[네덜란드] 핵폐기물 없는 의료방사성 원소 생산 'Lighthouse'

네덜란드 기업 ASML, 의료용 방사성 동위원소 생산의 새 지평을 열다

ASML사가 생산한 몰리브덴-99, 전 세계 의료용 동위원소 수요에 절대적 비중

기존의 주력 사업과 달라 컨소시엄 형성을 통해 프로젝트 진행

 

□ 의료용 방사성 동위원소 생산의 새 지평

  ㅇ 네덜란드 기업 ASML은 최근 의료용 동위원소를 대량 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했음.

    - ASML은 반도체 리소그래피 시스템 분야의 세계적인 선두주자로서 집적회로를 실리콘에 프린팅하는 최첨단 기술을 제공하는 네덜란드 기업임.

    - ASML은 현재 16개국 70여 개의 도시에 진출했으며 전체 직원 수는 1만4천 명 이상임.

    - ASML사는 최근 자사 제품 생산에 필요한 극자외선(EUV)의 차세대 생산원으로 고려하고 있는 자유전자레이저(FEL)를 시험하는 과정에서 자유전자레이저가 방사성 동위원소 생산에 이용될 수 있다는 사실을 알아냈음.

    - ASML사의 연구담당자 Rob Hartman은 테스트 과정에서 우연히 방사성 동위원소 몰리브덴-99(Molybdenum-99, Mo-99)가 검출됐다고 밝혔음.

 

자료원: asml.com

 

  ㅇ 몰리브덴-99(Molybdenum-99, Mo-99)는 테크테늄-99m(technetium-99m, Tc-99m)의 원료임.

    - 전 세계 의료기관에서 사용하는 방사성 동위원소의 80% 이상이 Tc-99m이며, Tc-99m은 뼈, 뇌, 심근, 심장 동맥, 갑상선 등을 촬영(scan)해 암 등의 질환을 진단하는 데 사용됨.

    - Tc-99m은 반감기가 6기간으로 방사성 피폭량이 적고 정확도가 높음.

    - 다만, Tc-99m은 반감기가 짧은 까닭에 필요할 때마다 원자로에서 Mo-99를 붕괴해 추출함.

    - 의료용 방사성 동위원소는 특정 장기에 머무는 다른 혼합물과 화학적으로 결합해 환자 몸에 주입됨.    

    - 특정 장기에 위치한 방사성 동위원소는 방사능을 방출하는데, 이때 특수 카메라 장비를 이용해 방출된 방사능을 추적함으로써 해당 장기를 검진할 수 있음.

 

자료원: ad.nl

  ㅇ Mo-99의 일반적인 생산 방식은 원자로에서 농축우라늄을 분열시켜 추출하는 것임.

    - Mo-99의 연간 시장규모는 5억5천만 달러에 달하나, 현재 통용되고 있는 Mo-99의 대부분은 소수의 원자로를 통해 공급됨.

    - 그 중 하나는 네덜란드 페텐(Petten)시에 있는 HFR원자로로, HFR원자로의 Mo-99 생산량은 전체 생산량의 30% 이상을 차지함.

    - 올해 10월 시설 노후화로 폐쇄된 캐나다의 NRU원자로는 세계 최대 Mo-99 공급원이었으며, 전체 공급량의 30~40%를 담당했음.

    - 이밖에, 벨기에의 BR-2원자로, 남아공의 Safari-1원자로가 각각 10% 정도의 Mo-99 공급량을 보이고 있음.

 

  ㅇ 세계 Mo-99 공급의 주축인 네덜란드 페텐(Petten)시의 HFR원자로 역시 노후한 까닭에 최근 원자로 개선 및 신설 방안이 논의되고 있음.

    - Mo-99를 생산하고 있는 기존의 노후한 원자로들은 방사성 물질 및 핵폐기물의 유출위험과 높은 유지비용의 문제점이 있음.

