hTERT가 핵으로 이동하기 위해서는 HSP60과 결합하여 단백질 폴딩이 우선 이루어져야 하며 그 후에 HSP90-p23과 결합하여 핵으로 이동한다는 가설을 제시하였다. ◦ 텔로머라제와 결합하는 단백질로 NOL1을 발굴하여 텔로머라제-NOL1 복합체가 cyclin D1의 전사를 촉진함을 확인하였다. NOL1이 tankyrase 1에 의하여 poly-ADP rybosylation되면 RNF146에 의하여 유비퀴틴화되어 단백질 분해가 일어나며 암세포에 tankyrase 1을 과발현하면 NOL1 발현양이 감소하여 cyclin D1의 전사가 감소하고 세포주기 G1/S transition이 정지함을 관찰하였다. 이 결과를 통하여 세포주기를 조절하는 tankyrase1/NOL1/cylin D1 regulatory axis가 암세포의 세포 주기를 조절하는 새로운 분자기작임을 규명하였다. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ◦ 텔로머라제 활성 억제제는 텔로미어 길이감소를 유도하나 hTERT의 세포보호 기능을 함께 억제하기 때문에 현재까지 항암제로 FDA에 승인된 약물은 없다. hTERT와 결합하는 단백질로 HSP60를 발굴하였으며 HSP60 발현억제에 의하여 hTERT가 핵으로 이동이 억제됨을 밝혔다. HSP60 발현억제는 hTERT의 non-telomeric 기능에는 영향을 미치지 않기 때문에 새롭고 이상적인 항암전략으로 활용될 수 있다. ◦ 텔로머라제와 결합하는 NOL1이 cyclin D1의 전사조절자로 작용하며 tankyrase 1에 의하여 poly-ADP ribosylation되어 NOL1 단백질 안정화가 감소되면 암세포에서 세포주기 G1/S transition이 정지한다는 사실을 새롭게 발견하였다. 이 결과는 NOL1 기능 제어 기술개발을 통하여 암세포에서 세포주기를 정지하는 새로운 항암 전략으로 활용될 수 있다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정인권
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 텔로머라제;암세포의 노화 유도; 2. Telomrease;HSP60;Senescence induction of cancer cells;NOL1;tankyrase 1;

본 과제는 ①‘미래원자력기술 발전전략’ 관련 원자력 협력 전략수립 및 신규협력 분야 모색 강화, ②한국원자력기술 해외진출 지원을 위한 국제협력 중점 추진, ③국제사회 내 아국의 기술 우수성 및 위상 강화 활동 지속 수행, ④국제협력 활동의 전략성 강화의 네 가지 세부목표를 중심으로 원자력 협력활동이 전략적으로 수행되었으며 다음의 성과를 거두었다. 먼저 (i)원자력기술과의 융합 기술개발 국제협력 활동 계획을 수립 및 이행하였으며 (ii)국내 원자력 국제협력 네트워크를 활용하여 국가 원자력 R&D 정책과 일치하는 협력전략을 수립하는 등 전략을 고도화하였다. 또한, (iii)수출 유망기술의 해외 진출활동을 지원하기 위해 연구로, 중소형원전 등 수출 유망기술의 국제협력을 추진하였고, (iv)정부 간 다자, 양자협력 채널에 수출 유망기술의 기술의제 참여 확대, (v)아국 수출 유망기술의 국제수요 파악 및 원전시장 진출 유망지역에 대한 협력을 강화하였다. 국제사회에서의 아국의 위상 강화를 위해 (vi)국제기구가 개최하는 각종 위원회, 기술회의, 자문회의 참여를 확대하였으며, (vii)원자력 국제행사 한국 개최를 확대하였다. 더불어 현 원자력정책 기조를 반영한 국제협력 활동의 전략성을 강화하기 위해 (viii) 다자, 양자별 협력현황 점검 및 대상별 협력 분야와 신정책과의 부합성을 검토하였으며, (ix)국제협력 전략에 입각한 정부간 양자공동위, 국제기구, 다자협의체 정책회의에 지속 참여 및 (x)주요 원자력 국가와의 국제협력 전략지도를 작성하였다. (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 정서영
• 주관연구기관 : 한국원자력협력재단
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 미래원자력;국제협력;해외진출;융합;국제위상; 2. Future nuclear;International Cooperation;Export abroad;Convergence;Leading Position;

