미래 원자력 연구개발용 조사시험 기술을 개선하고 설비운영을 통한 국가 주요 원자력 연구개발 사업을 지원하기 위해 하나로 조사시험 설비 운영 과제를 수행하였다. 과제는 크게 세 가지 분야로 나누어 수행하였는데, 첫 번째 조사시험 설비 유지보수 및 성능 개선에서는 하나로 조사시험 설비의 성능을 점검하였고, 필요 시 시설의 성능을 개선하였다. 또한 노외시험 장치를 운영하여 조사시험의 안전성 분석과 원자력발전소계측 시스템의 성능 검증을 지원하였다. 두 번째로 조사시험 설비 운영 및 안전성 평가를 통하여 다양한 조사시험 캡슐을 설계 및 제작하였고, 하나로 및 대체시험 시설을 활용하여 시험을 수행하였다. 비록 장기간의 하나로 가동정지로 인하여 다수의 시험을 수행하지 못하였지만 가용 조사공을 최대한 활용함으로써 정체된 시험 수요를 해결하기 위해 노력하였다. 세 번째로 이용자 지원 및 이용활성화는 조사시험을 많이 활용하는 원자력 연구개발 분야 뿐만 아니라 계장기술 및 첨단소재 연구를 수행하는 이용자를 집중적으로 지원하였다. 다수의 학회 활동, 세미나 및 워크샵 개최를 통해 이용자들이 쉽게 하나로 조사시험 분야에 접촉할 수 있는 창구를 마련하기도 하였다. 이와 같이 하나로 조사시험의 수행을 통하여 상용로, 연구로, 미래 원자력시스템을 포함한 국가 중장기 원자력 기술개발 사업을 성공적으로 지원하였다. 이를 통해 국내 신형원전의 압력용기 건전성 검증, 연구로 핵연료 및 동위원소 생산 기술 검증, 미래 원전재료 검증을 통한 국내 원전 기술 향상 및 수출 촉진에 기여할 수 있다. 또한 국내 산·학·연 기술협력을 통해 계장기술의 국산화 및 산업화에 기여할 수 있다. (출처 : 서지정보양식 - 초록 151p)

• 연구책임자 : 양성우
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 하나로;조사시험;제어시설;노외시험;안전성평가;이용자지원;이용활성화; 2. HANARO;Irradiation Test;Control Facility;Out-of-reactor Test;Safety Evaluation;User support;Activating Utilization;

□ 연구개요 본 과제는 고아핵수용체 (orphan nuclear receptor)인 Nur77의 중요한 기능인 항염증작용 (anti-inflammatory action)을 조절하는 새로운 기전을 규명하는 것임. 연구 개요는 다음과 같음. 첫째, Nur77에서 새로 규명한 인산화 잔기에 의한 염증조절기전을 규명하는 것임. 둘째, 염증반응에서 새로 규명한 Nur77 인산화를 조절하는 새로운 신호전달과정을 규명하는 것임. 셋째, Nur77에서 인산화와 단백질 안정성간의 상관성에 따른 항염증작용의 중요성을 파악하는 것임. 넷째, Nur77 단백질의 발현과 항염증작용에서 AMPK의 새로운 역할을 규명하는 것임. □ 연구 목표대비 연구결과 1. HeLa cell에서 TNFa 매개에 의한 염증반응에서 Nur77의 항염증작용을 IL-6 생성양을 확인하여 규명함. Nur77의 항염증작용 시험을 위하여 클로닝을 이용한 과발현 시스템, siRNA 방법을 이용한 knock-down 시스템 및 CRISPR/Cas9 방법을 이용한 knock-out 시스템을 확립함. 2. TNFa 수용체 반응에서 Nur77의 세린152 잔기가 인산화되는 것을 최초로 확인하였으며, TAK1-p38 MAPK pathway가 이들의 인산화를 조절하여 염증반응을 조절함. 3. TLR4 수용체 반응에서도 Nur77의 세린152 잔기가 TAK1-p38 MAPK 신호전달 과정에 의해 인산화되어 염증반응을 조절함. 4. Trim13은 Nur77의 유비퀴틴화를 촉진하여 분해를 촉진하였으며, 세린152가 인산화되면 유비퀴틴화와 분해는 더 가속됨. 5. OTUB1은 Nur77의 탈유비퀴틴화를 촉진하여 안정성을 유지하였으며, 세린152는 안정성에 관여하지만 세린351은 관여하지 않음. 6. TAK1은 AMPK의 인산화를 촉진하고, 인산화된 AMPK는 Nur77의 인산화를 유도하여 염증반응을 조절함. 