원전사고 및 방사능 테러 등 다목적 방사능 재난 상황에 대응이 가능한 방사능 영상화 검출기를 개발하기 위해 줌 기능을 구현하기 위한 가변형 콜리메이터와 고해상도 감마선 영상화 검출기를 개발하였으며, 광학 및 열영상 장비와 융합하여 그 성능을 정량적으로 평가함. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이학재
• 주관연구기관 : 아라레연구소
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 줌 콜리메이터;모니터링 시스템;감마 카메라;방사선 계측기;방사선 재난; 2. Zoom Collimator;Monitoring System;Gamma Camera;Radiation Detector;Radiation Accident;

○ 딥러닝 프레임워크 및 빅데이터 프레임워크 구축 ○ GCP 기반 클라우드 인프라스트럭처 구축 ○ 방사선 환경 적합 IoT 커넥터 시작품 제작 ○ 바이오센서 최적화를 통한 혈액분리 바이오칩 정밀도 성능개선 ○ 압타머를 활용한 암 진단·치료용 비이오칩 시작품 제작 및 탑재용 후보물질 발굴 ○ 전기장 암 치료기 생물학적 유효성 평가 (출처 : 요약서 4p)

• 연구책임자 : 정인수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 방사선의공학;플랫폼;IoT커넥터;바이오칩;바이오마커; 2. Radiation medical engineering;Platform;IoT connector;bio-chip;bio-marker;

국제 핵비확산 신뢰성 제고를 위한 핵비확산 및 핵안보 기술협력 네트워크 구축과제를 통해 IAEA 회원국지원프로그램(MSSP)을 통한 국가 연구개발 주요 과제에서의 핵비확산/핵안보 기술 니즈 파악 및 확보, 다자간 국제 협의체 와의 공동연구를 통한 핵비확산/핵안보 협력 강화 및 네트워크 구축, 한미 공동연구의 핵비확산수용성 평가 지원을 수행하여 아래와 같은 주요 성과를 달성하였다. ● 핵연료주기 시설모델의 준실시간계량관리(NRTA) 프로그램 IAEA 전문가 상호 교차검증 ● IAEA 물리적 모델 개정 전략 수립 및 사용후핵연료관리 분야 개정(의장 수행 개정작업 주도) ● 파이로 기술에 대한 핵확산저항성 강조한 물리적 모델 보완 ● IAEA INPRO의 핵비확산(PR)분야 Case study(TFMF, TRU 핵연료 제조시설 PR 방법론 분석) TECDOC 검토자료 생산 및 운영위원회 참여전략 수립 ● GIF PRPPWG 연례회의 참석 및 우리나라 현황 보고, GIF PRPP 평가 방법론 번역보고서 발간 등을 통한 핵비확산 네트워크 강화 ● GIF 노형별 PRPP 특성 분석 백서 개정 작업 협력 및 SFR 분야 POC 역할 수행(백서 개정본 생산) ● HEU 최소화 국제 심포지엄에서 세계 최초로 고밀도 U3Si2연료 제조 성공 발표, 실무그룹 의장 역할 수행을 통한 국제 핵안보 네트워크 활성화 ● 국제 핵감식 추진 방향 설정을 위한 전략 수립 및 국제회의 참석 ● 한미공동연구 핵비확산수용성 확보 전략 수립, 최종보고서 목차 개발, 중간보고서 작성 및 최종보고서 초안 개발 국제 핵비확산/핵안보 기술협력 네트워크를 통해 국가 주요 연구개발 과제를 효과적이고 효율적으로 추진할 수 있으며, 우리나라의 국제투명성/핵비확산 위상 및 신뢰성을 제고함으로서 국가연구개발 주요 과제의 핵비확산(안전조치) 및 투명성과 관련된 필수 확보 기술 및 신기술을 제시하고, 미래 대비 핵비확산/핵안보와 관련된 각 과제의 추진역량을 고도화하는데 지속적으로 활용 가능할 것으로 기대한다. (출처 : 서지정보양식 115p)

