양성자 빔 1회 조사로 암 진단에 사용되는 불소 방사성 동위원소와 탄소 방사성 동위원소를 모두 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 원자력의학원 가속기개발실과 동국대학교 화학과 유국현 교수팀은 이 기술을 통해 불소와 탄소 방사성 동위원소의 생산 시간을 단축하는데 성공, 경비 절감 효과 및 생산량 증대를 기대할 수 있게 됐다.

불소와 탄소 방사성동위원소는 암이 의심되는 환자가 양성자방출단층촬영기(PET)를 통해 암을 검진할 때 합성된 의약품 형태로 체내에 주사되는데 반감기가 짧아 생산 시간이 주요 관심사가 되어 왔다. 기존의 불소와 탄소 방사성동위원소 생산 시간은 각각 평균 2시간에 달하고 다른 원소로 변환하여 생산 시 가속기 전환 등에 시간이 소요되었으나, 이번 연구로 두 원소 동시 생산이 가능해져, 전체 생산 시간은 절반 이하로 단축됐다.

일반적인 방사성동위원소 생산 과정에서는 빔 조사 시에 가속기에 표적 1개를 장착하여 해당 원소를 얻는다. 조사된 빔은 가속된 후 표적 장치를 통과하고 냉각되는 과정에서 방사성동위원소의 성질을 띠게 된다. 원자력의학원 가속기개발실에서는 자체 개발한 격자형 지지체(grid)를 기반으로 탄소/불소 동시생산용 표적을 설계하여 두 원소의 동시 생산 길을 열었다.

개발된 표적은 격자형 구조로 제작되어 강도 향상 및 냉각효율 개선을 가져왔다. 또한 표적 장치 내 박판의 변형을 제한했다. 이로 인해 액체 표적 영역에 입사되는 양성자의 에너지 변화를 최소화, 다량의 탄소와 불소 원소를 동시에 얻을 수 있다. 기존에 사용되던 박판형 액체표적은 빔 조사에 의해 발생하는 표적 내부의 압력상승으로 인해 표적이 변형되어 사용에너지 대역이 변화하고, 이에 따르는 에너지 손실로 인하여 탄소/불소 동위원소의 효율적인 동시 생산이 불가능했다.

이 연구는 과학기술부 원자력연구기반확충 사업의 일환으로 2004년 6월부터 2005년 5월까지 총 3000만원의 연구비가 투자 되었으며 본 연구에서 개발된 장치는 현재 특허 출원 중에 있다. 금번 기술 개발로 인해 우리나라는 그동안 선진국으로부터 기술 수입에 의존하던 표적기술을 역으로 수출할 수 있는 계기를 마련하게 됐다.

새롭게 개발한 표적기술은 사이클로트론을 이용해 탄소방사성동위원소와 불소방사성동위원소를 생산하는 전세계 500여개의 기관에 보급할 수 있어, 연간 3000만 달러 이상 수출이 가능할 것으로 보인다. <김완배·kow@kha.or.kr>


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