특히 Nur77 단백질 발현을 증가시키는 과정에서 알파1subunit이 중요함. 7. Nur77 발현을 조절하는 AMPK의 역할은 TNFa 수용체와 IgE 수용체에서 상호 상반된 작용을 함. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 항염증작용을 나타내는 Nur77 단백질에서 새로운 인산화 잔기를 규명하고, 이들의 작용기전을 밝힌 것은 염증치료제의 새로운 단백질 타겟을 확보한 것임. 2. Nur77에서 단백질의 인산화와 유비퀴틴화 사이의 상관성을 밝힌 것은 단백질의 복합적인 modification이 염증반응을 조절하는 핵심 과정임을 제시함. 3. 다양한 수용체의 매개로 발생하는 염증반응에서 중요한 위치를 차지하는 TAK1과 AMPK의 중요성이 Nur77의 항염증반응에서도 핵심 역할을 한다는 정보를 얻음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 백석환
• 주관연구기관 : 영남대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 고아핵수용체;인산화;유비퀴틴화; 2. orphan nuclear receptor;Nur77;phosphorylation;ubiquitination;AMPK;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 허진목
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 파이로;사용후핵연료;타당성;핵심격차기술;원자력; 2. Pyroprocessing;Spent Fuel;Feasibility;Critical Gap Technology;Nuclear Energy;

우리나라 INIS국가센터는 IAEA/INIS 사무국과의 상호협력 및 접촉창구로서 INIS 데이터베이스의 운영과 관련한 정책적, 기술적 협조를 하며, 국내 이용자에 대한 기술적 지원 및 서비스를 제공하고 있다. INIS 데이터베이스는 회원국이 제공하는 INIS 입력 데이터를 수집하여 구축ㆍ활용하므로, 국내에서 간행되는 원자력관련 문헌을 수집하여 INIS 입력 기술규칙에 따라 입력 및 송부하였다. INIS 입력 결과물인 INIS Collection Search, INIS ATOMINDEX를 이용한 INIS SDI 서비스, 원문헌제공서비스 등을 제공하고 있다. INIS DB 이용을 활성화하고자 홍보활동을 전개하였다. INIS 입력량은 2018년 4,282건, 2019년 4,296건, 2020년 995건이다. 이용자에게 INIS DB에 대한 홍보와 SDI 서비스 이용자 확대를 통하여 국제원자력정보의 확산 및 생산성 향상에 기여하고 있다. 전자정보인프라 사업으로 연구논문, 연구보고서에 대한 원문DB를 구축하였다. Web DB 및 전자저널 등 디지털콘텐츠 정보자료를 수집하여 연구원들에게 서비스를 제공하였다. (출처 : 서지정보양식 - 초록 79p)

• 연구책임자 : 이희원
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 국제원자력정보시스템;데이터베이스 구축;정보인프라;맞춤형서비스;전자도서관;지식경영;연구노트;원자력정보 콘텐츠; 2. INIS;Database Construction;Information Infrastructure;SDI;Digital Library;Nuclear Information Contents;

