부산광역시 기장군에 위치한 동남권원자력의학원은 암 치료 특화병원인 ‘암센터’와 방사선의학/암 연구의 임상 적용 및 실용화를 위한 ‘연구센터’ 두 개의 조직으로 구성돼 있다. 이중 연구센터는 ‘최고의 방사선의학 연구기관’을 목표로, 방사선의학 분야의 기초 연구를 임상에 적용하여 실용화하는 플랫폼 역할을 하고 있다. 특히 방사선을 의료, 바이오, 화학, 물리, 환경 등의 다양한 분야와 융합한 특화 연구를 선도하고 있다. 본 고에서는 동남권원자력의학원 연구센터(이하 연구센터) 정동혁 부장(연구센터장 대행)을 만나, 암 치료기술·방사선치료기 국산화를 앞당기고 있는 연구센터의 역할과 미래 비전을 들어보았다.

▶ 동남권원자력의학원의 설립목적과 본원과의 차별적 특징에 관해 소개 부탁드립니다.

동남권원자력의학원은 방사선 및 방사성동위원소 이용 진흥법에 따라 설립된 과학기술정보통신부 산하의 특정 연구기관으로서, 방사선 의생명 분야의 연구와 원전 지역 주민을 위한 진료와 건강검진 등의 의료서비스를 제공하고 있습니다. 동남권원자력의학원은 한국원자력의학원의 분원으로서 2010년 7월 16일 개원하였으며, 설립목적은 본원과 같으나 국내에서 원자력발전소가 가장 밀집된 고리(부산 기장군) 지역에 위치하여 지역 주민과 직접 소통하면서 양질의 의료서비스를 제공하고 있다는 점에 있어서 본원과 큰 차이가 있다고 할 수 있습니다.

동남권원자력의학원 연구센터 정동혁 부장(연구센터장 직무대행)

▶ 동남권원자력의학원 연구센터의 주요 사업, 조직 구성에 관해 소개 부탁드립니다.

  동남권원자력의학원은 연구센터와 암센터(병원)를 주요 조직으로 두고 있으며, 원전 사고 등의 방사선 재난 발생시 즉시 대응할 수 있는 방사선비상진료센터를 운영하고 있습니다. 이중 연구센터 내에는 방사선의생명연구부와 방사선융합연구부가 있으며, 방사선의생명연구부는 방사선생물연구팀과 의학물리연구팀으로 구성되어 있습니다. 또 방사선융합연구부는 종양연구팀과 임상연구지원팀으로 구성되어 있습니다.

  특히 연구센터는 연구원과 의료진 모두가 연구 종사자로서 해야 할 역할을 가지고 있으며 연구가 주업무가 아닌 의무직과 일반 직원들도 연구에 참여하고 직접 수행할 수 있도록 정책을 추진하고 있습니다. 현재 연구센터 내에는 20명의 선임급 연구원들이 근무하고 있으며 연구기술직, 연수연구원, 연구지원인력을 모두 포함하면 현원은 60명 내외입니다.

▶ Q. 지난 10여 년간 이뤄온 연구센터의 성과와 타 기관 대비 차별점에 대해 말씀해 주십시오.

  연구센터에서 수행하는 기본 연구들은 모두 설립목적과 지역 환경에 기반을 두고 있습니다. 동남권 지역에는 국내 24기 원전 중 절반인 12기가 가동되고 있으며 현재 건설 중인 것을 포함하면 총 14기의 원전이 가동될 예정입니다. 특히 동남권원자력의학원은 추진 중인 ‘동남권 방사선 의·과학 일반산업단지’에 구축된 첫 번째 기관이며, 향후 중입자치료센터를 비롯하여 대형 원자력·방사선 이용시설들이 구축될 예정입니다.

  동남권원자력의학원은 연구센터와 병원이 유기적으로 결합하여 기초 연구의 실증과 실용화가 용이하며, 또한 임상의 요구사항을 바로 연구로 연결할 수 있는 최적의 시스템을 보유하고 있습니다. 따라서 원전·산업단지·임상의 세 가지 키워드가 자연스럽게 연구센터의 주요 주제가 되었으며 저희는 필연적으로 정해진 세 가지 분야를 발전시키면서 성장해야 한다고 생각합니다. 이러한 배경으로 정해진 연구주제들은 타 연구소와 어떤 큰 차별적 요소가 됩니다.

  설립 초기만 해도 연구센터는 저개발 지역에 위치한 관계로 인프라 구축 어려움과 연구원들의 업무 미숙으로 애로가 많았습니다. 그러나 지난 10년간 유의미한 성과를 내면서 이제는 기존의 연구소들과 어깨를 나란히 할 수 있게 되었습니다.

