원자력(硏), 악성종양 및 암 치료용 초소형 고효율 동위원소 발생기 제조 원천기술 개발
한국원자력연구원에서 개발한 1큐리(CI) 용량의 레늄-188 발생기용 칼럼(위). 외국에서 제작된 칼럼(아래)보다 크기(내부 부피 기준)는 30분의 1에 불과하지만 효율은 50~100배 뛰어나다
한국원자력연구원에서 개발한 1 큐리(Ci) 용량의 레늄-188 발생기(왼쪽)와 내부 구조도(오른쪽). 병원 현장에서 생리식염수와 진공 처리된 빈 약병만 꽂으면 레늄-188을 추출해서 사용할 수 있다.
원-연-발생기-내부구조
※ 발생기(RI generator) : 방사성동위원소 중 붕괴하면 짧은 반감기를 가진 방사성동위원소로 변화되는 것들이 있는데, 이렇게 생성된 짧은 반감기를 가진 방사성 동위원소가 의학적으로 매우 유용한 경우 병원에서 이 동위원소를 간단히 추출하여 이용할 수 있도록 만든 장치
이 박사가 개발한 기술의 핵심은 원하는 방사성동위원소만을 뽑아내는 흡착 칼럼의 크기와 효율이다. 연구용 원자로에서 생산한 방사성동위원소 텅스텐-188(188W)이 붕괴하면서 생성되는 레늄-188은 반감기가 16.9시간에 불과해 의료 현장에서 직접 추출해서 사용해야 한다. 텅스텐-188은 흡착하고 레늄-188은 흡착하지 않는 성질을 갖는 흡착제를 이용해서 텅스텐-188 붕괴시 발생하는 레늄-188만을 선택적으로 추출해 사용하는 방식이다.
미국 러시아가 개발한 발생기는 흡착칼럼의 효율이 떨어져 칼럼의 크기가 크고 레늄-188을 추출하는 과정에서 다량의 식염수가 필요해 추출후 재농축하는 번거로운 추가 장치가 필요한 단점이 있다. 이 박사는 미국 러시아 등이 흡착칼럼으로 사용하는 일반 산성 알루미나 대신 ‘졸-겔법’을 이용하여 황산기로 치환한 황산 알루미나를 개발하여, 흡착칼럼의 크기는 줄이고 흡착 효율은 크게 높이는데 성공했다(사진 참조). 황산기가 텅스텐 이온과 화학적 성질이 비슷해 텅스텐과 쉽게 교환반응을 일으키는 점에 착안한 것이다.
※ 졸-겔법 (Sol-Gel Technology): 세라믹 소재를 만드는 방법의 하나로, 유기-금속 화합물을 원료로 물과 반응시킴으로써 수화 및 중합반응을 유도해 세라믹 물질을 만드는 방법
이렇게 만들어진 흡착칼럼은 미국 러시아 제품보다 부피가 30분의 1에 불과한 반면 흡착효율은 50~100배 높은 것으로 성능입증 실험 결과 확인됐다. 이 제품이 상용화되면 의료진이 레늄-188 발생기를 공급받아 생리식염수와 진공 처리된 약병 2개만 꽂으면 곧바로 레늄-188을 추출해 사용할 수 있을 전망이다.
이 분야 연구개발에서 단숨에 세계 최고로 나선 이같은 연구결과에 대해 지난해 국제원자력기구(IAEA) 주관 회의에 참석한 각국 전문가들이 ‘엄청난 칼럼(crazy column)’이라고 극찬할 만큼 주목받고 있다. 또한 미국 러시아는 물론 폴란드 남아프리카공화국 등으로부터 흡착제 견본을 제공해달라는 요청이 잇따르고 있다.
이준식 한국원자력연구원 동위원소이용기술개발부 선임연구원(박사)은 “레늄-188은 단시간 내에 암세포를 사멸시키고 사라지기 때문에 악성골종 통증완화 등 다양한 암 치료에 이용될 것으로 기대되는 방사성동위원소로, 미국도 지난해에야 식품의약국(FDA)에 의료용으로 등록 신청을 했을 만큼 활발하게 연구개발이 진행되고 있는 핵종”이라며 “개발한 레늄-188 발생기는 곧바로 상용화가 가능해 국내 뿐 아니라 외국 병원에 공급할 수 있다”고 밝혔다.
이번에 확보한 레늄-188 발생기 및 흡착칼럼 제조 원천기술은 국내에서도 레늄-188을 이용한 난치병 치료제 개발 및 치료적 적용연구가 활성화되는 계기가 될 전망이다. 아울러 이 기술은 최근 국제적으로 심각한 수급 불균형을 겪고 있는 테크네튬-99m의 안정적 공급을 위한 새로운 형태의 발생기 제조에도 응용 가능해 국민 의료복지 향상에 기여할 것으로 기대된다.
웹사이트: http://www.kaeri.re.kr
연락처
한국원자력연구원 동위원소이용기술개발부 이준식 선임연구원 042-868-8416