□ 연구개요 • 본 연구에서는 녹내장을 발생시키는 주요 원인인 안압 이상 현상을 조기에 진단하고, 녹내장 치료 시점을 정확하게 예측하기 위해 초음파 음향 방사력을 기반으로 안압을 측정하는 요소 기술을 개발함. 이를 위해 물질의 탄성을 측정할 수 있는 초음파 음향 방사력을 이용해서 안압을 측정할 수 있는 새로운 메커니즘을 제안하고, 선행 연구를 통해 확보한 분극 역전 기반 고성능 초음파 프로브 제작 기술과 분할 초점 초음파 프로브 제작 기술을 적용시켜 제안된 메커니즘의 성능 최적화를 통해 녹내장 진단 시 실시간으로 정확한 안압 정보를 제공하는 것을 목표로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 초음파 음향 방사력을 이용한 안압 측정 메커니즘 개발을 위해, 유한 요소 해석 시뮬레이션 및 실험을 통해 기전 연구를 진행한 결과, 초음파 음향 방사력으로 대상의 탄성 측정이 가능하다는 것을 확인함. 또한, 시스템의 복잡도를 낮추는 동시에 빔의 너비를 조절할 수 있는 새로운 구조의 프로브인 위상 제어 기술 기반 분할 초점 초음파 프로브를 제안하고 그 성능을 검증하여 메커니즘의 정확도를 향상시킴. 연구를 통해 측정한 안구 팬텀의 변위는 기존에 사용되는 상용 안압계 측정 결과와 높은 상관관계를 보이는 것을 확인하였음. • 본 연구팀에서 선행 연구를 통해 축적한 분극역전 기술이 빔의 주파수 및 너비를 조절함으로써 더욱 정확한 안압 측정을 가능케 함을 확인함. 음향 방사력 증진을 위해 새로운 구조의 1-3형 압전 복합체를 적용한 분극역전 기술 기반 초음파 프로브를 제안하고 그 성능을 검증한 결과, 주파수 대역폭 및 감도를 높여 안압 측정 결과의 정확도가 증가함을 증명하였음. • 안압 측정 프로세스 제어 모듈 개발 위해 DAQ 보드 설치 및 LabVIEW 프로그램을 이용한 제어 코드 작성을 진행했으며, 성공적으로 구현되어 본 연구에서 진행된 실험 결과를 얻는 데에 활용됨. 또한, 펄스압축 신호처리 알고리즘을 개발 및 검증하여 음향 방사력의 최대전력 및 전달 깊이를 조절함으로써 각막까지 충분한 음향 방사력이 전달될 것이라는 가능성을 확인하였음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 안압의 정확한 측정은 녹내장의 조기 진단 및 치료 경과 관찰 과정에 매우 중요시됨. 기존 안압계의 경우, 환자가 눈을 뜬 상태에서 각막에 물리적 접촉 또는 압축된 공기를 통해 외력을 가하기 때문에 환자의 통증과 불편함을 야기하며 정확도 또한 낮아 정확도 향상을 위한 추가적인 과정이 불가피함. 초음파 음향 방사력은 인체에 무해하며 눈꺼풀과 같은 조직을 통과하여 충분한 힘을 발생시키므로 기존 안압계들이 가진 단점을 해결 가능함. • 본 연구개발 결과, 초음파 음향 방사력 기반 안압계가 기존 시장에 진출해 있는 안압계의 단점을 보완하는 동시에 고성능 및 높은 신뢰성을 갖는 새로운 안압 측정 의료기기로 사용될 수 있으며, 관련된 원천 기술 확보가 가능할 것임을 증명함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정종섭
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 초음파;음향 방사력;안압;분극 역전 기술;펄스압축; 2. Ultrasound;Acoustic Radiation Force;Intraocular Pressure;Polarization Inversion Technique;Pulse Compression;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ◯ 생체인식 위변조 위협에 대한 원자력시설 출입인증체계평가 