□ 연구개요 PCM/SiC 기반 열에너지 저장 및 방출 합성골재의 개발 ● 1차적으로 상변화물질을 활용 에이징 및 진공기법을 통한 함침골재의 개발 ● 2차적으로 상변화물질이 함침된 골재의 표면위에 실리콘 카바이드를 활용하여 표면에 코팅하여 열전도성을 향상시키면서 기계적인 성질이 향상된 합성골재의 개발 개발된 PCM/SiC 기반의 합성골재를 함유한 콘크리트의 열에너지 저장 성능 및 내구성, 기계적인 성능평가 ● 개발된 에너지 저장 및 방출 합성골재가 함유된 콘크리트 모의 부재 제작을 통한 외기온도에 따른 실내 온도 특성분석 (기후변화에 따른 에너지저장 및 방출) □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 개발된 PCN/SiC 기반의 합성골재가 함유된 콘크리트의 압축강도 특성을 살펴보면 콘크리트는 구조재료로서 일정한 소요강도 요구되는 재료이다. 개발된 합성골재는 일반 골재에 비해 시멘트 페이스트와의 부착력이 떨어지고 강도가 약한 재료를 코팅했기 때문에 물리적인 성질은 감소된다. 결과를 보면 일반 골재가 함유된 공시체에 비해 개발골재가 함유된 공시체의 압축강도가 10~25% 이상 감소하는 경향을 나타냈다. 하지만 설계기준강도를 만족하는 결과를 나타냈기 때문에 건설재료 사용하기에는 적합하다는 결론을 도출하였다. ■ 실험결과 일반 콘크리트 보다 열에너지 저장 콘크리트가 온도를 평균 5℃ 낮추어 주는 것을 확인하였다. ■ 내부의 온도는 10℃ 이상 높으면서 외기로 배출되는 열기를 저장하고 있기 때문에 실내에는 온도가 5℃ 이상 낮은 결과를 보였다. ■ 따라서 개발된 열 에너지 저장골재를 콘크리트에 함유하게 되면 외부로부터 발생되는 온도를 저장하여 내부에 침투가 되는 온도를 줄여 여름철 실내를 보다 쾌적하게 유지할 수 있다는 결론을 도출하였다. □ 연구개발결과의 중요성 ■ 개발하고자 하는 골재의 주된 목적은 여름철 열 에너지를 저장해서 외기에 온도를 내부로 들어가는 것을 막고 온도를 낮추어주는 것을 목적으로 연구를 진행하였다. ■ 이를 통해 산정된 결과를 보면, 여름철 시즌에 평균적으로 5℃ 이상 온도를 낮출 수 있고, 에너지 소비량은 여름철 900~1,200kWh 이상 절약할 수 있다는 결론을 도출하였다. ● 연구개발을 통해 얻어진 결과로 정부에서 추진하는 제로에너지의 의무화 기술에 적합하다는 결론을 도출하였다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김홍기
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 상변화물질;열에너지 저장;제로에너지;실리콘 카바이드;

￭ 2010년 후쿠시마 원자력발전소 사고를 계기로, 환경에 누출된 방사성물질의 제염을 위한 기술개발이 전세계적으로 진행되고 있음 ￭ 기존의 물리화학적제염 기술은, 제염된 토양이 환경으로 복귀되기 어렵다는 문제점과 함께 광범위한 지역에 적용이 어렵다고 알려져 있어서, 보다 친환경적이고 광역오염을 해결하기 위한 새로운 재안 기술 개발이 요구됨 ￭ 이러한 대안 기술로 제시되고 있는 것이 생물학적제염 기술인데, 현제 제시된 생물학적제염기술은 제염효율이 매우 낮아 실제 오염지역 현장에 적용하는데에는 커다란 문제점이 존재하고 있음 ￭ 본 연구에서는, 국내 자생식물인 색동호박을 이용하여 방사성물질 중 인체에 치명적인 위협을 초래하는 세슘의 제염효율을 평가하였음 ￭ 그 결과, 1 개체 식물당 4,000억 Bq 이상(최대 55조 Bq/kg plant)의 고효율로 세슘 제거가 가능함을 밝혔음 ￭ 이러한 색동호박을 이용하여 다양한 조건에서 세슘 제염에 대한 실험을 토대로, 실제 현장에서 생물학적 제염기술을 적용하기 위한 시뮬레이션을 완성하였음 ￭ 이상의 결과는 기존의 한계로 여겨져 왔던 생물학적제염기술을 실제 오염현장에 적극적으로 활용할 수 있다는 가능성을 제시해주고 있음 (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 정일래
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 제염;식물제염;방사성핵종;세슘;색동호박; 2. remediation;phytoremediation;radionulcides;cesium;Cucurbita pepo;