  이온 챔버라고 하는 방사선측정기의 교정 서비스가 국내 공백기에 있을 때 한국인정기구(KOLAS)로부터 교정기관을 인정받아 방사선치료 분야를 지원하였으며 그러한 공로로 산업통상부장관 표창을 받았습니다. 또한 최근에는 식약처로부터 동남권 지역 최초로 첨단재생의료세포처리시설 허가를 획득하여 부산, 동남권 지역의 대학병원들과 기업에 첨단 방사선의학 연구의 기반을 마련하였고, 과학기술정보통신부로부터 두 번의 연구실안전관리 우수연구실 인증을 받은 바 있습니다. 선량평가 연구에 있어 본원 방사선비상진료센터와 교류하면서, 한수원-방사선보건원, 한국원자력연구원 및 국내 주요 방사선 연구기관들로 구성된 연구조직(KREDOS)에 참여하고 활발한 활동을 하고 있습니다.

  가속기 연구 개발 분야의 경우 정밀가공과 진공용접시설 등 기기 제작의 인프라를 보유하고 있으며, 2015년에 포항공대 및 기업과 공동으로 전자가속기 한 대를 개발하여 현재도 다양한 연구에 활용하고 있으며, 2020년에는 아시아 최초로 플래시(Flash) 전자빔 발생에 성공했습니다. 플래시 빔의 생물학적 효과가 세계적 이슈이다 보니 실험을 원하는 이용자의 증가에 따라 최근에는 성능을 강화하여 전임상 연구 전용으로 전자가속기를 독자적으로 개발하여 원자력안전위원회 사용 허가를 취득했습니다.

  연구팀은 고가의 가속관과 전자총 등에 있어 국산 시작품을 이미 개발했으며, 실용화센터가 완공되면 그러한 자체 개발품들만으로 가속기를 조립하여 성능을 시험할 예정이며 만약 성공하는 경우에 전자가속기 및 방사선치료기 제작 단가를 획기적으로 낮추는 큰 성과를 기대할 수 있습니다. 지난해 12월에는 방사선치료 의료진의 협조와 자문을 받아 임상연구 전용으로 개발한 두 번째 전자가속기에 대해 원안위 사용 허가를 받아서 연구팀은 자신감이 충만한 상태로 한 해를 시작하고 있습니다. 앞으로 전기연구원, 원자력연구원, 포항가속기연구소 등 대형 연구소들과 협력하면서 가속기 부품들의 국산화를 추진하고자 합니다.

▶ 연구센터의 특화된 연구 중 하나가 ‘저선량의 생체 영향 연구’인데, 동 분야에 강점을 가지게 된 배경이 궁금합니다.

  우리는 2011년 3월에 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고를 기억하지 않을 수 없습니다. 이 사고로 인해 다량의 방사성 물질이 바다와 토양 그리고 공중으로 유출됨에 따라 사고 인근 지역은 물론 주변 국가에까지 방사선에 대한 공포가 확산된 바 있습니다. 또한 2018년에는 침대에서 다량의 라돈이 검출되는 이른바 라돈 침대 사건이 있었으며 많은 국민은 또다시 방사선에 대한 불안감에 시달려야 했습니다.

  우리 연구센터에서는 저선량 방사선의 생체 영향에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 저선량 연구는 매우 낮은 선량을 다루는 관계로 선량의 측정부터가 어려우므로 정밀도가 높은 측정기가 필요하고 관련 측정기술도 요구됩니다. 방사선생물 연구팀은 두 대의 저선량조사기와 SPF 청정동물실험실을 운영하고 있습니다. 특히 시료의 외부 오염을 방지하기 위해 SPF 시설 안에 전용 저선량조사기를 운영하고 있어 국내 최적의 저선량 연구시설이라고 할 수 있습니다. 또한 물리팀 지원으로 구축된 정밀 저선량 조사시스템이 운영되고 있어 정확한 방사선조사가 가능합니다. 연구팀은 마이크로 RNA에서 저선량 특이적 현상을 발견하여 보고한 바 있으며, 저선량률에서 마우스 장기의 변화를 보고하는 등 관련 연구를 지속하고 있습니다.

  또한 방사선에 의한 염색체 이상을 인공지능을 써서 신속하게 분석하는 연구도 진행하고 있습니다. 저선량 연구 분야는 세계적으로 오랫동안 지속되어온 미량의 방사선 피폭의 논란에 대한 해결에 실마리를 제공한다는 점에서 매우 중요하다고 생각합니다. 그렇지만 생체의 반응 변화를 얻기까지 긴 시간이 소요되기 때문에 끈기와 노력이 필요한 어려운 연구 중의 하나입니다. 지금처럼 꾸준히 연구하면서 자료와 경험을 축적한다면 학계와 국민에게 유익한 정보를 제공할 수 있으며 이러한 성과를 바탕으로 저선량 연구를 선도하는 세계적인 연구기관으로 성장할 수 있다고 생각합니다.

▶ 연구센터에서는 ‘치료용 전자가속기 연구’도 진행하고 있는데, 소개 부탁드립니다.

  치료용 전자가속기 연구 역시 우리 연구센터의 주요 연구 분야 중 하나입니다. 동남권원자력의학원하면 떠오르는 것 중 하나는 의료용 중입자가속기 또는 중입자치료기입니다. 중입자치료센터는 동남권원자력의학원 인근에 구축 중이며, 향후 첨단 암 치료 시설로 부상할 것으로 기대합니다. 동남권원자력의학원과 중입자치료센터가 한 지역에 구축되는 것은 2004년부터 부산광역시에서 추진해 온 ‘동남권 방사선 의·과학 일반산업단지’ 계획에 따른 것입니다.