방법론 및 규제기준을 개발하고, 이에 필요한 시험평가 환경과 플랫폼, 관련 소프트웨어를 구축하며, 정량적 평가를 위한 생체인식 5종( 지문, 얼굴, 홍채, 지정맥, 손등정맥)에 대한 평가용 DB 구축 ○ 전체 내용 ◯ 5종 생체인식 위변조 위협에 대한 원자력시설 출입인증체계 평가 방법론 및 규제기준을 개발하고, 관련 기술보고서 총 9종 작성 ◯ 5종 생체인식 출입인증설비의 인식성능 평가를 위한 데이터베이스 및 유사도측정 SW (5종), 성능평가 SW 개발 ◯ 5종 생체인식 출입인증설비의 인식성능 및 위변조탐지 기능의 객관적, 정량적 평가를 위한 다중모드 데이터베이스 구축 ◯ 생체인식 출입인증설비의 인식성능 및 위변조탐지 성능평가 수행에 따라, 타인 허용율, 본인 거부율, 위조위협 식별율 평가 ◯ 원자력시설의 생체인식 출입인증설비 평가에 따른 취약성 분석 및 보고서 작성 ○ 1단계 □ 목표 ◯ 5종 생체인식 기술의 활용 및 위변조 공격과 탐지기술에 대한 국내외 동향을 분석하고, 국내외 생체인식 인증설비 관련 인증ㆍ규제사례를 조사함 ◯ 원자력시설의 생체인식 출입인증 설비 구축 및 운영 현황을 조사하고, 미흡한 상황을 분석함 ◯ 원자력시설의 생체정보 DB 유효성 평가를 위한 소프트웨어 개발 및 플랫폼 구축 ◯ 생체인식 출입인증 설비 성능평가 테스트베드 구축 및 성능 평가 소프트웨어 개발 ◯ 고수준 출입인증 생체인식 기술의 기준 및 성능평가에 관한 국내 기술표준 제안 □ 내용 ◯ 물리보안 기술로서 5종 생체인식 기술의 국내외 활용 및 위변조 공격과 탐지기술에 대한 동향을 조사분석하고 기술현황보고서 작성 ◯ 원자력시설의 출입인증 설비 구축 및 운영 현황을 조사 분석하고, 이에 따른 운영현황보고서 작성 ◯ 국내외 생체인식 출입인증설비의 성능평가와 규제에 관한 ISO/IEC, ITU-T 국제표준기술을 조사분석하고, 이에 따른 국내외 기술표준보고서 작성 ◯ 원자력시설의 생체인식 출입인증설비에 대한 성능평가 계획을 수립하고, 기존 구축된 생체정보 DB의 유효성 평가를 위한 유사도 측정 플랫폼 구축 ◯ 원자력시설 위변조공격에 대한 탐지성능 평가 및 방어기술 개발용 샘플 (3종의 생체인식 대상) 제작 ◯ 원자력시설의 생체인식 출입인증설비 성능 평가 프로그램 개발 및 테스트베드를 구축하고, 프로그램 및 테스트베드 설계보고서 작성 ◯ 원자력시설 생체인식 및 위변조공격 탐지 기술을 위한 학습용 및 성능평가용 DB를 구축하고, DB구축/활용 기술보고서 작성 ◯ 높은 수준의 보안이 요구되는 사회기반시설의 출입인증을 위한 생체인식 기술의 인증 기준을 제시하고, 그 기준에 적합여부를 평가하는 가이드라인을 제시하는 국내기술표준을 TTA PG505 단체표준으로 제안함. □ 연구개발성과 ◯ 5종 생체인식 출입인증설비에 대한 성능평가 기술 관련 2종의 기술보고서 작성 ◯ 2종 기술보고서를 기반으로 1건의 방법론 작성 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ◯ 현장적용 - 유사도 측정 프로그램을 개발하거나 상용 SDK를 활용하여, 원자력시설의 기구축된 생체정보 DB의 유효성을 검사하거나 개발된 프로그램의 성능 개선 시 활용 - 원자력시설의 생체인식 출입인증설비 인식성능과 위변조공격 탐지성능 검사를 위한 프로그램 개발 및 검증 시 활용 - 생체인식 출입인증설비 취약성 평가 결과를 기반으로 원자력시설 출입인증체계 개선방안 수립 및 현장 시범적용 시 활용 - 향후 원자력시설의 생체인식 출입인증설비 도입 시 적합성 여부를 심사하기 위한 목적으로 활용 ◯ 제도개선 - 생체인식 출입인증설비의 설치 시, 사전평가ㆍ설치기준ㆍ사후운영 관련 기술기준 수립 - 생체인식 인식성능 및 위변조공격에 대한 식별율에 대하여 국제표준에 부합하는 