식량안보, 기후변화, 글로벌화 등 종자산업을 둘러싼 국내외 환경변화는 국내 종자산업을 국가 신성장동력 산업으로 육성􌝆발전시킬 수 있는 기회라고 생각하고 있다. 기존의 방사선육종 연구를 좀 더 발전시키기 위해 새로운 육종 플랫폼의 구축 및 적용, 변이유기 효율 증대를 위한 육종기술 개발, 자원 대상으로 한 기초연구 역량 강화를 해당 과제의 주요한 성과목표로 설정하였다. 성과목표 1. 『ICT기반 고효율 육종플랫폼 구축 및 적용연구』 분야에서는 국내 종자기업의 고부가가치 종자개발과 글로벌 기술경쟁력 확보를 위해 ICT기술과 방사선육종 기술 접목을 통한 시너지 효과를 창출코자 했다. 이를 위해 KIST(강릉분원) 기술력 기반 생육정보 자동 선발 분석시스템을 적용한 생장실용과 온실 컨베이어용 육종플랫폼을 구축하고 그 실증연구를 진행 중에 있다. 성과목표 2. 『돌연변이 유기효율 극대화 유종기술 개발』 연구에서는 지금까지의 단순한 방사선조사를 통한 선발과정에서 벗어나 단순 방사선조사 후 특이개체 선발의 다소 수동적인 방사선육종 기술을 여러조합의 병행처리(Sucrose, 광조건 변화, DNA methyltrasferase, 화기 방사선조사 등)를 통하여 능동적으로 변이효율을 높이는 방사선육종기술을 확립코자 하였으며 실제적으로 방사선 단일 조사 대비 변이효율이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 성과목표 3. 『방사선육종 유전자원 대상 변이메카니즘 기초연구』 자원대상 유전체 연구에 국한되었던 기초연구 분야를 대사체 영역까지 확대시키고 이들 연구 중에 발생되는 모든 데이터를 포괄하여 변이메카니즘에 대한 기본적인 이해와 해석을 가능케 하는 􍾢omics 분석 파이프라인의 구축을 통해 향후 개발 자원에 대한 해석방향 제시하고자 했다. (출처 : 서지정보양식 111p)

• 연구책임자 : 김진백
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. ICT기묙 육종플랫폼;표현체학;돌연변이 유기;변이효율 증대;기초연구;유전체;대사체; 2. ICT-based breeding platform;Phenomics;Mutation induction;Increase mutation efficiency;Basic research;Genomics;Metabolomics;

□ 연구개요 열대식물(Calotropis procera R. Br.) 유래 시스테인 단백분해효소(cysteine protease) 저해제(inhibitor)인 SnuCalCpI의 단백질 3차구조를 핵자기공명(nuclear magnetic resonance, NMR) 분석을 통해 도출하고, 도출된 구조 정보를 바탕으로 표적 시스테인 단백분해효소인 카뎁신 L (cathepsin L)에 대한 결합 및 저해 특성을 molecular docking simulation을 통해 평가함으로써 SnuCalCpI의 시스테인 단백분해효소 저해 메커니즘을 규명하고자 함. 최종 목표를 달성하기 위한 단계별 세부목표는 다음과 같음. ⦁ 핵자기공명 분석을 이용한 SnuCalCpI의 단백질 3차구조 규명 ⦁ SnuCalCpI의 카뎁신 L 저해 메커니즘 규명 □ 연구 목표대비 연구결과 ⦁ pET32a vector 내 overlap 클로닝 및 담배식각바이러스 단백분해효소 분절부위(ENLYFQG)를 도입하여 제조된 SnuCalCpI 삽입 pET32a vector를 대장균(E. coli BL21(DE3))에 성공적으로 형질전환 후 ¹⁵NH₄가 보충된 배지에서 발현된 ¹⁵N 표지 SnuCalCpI03 및 SnuCalCpI15 단백질을 성공적으로 분리·정제함. ⦁ SnuCalCpI는 시스테인 단백분해효소 파파인 superfamily 내 카뎁신 L 유사 단백질의 I29 도메인으로써 알파-나선 구조로 예측되는 진화적으로 보존된 유전자 서열을 가지고 있으며, 원편광 이색성 분석을 통해 전형적인 알파-나선 구조의 형태임을 확인함. ⦁ ¹⁵N-labeled SnuCalCpI 단백질의 이핵 단일 양자 일관성 분광 핵자기공명 분석을 다양한 분석 조건에서 진행하였으나 backbone assignment를 위한 전체 residue peak 관찰은 어려웠음. 따라서 SnuCalCpI 유전자 서열을 바탕으로 trRosetta 딥러닝 기반의 molecular modeling을 통해 SnuCalCpI의 단백질 3차구조를 성공적으로 규명함. ⦁ SnuCalCp03 및 SnuCalCp15으로부터 I29 도메인인 SnuCalCpI 구조만 선택적으로 추출하여 카뎁신 L (3F75) 구조 내 C1A 도메인과의 molecular docking simulation을 PIPER 알고리즘이 탑재된 ClusPro를 기반으로 진행하였고, SnuCalCpI의 ERFNIN 및 GNFD 모티프로 이루어진 알파-나선 구조가 카뎁신 L의 활성 부위에 경쟁적으로 결합함으로써 효과적으로 저해할 수 있음을 밝혀내었음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구개발과제는 열대식물로부터 발굴된 카뎁신 L 저해 기반의 신규 천연 항암 소재인 SnuCalCpI의 작용 메커니즘을 분자적 수준에서 구조학적으로 규명함으로써, 기존 화학약품 소재의 내성, 체내 잔류, 부작용 등의 한계를 극복하면서 항종양능을 보유한 천연암 전이 억제제의 활용가능성을 높여줄 수 있는 과학적 근거를 마련함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장판식
