한국은 의료용 방사선동위원소 저마늄-68(GE-68)과 지르코늄 97를 생산하고 있다. 2022년 처음 미국과 남아공에 수출을 시작했고 2023년 중국과 파키스탄으로 수출을 확대했다. 미국도 탐내는 의료용 방사선동위원소는 부르는 게 값이다.
한국산 의료용 방사성 동위원소 2종 수출 확대
한국 원자력연구원(KAERI)의 첨단방사선연구소는 입자 가속시설인 RFT-30 사이클로트론에서 자체 기술로 의료용 방사성 동위원소 저마늄-68과 지르코늄-89를 생산한다. 입자가속기 사이클로트론은 양성자를 가속해 암 등의 질병 진단을 위한 고부가치 방사성동위원소를 생산한다.
이 고부가치 방사성동위원소 2종을 2022년 미국과 남아공에 처음 수출했다. 그리고 2023년 중국 상하이 응용물리연구소(SINAP)와 파키스탄 암병원 INMOL에 수출했다.
2023년 9월 현재 수출의 2종의 물량은 총 20mCi(밀리퀴리)로 국제 가격으로 수천만원 상당한다. 연구원은 2023년 4분기에 정기 수출량 증대와 태국원자력연구소 등 아시아 수출을 확대할 계획이다.
중국에 수출한 저마늄-68은 방사선동위원소 갈륨-68의 원료이고 갈륨-68은 전립선암과 신경교종암 등을 진단한다. PET양전자방출단층촬영 등 방사선영상장비 정확도 유지를 위한 교정선원으로 활용된다.
파키스탄에 수출한 지르코늄-89는 다른 방사선동위원소보다 몸속에 오래 체류하는 특성 덕분에 질병을 정확하게 진단한다. 체내에 주사하면 종양을 찾아가는 약물과 결합해 종양 크기와 위치를 방사선 영상을 통해 정확히 알 수 있다.
방사선 동위원소 국제 규정으로 수출과정이 엄격
의료용 방사성동위원소는 특수 물질이라 국제 규정이 적용되어 수출 과정이 까다롭다. 국내 방사성동위원소 전문 기업에는 새한산업(nekoind.co.kr)과 엔바이로코리아(envirokorea.co.kr)가 있다.
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한국 원자력연구원은 이 두 전문 업체의 연계와 협력을 통해서 수출 허가 절차를 이행하고 해외 유통망 확보를 추진하고 각 국가의 수요처에 성공적으로 공급했다.
국내 방사성동위원소 생산체계 확립 필요
한국은 방사성동위원소를 수입에 의존해 왔다. 그러다 자체 사이클로트론 입자가속기(Cyclotron)를 만들어 동위원소를 생산하기 시작했고 수출까지 하고 있다.
사이클로트론은 진공 공간에서 고주파의 전극과 자기장을 이용해서 입자를 나선 모양으로 가속시키는 장치다. 1932년 미국의 어니스트 로런스가 처음 개발됐다.
사이클론에서 발생하는 핵종의 반감기는 매우 짧다. 반감기가 짧다는 말은 안정된 핵종(원소)로 빨리 변화한다는 뜻이다. 방사성 핵종마다 내보내는 방사선의 종류와 양이 다르다.
핵종은 원자 또는 원자핵의 종류를 구분하는데 쓰는 용어로 원자핵의 종류라는 뜻이다. 핵종은 원자번호(Z), 질량수(A), 중성자수(N), 원자핵의 에너지 상태에 따라 결정된다.
cyclo + electron 의 합성어다. cyclo는 회전하다의 뜻이고 electron은 이온을 뜻한다. 사이클로트론은 전하를 띤 원자 입자를 양성자가 반복적으로 회전시켜 직경을 증가시킨다. 양전자는 양전하를 가진 입자이며 전자와 무게가 같다.
