고려대 연구팀, 페로브스카이트로 엑스선 영상 시스템 개발

[이데일리 이연호 기자] 한국연구재단은 환자들의 방사능 피폭량이 최소화된 고해상도 엑스선 영상을 찍을 수 있는 기술이 개발됐다. 고려대학교 임상혁 교수 연구팀이 고성능 페로브스카이트 나노 섬광체를 이용해 저선량, 고해상도 엑스선 영상 시스템을 개발했다고 3일 밝혔다.

차세대 고성능 페로브스카이트 나노섬광체 엑스선 영상 시스템의 실물 이미지(왼쪽) 및 개요도. 그림=한국연구재단.

페로브스카이트는 AMX3 (A·M은 양이온, X는 음이온) 구조의 결정이다. 부도체, 반도체, 강유전체의 성질을 가지며 최근 차세대 태양전지 및 발광다이오드(LED) 연구에 사용되고 있다. 섬광체는 엑스선을 흡수해 빛을 내는 소재다. 선량은 엑스선 방사능에 노출된 피폭량을 나타낸다.

엑스선은 의료용 영상 진단, 산업용 비파괴 검사, 결정 구조 분석 등에 널리 사용되며 매우 효용성이 높다. 하지만 엑스선은 방사선으로 환자에 노출이 가능한 피폭량의 제한이 있다. 정밀 진단 및 경과 파악을 위해서라도 엑스선 영상 진단을 여러 번 반복할 수 없다.

연구팀은 엑스선을 흡수해 초록색의 빛을 내는 페로브스카이트 섬광체를 합성해 방사선 피폭량을 최소화할 수 있는 고성능 엑스선 영상 시스템을 구현했다.

특히 페로브스카이트 나노섬광체는 엑스선을 흡수한 후 발광 효율이 높고 공간 분해능이 우수해 고해상도 영상을 얻을 수 있다. 순간 발광시간이 매우 짧아 엑스선 영상을 얻기 위한 방사선 노출을 획기적으로 줄일 수 있다.

개발된 엑스선 이미징 시스템은 뛰어난 공간 분해능(9.8 lp/mm), 고속 응답속도(200 ns 이내) 및 고내구성을 가졌다. 상용화된 엑스선 영상시스템의 성능을 훨씬 뛰어넘는다.

임상혁 교수는 “이 연구는 페로브스카이트 나노 섬광체를 이용해 상용화가 가능한 고성능의 차세대 엑스선 영상 시스템을 개발한 것”이라며 “페로브스카이트 상용화의 첫 예시가 될 것”이라고 연구 의의를 설명했다.

이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노·소재기술개발사업, 기후변화대응기술개발사업, 기초연구사업(선도연구센터)의 지원으로 수행됐다. 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 8월 23일에 게재됐다.