    - 이로 인해, 장기적으로 의료용 방사성 동위원소의 안정적인 공급이 불확실함.

 

□ ASML사가 개발한 몰리브덴-99 생산기술이 주목받는 이유는?

 

  ㅇ ASML사는 Mo-99 생산에 필요한 레이저 장치를 ‘Lighthouse’라고 명명했음.

    - Lighthouse를 통해 안정 동위원소인 Mo-100에 빛을 가하면, 빛이 가해진 Mo-100은 중성자 하나를 잃으면서 방사성을 띠는 Mo-99로 전환됨.

    - 또한, 위 공정에서 부수적으로 발생한 자유 중성자들은 다른 종류의 방사성 동위원소를 만드는데 이용될 수 있음.

    - 결과적으로, Lighthouse를 통해 다양한 종류의 방사성 동위원소들을 생산할 수 있는 가능성 역시 존재함.   

    - 방사성 동위원소는 핵의학 연구와 연간 6천만 명의 종양 및 심장질환을 앓고 있는 환자들의 치료 목적으로 이용됨.

 

  ㅇ ASML사가 개발한 ‘Lighthouse’는 원자로 설비와 농축우라늄의 사용 없이 의료용 동위원소를 생산함.

    - 의료용 동위원소 생산에 농축우라늄을 이용한 핵분열 공정이 포함되지 않는다는 점은 기존의 의료용 동위원소 생산과정에 수반되는 핵폐기물 발생 문제의 해결을 의미함.

    - 원자로에서 에너지를 생산하고 남은 사용된 핵연료는 고위험 핵폐기물로, 전체 핵폐기물의 양에서 차지하는 비율은 3%에 불과하지만 방사성 배출량은 95%에 달함.

    - 이러한 고위험 핵폐기물과 여기서 발생하는 방사능은 환경이나 생명체에 노출될 경우 심각한 부작용을 초래하기 때문에 원자로의 특별한 처리 공정을 통해 관리하는데, 이 역시 완전하게 안전한 방법은 아님.

 

□ ‘Lighthouse’, 네덜란드 국가 아이콘으로 선정

 

  ㅇ 네덜란드 정부는 2년마다 3개의 국가 아이콘을 선정함.

    - 네덜란드 국가 아이콘은 글로벌 사회 문제 해결에 기여할 네덜란드의 혁신 상품이나 프로젝트임.    

    - 2016년 10월 18일, 네덜란드 경제부 장관 헨크캄프(Henk Kamp)는 네덜란드 TV 프로그램 ‘De Wereld Draait Door’에서 3개의 국가 아이콘을 발표했음.

    - 2016 네덜란드 국가 아이콘으로 ASML사의 ‘Lighthouse’, REDstack사의 ‘Blue Energy’, Groasis사의 ‘Growboxx’ 등이 선정됐음.

    - REDstack사의 ‘Blue Energy’는 해수와 담수를 이용한 친환경 에너지 생산 기술임.

    - Groasis사의 ‘Growboxx’는 식물 재배에 용수 사용량을 일반 재배방식 대비 90% 이상 줄여주는 상품임. 

  ㅇ 네덜란드 국가 아이콘이 명시한 글로벌 사회 과제들에는 인구 증가, 보건 증진, 기후 변화, 자원의 효율적 사용, 안전 사회, 식품 안전, 지속 가능한 농업, 해양 연구, 친환경 에너지, 통합된 교통수단 등이 포함돼 있음.

 

  ㅇ 한 상품이나 프로젝트가 네덜란드 국가 아이콘으로 선정되기 위해서는 다음과 같은 선정 기준을 충족해야 함.

    - 해당 상품이나 프로젝트는 R&D 단계에서 유망한 혁신 기술이어야 하며, 경제 성장을 보장해야 함.

    - 또한, 단기적으로 성과를 내고 판매, 고용, 수출 증가로 이어져야 함.

