초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
체내측정용 전자상자성공명(in vivo electron paramagnetic resonance spectroscopy) 치아선량계를 활용한 방사선 비상대응 및 안전규제 역량의 고도화
○ 자원봉사자도 운영할 수 있는 자동선량평가기술 적용
○ 피폭 환자 대상 in vivo 측정 기준 SEIP 0.5 Gy 목표 적용
○ In vivo EPR 치아 선량평가의 신뢰도 확보를 위한 측정 데이터베이스 구축

◼ 전체 내용
○ In vivo EPR 분광계 체내선

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
체내측정용 전자상자성공명(in vivo electron paramagnetic resonance spectroscopy) 치아선량계를 활용한 방사선 비상대응 및 안전규제 역량의 고도화
○ 자원봉사자도 운영할 수 있는 자동선량평가기술 적용
○ 피폭 환자 대상 in vivo 측정 기준 SEIP 0.5 Gy 목표 적용
○ In vivo EPR 치아 선량평가의 신뢰도 확보를 위한 측정 데이터베이스 구축

◼ 전체 내용
○ In vivo EPR 분광계 체내선량 교정을 통한 평가 신뢰성 향상
- 방사선치료 과정 중에 누적선량 측정을 통해서 환자별 선량-EPR 곡선 획득
- 측정 대상: 전신방사선치료, 두경부 방사선치료 후 환자(수원시 성빈센트 병원)
- 방사선량 측정민감도 개선(SEIP ~0.5 Gy): 정확성과 감도 향상
- 저선량(0~ 1 Gy) 영역으로의 외삽 (extrapolation): 통계적 신뢰성 확보
- 치아 선량평가의 신뢰도를 높이기 위한 측정 데이터베이스 구축
- 추가적 연구: 중성자 피폭에 대비한 ex vivo 측정 연구(Cf-252, 치료 중성빔)
○ 방사선비상시 대응: 피폭자 분류를 위한 in vivo EPR 분광계 운영기술 고도화
- 장비 조작성 향상을 위한 사용자 친화적 인터페이스 구축
- 자동조정 및 자동평가 기술 적용을 통한 측정속도 확보(~20명/시간)
- 방사선비상대응팀 (원자력안전기술원, 국가방사선비상진료센터, 등)의 사용법 교육
- 방사선비상 시 피폭자분류를 위한 장비운영 매뉴얼 개발
○ 평시 안전규제: 고피폭 위험군 대상의 활용방안 도출
- 과다피폭 위험의 방사선작업종사자 직종(비파괴, 원전해체 등)에서 제한적 시범적 모집군 선정(원자력안전위원회 협조)
- 시범적 모집군을 대상으로 평상시 주기적(3~6개월 단위) in vivo EPR 피폭선량 모니터링
- 평시 피폭선량 모니터링으로 베이스라인 스펙트럼 확보: 개별 백그라운드 피폭선량의 Database화
- 과다피폭 시 평시 개별 백그라운드 스펙트럼과의 비교로 피폭선량의 정확한 평가
- 평시 모니터링을 통한 과다피폭 여부의 판별 가능성
- 과거 방사선 피폭 피해자들 대상 후향적 체내 피폭선량 평가
○ 규제활용 위한 in vivo EPR 장비 개선
- 분광계의 선량평가 활용을 위한 범용 매뉴얼 개발
- 유사시 임의의 사용자가 사용할 수 있도록 사용자 친화적구성
- 장비 유지보수 관리 및 최적 관리 요령 기재
- 측정 신뢰도 향상을 위한 고정장치 개발

