방사성동위원소생산및이용 2011. 9. 하재주
방사성동위원소란? 방사성동위원소생산 방사성동위원소의활용 고부가가치소재개발
방사성동위원소란? Radioisotope, RI 방사성동위원소 : 방사선을방출하는원소 방사선를방출하고안정상태의원소로바뀐다 A 천연존재 : 우라늄, 라듐 인위적 : 2,000 여종 자연소멸 : 시간 ( 반감기를갖음 ) B
방사성동위원소활용분야 방사성의약품 질병진단 비파괴검사 에너지탐사 정유산업공정진단 질병치료 산업공정 3 차원진단 신약개발기술 미세먼지측정 수리탐지연안자원관리 유독가스 / 폭발물탐지
원자로? 방사성동위원소? : 국가산업및사회구성원의진단 치료가능한필수소재 I-131 의학적진단및치료 산업공정및구조진단 131 I 131 I 131 I Ir-192 갑상선치료 131 I Mo-99/ Tc- 99m Ho-166 신체기능진단 복수전이암 NDT : 비파괴구조진단 Ho-166 Lu-177 Re-188 Y-90 Ir-192 I-125 Co-60 Cs-137 관절염치료 자궁암 정유시설 : SK, GS 칼텍스 림프암
공공성기여 성과 성과물 1. 잠재고객 1. Ho-166 밀리칸주신약 2. I-131 갑상선암진단치료 3. 방사성의약품 4. 고준위선원 간암치료 : 1,400 명 치료비경감 : 60만원 / 1 치료 캡슐 & 액상용액 60% 국내공급 (30Ci/w, 주 600명 ) KFDA 승인진단용방사성의약품 (9종) 270,000 patients, 53,000 vials 자궁암치료 09년 6월 해외수입관심 Tc-99m 추출장치, I-131 분배장치등 5. 수출품목 6
방사성동위원소생산 원자로 가속기 Cyclone-30 중성자의충돌 I-131, Ir-192, Mo-99, I-125, Ho-166 등 양성자등의충돌 F-18, Ga-67, I-123, Tl-201 등
방사성동위원소생산절차 화학처리 안정원소 방사성동위원소 원료 ( 표적 ) 진단및치료 QC ( 방사성의약품 ) 제품화 ( 분배및가공 )
동위원소생산및취급시설 핫셀 : 방사성물질을안전하게취급할수있는구조물 종류 : 콘크리트, 납핫셀 콘크리트핫셀 납핫셀
방사성의약품생산시설 청정시설 Auto Clave Preparation Room for Cold Kits Vial Washing System Water Purification System
방사성동위원소가방출하는에너지인방사선을이용하여 신체의해부학적또는생리학적상태를진단하며 치료효과를평가하고 치료용방사성동위원소로치료
방사성동위원소의어떤특징으로인해진단및치료가가능한가? 방사성동위원소가방출하는에너지를이용 방출에너지 ( 방사선 ) : 알파입자, 베타입자, 양전자, 감마선 세포사멸치료제 영상진단제 / - ( 알파, 베타입자 ), +( 감마, 양전자 )
영상진단장비 SPECT ( 감마선 ) PET ( 양전자 )
감마카메라이용암의뼈전이진단 암의뼈전이진단 (M/71yr ) Tc-99m-MDP
PET-CT 이용암진단
방사성동위원소치료 치료용방사성동위원소또는표지화합물을 질환부위에근접시키거나 또는, 먹이거나인체에주입하여 암등의질병을치료 10 건
Idea 1 밀리칸주 간암환자 Holmium ( 166 Ho) 원자로 : 인위적 165 Ho(n, ) 166 Ho 조직투과거리 : 1.23mm ( ) 반감기 : 7 시간 Idea 2 O NH 2 OH O O CH 2 OH CH 2 OH O OH NH 2 O NH 2 OH O O CH 2 OH 산성 : 액체 염기성 : 고체 (Gel) 밀리칸주 : 동화약품 국내신약 3 호
수술및방사선치료
방사성동위원소 방사선계측기 방사선산업기술 방사선발생장치 방사선응용기술 첨단신소재기술 방사선계측요소기술 차세대방사선발생장치기술 산업이용기술 고부가가치제품생산및산업화 방사선을이용한첨단산업기술을개발하고, 차세대성장동력의핵심원 천기술로활용하여국민의삶의질향상에기여
산업공정적용 (Nano Au-198) 자연환경적용 (Nano Ir-192 ) 24/44
석유화학산업 - 공정진단및가동효율진단 공정의효율적관리및노후공정의감시기술확보 대규모공정의진단으로가동중문제점최적관리 선진진단기술확보로외화절약, 핵심기술확보 25/44