한국 최초의 입자가속기 사이클로트론은 2019년에 개발됐다. 가속기 동위원소 연구실의 박정훈 박사팀이 2023년에 자체 개발한 자율운전 제어시스템을 사이클로트론에 탑재했다.
한국방사선진흥협회의 정경일 회장은 저마늄-68과 지르코늄-89를 방사성 의약품 개발에 활용되는 고부가치 방사성동위원소라고 하며 아시아로 수출확대는 국내 방사성동위원소 산업 발전에 시사하는 바가 크다고 평가했다.
원자력연구원의 정병엽 소장은 앞으로 의료용 방사성동위원소 수출확대를 위해서 지속적인 생산 시스템을 고도화하고 국제 네트워크를 강화하겠다고 했다.
방사성동위원소와 발생기기
동위원소는 원자의 양성자 수는 같으나 중성자 수가 달라 질량이 다른 원소들이다. 원자핵은 양성자와 중성자가 핵력으로 결합되어 만들어진다. 같은 원소의 동위원소들은 서로 거의 같은 화학적 성질을 띤다.
방사성 동위원소는 고에너지를 방출하고 투과성이 높아서 의료분야에서 외과적 수술없이 진단과 치료를 가능하게 하는 핵심물질이다. 방사성동위원소를 편리하게 장시간 사용할 수 있게 하는 동위원소발생기의 개발은 의료적 활용에 전환점이 되었다.
지구상의 방사성 동위원소는 애초 지구가 탄생할 당시에 자연적으로 생성된 것도 있고 우주 복사선에 의해 외부의 강한 에너지를 방아 정상적인 원소가 방사성 동위 원소를 바뀐 것도 있으며 실험실에서 의도적으로 만든 것도 있다.
방사성 동위원소는 일반 원소와 화학적으로 거의 동일하기 때문에 화학적으로나 생물학적으로 동일하게 반응한다. 그래서 방사능을 띤 동위원소를 추적하면 그 원소가 어디로 어떻게 반응했는지 추적할 수 있다.
대표적 동위원소 발생기기로는 99mTc와 188 Re가 있다. 2000년 후반에 동위원소를 생산공급하는 세계원자로가 노후되어 수급불안이 발생했고 국내에 공급이 중단되기도 했다. 그래서 수입에 의존하지 말고 국산화가 중요하다.
의료용 방사성동위원소 안전 정기검사
참고로 방사선(= 방사능)은 식품 보존을 위해 감자나 곡물 등에 쬐어 싹이 나지 않게 하는데도 쓰인다. 기생충이나 해충을 박멸하는데도 사용된다. 방사선은 의학에서는 진단, 치료, 연구용으로 쓰인다.
의료용 방사성 동위원소도 방사능을 띤 핵물질이다. 그래서 누출이 발생하는지, 폐기물은 지하 정화조에서 안전하게 처리되는지 원자력안전법에 따라 매년 KINS 정기검사를 받는다.
의료용 방사성동위원소를 사용하는 의료기기에는 개봉RI, 감마나이프, 근접 치료기, 선형가속장치가 있다. 핵의학과, 방사선 종양학과와 신경외과에서 진단 및 치료에 방사선 기기들을 이용한다.
의료용 방사성동위원소는 체내에 주사하면 종양을 찾아내어 약물과 결합해 종양 위치나 크기를 방사선 영상을 통해 정확히 알 수 있다. 근접치료기는 환자를 근접 치료하는 방사선기기다. 치료실과 회복실의 경우 환자와 의료 종사자들이 가장 가깝게 맞닿아 있는 만큼 특히 안전이 중요하다.
(참조 KAERI, 한국원자력안전기술원KINS)
의료용 방사선동위원소는 미국도 탐내고 부르는 게 값이다. 한국은 의료용 방사선동위원소 저마늄-68(GE-68)과 지르코늄 97를 생산하고 있다. 2022년 처음 미국과 아프리카에 수출을 시작했고 2023년 아시아권으로 수출을 확대했다.