◼ 1단계[2020.04.01.~2021.12.31.]
❏ 목표
체내측정용 전자상자성공명(in vivo EPR) 치아선량계를 활용한 방사선 비상대응 역량의 고도화
< 1차년도 >
○ in vivo EPR 분광계 체내선량 교정을 통한 평가 신뢰성 향상
< 2차년도 >
○ 방사선비상시 대응: 피폭자 분류를 위한 in vivo EPR 분광계 운영기술 고도화
❏ 내용
< 1차년도 >
○ 체내선량 교정: 방사선치료 환자 선량 평가
- 방사선치료 과정 중 누적선량 측정을 통해서 환자별 선량-EPR 신호 반응 곡선 획득
- 수원시 가톨릭대학교 성빈센트 병원 협조
○ 중성자 피폭에 대비한 ex vivo 측정 연구
- 유사시 중성자 피폭에 대비한 자료 확보
- 체내선량 교정은 아니지만 중성자에 대한 EPR 스펙트럼 변화에 대한 데이터 축적을 위한 연구
- 몬테카를로 기법을 사용한 실제 인체 내의 치아 피폭선량 계산
- Cf-252, 치료 중성빔 등 이용
○ 치아 선량평가의 신뢰도를 높이기 위한 측정 데이터베이스 구축
- 체내 측정과 체외 측정으로 축적한 스펙트럼 데이터 분석, 활용을 위한 데이터베이스 구축
- 방사선량 측정민감도 개선(SEIP ~0.4 Gy): 정확성과 감도 향상
- 저선량(0~ 1 Gy) 영역으로의 외삽 (extrapolation)
: 통계적 신뢰성 확보
- 데이터베이스 활용 연구
[1]체내 EPR 측정 시 치아의 크기와 방사선 선량 사이의 상관관계 연구
[2]연령
- EPR 치아 선량평가 시 연령에 따른 배경 신호의 변화 정도를 평가하여 선량 측정 민감도를 향상시키고자 함
○ 치아 선량평가의 정확도 검증
- 생체시료(발치된 치아)에 대한 신뢰도 확보 –타 장비와의 비교
- Ex vivo로 EPR 평가된 치아들에 대한 정확도를 평가하기 위한 교차검증
< 2차년도 >
○ 사용자 친화적 EPR 자동 조정 시스템 개발
- 장비 조작성을 향상해 유사시 임의의 사용자가 운용 가능하도록 편의성 추구
- 체내측정을 용이하게 하기 위해 측정 대상의 움직임을 보완하는 시스템
- 측정 대상의 치아를 안정적으로 체내측정하기 위해 자동 조정 시스템 개발
- 자동 조정 시스템을 구현하기 위한 Tunable Resonator의 적용 및 성능 향상
- Tunable resonator를 통해 자동조정기술 적용을 통하여 측정속도를 확보하여 방사선비상시 발생 가능한 대량 환자에 대응 능력 강화
○ 자동평가기술 적용
- EPR 스펙트럼 기반 자동 선량평가 시스템 개발
- EPR 분광계의 경우 Fitting algorithm을 통한 신호 평가
- 신속한 측정/평가를 위해 자동 선량 평가 시스템 필요
○ 방사선비상 시 피폭자분류를 위한 장비운영 매뉴얼 개발
- 방사선비상진료기관에서 유사시 환자분류에 사용 가능한 활용 매뉴얼 구축
- 유사시 임의의 사용자가 사용할 수 있도록 사용자 친화적 구성
○ 방사선비상대응팀 사용법 교육(원자력안전기술원, 국가방사선비상진료센터 등)
- 실제 사용자 그룹에 장비운영법 교육(국가현장 방재센터의 협조 요청)
- 방사선비상 혹은 타 선량평가 방법과의 비교를 위해 활용 가능하도록
- 사용자 친화적으로 제작된 소프트웨어 사용법과 함께 측정원리와 스펙트럼 분석 방법 교육

◼ 2단계[2022.01.01.~2022.12.31.]
❏ 목표
체내측정용 전자상자성공명(in vivo EPR) 치아선량계를 활용한 방사선 비상대응 역량의 고도화
< 3차년도 >
○ 평시 안전규제: 고피폭 위험군 대상의 활용방안 도출
○ 규제활용 위한 in vivo EPR 장비 개선
❏ 내용
< 3차년도 >
○ 과다피폭 위험 방사선작업종사자 대상 체내 치아 선량평가
- 평시 안전규제를 위해 in vivo EPR 분광계 활용
- 과다피폭 위험 방사선작업종사자 직종에서 모집군 선정
- 대상 직종: 비파괴검사, 원자력발전소 해체 작업종사자 등
- 시범 운용을 위한 모집군 선정(원자력안전위원회 협조)
- 선정된 모집군 대상으로 제한적 시범 운용
- 평시 피폭선량 모니터링: 과다피폭 여부 판별 가능
- 평가 대상마다 개별 백그라운드 피폭선량을 데이터베이스화
- 평시 모니터링을 통한 과다피폭 시 발생여부 판별 가능
- 정확한 과다피폭 시기 판별 및 피해 축소 가능
- 과다피폭 시 피폭선량의 정확한 평가
○ 과거 방사선 피폭자 대상 후향적 체내 피폭선량 평가 및 검증
- 후향적 선량평가 가능한 시간이 107년에 이르는 EPR 치아 선량평가 활용
- 과거 10~20년 내의 방사선 피폭 피해에 대하여 재평가

