방사선기기 및 중입자가속기 기술의 특성과 국산화 및 산업 경쟁력 강화를 위한 국가적 연구개발 추진 현황 doc_id PCY_201510300530066781_27

의료용중입자가속기는 높은 암 치료 성적, 암환자의 삶의 질 향상, 치료시간 단축 등 장점을 보유하고 있는 초정밀 최첨단 치료기기로써 탄소를 가속하여 얻은 에너지를 빛의 속도에 가깝게 가속한 뒤 그 빔을 암세포에 조사(照査)한다. 기존 x선과는 달리, 인체 내 암 부위 도달 전에는 20~30%의 방사선량을 전달하고, 암 부위에서는 나머지 70~80%의 방사선량을 전달하여 암세포를 집중적으로 파괴하므로 기존의 X선 치료에 비해 정상세포의 손상이 거의 없이 암의 형태와 크기에 맞는 선택적인 집중조사가 가능하다. 기존 X선 치료기의 치료기간이 1~2개월(횟수 : 30~40회)인 반면, 중입자치료의 경우 1일~4주(횟수 : 1~16회) 정도로 대폭 단축되어 치료 후 환자의 조기 사회복귀가 가능하다. 양성자치료와 비교할 때에도 정상조직의 방사선 손상이 적어 방사선 치료에 의한 부작용이 낮다. 또한 높은 생물학적 효과비(Relative Biologic Effectivene : RBE)로 조기 암을 포함한 일부 국소 진행 암 및 난치성 암의 기능장애가 없어 완치율이 매우 높다. 생물학적효 과비가 기존 X선 대비 양성자의 경우 1.1인 반면 중입자는 탄소의 경우 2-3의 값을 갖는다. 방사선기기 기술은 재료공학, 전기 및 전자공학, 핵공학, 의공학 등 다양한 분야의 첨단 지식과 결합된 융합기술이다. 국내는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 일부 핵심부품을 수입하여 시스템을 생산 수출하고 있다. 특히, 방사선기기는 기존의 대형 발생장치의 경량화 및 대출력 장치 개발이 이뤄지고 있으며, 방사선계측/영상장치는 반도체 공정 기술을 바탕으로 의료, 보안, 우주 항공 산업 분야의 방사선 센서 기술개발이 꾸준히 이뤄지고 있다. 국내의 방사선보안 검색기기 분야에서는 공항, 항만 및 주요 관공서 등 에 다수의 엑스선 수화물 검색장치가 설치되어 있으며, 항으로 반입되는 화물 및 물품에 포함되어 있는 방사성물질을 감시하기 위한 방사선감시기도 인천내항 등 10개 항만에 총 32대가 설치･운영되고 있다. 최근 미래창조과학부의 방사선기술개발사업의 일환으로 2015년까지 컨테이너검색장치 핵심부품인 6/9MeV 겸용 전자가속기가 개발되고 있으며, 국토교통부도 물류보안을 위한 시스템 구축의 일환으로 전자가속기, 영상기기 등 기존 부품을 조립하여 2018년도 까지 시스템화 하는 국산화 연구가 수행되고 있다. 방사선 계측기는 국내 개발이 이미 완료되어 판매되고 있으나, 센서는 여전히 수입에 의존하고 있다. 중입자가속기기술개발사업은 6개년간 추진되는 사업(2010년~2016년)으로 총 사업비는 1,950억원이며, 미래창조과학부 총괄하에 지자체(부산시, 기장군)와 한국원자력의학원이 공동으로 추진하는 사업으로 총 사업부지 88,139㎡(26,662평), 치료센터 및 연구시설의 건축면적 9,714㎡(2,938평)규모로 2016년에 부산시 기장군 장안읍 좌동리에 설치 될 예정이다. 연구개발의 기본추진방향은 국내 개발경험(1MeV/u, 13MeV/u, 30MeV/u 사이클로트론)과 부품제작능력을 갖춘 가속기는 국내주도로 개발하고, 치료시스템은 상용화된 시스템은 기술이전 및 원천기술 확보를 전제로 해외기업으로부터 도입하고 미상용화된 치료시스템은 국내외 공동연구개발로 추진할 계획이다. 중입자가속 및 치료시스템의 설계 및 설계검증, 제작, 설치, 조립 및 임상시험, 시설인허가 취득을 단계적인 추진목표 설정하여 사업을 진행 중에 있다. 방사선기기 산업은 보안, 검색, 국방, 우주산업에 이르기까지 신 성장 동력으로 주목받고 있다. 미국, 독일, 일본 등의 기술 선진국은 1980년대부터 전략산업으로 집중 육성하여 세계시장을 석권하고 신성장 시장을 창출하였다. 