▲ RFT-30 30MeV 사이클로트론 및 응용연구     ©

[대전=동양뉴스통신] 육시무 기자 =암 등 각종 질환 진단 및 치료를 위한 의료용 방사성 동위원소와  양성자 빔 활용연구를 위한 중형 사이클로트론(나선형 입자가속기)이 본격 가동돼 해당 연구가 활발해질 전망이다.
 
한국원자력의학원이 개발해 한국원자력연구원 정읍 첨단방사선연구소에 설치한 30 MeV(백만 전자볼트) 급 중형 사이클로트론 ‘RFT-30'이 지난해 말 한국원자력안전기술원(KINS)으로부터 시설 인허가 및 생산허가, 시설검사를 받고 시험운전을 거쳐 올해부터 연구 목적의 방사성 동위원소를 생산할 수 있게 됐다.
 
‘RFT-30'은 수소 음이온 H-(수소 양이온+전자 2개)를 고전압/고주파 전극을 사용해 나선형 궤적으로 가속한 뒤 얇은 탄소 포일(Carbon foil)을 통과시켜 전자를 제거해 수소 양이온(양성자)을 인출하는 30 MeV 급 중형 사이클로트론으로, 1.5V 건전지 2천만 개에 해당하는 에너지인 30 MeV까지 수소 입자를 가속시킬 수 있다.
   
사이클로트론은 조기 암 진단을 위한 PET(양전자방출단층촬영) 용 동위원소 등을 생산하는 입자 가속기로 입자가 나선형의 궤도를 통해 회전 반경이 커지면서 높은 에너지를 얻는 방식이다. 개발비가 저렴하고 비교적 작은 규모에서 효과적으로 입자를 가속시킬 수 있어 동위원소 생산 또는 저에너지 가속기에 적용되고 있다.
 
‘RFT-30'은 2008년 개발 후 이듬해인 2009년 첫 설치 당시 빔 전류를 안정적으로 인출하지 못해 가동에 차질을 빚어왔으나 첨단방사선연구소 방사선기기연구부 허민구 박사 팀이 자기장 보정과 전력 공급 안정화를 통해 출력을 향상시키고, 2012년 9월부터는 채종서 성균관대 교수를 중심으로 한 국내 연구진으로 구성된 ‘사이클로트론 정상화 TFT'를 통해 가속기 주요 결함을 해결함에 따라 30 MeV에서 200 ㎂ 의 빔 전류를 2시간 이상 안정적으로 인출함으로써 세계 시장 점유율이 가장 높은 벨기에 IBA사 제품 수준의 높은 성능을 낼 수 있게 되었다.
 
현재 국내 가동 중인 사이클로트론은 총 39대(국내개발 8대)이며 그 중 30 MeV 규모는 한국원자력의학원에 설치된 IBA cyclon-30과 MC-50에 이어 ‘RFT-30'이 3번째로 국내 가속기 개발 운영 기술 수준을 한 단계 높여 사이클로트론을 기반 중입자가속기 연구의 토대를 마련한 것으로 평가된다.
 

▲ RFT-30 사이클로트론 및 빔라인     ©

‘RFT-30'이 본격 가동됨에 따라 암을 조기에 진단하는 SPECT(단일광자방출단층촬영) 및 PET(양전자방출단층촬영)에 사용되는 동위원소와 치료용 동위원소 등 방사성 의약품의 연구개발이 활발해지고, 사이클로트론에서 발생하는 양성자 빔을 활용해 환경, 우주, 생명공학 등 첨단 기초 및 응용과학 연구에도 활용될 전망된다.
 
사이클로트론은 표적 물질의 원자핵에 높은 에너지의 양성자를 충돌시켜 원자핵을 이루고 있던 중성자 또는 양성자 한 개(또는 그 이상)를 방출시킴으로써 새로운 입자로 바꾸는 핵반응에 의해 각종 동위원소를 생산하는 기기이다.
 
한국원자력연구원은 ‘RFT-30'를 이용해 코발트-57(57Co), 갈륨-67(67Ga), 요오드-123(123I), 탈륨-201(201Tl)등 SPECT 용 동위원소와 요오드-124(124I), 브롬-76(76Br), 게르마늄-68(68Ge) 등 PET 용 동위원소, 팔라듐-103(103Pd)과 같이 암 치료와 진단을 동시에 수행하는 동위원소를 개발하고, 각종 암과 뇌 질환 등의 난치성 질환 진단을 위한 방사성 동위원소 표지화합물과 방사성 의약품 개발에도 활용할 계획이다.
   
표지화합물(labelled compound)은 화합물을 이루는 특정 원자를 동위원소로 치환(대체)하거나 동위원소를 미량 추가하는 표지 기술을 통해 제조한 화합물로, 방사성 동위원소를 표지한 화합물을 체내에 투여하면 동위원소가 내놓는 방사선을 측정함으로써 화합물의 체내 거동을 정확하게 관측할 수 있다.
 
한국원자력연구원은 연구용 목적으로 인허가 받은 ‘RFT-30’을 1년 이상 안정적으로 운영한 뒤 동위원소 생산과 시설 관리를 위한 인력 충원 후 판매 인허가로 변경할 예정으로, 이후 동위원소 생산 전문 기업 유치와 기술 이전을 통해 의료용 동위원소 생산을 목표로 하고 있다.
 
한국원자력연구원은 SPECT/PET용 동위원소 개발에 머물지 않고 SPECT/PET의 핵심 기술인 방사선 센서 소재와 센서 기술 자립을 통해 현재 전량 수입에 의존하는 의료용 방사선 영상기기를 2015년까지 완전 국산화하기 위한 연구개발에도 박차를 가할 계획이며, 현재 이를 위한 센서 소재 및 센서 개발이 마무리 단계에 있다.