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 시스테인 단백분해효소 저해제;저해기작;구조분석;핵자기공명 분광 분석법;분자결합 모의실험; 2. Cysteine protease inhibitor;Inhibition mechanism;Structural analysis;NMR spectroscopy;Molecular docking simulation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ㅇ 최종 목표 분열하는 세포에만 작용하여 종양의 성장을 억제하는 것으로 알려진 전기장 치료를 이용하여, 방사선 치료의 효과를 극대화 하는 융합 암치료 시스템 기술개발 ㅇ 전체 내용 • 다양한 기능이 탑재된 교류전기장 발생장치와 환자의 피부에 탈부착이 가능한 전극을 이용하여 전기장 암치료시스템의 하드웨어 개발 • 환자의 CT 영상과 전극의 크기 및 위치정보를 이용하여 환자 인체 내 전기장의 세기를 계산하고 종양과 정상조직에 부여되는 전기장의 3차원 분포를 영상 및 수치로 표시하여 계획된 치료(Treatment Plan)의 타당성을 평가하는 소프트웨어 개발 • 종양의 생물학적 특징 및 물리적 특징에 기반하여 방사선_전기장 융합암치료의 효과를 검증하고 생물학적 기전 규명 □ 연구개발성과 • 전기장 암 치료기 하드웨어(BMP-200)와 인체 내 전기장을 계산하는 알고리즘 및 전기장 분호 디스플레이 GUI를 개발하였음. 이를 통해 SCI급 학술지인 Journal of the Korean physical society에 논문을 게재하였음. • 전기장과 방사선을 융합 암치료 효과를 검증하기 위해 췌장암 세포주 2가지를 이용하여 연구하였고, 그 결과 apoptosis를 통한 암세포사멸을 일으키며 전기장 치료와 방사선치료가 융합되었을 때 시너지효과가 나타남을 검증하였음. 또한, fractionation을 이용하여 치료 시간에 따른 효과를 확인하였음. 이를 통해 SCI 급 학술지인 Technology in cancer research & treatment와 International journal of radiation biology에 논문을 게재하였음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 본 연구진은 췌장암 세포주를 이용하여 방사선치료와 전기장 치료의 시너지 효과를 최초로 검증하였고, 추후 심화 연구를 통해 임상에 적용된다면 난치암으로 고통받는 암 환자들에게 새로운 치료 대안이 될 수 있을 것으로 보임. • 또한, 본 시스템이 개발되면 인체 내에 전달되는 전기장의 세기 조절이 공간적으로 가능해지기 때문에 종양에는 처방전기장이 집중적으로 부여되고 정상조직에는 최소의 전기장을 인가하여 임상 적용 시 난치성 암 치료에 있어서 획기적인 치료법이 될 것으로 기대됨. 따라서 해당 분야의 미래의료기술을 선점하고 향후 타 의료기기 분야의 연구개발에 대한 기술적인 파급효과가 클 것으로 예상됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤명근
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 전기장치료;방사선치료;융합치료;최적화;세기조절; 2. Tumor treating fields;Radiotherapy;Combined therapy;Optimization;Intensity modulation;

□ 연구개요 단백질이 어떤 기능을 하는가에 대해 보다 근원적으로 설명하기 위해서는 그 단백질의 원자 단위 구조에 대한 정보가 필요하다. 그러나 단백질의 구조적인 특성을 제대로 이해하기 위해서는 정지된 상태에서의 구조 정보 뿐 아니라 그 구조의 유동성에 대한 이해가 필요하다. 특히 노화에 따른 단백질 구조의 변이는 노화 현상이나 질병유발 메커니즘과 밀접한 관련이 있으나, 체계적인 연구가 어려워 아직 불명확한 부분이 많은 분야이다. 