'피폭량 10분의 1' 고감도 X-레이...삼성전자, 디텍터 기술 개발

X-레이 감도 20배 뛰어나...가격 저렴한 소재 개발 성공

네이처에 ‘페로브스카이트 대면적·저선량 X-ray’ 게재

페로브스카이트 X-ray 디텍터 연구 그래픽.ⓒ삼성전자

삼성전자 종합기술원은 김용철·한인택 연구팀이 성균관대 화학공학부 박남규 교수팀과 공동연구를 통해 컴퓨터단층촬영(CT) 등 X-레이 의료영상 촬영시 방사선 피폭량을 10분의 1 이하로 줄일 수 있는 디텍터 소재를 개발했다고 11일 밝혔다.

삼성전자와 연구진은 기존 X-레이 평판 디텍터에 비해 감도가 20배 이상 뛰어난 동시에 생산 가격도 훨씬 저렴한 페로브스카이트 반도체 소재를 개발했다.

페로브스카이트는 러시아 과학자 ‘페로브스키’의 이름을 딴 결정 구조로 광전류 특성(빛을 전류로 바꾸는 특성)이 뛰어나 태양전지와 X-레이 분야에서 관심이 높은 소재다.

이를 통해 피폭량을 대폭 줄이면서도 저렴한 저선량 X-레이 디텍터를 구현했다. 감도가 높기 때문에 훨씬 적은 X-레이 조사량으로도 의료영상을 확보할 수 있다.

또 반도체를 만들 때 쓰는 공정인 진공 증착법을 사용해 만드는 기존 디텍터는 기술적 한계 때문에 대면적으로 만들기 힘들었으나 이번에 개발한 소재는 액상 공정을 통해 얼마든지 대면적으로 확장할 수 있다는 장점이 있다.

이 기술이 상용화되면 전신을 한번에 찍을 수 있는 X-레이 기기도 만들 수 있게 된다.

인체를 투과한 엑스선을 사진이나 영상으로 변환하는 X-레이 디텍터는 필름에서 디지털 평판 디텍터로 발전해왔다.

하지만 비싼 가격과 높은 방사선 피폭량이라는 한계점을 가지고 있어 미국과 유럽연합(EU)을 중심으로 X-레이 피폭량 저감을 위한 프로젝트들이 광범위하게 진행돼 왔다.

이같은 연구성과는 과학저널인 ‘네이처’ 온라인에 ‘유기금속 페로브스카이트를 이용한 대면적, 저선량 X-ray 디텍터’라는 제목으로 게재됐다.

한인택 삼성전자 종합기술원 상무는 “페로브스카이트 소재를 투과 성질이 매우 높은 엑스선에 적용하기 위해서는 태양전지의 1000배 이상 두께가 필요하고 동시에 엑스선에 의해 변환된 전기신호를 잘 보존하는 성능확보가 필수"라며 "이번에 개발한 새로운 합성 방법은 이를 모두 만족시킬 수 있다”고 밝혔다.

김용철 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “아직 남아있는 기술적 문제들이 개선되면 방사선 피폭량을 현재의 10분의 1 이하로 줄인 X-레이 의료영상 기술로 발전할 수 있을 것”이라고 기대감을 나타냈다.