이에 비하여 우리나라는 전자, 정보, 반도체 등의 우수한 기술이 있음에도 불구하고 방사선발생장치 및 계측기기 관련 병목핵심기술 개발이 저조하다. 방사선기기 핵심기술 분야는 고부가가치 창출이 가능한 방사선발생장치와 계측기기의 핵심기술개발을 통해 국가기술개발력 강화와 신산업창출에 기여함을 목적으로 한다. 비파괴검사 기술은 방사선, 초음파, 레이저 및 전자기를 이용하여 검사 대상물에 손상을 가하지 않고도 결함 유무와 물성, 구성 성분 등을 확인･평가하고, 대상물의 신뢰성과 안전성을 증진하며, 그 특성을 분석하는 첨단기술이다. 첨단비파괴검사기술 분야는 원전설비 등 주요 산업시설의 안전성을 진단하고 고부가가치의 기술집약적 산업 육성을 위한 고감도･고기능 비파괴검사 핵심기술개발을 목표로 한다. 방사선기기 핵심기술 분야는 방사선기기 국가 경쟁력 강화를 위해 고부가가치 창출이 가능한 방사선발생장치와 계측기기 핵심기술개발을 지원한다. IT 기반의 전자동 방사성의약품 생산 시스템 개발 연구를 통해 세계 최소 크기의 방사성동위원소 생산용 원형가속기를 개발하여 지식재산권 및 설계 노하우에 대한 기술이전계약을 체결하였다. 이와 더불어 감마선 센서용 3"급 화합물반동체 단결정 성장 등 엑스선 및 감마선용 소재 성장 및 센서 자체 개발로 그동안 국내에서 수입하여 시스템을 제품화하는 한계를 극복하고, 소재 성장분야 뿐만 아니라 3차원 방사선영상장치 분야의 국내 고유브랜드 개발로 연계된 성과가 확산될 전망이다. 또한, 보안검색용 이중에너지 고주파 전자가속기 개발을 통해 컨테이너 검색용 X-선 발생장치 구축 기반 마련하여 고주파 가속관, 전자총, 각종 전원공급기 등 주요 부품의 국산화(국산화율>80%)에 성공하였다. 또한, 성능시험을 통하여 9/6 MeV의 이중에너지 발생이 가능함을 확인하였다. 구조물과 시설의 안전진단을 통해 각종 안전사고를 미연에 방지하는 가장 효과적인 기술인 비파괴검사기술은 안전한 사회 구현 및 산업경쟁력 강화를 위한 차세대 핵심 원천기술 연구개발을 지원한다. 첨단비파괴검사기술 개발 분야로는 산업설비･공공시설의 안전성 극대화를 위한 신개념의 상시감시기술, 진단신뢰도 향상을 위한 고감도･고기능의 첨단기술 등이며, 특히 첨단 신기술 산업 분야에 적용하기 위한 융합형 원천기술, 잠닉손상 진단 핵심원천기술 등 개발을 추진하고 있다. 또한 비파괴검사의 신뢰성과 객관성을 확보하기 위해 영상화된 검사결과를 획득하는 검사장비, 수입대체 국산화 장비, 국제시장에서 경쟁 가능한 장비 등을 개발하고, 관련 산업에서 고부가가치를 창출할 수 있는 기술을 확보하는 데 주력하였다. 주요 연구개발 성과로는 실시간 플렉시블 3차원 마이크로 자기카메라 개발 및 비파괴검사 응용 기술을 통해 실시간으로 누설자속 또는 와전류의 분포를 가시화하는 시스템을 세계 최초로 개발하여, 센서의 접근이 곤란한 소구경 배관의 검사기법을 국제 표준화하면, 원자력 발전설비의 안전성 확보에 크게 기여할 것으로 기대한다. 한편 방사선 및 방사성동위원소 관련 분야에서는 ｢방사선을 이용하여 새로운 가치창출을 통해 풍요로운 사회를 실현｣하는 것을 비전으로 제1차 방사선진흥계획(2012년 1월)을 발표하였다. 동 계획은 제4차 원자력진흥종합계획의 부문별 진흥계획으로의 법적 위상을 가지며 2012년부터 2016년까지 향후 5년간 방사선 과학기술 강국진입을 위한 토대를 마련하는 것을 목표로 정책, 연구 인프라 및 인력, 방사선의학 및 방사선융합기술 등을 포괄적으로 다루고 있다. 또한, 의료 및 산업용 방사성동위원소의 국내수요 충족, 연구로의 수출역량 강화를 위해 '수출용 신형연구로 개발 및 실증 '사업을 착수하여 2012년에는 부지상세조사, 환경영향평가 및 동위원소 생산시설 등 주요시설의 개념설계를 실시하였다. 아울러, 최적의 의료용 중입자가속기 개발을 위해 2011년 12월 부산시 기장군에 착공한 중입자가속기센터는 건설공사와 가속기 설계 등이 차질 없이 진행 중이다.