"자석통은 저리 가라!"…자석 없는 MRI 기술 개발

한국표준과학연구원 김기웅 박사팀이 개발

▲자석 없는 MRI로 획득한 영상.[사진제공=KRISS]

[아시아경제 정종오 기자] 자석 없는 자기공명영상(MRI) 기술이 나왔다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 신용현) 생체신호센터 김기웅 박사팀이 고가의 초전도 자석과 영구자석 없이 MRI( Magnetic Resonance Imaging)를 얻을 수 있는 기술을 개발했다.

병원에서 흔히 쓰이고 있는 MRI는 자기장을 이용한다. 환자가 자기장을 발생시키는 커다란 자석 통에 들어간 뒤 자기장 세기에 맞는 고주파로 신체 부위에 있는 수소원자핵을 공명시킨다. 이 때 나오는 공명신호를 측정하고 그 밀도를 영상화하는 원리이다.

초전도 자석과 영구자석 등이 만들어 내는 자기장의 세기가 강하면 강할수록 고해상도 영상을 얻을 수 있다. 인체에 대한 강한 자기장의 안전성이 명확히 밝혀지지 않았고 자기장의 세기와 비례하는 높은 주파수의 전자기파도 신체에 화상을 일으킬 수 있는 위험성이 있다.

KRISS 김기웅 박사팀은 극저자장 스퀴드 센서를 바탕으로 동적(動的) 핵자화에 성공했다 .이를 응용하면 높은 자기장 없이도 MRI를 구할 수 있다. 동적핵자화는 원자핵 대신 전자를 공명시킨 후 전자의 자화를 원자핵으로 옮겨 핵자화를 이루는 방법이다. 이 방식은 기존 MRI에서도 활용되는데 전자의 공명주파수가 원자핵에 비해 600배 이상 크기 때문에 높은 주파수를 만들기 위해 고가의 마이크로파 발생장치를 만들어야 한다. 고주파 에너지 흡수로 인한 화상 등의 위험성이 존재한다.

김 박사는 외부자석의 강한 자기장과 공명 전자기파를 쏘이는 대신 원자 내부 초미세 구조의 자연적 자기장에 공명 되는 전자를 이용해 동적핵자화를 구현했다. 병원의 MRI 장비가 만들어내는 자기장의 세기는 3 테슬라(Tesla)정도인데 스퀴드를 이용하면 십만 분의 일 수준인 30 마이크로 테슬라의 자기장으로도 측정가능하다. 이로 인해 마이크로파 발생장치가 아닌 FM 라디오 주파수 정도를 발생시키는 간단한 장치만 있으면 영상을 얻을 수 있는 셈이다.

김 박사는 "핵심 특허가 선진국에 의해 선점돼 국내 기업이 경쟁하기 힘들었던 기존 MRI 시장과 달리 극저자장 차세대 MRI 기술은 새로운 산업창출과 국제시장 경쟁력 확보에 유리하다"며 "해당기술은 조영제가 필요 없는 암 조직 영상화, 수술 중 실시간 모니터링, 보안용 폭발물 검출, 새로운 화학구조분석 등에 활용될 수 있다"고 말했다.