기술기준 수립 - 정부기관 등에서 기 제정한 “바이오인식 정보보호 가이드라인” 개정에 활용 ◯ 기대효과 - 생체인식 위변조공격에 대한 탐지율을 정량화하여 기존의 생체인식을 활용한 출입인증기술의 신뢰성을 객관적으로 분석할 수 있으며, 이를 통해 생체인식을 활용한 출입인증 설비의 취약점 등 개선 가능 - 확산되고 있는 생체인식기술에 편승하여 점점 고도화 되고 있는 위변조 공격에 대응하는 제품을 양산해야 하는 기존 생체인식 관련 제조업체들에게 인식성능과 더불어 위변조 공격의 안정성 여부도 평가 가능함 - 출입인증설비 별 취약성 분석 및 출입인증설비 개선을 통한 원전 출입인증 제도 및 방호체계 강화 - 고난도 보안수준을 요구하는 원자력시설 등, 사회기반시설의 출입인증설비 도입 추진시 정량적 성능 평가 절차 및 플랫폼 활용 가능 - 출입인증 기술 및 위변조 기술에 대한 분석, 출입인증설비 별 성능 데이터베이스와 성능평가 플랫폼, 환경 구축을 통한 물리적 방호규제 전문성 확보 - 국가중요시설 등 국내 유관기관에 참고모델로 제시 및 방호측면에서 국내 유관기관 내 선도적 역할 수행 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김학일
• 주관연구기관 : 비젼인
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 생체인증;위변조 공격;출입통제;시험평가;다중생체인식; 2. Biometric authentication;Presentation attack;Physical access control;Test & Evaluation;Multi-modal biometrics;

□ 연구개요 피부장벽 기능에 중요한 기능을 하는 very long chain FA를 갖는 ceramide의 생성과 관련된 조절기전을 밝히기 위해, 취약한 장벽기능을 보이는 노화 피부와 만성 염증성 피부염인 건선에서 very long chain FA의 비율을 분석하여 지질량 자체의 양적 감소와 함께 long chain ceramide의 비울이 감소하는 질적 감소 문제를 확인하고 FA elongation을 조절하는 핵심인자를 발굴하여, 향후 항상성 유지에 도움이 될 수 있는 조절제 연구에 기초 근거 마련 연구 수행 □ 연구 목표대비 연구결과 • 피부 장벽 기능의 저하가 나타나는 노화 및 만성 염증성 피부 조건에서 각질층 지질의 very long chain FA를 갖는 ceramide의 분획 감소 확인 - 광노화 모델의 경우 very long FAs(longer than C25)를 가진 unbound CERs는 감소하나 bound CERs 들의 경우 차이가 없음 확인 / 건선 모델의 경우 unbound CERs와 bound CERs 모두에서 very long FAs는 감소하는 반면에 shorter FAs는 증가되는것을 확인. - 건선환자의 병변부와 비병변부를 정상피부와 비교한 결과 병변부의 각질층에서 unbound CERs의 long chain FAs는 감소됨을 확인함. / 60세 이상의 노화 피부와 30세 이하의 젊은 피부의 각질층을 분하여 분석한 결과에서도 젊은 피부에 비해 노화 피부에서 long chain FAs가 감소됨. • 조절 기전 탐색 연구 - 광노화된 각질형성세포와 IFN-r 염증유발 건선세포 모델에서 지질 합성 관련 주요 전사인자와 합성 효소들의 발현이 감소하고 FA elongation 관련 효소들이 감소됨을 확인. - 노화 모델의 경우 특이하게 TGM1의 발현이 증가되어 bound ceramide 계열은 chain 길이가 보전되는 것으로 나타남 - 지질합성과 관련된 주요 전사인자(PPARs/LXRα)의 발현 억제시 각질 세포내 지질함량이 유의하게 감소됨을 확인, 전사 인자의 