• 연구책임자 : 안성규
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 안전조치;준실시간 계량관리;고농축우라늄(HEU) 저감화;핵감식;핵연료주기 모델링 시뮬레이션;IAEA 회원국지원프로그램; 2. GIF PRPP;IAEA INPRO;safeguards;NRTA;HEU reduction;nuclear forensic;modeling and simulation;IAEA MSSP;

국제적으로는 이동 및 현장설치가 가능한 소형 고속중성자원의 다양한 산업적 응용과 대용량 체적형 고속중성자원의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 이를 활용한 방사선 촬영, 동위원소 생산, 핵융합재료 연구 등의 수요도 지속적으로 증가하고 있다. 국내에서도 고속중성자 활용기술 개발과 국방, 산업, 의료분야에서의 추가적인 활용을 위한 다양한 중성자원의 개발이 필요한 상황이다. 이러한 환경에 대응하기 위해 본 연구는 현장설치형의 다선량 고속중성자원 기술 확보를 목표를 하고 있으며, 이번 단계에서는 10¹⁰ n/s급 소형중성자원 개발을 시작하였다. 100 kV 고전압 절연 도파관의 개발, 고주파 전력의 전송효율 향상을 위한 능선형 매칭 도파관 개발, 최적의 자장 구조 연구를 통해 290 mA/cm²/kW의 효율을 가진 국내 최고수준의 고효율 전자싸이크로트론공명 플라즈마원 개발 완료하였다. 능동형 냉각 시스템 구조를 가진 4극 전극형의 빔인출 가속부를 개발하였으며, 최대 100 kV /100 mA 빔전력 인출 성능을 검증하였다. 또한 고속 중성자원 차폐 설계를 통해 고속중성자 차폐 설계를 위한 원천 기술을 확보하였으며, 10 kW급의 고열부하를 견디는 냉각형 Ti-Cu 고체 타겟을 개발하여 성능을 검증하였다. 이러한 결과를 통해 국내 최고수준의 10¹⁰ n/s급 소형고속중성자원 원천기술을 확보할 수 있었다. 또한 중성자 수요 및 이용그룹 활성화를 위해 국내외 연구그룹(KCANS, UCANS) 등을 주도하거나 IAEA CRP, 비파쇄 중성자원, 방사선기기 그룹 활동 등에도 참여하였다. 본 연구를 통해 획득된 기술을 바탕으로 Cf-252 대체 핵연료검사시스템, 시멘트분석시스템 산업화와 같은 다른 과제를 도출중이다. (출처 : 서지정보양식 193p)

• 연구책임자 : 이동원
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 고속중성자;중성자 발생장치;고주파 이온원;ECR 이온원;이온빔 인출;소형중성자원; 2. fast neutron;neutron generator;RF ion source;ECR ion source;ion beam extraction;compact neutron source;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 정진호
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 핵비확산;핵안보;국제협력;양자협력;다자협력; 2. Nuclear Nonproliferation;Nuclear Security;International Cooperation;Bilateral Cooperation;Multilateral Cooperation;

