11. 방사성동위원소를 만드는 법- 제너레이터

지금까지 방사성동위원소를 만드는 방법에 원자로와 사이클로트론이 있다는 사실을 설명하였다. 그런데 원자로는 건설하려면 수 천억원 이상의 투자가 있어야 하고 가동 인원도 최소한 수십명이 있어야 한다.

사이클로트론은 수십억원 정도 하지만 방사성의약품을 만들기 위하여 병원에서 도입하기에는 큰 부담이 된다. 그런데 1∼2주일동안에 50만원 미만을 투자하여 수백명의 환자를 진단할 수 있는 방사성동위원소를 만들어 내는 장치가 있다. 이는 실제로 병원에서 사용하는 동위원소를 만드는 방법 중 가장 널리 사용되는 방법으로서 제너레이터(generator, 발생기)를 사용하는 방법이다.

제너레이터로 만드는 동위원소 중 대표적인 것은 테크네슘-99m (Tc-99m)이다. 이는 순 감마선만 방출하여 투과력이 강하고 독성이 약하여 영상용으로 적당하다. 또한 반감기가 6시간 정도여서 인체에 투여 후 하루만 지나도 1/16로 줄어들기 때문에 인체에 대한 피폭선량이 적다. 그러나 이렇게 짧은 반감기 때문에 많이 만들어 저장해두고 사용할 수가 없다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 만든 것이 제너레이터이다.

몰리브덴-99 (Mo-99)는 반감기 67시간으로 붕괴되어 테크네슘-99m으로 되고, 테크네슘-99m은 반감기 6시간으로 붕괴되어 테크네슘-99로 된다. 이 사실에서 몰리브덴-99가 있으면 항상 이것이 붕괴되어 테크네슘-99m이 생성된다는 것을 알 수가 있다. 우리가 필요한 테크네슘-99m은 반감기가 짧아서 저장해 두고 사용할 수가 없지만 그 앞의 몰리브덴-99는 반감기가 더 길기 때문에 1∼2주일 정도 보관해 두면서 여기서 생산되는 테크네슘-99m을 뽑아 쓸 수 있게 만든 장치가 제너레이터이다.

제너레이터는 <그림>처럼 방사선 차폐를 위한 납통 안에 알루미나로 된 칼럼을 넣고 여기에 몰리브덴-99를 올려놓은 형태로 되어 있다. 그러면 몰리브덴-99는 테크네슘-99m과 같이 섞여서 존재하게 된다. 여기에 생리식염수를 흘려주면 테크네슘-99m은 생리식염수에 녹아서 나오고 몰리브덴-99는 알루미나 칼럼에 강하게 흡착되어 빠져 나오지 않으므로 테크네슘-99m만 뽑아서 사용할 수가 있다.

또 다른 여러 가지 제너레이터가 있지만 그 중 가장 중요한 것으로 최근에 개발된 레늄-188 제너레이터가 있다. 이는 모핵종이 텅스텐-188로서 반감기가 69일이나 되기 때문에 짧으면 4개월에서 길게는 6개월 이상 사용할 수가 있다. 레늄-188은 반감기가 17 시간인 베타선 방출 핵종이어서 진단용으로는 사용을 못하고 치료용으로 사용하기에 적당하다.

이러한 제너레이터의 모핵종으로 사용되는 몰리브덴-99나 텅스텐-188은 원자로에서 만들고 또 다른 제너레이터의 경우 사이클로트론에서 만들기도 하므로 근본적으로는 제너레이터도 원자로나 사이클로트론이 있어야만 제작이 가능하다고 할 수 있다. 

2004년 6월 3일