발현을 조절하여 피부 장벽 기능을 조절할수 있음을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) • 건선과 노화피부에서의 피부장벽 기능 저하를 개선하기 위해서 생리적지질 화합물의 양적인 보충 뿐아니라 질적으로 긴 carbon chain을 갖는 EO group 혹은 다른 ceramide 종류를 복합적으로 포함하는 전략이 효과적일수 있음 시사. • 적절한 염증사이토카인의 억제와 nuclear hormone receptor의 활성화를 통해 질환피부에서 장벽기능이 개선될 수 있음을 시사. • 기술 발전 방안: 추가적인 후속 연구로 가능성 있는 신규 기능성 화장품 소재 혹은 피부 치료제 신약 소재를 발굴되면, 관련 기업체와의 공동 연구를 통해 임상적 효능 검증을 하고 기술이전을 통해 실용화 단계로 진입하고자함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 홍승필
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20210900
• Keyword : 1. 표피투과장벽;세라마이드;지방산 탄소사슬 길이;건선;노화; 2. epidermal barrier;ceramide;fatty acid chain length;psoriasis;aging;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 채낙규
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20210800
• Keyword : 1. 사용후핵연료 처분장;장기 부식;방사선 유도 반응;사용후핵연료;국부 부식; 2. Deep geological repository;Long-term corrosion;Radiolysis;Spent nuclear fuel;Localized corrosion;

Ⅳ. 연구 결과 ○ 원자력기술의 특성을 고려한 기술수준 평가모델 적용 - 전문가 집단을 대상으로 설문을 실시하고 설문결과를 집계한 다음 최종결과를 종합 ○ 원자력기술 분류체계 수립 - 제5차 원자력연구개발 5개년계획 및 제2차 원자력안전 종합계획 등 정책변화 반영 - 최근 기술동향을 반영하여 12개 중분류, 95개 소분류 체계 수립 ○ 주요 5개국(한/미/EU/일/중)에 대한 원자력안전기술 수준조사 - 국가별 궁극기술 대비 평가결과를 종합하면 미국이 최고기술보유국으로 평가되었음 - 2021년 현재 최고기술보유국인 미국에 비하여 한국의 원자력안전기술 수준은 84.5%로 평가됨 - 기술격차는 평균 5.3년으로 평가됨 ○ 원자력 안전도 제고 기여지수 - 원자력 R&D 기여도는 85.1%, 지난 1년간(2020년 4분기~2021년 3분기) 원자력 발전소 안전도 평균은 95.3%, 원자력 안전 기여도 81.1로서 원자력 안전도 제고 기여지수A는 83.1로 평가되었음 - 원자력 안전 기술 체감지수는 82.5로 조사됐으며, 원자력 안전기술 역량지수 84.5를 적용하면 원자력 안전도 제고 기여지수B는 84.1로 평가되었음 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 박기혁
• 주관연구기관 : 비피기술거래
• 발행년도 : 20211200
