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나노입자 표적을 사용한 새로운 레이저구동 이온 가속방법 개발

전문가 제언: ○ 암은 일본인 사망원인의 30%를 점하고 있고, 3대 질병 중에서 유일하게 사망률이 증가하는 경향을 보이고 있다. 암은 극히 신변위협이 되고 있어 외과적인 수술을 하지 않는 입자선에 의한 암 치료에 대한 기대가 크다. 입자선에 의한 치료는 X선과 비교하여 선량집중성이 좋고 정상세포의 피폭선량을 적게 하면서 암세포의 파괴가 가능하고 높은 세포치사효과가 있어 환자의 생활의 질을 높이고 조기 사회복귀를 가능하게 할 수 있다.

○ 그간 입자선 치료시설이 가동 중에 있지만 대형이어서 병원 내에 설치하기에는 장소와 비용이 많이 들어 어려운 점이 있었다. 그래서 일본원자력개발기구(JAEA)에서는 차세대 치료 장치의 소형화를 위해서 현재의 고주파 가속방식과는 다른 최신의 가속메커니즘인 레이저구동 입자선 가속기를 개발하고 있다.

○ 레이저구동의 전자가속에 관해서는 대·출력의 글라스레이저의 사용으로 입자선 암 치료에 필요한 80MeV 이상의 양자선 에너지발생이 가능하다. 그러나 치료 장치의 소형화를 위해서는 티탄사파이어 레이저장치를 사용하여 이온을 고에너지로 가속할 필요가 있다. 일본원자력개발기구에서는 이온 가속방법의 개발에 성공하였다. 앞으로 새로운 레이저구동 입자선 가속전용 소형레이저 개발과 클러스터표적의 개발, 그리고 소형 빔 전송계통과 스폿스캐닝 조사계통의 개발로 신체의 얕은 부위의 암 치료기의 완성을 목표로 하고 있다.

○ 한국에서도 1998년에 첨두 출력 3TW급 티타늄사파이어 레이저를 개발하여, 고차조화파 발생 및 엑스선 레이저 개발 연구에 활용하고 있다. 광주과학기술원 고등광기술연구소는 차세대 PW(10와트)급 극초단 광양자 빔을 설치하고 티타늄사파이어를 기본 증폭매질로 사용하여 레이저 펄스폭이 50펨토초 이하이고, 첨두 출력이 500TW 이상인 극초단 초고출력 레이저 시스템과 이를 이용하여 다양한 응용을 할 수 있는 표적 실(target chamber) 및 진단 장비를 갖추고 있어 앞으로의 응용이 기대된다.

저자: Fukuta, Y.
자료유형: 학술정보