방사선 노출 대폭 줄인 엑스레이 상용화 된다

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국내 연구진이 지난 120년간 사용해온 엑스선(X-ray) 작동방식을 디지털화했다. 방사선 노출을 획기적으로 줄이고 영상화질도 높일 수 있게 됐다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 김명준)은 탄소나노튜브(CNT) 기반 디지털 엑스선 소스를 개발, 세계 최초로 상용화했다고 15일 밝혔다.

엑스선은 주로 진공도가 높은 공간에서 고에너지 전자빔을 금속과 충돌시켜 만드는데, 기존에는 필라멘트를 2000도 고온으로 가열하는 방법으로 전자를 발생시켰다. 이때 불필요한 방사선 피폭을 유발하고 영상 선명도나 검사시간 개선도 어려웠다.

CNT 나노 전자원 및 완전 밀봉형 전계방출 디지털 엑스선 튜브
<CNT 나노 전자원 및 완전 밀봉형 전계방출 디지털 엑스선 튜브>

ETRI는 열 대신 전기 신호를 이용해 전자빔을 발생시켰다. 탄소나노튜브가 밀집된 전자원에 일정 값 이상 전기를 걸면 전자가 발생하는 현상에 착안, 엑스선 소스에 적용했다. 전자빔 수명을 결정짓는 메커니즘을 규명, 고온 진공밀봉 기술로 상용 수준 엑스선 튜브를 개발했다.

개발 기술은 전기 신호로 전자가 방출되는 정도를 직접 제어하기 때문에 필요한 순간에만 전기를 걸어 엑스선을 방출한다. 덕분에 동영상 촬영 시에만 방사선이 나오도록 제어해 노출 수준을 기존 대비 50%로 낮출 수 있다. 피사체 움직임을 고려한 전기신호 제어시 최대 10% 수준으로 낮출 수 있다.

수백 나노초 수준으로 전류 제어가 가능해 기존 아날로그 방식보다 최대 1만배 이상 빠른 속도로 정밀 촬영도 가능하다. 물체 움직임에 따라 촬영 속도도 유연하게 조절돼 혈관 수술시 엑스선 영상 촬영 잔상도 줄이고 선명한 영상을 얻을 수 있다.

장비 경량화에도 유리하다. 휴대하기 쉽도록 장비를 구현할 수 있어 현재 중견기업 2곳 등 7개 업체에 기술이전했다. 향후 3차원 컴퓨터단층촬영(CT) 시스템에 적용할 게획이다.

송윤호 ETRI 소재부품원천연구본부장은 “오랜 기간 수입에 의존하던 핵심 부품을 혁신 신기술로 대체했다”며 “국산화를 넘어 글로벌 기술 리더십을 확보하는 모범 사례”라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com