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다산(?)의 상징 KERI 안산분원🍼|KERI 전기의료기기연구단 전자기파융합연구센터 | 워크로그 비하인드🏃

최첨단 방사선 암 치료 분야에서는 X-밴드 주파수를 활용한 선형 가속기 연구가 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 기존에 널리 사용되던 S-밴드 방식보다 높은 주파수를 사용하는 X-밴드 기술은 가속기 장치를 획기적으로 소형화할 수 있는 길을 열어주었습니다. 이러한 시스템의 소형화는 내부 여유 공간을 확보하여 고해상도 영상 장치를 통합할 수 있게 하며, 결과적으로 의료진이 암세포를 실시간으로 추적하며 방사선을 정확하게 조사하는 정밀 치료 시스템을 가능하게 합니다. 이는 환자에게 더욱 안전하고 효율적인 암 치료 환경을 제공하는 중요한 기술적 도약입니다. 전자기파 응용 기술의 확장은 암 치료뿐만 아니라 진단 및 피부 미용 의료기기 분야에서도 큰 성과를 거두고 있습니다. 펨토초 레이저를 활용하여 피부의 색소 병변을 미세하고 정밀하게 치료하는 기술은 물론, 최근에는 유방암을 조기에 진단할 수 있는 영상진단기기를 개발하여 기술이전을 마치고 시장에 성공적으로 출시하였습니다. 이러한 연구 성과들은 단순히 실험실에 머무는 것이 아니라 실제 의료 현장에 보급되어 환자들의 질병을 조기에 발견하고 치료하는 데 기여하고 있으며, 국내 의료기기 기술의 자립도를 높이는 데에도 큰 힘이 되고 있습니다. 이처럼 훌륭한 연구 성과를 지속적으로 창출할 수 있는 배경에는 연구원들이 삶과 업무의 균형을 찾을 수 있도록 돕는 건강한 조직 문화가 자리 잡고 있습니다. 특히 안산 분원의 연구센터는 연구원들의 가족 형성과 출산을 장려하는 따뜻한 분위기를 갖추고 있어, 조직 내에 긍정적인 에너지를 불어넣고 있습니다. 센터와 연구단 간의 긴밀한 소통을 통해 경영 방침을 공유하고 각자의 위치에서 책임을 다하는 환경은, 연구원들이 자부심을 느끼며 혁신적인 기술 개발에 몰입하게 만드는 원동력이 됩니다. 이는 결과적으로 국민의 삶의 질을 높이는 기술적 결실로 이어집니다.

[KERI TV]방사선 암치료기용 X-Band 선형가속기 기술

방사선 암 치료의 핵심인 선형 가속기는 전자기파 에너지를 이용해 고에너지 전자빔을 가속하고, 이를 통해 X선이나 중성자를 발생시키는 첨단 장치입니다. 이는 의료 분야의 암 치료뿐만 아니라 산업용 비파괴 검사나 멸균 장치 등 다양한 고부가가치 산업의 기반이 됩니다. 현재 국내에서 사용되는 방사선 치료기는 대당 수십억 원을 호가하지만 전량 수입에 의존하고 있어, 독자적인 기술 확보와 국산화가 절실한 상황입니다. 이러한 배경 속에서 진행되는 연구는 국내 의료 기기 산업의 경쟁력을 높이는 중요한 전환점이 될 것입니다. 기존의 방사선 암 치료기는 주로 3.0 GHz 대역의 S-밴드 주파수를 사용해 왔으나, 최신 기술은 이보다 세 배 높은 9.3 GHz 대역의 X-밴드 선형 가속기로 진화하고 있습니다. 주파수가 높아지면 가속기를 구성하는 공진기의 크기가 작아지므로 장비 전체의 소형화와 경량화가 가능해집니다. 이는 정밀 로봇 시스템이나 영상 유도 장치와의 융합을 용이하게 하여, 환자 체내의 종양을 더욱 정확하게 추적하고 치료할 수 있는 환경을 제공합니다. 결국 X-밴드 기술은 암 치료의 정밀도를 한 단계 끌어올리는 핵심 동력이 됩니다. 고성능 가속기를 개발하기 위해서는 설계 단계부터 정교한 다중 물리 해석 기술이 필요합니다. 독자적인 해석 기술을 통해 40 cm 길이의 24개 공진기 구조를 설계했으며, 이를 통해 6 MeV 이상의 에너지와 80 mA의 전류를 안정적으로 확보하는 데 성공했습니다. 또한 진공 내 접합 공정인 브레이징 기술을 활용해 가속기의 구조적 완성도를 높였으며, 각 공정 단계마다 엄격한 특성 평가를 수행하여 제작 신뢰성을 확보했습니다. 이러한 독자적 설계 및 제작 공정은 세계적으로도 앞선 수준의 기술력을 보여주는 대목입니다. 제작된 선형 가속기의 성능 검증은 임상적 유용성을 판단하는 중요한 과정입니다. 국제 프로토콜에 따라 워터 팬텀을 활용한 X선 선량 측정 결과, 목표치인 800 cGy를 상회하는 815 cGy의 선량을 확인했습니다. 또한 X선 빔의 대칭성과 평탄도 특성에서도 세계 최고 수준의 장비와 비교해 동등 이상의 결과를 얻어 임상 적용 가능성을 입증했습니다. 이는 대학병원 방사선 종양학과와의 공동 연구를 통해 실제 의료 현장에서 요구하는 기준을 완벽히 충족했음을 의미하며, 국산 가속기의 실용화를 앞당기는 성과입니다. 선형 가속기의 심장이라 할 수 있는 마그네트론 기술의 국산화도 동시에 진행되고 있습니다. 마그네트론은 전자빔 에너지를 고출력 전자기파로 변환하는 장치로, 이번 연구에서는 이중 주파수 채널을 적용한 듀얼 튜너 구조를 통해 주파수 대역폭을 획기적으로 향상시켰습니다. 3.1 MW급의 고출력과 세계 최고 수준의 대역폭을 확보함으로써 기존 해외 수입 제품을 대체할 수 있는 기반을 마련했습니다. 가속기 본체와 구동 소자를 아우르는 통합적인 기술 확보는 향후 의료 및 산업 분야 전반에 걸쳐 막대한 경제적 파급 효과를 가져올 것입니다.

X-밴드

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[KERI TV]방사선 암치료기용 X-Band 선형가속기 기술

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