□ 연구개요 이 연구는 전사 활성에 의한 유전체불안정성이 증가되는 현상을 기작적으로 이해하는려는 노력임. 최근 Topoisomerase IIβ (TOP2B)의 효소기작이 스트레스에 의해 발현되는 다양한 유전자들의 (이후: 스트레스 유전자) 전사 활성과 더불어 요구되는 것이 알려지게 됨. 따라서 인간의 세포내에서 전사 활성에 동반하는 TOP2B의 활성 및 DNA와의 결합을 조절하는 기작을 밝히기 위해 노력했음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구를 통하여 우리는 TOP2B ubiquitination을 확인하고 BRCA1-BARD1-TOP2B 상호작용의 기능적 분석을 목표하였음. 세부적으로 1. His-tagged 재조합 단백질을 클로닝하고 세균에서 발현, 정제하기를 계획하였었음. 우리는 BARD1과 TOP2B, 또한 BRCA1 단백질 및 BRCA1 S1524A, S1524D 돌연변이를 정제할 수 있었음. 2. TOP2B C-terminal domain truncated protein 정제할 수 있었음. 3. 가장 중요한 목표로서 우리는 in vitro ubiquitination 실험을 통하여 BRCA1-BARD1 결합체가 TOP2B를 ubiquitination 하는지, 또한 어떤 부분에 ubiquitination이 일어나는지를 밝히기를 목표하였었음. 이 연구 기간을 통하여 우리는 BRCA1-BARD1 결합체가 TOP2B를 ubiquitination하는 것을 보일 수 있었음. 특히 TOP2B 1-566 amino acids에서 ubiquitination이 일어나는 것을 확인할 수 있었음. 하지만 C-terminal domain을 cloning 하는 것을 실패하여 이 부분에도 ubiquitination이 일어나는 지에 대한 검증까지 하지는 못했음. 흥미있게도 BRCA1 S1524A이 WT이나 S1524D보다 월등한 TOP2B ubiquitination을 매개하는 것을 증명할 수 있었음. 4. 우리는 BRCA1 S1524 인산화가 TOP2B의 유전자 부착과 TOP2B ubiquitination에 어떤 영향을 주는 지는 HEK293 세포에서 Immobilized template assay 와 Western blot 등의 방법으로 확인하고자 하였음. 이에 따라 정제된 WT, S1524A, S1524D 돌연변이와 HeLa nuclear extracts, EGR1 유전자 DNA를 가지고 실험함에 의해서 S1524A를 첨가하였을 때 TOP2B의 EGR1 부착이 가장 증가함을 보일 수 있었음. 이 결과는 S1524A 돌연변이가 TOP2B ubiquitination을 활성화시키는 것과 연관시켰을 때 TOP2B ubiquitination이 DNA에 부착을 증가시킨다는 것을 제시할 수 있음. 또한 Caffeine과 ATM 등의 화학적 저해제를 사용하였을 때 BRCA1의 인산화가 저해되는 것을 보였음. 하지만 BRCA1 인산화와 TOP2B DNA 부착사이의 직접적인 결과를 확인하지 못하였고 아직 시도하는 중임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통하여 다양한 스트레스에 의해 유도되는 유전자들의 전사 활성에 동반하는 TOP2B에 의한 DNA 절단이 복구되는 기작을 이해하는 중요한 요소들을 제공하게 되었음. 우리는 선행 연구에서 BRCA1의 활성화 (인산화)가 대표적인 스트레스 유전자인 EGR1, JUN, FOS, MYC 등의 유전자들에서 일어나며, BARD1-TOP2B 상호작용이 BRCA1 인산화에 의해 조절된다는 것을 발견함, 결국, BRCA1-BARD1이 TOP2B의 EGR1 프로모터 부착을 조절하는 것으로 보였는데, 본 연구를 통하여 BRCA1-BARD1이 TOP2B에 의한 E3 ligase이며 TOP2B DNA 부착에 조절을 한다는 것을 밝힘. 이러한 이해는 전사의 조절, 나아가 유전자 발현의 조절과 전사와 동반된 유전체 불안정성을 이해하는데 중요할 것으로 생각됨. 본 연구실에서 최초로 발견된 전사효소 프로모터 부위 멈춤 풀림에 동반한 TOP2B에 기인한 DNA 절단과 복구 시그널링을 계속적으로 이해하여 이 분야를 선도하는 꼭 필요하고 중요한 연구로 더 발전시켜 나갈 수 있을 것이라 여겨짐. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 번치 희연
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 전사조절;유전자발현;전사와 동반된 유전체불안정성; 2. Transcriptional regulation;Gene regulation;Topoisomerase IIb;Transcription-co upled genomic instability;BRCA1-BARD1;

