일본 효고현의 고베 대학교(Kobe University) 공과대학원과 의과대학원의 연합으로 구성된 연구팀은 환경 및 인체에 유해한 수은 없이 자외선을 만들 수 있는 광원을 세계 최초로 개발하였으며, 이는 의료용으로 사용 가능할 것으로 기대된다. “맞춤형 피부 치료 장비”를 구현한 본 기술은 산학연(산업체-학교-정부연구소)의 긴밀한 공동 연구를 통해 세상에 소개될 수 있었다. 본 기술은 현재 의료 기구로서 검증을 받는 단계이며 빠르면 2015년 10월부터 시판될 것으로 전망한다. 연구진이 개발한 의료 장비는 고농도의 방사선(자외선)을 특정 영역에만 인가할 수 있게 고안되었기 때문에, 치료 기간을 단축하고 환자의 스트레스를 줄여줄 것으로 기대되며, 아토피 피부염(atopic dermatitis), 백반증(leucoderma), 건선(psoriasis) 등과 같은 피부 질환을 효과적으로 치료할 것으로 전망한다. 

자외선은 파장의 길이에 따라 UV A(파장 길이: 315~400 nm), UV B(파장 길이: 280~315 nm), UV C(파장 길이: 280 nm이하)로 나뉘며, 산업현장뿐만 아니라 의료 및 환경 분야에서 흔하게 접할 수 있다. 그러나 대부분의 자외선을 만드는 장치는 수은을 기반으로 하는데, 유해 중금속인 수은의 사용을 제한하기 위해 2013년 10월에 제정된 국제수은협약인 미나마타협약(Minamata Convention on Mercury)에 의해, 조명 등과 같이 수은 함양이 특정 기준을 초과하는 생산품 및 수출입 제품의 사용이 2020년부터 원칙적으로 완전히 금지될 예정이다. 그러므로 수은이 함유되지 않은 광원을 개발하는 것은 산업계 및 의료계에 있어 시급한 과업으로 부상하였다.

고베 대학교 공과대학원 키타 타카시(KITA Takashi) 교수는 2007년부터 수은이 없는 자외선 광원 확보의 일환으로 인체에 무해하며 환경 친화적인 자외선 인광물질을 개발하는데 몰두하고 있다. 타카시 교수는 연구를 통해 전자빔 여기형(electron-beam excitation-type) 광원 및 플라즈마 여기형 광원(plasma excitation-type)을 개발했다. 특히, 타카시 교수는 공동연구를 수행하는 고베 의과대학원의 니시고리 치카카(NISHIGORI Chikako) 교수, 유맥스(YUMEX Inc.), 오리온 전기(Orion Electric Co.), 플렉시(PLEXY LLC), 다이덴(DYDEN Corporation) 및 효고현 기술연구소(Hyogo Prefectural Institute of Technology)와 함께 2012년부터 UV B 영역의 자외선을 수은 없이 구현하는 플라즈마 여기형 자외선 광원을 의료 목적의 광치료(phototherapy)를 위해 연구 중이다. 산학연이 연계한 연구팀은 각고의 노력 끝에, 인체에 대한 의학 이미징을 위한 조영제로서 가돌리늄(gadolinium)을 포함하는 인광물질에서 발현한 플라즈마를 통해 자외선을 생산하는 필름 형태의 자외선 광원을 세계 최초로 개발해 냈다. 연구팀이 개발한 무수은 광원은 현재 의료용으로 사용하는 자외선으로 좁은 파장 대역을 가지는 UV B와 가까운 310nm 파장에서만 빛을 내기 때문에 피부에 해가 없어 광치료에 최적화되어 있다. 

인광물질 여기를 위한 상용 중인 전자빔 여기 방법과 달리, 연구팀이 개발한 플라즈마 여기 방법은 경제성을 고려하여 대면적으로 공정하는 플라즈마 텔레비전에서 사용하는 기술과 유사하다. 그러나 본 방식의 가장 큰 장점은 빛을 전달할 위치를 정확하게 찾아낼 수 있다는 것이다. 이런 이유로 “맞춤형 피부 치료 장비”는 자외선 UV B를 치료하고자 하는 정확한 부위에 인가함으로써 치료 중 환자가 느끼는 스트레스를 줄일 수 있다. 플라즈마 여기 광원은 현재 의료 기구로서 검증을 받는 단계이며, 상용 중인 수은-기반의 자외선 치료 장비와 같은 수준의 치료 효과가 확인될 경우, 빠르면 2015년 10월부터 시판이 가능할 것으로 전망한다.“우리는 이미 263 nm 파장의 박테리아를 살균하는 광원을 성공적으로 개발한 상태이다. 본 연구의 결과는 가히 혁명적으로, 우리가 개발한 무수은 자외선이 현재 막강한 영향력을 가지고 있는 수은 기반의 의료용 자외선의 계보를 개편할 것이라 전망한다”고 키타 교수는 말했다. 우리는 앞으로 본 기술을 더욱 향상시켜 식수 소독 및 다른 분야에도 적용할 수 있기를 희망한다.  

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』