• Keyword : 1. 원자력 안전 기술 수준; 2. Nuclear Safety Technology Indicator;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 제 1세부: 웹기반 방사능오염 예측 시스템 구축 웹기반 방사능 오염예측 시스템의 가장 근간이 되는 모듈은 대기 및 해양으로 누출된 방사성물질의 이동경로를 예측하는 모델이다. 이를 위하여 4차 원자력연구개발 사업을 통하여 한국원자력연구원에서 개발한 대기확산모델 LADAS와 해양확산모델 LORAS가 채택되어 시스템에 탑재 되었다. 웹기반 방사능 오염예측 시스템에서는 사고 시 방사성핵종의 선원항을 입력하면 우선 대기확산모델을 운영하여 대기, 육지 침적량 및 해수면 침적량을 계산한 후 이들 자료를 DB에 저장하고, 해양확산모델에서 DB에 저장된 해수면 침적량 자료를 자동으로 연계하여 해양확산을 평가할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 본 과제에서 구축하고 있는 웹기반 방사능오염 예측 시스템은 실시간 기상자료를 이용하여 현업 수준에 이르는 신속한 평가를 진행해야 하므로 계산 속도의 극대화를 위해 초고속 병렬 클러스터의 사용이 필요하다. 실시간 방사능오염 예측평가를 현업 수준으로 신속하게 진행하기 위해서는 고속 병렬 수치계산, 대용량 데이터 고속 전송 및 대용량 스토리지가 뒷받침되어야 하며 이를 위해 최적화된 병렬 연산이 가능한 수치모델과 인피니밴드(InfiniBand)에 기반한 계산노드간 대용량 고속 데이터 전송이 요구된다. 상기의 조건을 만족하는 안정된 독립 시스템을 구축하기 위해 웹기반 방사능 오염 예측 시스템 계산용 초고속 병렬 클러스터 시스템을 구축하였다. 시스템내 대기 및 해양확산모델 연산속도 향상을 위하여 모델을 병렬화하였는데, 지구규모 대기확산모델에 적용하였을 때 사용한 CPU 코어 수에 따른 모의실험 연산시간 변화를 평가해 보면 투입한 계산자원 대비 효율이 가장 높은 최적화된 CPU 코어 수는 대략 28~32개 사이임을 알 수 있고 이에 따라 웹기반 방사능 오염 예측 시스템에서 유관 정부기관(사용자) 당 28코어 혹은 계산노드 1대를 배정하는 것이 효율적이 판단된다. 고속 병렬 수치계산의 최적화는 우선 수치모델 자체의 모델/코드 최적화와 컴파일러 및 시스템 구조/설정 상의 최적화를 통해 현업 수준의 신속한 계산이 가능한 일정한 수준까지 진행할 수 있으며 computational resource의 분배를 조정하여 실시간 방사능오염 예측평가에 적용할 수 있다. 또한, 일정 수준 이상의 최적화를 진행하기 위해서는 수치모델의 각 모듈별 개별 최적화와 함께 전/후처리 모듈 최적화 및 전체적인 연산속도 향상을 위한 모듈을 추가로 구축하는 방법이 있다. 본 연구에서는 이를 위해 대기 및 해양 확산 수치모델의 모듈에 대한 개별적인 최적화와 시스템 계산자원 분배 최적화를 포함해 이를 포괄적으로 지원하는 연산속도 향상 모듈을 구축하여 고성능 병렬 클러스터의 연산속도를 향상 시켰다. 방사능 오염예측 시스템 내 환경으로 누출된 방사성물질에 의한 내부 및 외부 방사선량 평가모듈과 오염된 농수산물 섭취에 따른 섭취선량 평가모듈을 구축하여, 방사성물질의 대기 및 해양 환경내로 확산 이후 인체 피폭선량 평가와 오염된 음식물의 섭취에 따른 위해도를 평가하는 모듈을 구축하였다. 최종적으로 본 연구에서는 대용량 자료 처리 및 연동모듈 개발, 확산모델 병렬화, 웹기반의 GUI 구성, 계산결과의 가시화, 사용자 적정 코아수 배분 및 시스템 계산자원 분배 최적화 모듈 등의 1단계 웹기반 방사능오염 예측 시스템을 구축하였다. ○ 제 2세부: 휴대용개인방사능오염측정키트 시제품 개발 및 성능인증시스템구축 생활주변 환경에 대한 방사능오염을 감지할 수 있을 정도의 성능과 민감도를 갖고, 핵종분석이 가능하여 인공방사능 판별이 가능하고, 고성능·저가의 상온반도체 센서기반 휴대용 방사능 오염측정기를 TRL9 수준으로 개발하였다. 