연구개요 열의 전달자인 포논의 관점에서, 포논 파장보다 작은 스케일의 전자소자 활성층에서는, 포논의 입자성에 기반한 푸리에 법칙을 따르지 않고 파동성을 따르는 새로운 양자 물성이 구현됨. 이에 따라, 포논을 파동적 관점에서 해석하는 이론 정립 및 해석 기법 개발이 필요함. 구체적으로, 포논의 위상을 수학적으로 기술하고, 포논 신호의 위상 해석을 통해 포논의 산란 시간과 포논 위상 사이의 관계를 정립함. 더 나아가, 위상이 결맞는 포논을 활용한 포논 메타소재인 포논 Distributed Bragg Reflector(DBR)을 구현하고, 이를 활용하여 포논 전파를 인위적으로 조절하여 물질의 열 전달 특성 조절이 가능함을 실험적으로 증명함. 또한, 열 제거의 새로운 기법이 될 수 있는 전자-포논 상호작용에 의한 전자기파 발진을 실험적으로 확인하고 이론적 모델을 정립함. 연구 목표대비 연구결과 나노스케일 포논-광자 상호작용의 규명을 위해, 포논의 위상 해석 및 포논-광자 상호작용에 의한 전자기파 발진의 이론적 모델을 정립하고 실험적으로 규명함. 구체적으로, 포논 위상의 수학적 기술 및 정량화를 기반으로 포논 신호 위상 해석을 통해 포논의 산란 시간과 포논 위상의 관계를 정립함. 특히, 포논 위상의 변화에서 정량화되는 디페이징 시간(dephasing time)으로부터 고체의 포논 산란 시간을 주파수의 함수로 측정하고, 나노 구조에서의 소재의 열 전도도의 실험적 규명의 방법론을 제시함. 더 나아가, 포논-전자의 상호작용에 의한 전자기파 발진의 이론적 모델을 제시하고 이를 실험적으로 규명함. 이러한 결과는, 향후 반도체 물질에서 새로운 열 제거기법으로 활용 가능할 것으로 기대됨. 상기의 이론 정립을 토대로, 포논 위상의 결맞음을 활용한 포논 위상 메타소재를 구현하여 열 전달 특성을 인위적으로 조절 가능함을 확인함. 구체적으로, 주기적인 구조에서 포논 파동의 중첩을 활용한 포논 DRB을 성장하여 특정 주파수의 포논이 반사될 수 있는, 포논 메타물질을 구현하였으며, 이러한 물질에서 열전도도 측정 기법을 활용하여 포논 DRB에 의한 열 전달 특성(계면 및 수직 방향 열 전도도)의 조절이 가능함을 실험적으로 입증함. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 나노스케일에서 포논의 파동적 특성을 활용하여 새로운 열 전달 해석 방법을 제시하고, 고체의 열 전달 특성을 결정하는 포논(원자의 진동에 대한 물리학 개념)을 조절하는 분야를 개척함. 구체적으로, 포논 메타소재를 활용하여 인위적으로 열 전달을 조절하였으며, 이러한 연구는 추후 반도체에서 주된 열 전달자인 2~5 THz 포논의 전파 특성 조절에도 활용 가능함. 한편, 열 제거의 새로운 기법이 될 수 있는 전자-포논 상호작용에 의한 전자기파 발진을 규명함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조영달
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 포논 파동성;포논 위상;포논 메타소재;열 전도도;전자기파 발진; 2. Phonon wave property;Phonon phase;Phonon meta-material;Thermal conductivity;Terahertz radiation;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이태구
• 주관연구기관 : 세명대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 핵 지하대피소;특수 재난;지하공간 리모델링;특수 방호구조;1급 대피시설; 2. Nuclear Underground Shelter;Urgent Disaster;Basement Remodelling;Special Protective Shelter;Level 1 Shelter;

