NT · IT · BT 등 원천기술 개발은 물론 각종 암치료에도 크게 활용
NT · IT · BT 등 원천기술 개발은 물론 각종 암치료에도 크게 활용
  • 김주영 기자
  • 승인 2006.03.22 00:00
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경주 건천읍에 ‘양성자기반공학기술개발사업단’이 개발, 보유 중인 20MeV급 양성자가속기가 옮겨지고, 2012년까지 100MeV, 200mA급의 양성자가속기가 건설될 예정이다. 이 가속기는 초당 많은 양의 가속된 양성자(10경개 이상)를 생산하기 때문에, 빔 라인을 여러 개 건설하여 산업용으로 이용될 것이다.
양성자 빔은 기존의 X선, 방사선에 비해 입자적인 성질을 띠기 때문에 좁은 부위에 많은 에너지를 전달하는데 유리하다. 양성자는 가속된 정도에 따라 갖게 되는 에너지의 크기가 다른데, 특정 에너지를 갖는 양성자를 추출하여 그 목적에 맞게 이용한다.
10MeV 이상의 양성자는 물질의 원자핵과 반응한다. 위덕대에서는 20MeV로 가속된 양성자를 이용하여 ‘고속 스위칭 전력 반도체’를 개발하였다. 전기를 동력원으로 사용하는 하이브리드카(Hybrid-car)의 경우 기존의 것보다 높은 전압의 전류를 제어할 수 있는 반도체가 장착되어야 하는데, 이러한 반도체를 전력 반도체라 한다. 전력 소모를 줄이기 위해서는 스위칭(On/Off)할 때 걸리는 시간이 짧아야 한다. 전력 반도체에 양성자 빔을 조사하게 되면 반도체 이송자 제어가 가능하기 때문에 스위칭 속도를 빠르게 할 수 있다. 전자 빔을 쏘아도 이송자 제어를 할 수 있으나, 원하는 위치에 이송자의 밀도를 높이는 데에는 양성자 빔이 유리하다.
양성자가 100MeV 이상으로 가속되면 물질의 원자핵을 깨뜨릴 수 있기 때문에, 다양한 동위원소를 만드는데 이용할 수 있다. 반감기가 작은 동위원소는 짧은 기간에 방사성을 잃어버리기 때문에 양전자단층촬영(PET)에 사용된다. 기기의 결함을 확인하는 데에도 동위원소가 유용하게 사용된다.
100MeV급 양성자 빔은 암을 치료하는 새로운 도구로 각광받고 있다. 기존의 방사선 치료는 X선이나 전자 빔이 체내의 암세포에 에너지를 전달하여 이를 파괴하는 원리를 이용한 것이다. 그러나 이것은 파동적 성질 때문에 암세포 외의 다른 체내 물질에도 에너지를 전달하여 파괴시킨다. 양성자는 질량이 무겁기 때문에 큰 운동량을 가지고, 특정 지점에서 에너지를 집중시킬 수 있다. 때문에, 주변 정상세포에 영향을 적게 주면서 효과적으로 암세포를 파괴할 수 있다. 암세포가 척수와 같은 중요한 신체 부위 가까이 위치한 경우, 또 수술을 통해 눈을 제거해야 하는 안구 암의 경우, 양성자 빔을 치료에 이용하면 효과적이다. 양성자가속기는 기능성 신소재 개발, 의료분야 기술 외에도 나노기술(NT), 정보통신기술(IT), 생명공학기술(BT), 우주항공기술(ST) 등 미래원천 기술을 개발하는데 중요한 역할을 할 것이다. 양성자기반공학기술개발사업 최병호 단장은 “양성자가속기는 현재까지 개발된 기술의 한계를 넘어서 다른 차원의 물질을 생성하거나, 기존 제품의 성능을 획기적으로 향상시키는 역할을 할 것이다”라고 하였다.

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