공업, 환경분야 고기능성고분자신소재 / 신제품개발 첨단의공학소재 / 전자소재개발 환경오염물질처리및폐기물재활용기술개발 환경오염물질처리기술 인공고관절 고분자휴즈 화상치료용하이드로겔 반도체소재 우주공학신재료 유기성폐기물재활용기술
농생물, 식품, 생명공학분야 식물자원신품종개발식품및농축산물저장및가공기술개발고기능성생리활성신소재개발유용물질대량생산기술개발바이오칩및의약용 RI 신물질개발 식물신품종 ( 식량, 화훼작물 ) 식품저장가공기술 ( 단체급식, 군급식, 우주식품 ) 생리활성신소재 RI 이용바이오칩 / 의약품 세포배양기술이용유용물질대량생산
신소재개발분야 방사선 (RT)/ 생명공학 (BT)/ 나노 (NT) 융합기술이용 고기능성신소재 / 신제품개발 고탄성골프공 내방사선폴리프로필렌주사기 인공고관절 고분자휴즈 고품질신기능성의료용재료생산및산업화 전기 / 전자산업용고부가가치첨단소재생산 화상 / 아토피치료용하이드로겔
원자로를이용한방사성동위원소생산 의료용 RI 산업용 RI I-131 131 I 갑상샘질환 131 I 131 I 131 I Ir-192 Se-75 Mo-99 /Tc-99m Ho-166 비파괴검사 핵의학진단 복강내전이암 Co-60 Cs-137 Ho-166 관절염 Lu-177 Re-188/186 Y-90 etc. 면역치료 Ir-192 I-125 자궁암전립선암 산업공정진단 30
Tc-99m 의중요성 U-235 Mo-98 Mo-99 Tc-99m 원자로 Fission (n, ) 영상진단 핵의학분야활용 : 80% 차지 암조기진단 : 효율적, 경제적
세계 Mo-99/Tc-99m 수요 Japan 14% US 44 % CANADA 4 % 2007 Europe 22% ROW 15% 한국주요수입국
Mo-99 생산원자로 (5) 전세계수요 95% 충족 33
원자로노후화현황 장소이름노후화 Canada Chalk River Belgium Mol Netherland Petten SA Pelindaba France Saclay NRU 53 BR-2 48 HFR 48 SAFARI-1 44 OSIRIS 43 aren t getting any younger!
1997 년이후 RI 생산중단사례 2007 년이후 7 건발생 NRU Shutdown Strike HFR Shutdown Weld defect IRE Unexpected emmisions 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003? 2004 2005 2006 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 FRJ-2 shutdown Permanent Covidien shutdown Generator recall NRU shutdown Regulatory issue HFR shutdown Gas leak Covidien shutdown Generator recall HIFAR shutdown Opall production delayed 35
국내사용현황 : Tc-99m 방사성의약품
국내영향 : 주요원자로 Moly-99 생산중단 불안정 : NRU & HFR, 두원자로에의지 가격인상, Moly-99, 환율인상 : 의료보험숫가는그대로 : 기업손실악화 진료차질 : 환자대기 (3 개월 ) 37
세계적 ISSUES 최근발생하고있는문제는세계적인 99 Mo 공급체계취약한부분을악화 99 Mo 생산원자로소수 + 노후화 - NRU (November/December 2008 outage) - Petten (August 2008 / outage, restart) 냉각계통기포발생 (45MWt, HFR- 네덜란드 ) I-131 누출발생 (100MWt, BR2- 벨기에 ) 안전성미확보 (135MWt, NRU 캐나다 ) 99 Mo 공급체계불안정 : 여러요인에민감 - 생산시설노후화예 ) IRE shutdown in August 2008 - 수송문제 - 기타공급정지요인들 NRU : 1957 시작, 2011. 10 License renewal, 정지 (11.19 12.16, 2007) 세게적이슈화 38
Moly-99 수요공급예측, 2010 출처 : IAEA 총회발표자료, OECD/NEA:HLG-RI 예상수요 Mo-99 : 약 600,000 Ci / yr, Global I-131 : 약 20,000 Ci / yr, Global I-125 : 약 5,000 Ci / yr, Global Ir-192 : 약 2,000,000 Ci / yr, Global