    - 2016 네덜란드 국가 아이콘 선정을 위해 네덜란드 경제부 장관을 역임했던 Hans Wijers를 의장으로 한 6명의 경제 전문가 심사위원단이 선발됐음.

    - 국가 아이콘 심사위원단은 위 조건들을 토대로, 두 달에 걸쳐 총 65개의 후보들 중 최종적으로 3개의 국가 아이콘을 선정했음.

 

  ㅇ 네덜란드 국가 아이콘으로 선정된 ASML사의 Lighthouse 프로젝트는 네덜란드 정부로부터 폭넓은 지원을 받음.

    - 네덜란드 국가 아이콘으로 선정된 상품이나 프로젝트는 네덜란드 정부로부터 3년동안 국내 및 해외 네트워크 확장, 재정 확보, 파트너 발굴 등에 도움을 받을 수 있음.

    - 네덜란드 보건부(Ministry of Health)가 ASML사의 Lighthouse 프로젝트 지원을 맡았음.

    - 향후 Lighthouse 프로젝트팀은 네덜란드 장관들과 동행하며 해외 무역사절단 및 무역박람회에 참여할 것임.

 

□ 시사점 및 전망

 

  ㅇ 네덜란드 리소그래피 장비 전문업체 ASML은 최근 극자외선(EUV) 레이저 장비를 시험하는 과정에서 자사의 레이저 장비를 통해 의료용 방사성 동위원소 몰리브덴-99(Molybdenum-99, Mo-99)를 생산할 수 있다는 사실을 알아냈음.

    - 몰리브덴-99(Molybdenum-99, Mo-99)는 테크테늄-99m(technetium-99m, Tc-99m)의 원료로 Tc-99m은 전 세계에서 뼈, 뇌, 심장 등을 포함한 각종 장기의 촬영(scan)에 가장 많이 사용되는 의료용 방사성 동위원소임.

  ㅇ 기존의 원자로 시설을 통한 방사성 동위원소 생산방식과 달리, ASML사가 개발한 기술은 농축우라늄을 사용하지 않아 핵폐기물이 발생하지 않으므로 친환경적임.

    - ASML사가 ‘Lighthouse’라고 명명한 이 기술은 방사성 동위원소 생산에 수반되는 핵폐기물 발생문제에 대한 해결 가능성을 인정받아 2016 네덜란드 국가 아이콘으로 선정됐음.

    - ASML사는 Lighthouse 프로젝트 진행을 위해 스핀아웃을 통한 컨소시엄을 형성했으며, 국가 아이콘 수상에 대한 혜택으로 네덜란드 보건부로부터 해외 바이어 발굴, 자금 조달, 네트워크 확장 등을 지원을 받을 수 있음.

 

  ㅇ Lighthouse 기술의 보급으로 안정적인 Mo-99의 공급을 기대할 수 있음.

    - 기존의 원자로 시설을 통한 Mo-99 생산 방식은 원자로 시설의 노후화로 인한 가동 중단 및 폐쇄, 자연 재해, 핵폐기물 유출 위험 등과 같은 다양한 공급 제약 문제들을 안고 있음.

    - 세계 Mo-99 공급량의 30% 이상을 담당했던 캐나다의 NRU원자로가 최근 시설 노후화로 폐쇄되면서, 앞으로 Mo-99 공급에 차질이 생길 것으로 예상됨.

     - Mo-99를 생산하는 세계 주요 원자로 중 하나인 네덜란드의 HFR원자로 역시 시설 노후화 문제로 원자로 개선 및 신설 방안이 논의되고 있음.

 

 

자료원: ad.nl, rvo.nl, deingenieur.nl, nationaleiconen.nl, rijksoverheid.nl, world-nuclear.org, asml.com 및 KOTRA 암스테르담 무역관 자료 종합

 

[출처 = KOTRA GlobalWindow(http://news.kotra.or.kr) / 2016년 12월 8일]