□ 연구개발성과
○ 세계최고 수준의 체내측정용 전자상자성공명 분광법을 이용한 피폭선량 평가 원천기술 확보
- 국내·외 특허 출원 및 등록
- 기술이전 및 사업화를 통한 제품화 가능
○ 방사선안전분야 전문인력양성 (석박사급 1~2명/년)
- 국내·외 논문게재 : 3회
- 국내·외 학술발표 : 3회/년
○ 첨단기술을 이용한 원자력안전기술원 안전규제기술 강화
- 과다피폭 위험군 직종의 평시 EPR 스펙트럼 데이터베이스

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 방사선비상시 현장대응역량(counter-measure)의 첨단화(세계최고 수준)
- 대규모 피폭자가 발생할 경우에도 20명/시간의 세계 최고 수준의 빠른 환자분류 가능
- 국가방사선비상진료센터의 현장대응능력 강화
○ 과다피폭 위험군에 대한 추가적 안전규제 장치 확보
- 첨단기술을 이용한 원자력안전기술원 안전규제기술 강화
- 과다피폭 발생시 피폭량을 평가 가능한 지표 확보
- 개인별 베이스라인 스펙트럼 확보를 통한 피폭선량 평가 정확도 향상
- 위험군에 대한 피폭선량 시 모니터링을 통한 과다피폭 여부의 판별
- 원자력발전소 해체산업 시대에 대응하여 증가하는 작업종사자 안전체계 확립
- 신호의 안정성(107년)을 이용한 과거 방사선 피폭 피해자들의 후향적 피폭선량 평가
○ 과거 방사선피폭 피해자들의 정확한 피폭선량 평가를 통한 사회적 이슈 (암발생 및 사망 등의 의료분쟁, 경제 보상권 등 각종 법률분쟁) 해결의 근거 자료
- 피폭자의 피폭선량과 의학증상간의 관계를 확인할 수 있는 연구에 활용
○ 세계최고 수준의 체내측정용 전자상자성공명 분광법을 피폭선량 평가 원천기술 확보
- 국내·외 특허 출원 및 등록
- 기술이전 및 사업화를 통한 제품화
○ 사회적 기대효과
- 첨단기술을 이용한 방사선 안전문화 확립 홍보
- 대국민 원자력·방사선에 대한 인식 개선

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1) 연구개발 목적 ... 8
• 2) 국ㆍ내외 연구개발 현황 ... 8
• 3) 연구개발의 필요성 ... 13
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 16
• 1. 치아 측정 데이터베이스 구축 ... 16
• 2. 체내측정용 분광계 최적화 ... 54
• 3. 체내 선량평가 기반 교정곡선 획득 ... 107
• 4. 방사선비상 시 피폭자 분류를 위한 장비운영 매뉴얼 ... 122
• 5. 과다피폭 위험 방사선작업종사자 대상 in-vivo 치아 선량평가 ... 124
• 6. 과거 방사선 피폭 피해자들 대상 후향적 체내 피폭선량 평가 및 검증 ... 130
• 7. 방사선비상대응팀 (원자력안전기술원, 국가방사선비상진료센터 등) 사용법 교육 ... 132
• 8. 규제 제안 ... 136
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 139
• 1) 연구수행 결과 ... 139
• 2) 목표 달성 수준 ... 152
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 155
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 156
• 7. 기타 ... 157
• 끝페이지 ... 162