본 연구는 사람에게 필수적인 small heat-shock protein 중 하나인 alphaB-crystallin (ABC) 단백질 및 사람에서 다양한 아밀로이드증을 일으키는 것으로 알려져 있는 transthyretin (TTR) 단백질의 구조적인 유동성에 대한 연구를 통해 이 단백질의 작동기전 및 병리기전을 밝히는 것을 목표로 한다. ABC는 chaperone activity를 지닌 동시에 amyloid 를 형성하는 단백질로 알려져 있으며 이런 기능적인 이중성은 chaperone 단백질들의 일반적인 작동 메커니즘과도 밀접한 관련이 있을 것으로 생각된다. 또한 TTR은 그 병리기전에서 다양한 intermediate를 형성하는 것으로 알려져 있으며, 이들의 구조적 특징이 병리기전과 밀접하게 연관되어 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 연구는 이들 단백질의 구조특성연구를 통해 정상적인 상태에서의 작동기전 뿐 아니라 노화나 질병과 같은 여러 요인들에 의해 어떻게 병리기전을 보이게 되는지까지 이해하는 것에 목표를 두고 있다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 핵자기공명분광법(nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR)을 비롯한 다양한 단백질 구조 분석 방법을 이용하여 alphaB-crystallin(ABC)과 transthyretin(TTR)의 유동적인 구조를 분석하는 것에 목표를 둔 바 있다. 본 연구진은 이를 위해 우선 다양한 형태의 ABC construct(N-terminal truncated ABC, ACD domain만을 가진 construct 등)를 제작하였으며, 이들에 대한 구조분석을 통해 본 단백질의 다양한 구조상태에 대한 NMR 분석을 진행하였다. 특히 최근 site-directed mutagenesis를 통해 제작한 I114G mutant의 경우 기존에 보고된 적 없는 monomeric state를 만드는 것을 확인하였으며, 이에 대한 구조연구를 통해 보다 유동적인 ABC의 구조적/기능적 특성을 이해할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 본 연구진은 transthyretin (TTR)의 구조적 특성 분석을 위해 마찬가지로 다양한 construct를 제작하였으며, 이를 통해 이 단백질이 예상보다 더욱 유동적인 구조적 특성을 가진 점을 규명하였다. 특히 TTR이 thyroid hormone transporter인 점을 이용해 이미 다양한 신경퇴행성 증상 및 대사이상에 대한 치료효과가 증명된 thyroid hormone analogue가 TTR의 aggregation을 막을 수 있다는 점 또한 규명한 바 있다(이탈리아 University of Pisa의 Grazia Chiellini 그룹과의 협업을 통한 성과임). □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 위에서 기술한 것과 같이 본 연구는 alphaB-crystallin(ABC)와 transthyretin(TTR) 단백질이 어떤 구조적인 유동성을 가지고 있으며 그런 특성이 어떻게 단백질의 기능 및 병리기전과 연관되어 있는지 이해하는데 크게 기여한 것으로 생각한다. 특히 ABC는 암 세포를 치료하거나 알츠하이머 등의 신경퇴행성 질병을 예방 및 치료하는데 있어 중요한 target이 되고 있으며, 본 연구결과를 통해 얻어진 여러 구조특성 결과를 통해 보다 적절한 치료전략을 세우는 것이 가능할 것으로 생각한다. 또한 TTR은 현재 한국 뿐 아니라 전세계적으로도 계속해서 새로운 돌연변이가 관측되고 알츠하이머나 파킨슨 뿐 아니라 대사이상증상과의 연관성이 밝혀지고 있는 단백질로, 이에 대한 구조연구는 그 자체의 생리기전 뿐 아니라 관련된 여러 병리기전을 이해하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 최근 TTR의 aggregation을 막아줄 수 있는 thyroid hormone analogue는 다기능성 치료제로서 가능성이 높은 물질로 생각되며, 추가적인 검증을 통해 TTR의 병리기전에 의한 질병 뿐 아니라 알츠하이머의 새로운 치료제로서의 가능성 또한 열어준 연구가 될 것으로 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김진해
• 주관연구기관 : 대구경북과학기술원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 단백질구조;단백질노화;아밀로이드;단백질 유동성;핵자기공명분광; 2. Protein structure;Protein aging;Amyloid;Protein dynamics;NMR spectroscopy;