□ 연구개요 • 표적항암 치료는 화학적 치료요법에 주요한 방법으로 사용되고 있지만, 수술이 불가능한 조기 폐암 환자의 치료에 주요한 방법인 방사선 치료에는 맞춤형 치료 방법이 적용된 사례가 없음. • 이를 위하여 조기 폐암으로 진단된 (2기 폐암 환자) 234명 중 수술이 불가능하여 방사선 치료를 받은 99명의 환자를 치료 반응성을 보인 환자와 그렇지 않은 그룹으로 분류하였음. 또한 99명의 환자로부터 얻은 폐암 조직을 이용하여 Targeted NGS를 수행하여 KEAP1/NFE2L2 유전자 돌연변이가 방사선 저항성에 주요한 인자 일 수 있다는 배경 데이터를 바탕으로 해당 과제를 수행하였음. • KEAP1/NFE2L2 기작과 방사선 저항성 여부의 직접적 관련성을 연구하고자, 세포 생물학, RNA-Seq 및 생물정보학적 분석 방법을 동원하여 연구를 수행하였고, 궁극적으로 KEAP1/NFE2L2의 항산화 기작이 저항성의 주요한 인자이며 또한 해당 저항성의 극복 방안을 모색하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 • 본 연구는 1차적으로 KEAP1/NFE2L2의 기작이 방사선 저항성에 직접적인 인자인지를 밝히고 이에 더하여 해당 기작에 근간한 방사선 저항성을 극복 할 수 있는 방안을 제시하고 증명 할 수 있는 연구방법을 제시하고 연구하였음. • 상기 내용을 증명하고자 세포생물학 방법을 이용하여 KEAP1 및 NFE2L2 유전자를 CRISPR Knock-out 시킨 폐암 세포주에 환자유래 KEAP1 혹은 NFE2L2 유전자 돌연변이를 Reconstitution 시켰음. 이를 이용하여 Western blot analysis, qRT-PCR 및 RNA-Seq을 이용하여 NFE2L2 downstream target 유전자들을 조사하였고, Ionizing radiation 혹은 과산화수소를 treat한 세포주를 Cell survival assay 및 clonogenic assay등을 이용하여 KEAP1 돌연변이의 activity를 측정하였음. 또한 다양한 생화학 방법을 동원하였음. 상기의 연구 방법들을 종합적으로 분석한 결과와 해당 환자를 방사선 치료 후 예후별로 분류하고, 인과관계를 조사하였음. 그 결과 KEAP1-NFE2L2 기전이 방사선 저항성의 주요한 인자임을 밝힘. • KEAP1/NFE2L2 의존적 방사선 저항성 암 세포 극복방안을 연구하고자 기존에 연구되어지고 있는 다양한 화학 항암제를 실험하였고, 그 결과 Glutamine metabolism 저해제인 CB839 이 KEAP1유전자 근간 방사선 저항성 극복에 주요한 역할을 할 수 있다는 결과를 얻음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 연구 개발 성과: 제시된 연구결과를 바탕으로 본 연구진은 세계최초로 표적화된 항암 치료 개념을 확립하였음. 즉, 화학적 요법의 전유물로 여겨졌던 표적 항암치료개념이 방사선 치료에도 적용 될 수 있다는 생물학적 / 의학적 / 임상학적 근간을 최초로 제시함. • 기대효과 및 활용 계획: 전술한 바와 같이, 해당 연구결과를 통하여 방사선 치료환자의 유전자 돌연변이 검사를 선행하여 효과를 치료 효율을 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 해당 개념을 폐암이 아닌 다른 종류 암종으로 확대 적용하여 다른 암종의 방사선 치료저항성 근간 돌연변이를 발굴 하는 연구에 대한 기반을 제시하였음. 뿐만 아니라 KEAP1/NFE2L2 유전자 돌연변이를 가진 환자에 방사선 치료를 실행하고자 할 때, CB-839과 같은 화학요법을 병행하여 효과를 증 시킬 수 있다는 임상학적 활용이 예상됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전영준
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 폐암 맞춤형 치료;방사선 저항성;항산화 기작;암 생물학;생물정보학; 2. Lung cancer precision medicine;Radiation resistance;Anti-oxidant pathway;Cancer Biology;Bioinformatics;

□ 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;