최근에 군사용에서 해제된 화합물반도체 CdZnTe 방사선센서 기술을 적용하여 효율적인 핵종분석기술을 통한 인공방사능 판별 구현하였으며, 일반적인 저가의 CdZnTe 방사선센서 크리스탈 (1 cm × 1 cm ×0.5 m) 에 Coplanar grid 전극 2 개를 사용하여 감마선의 위치를 감지하는 민감형 오염측정기를 구현하여 획기적인 에너지 분해능(2.7 % FWMH;Cs-137의 662 keV 감마라인)을 달성하였다. 본 기술을 적용하여 10 만원 이하의 저가의 계수용 CdZnTe 방사선센서 크리스탈을 사용하여 300 만원 이상의 고순도 분광분석용 방사선센서와 유사한 에너지 스펙트럼 측정능을 가진 측정기를 개발하였다. 여러 저노이즈·고속 신호처리, 저전력소자, SoC 집적기술, 그리고 오픈 하드웨어와 오픈소프트웨어소스를 적용하여 휴대성 강화 및 저비용제작 가능한 완제품을 개발하였다. 이미 상용된 방사능오염측정기의 성능인증서비스를 위해 국제규격에 적합한 방사능오염측정기 성능시험시스템 및 공인 인증체계를 구축하였으며, 9 개의 성능시험 항목별 절차수립, 최소 검출방사능시험기술개발, 단일광자민감도 시험을 위한 고속 디지털신호처리시스템을 구축하였고, 개발된 완제품 시제품에 대하여 성능시험을 시범 실시하여 시험절차서 품질시스템 등록 및 시험성적서 발급을 완료하였다. ○ 제 3세부: 방사능 식물정화기술 개발 기존에 세슘제염 후보식물로서 알려진 해바라기 대비 Cs 제염 효율이 우수한 새로운 자생식물체로서 색동호박을 선발하였으며, 선발된 자생식물을 이용하여 세슘 제염효율을 분석하여 보았다. 이 때. 비교 시험된 다른 자생식물 대비 색동호박의 Cs 흡수율이 가장 우수하였는데, 특히 색동호박은 specific Cs uptake (128μg/10mg) 및 total Cs uptake (5,149μug) 모두에서 가장 우수한 양상을 보였다. 기존의 잘 알려진 해바라기가 specific uptake가 29μg/10mg, total uptake가 509μg인데 비해, 색동호박의 경우 128μg/mg 및 5,149μg로서 해바라기에 비해 각각 specific uptake rate는 4배, total uptake rate는 10배 이상 우수한 것으로 나나났다. 보다 효율적인 제염효과를 얻기 위해 새로운 개념의 생물전기화학반응기를 설계하고 제작하였으며, 이러한 반응기를 활용한 경우 활용하지 않은 경우에 비해 Cs 제염효율이 3배 증가되는 것으로 나타났다. 세슘제염 후보식물인 색동호박에 대하여 다양한 온도, 습도, pH 환경조건에서 세슘 제거 능력을 시험하여 보았다. 그 결과, 색동호박을 20-30도 사이의 조건, 30-80%의 습도조건 및 토양 pH 5-9사이에서 4주간 배양한 결과 80% 이상의 제염효율을 보였다. 지속적으로 Cs을 공급하여 준 경우 최대 세슘 제거량을 분석한 결과 19g의 세숨(55조 Bq 및 1,5600Ci)에 상응하는 세슘을 제거할 수 있었으나, 식물의 생장 및 방사선에 의한 영향을 고려한 경우 안정적으로는 4,000억 Bq의 세슘을 60일 이내에 안정적으로 제거할 수 있음을 보았다. 이상의 결과는 색동호박이 매우 우수한 Cs 제염식물로서 사용될 수 있음을 의미하는데, 특히, 색동호박의 경우 기존에는 방사능제염식물로서 전혀 고려되지 않았던 식물로서, 야생에서 Cs의 제염을 위해서 최우선적으로 고려해야 할 것으로 기대된다. (출처 : 요약문 10p);

• 연구책임자 : 김인규
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 방사능;방사성핵종;방사능 오염;웹기반 방사능오염 예측;방사능 검출기;식물정화기술; 2. Radioactivity;Radionuclides;Radioactive contamination;Web-based prediction system of the radioactive contamination;Radiation detector;Phytoremediation;