신형연구로건설계획 (~2012) Reactor Power : ~20 MW Coolant : H 2 O Reflector : Be/Graphite Maximum thermal neutron flux : 3x10 14 n/cm 2 s Fuel : U-Mo plate type fuel, LEU Control rod drive mechanism : Driven from bottom Utilization Facilities RI hot cells Fission Mo process U foil target production facility 41
1 방사성동위원소의안정적공급 방사성동위원소이용의료서비스제고동위원소이용과학기술진흥 2 국내동위원소관련산업및고부가기술의해외수출증진 동위원소제품의고품위화를통한수출산업으로육성 3 의료, 반도체, 소재산업등과의융합을통해시너지효과창출 미래를대비한원자력연구개발강화와특성화를통한부가가치창출
신형연구로건설을통한 RI 안정공급및수출 현재 (2007) 전용로확보 (2016) 주요 RI 공급 Mo-99 ( 전량수입 ) I-131 (27.4% 자급 ) Ir-192 (90% 자급 ) 기술개발현황 I-125, P-32, Lu-177, Ho-166 등발생기제조기술 : Re-188, Y-90 등 주요 RI 공급능력향상 국내수요충족 : Mo-99, I-131, Ir-192 수출 : Mo-99 (25 kci), I-131 (3 kci), Ir-192 (200 kci) 국제기준시설확보 고부가 RI 및방사성의약품생산공급 / 수출 주요 RI 의수입의존도가높음제품화기반이미흡 국내 자급 수출강화
부산시신형연구로유치
중성자핵변환도핑 (Neutron Transmutation Doping) NTD 의특징및 NTD 실리콘의용도 NTD 실리콘은녹색에너지및에너지절감을위한하이브리드자동차, 풍력및태양력발전등에사용되는전력소자의필수소재 대체기술없음 NTD 서비스시장현황 국내기술수준 : 세계최고 Car (HEV/EV) 연간 150톤 ( 하나로 10내지15% 담당 ) 2030년까지 10배이상증가예상 Si 30 P 31 HVDC GCT/GTO Thyristor HVIGBT HVDi HV-IPM Motor Control 중성자 Pure Silicon Doped Silicon Wafer Refrigerator IGBT- Mudule ASIPM DIP- IPM IPM Robot welding machine NTD 원리 Washing machine Air conditioner UPS
보석착색 (Colorization of Gemstone) 방사선을이용하여무색의원석을발색시키거나기존의보석색을변화시켜 가치를높일수있음 처리전토파즈원석 처리후토파즈
최근동향 : Lu-177 활용핵의학치료각광 매년 2.5~5%/100,000 명신경내분비암발생 (U.S) Lu-177-DOTA-TATE 의신경내분비암치료결과 >50% regression 28% 25-50% regression 19% stable disease 35% progressive disease 18% 2003 암진단, 섬세포 / 신경내분비종양 / 심한간전이 2004. 9 췌장일부제거수술 2008 수술 - 췌장제거?? 2009. 1 방사선치료, 전체간이식 ( 생존률희박 ) 2011. 1 방사선미사일치료 (Y-90- 펩타이드치료, 스위스 ), 암재발? 국내론칭초읽기
국민복진증진및미래신산업도출 - 전량수입동위원소개발 / 보급 - 신규동위원소활용분야구축 - 방사성신약으로의료질향상 국내자급 성과화 - RI 생산제조공정, 표준절차구축 - 원자력수출우위경쟁력제공 - 고부가 RI 제품사업화경험전파 해외수출
방사선생명 / 환경 / 자원기술 생물 / 농업자원 생명공학 방사선이용기술 RT BT ET NT ( 융합기술 ) 환경 식품 / 보건 생명 자원 환경분야개량기술및미래신기술개발 고부가가치제품생산및산업화
RT 기술활용성공사례 동이 인공고관절 고탄성골프공 천연기능성화장품녹차 건강기능식품헤모힘
방사선살균 : 위생 의료 / 위생용품 / 제약 / 한방 / 화장품 Co-GO 방사선원 대단위감마선 / 전자선조사처리