  세계적으로 원자력 산업이 전력을 생산하는 발전 분야에만 집중되어오다 의료와 산업 분야로 급속히 확대되는 추세에 맞추어 국내에서도 소위 비발전 분야를 육성하기 위하여 원전 지역 인근에 의과학에 특화된 산업단지 구축을 추진하게 되었습니다. 그러한 계획 속에는 수출용신형연구로, 동위원소활용연구센터, 파워반도체상용화센터, 인력양성센터(가칭)와 같은 대형 연구시설의 구축이 포함되어 있어, 향후 이러한 시설이 구축됨에 따라 가속기와 방사성동위원소 관련 및 기계와 소재 분야에 많은 기업이 입주할 것으로 예상되며 이를 통해 연구와 산업의 생태계 조성으로 국가의 발전은 물론 세계 최고의 방사선 의학과 산업의 특화단지로 발전할 수 있다고 전망합니다.

  이러한 배경과 함께 연구센터 물리팀에서는 전자가속기의 국산화 연구를 진행하고 있습니다. 잘 알려진 바와 같이 전자가속기는 범용의 방사선치료기 개발로 연계할 수 있으며, 화학과 재료, 반도체 산업에서도 중요한 역할을 하고 있습니다. 장치 개발이 주된 연구에서는 부품의 수급이 중요한데, 국산 치료기가 개발되었다 하더라도 부품이 단종 되거나 무역장벽으로 부품 수급이 어려워 제품 생산이 중단된다면 진정한 국산화라고 할 수 없습니다. 이는 정부에서 추진하는 ‘소재·부품·장비 분야의 육성 정책’과 같은 배경이라고 할 수 있습니다. 연구팀에서는 전자가속기 핵심 부품으로서 C-밴드 전자가속관에 이어 최근 전자총 시작품을 개발한 바 있습니다. 또한 연구용 가속기를 직접 제작하여 물리연구는 물론 의료와 생물학 분야의 전임상 연구도 지원하고 있습니다. 현재는 고주파 부품과 장치들을 지속적으로 연구 개발하고 있으며 향후 소형 전자가속기의 진정한 국산화를 이루고 본 산업단지를 기반으로 국내 의료용 가속기와 가속기 산업의 육성에 이바지하고자 합니다.

▶ 암 치료기술 연구 역시 중요할 것 같은데, 이에 관한 연구 방향도 소개 부탁드립니다.

  암을 정복하기 위한 인류의 도전은 계속되고 있으며 언제나 가장 중요한 주제로 인식되고 있습니다. 연구팀은 기초・응용과 실용화 분야로 구성하여 기초・응용 분야에서는 유전자 가위 기반의 종양 모델 개발과 유전체 분석 그리고 방사선치료 효율 증진을 위한 종양 미세환경을 연구하고 있습니다. 그동안 다수의 연구 논문을 발표하였고 최근 유전자 가위의 효율을 측정하는 리포터 시스템을 개발하여 우수 학회지(Nucleic Acid Res, IF=16.9)에 게재한 성과가 있었습니다. 한편 연구팀은 그동안 수행했던 기초 연구의 성과들을 의료진과 함께 임상과 연계하기 위한 후속 연구를 발굴하고 있습니다.

  한편, 세포치료 분야에서는 자연살상세포(NK세포)를 이용한 항암면역세포 치료제를 개발하고 있습니다. 이와 함께 연구팀은 암 환자로부터 NK세포를 추출한 후 기능을 활성화하고 대량 증식시킨 후 다시 체내에 투여함으로써 선천면역 기전의 활성화를 유도하는 암 치료기술을 개발하고 있습니다. 이는 차세대 항암면역세포치료법으로 알려져 있으며 기존의 표준 항암치료와 융복합으로 사용할 수 있으며 환자 자신의 세포를 이용하기 때문에 안전성이 높은 장점이 있습니다. 연구팀은 NK세포의 대량증식기술을 개발하여 특허를 등록하고 이를 기반으로 두 번의 기술이전을 수행한 바 있습니다.

▶ 목표 및 비전 달성을 위해서는 동남권원자력의학원뿐만 아니라 본원(한국원자력의학원)과의 긴밀한 협력관계 구축도 중요할 것 같습니다. 이에 대해 말씀 부탁드립니다.

  본원인 한국원자력의학원과 분원인 동남권원자력의학원은 2018년부터 과학기술정보통신부(과기정통부)에서 추진한 ‘출연연의 역할과 책임(R&R)의 재정립’을 통해 보다 구체적인 협력관계를 형성하게 되었습니다. 2019년 5월 한국원자력의학원을 포함한 과기정통부 산하 25개 출연연은 새로운 역할과 책임을 부여받았고, 2019년 9월에 과기정통부와 R&R 협약을 체결하였습니다. 한국원자력의학원의 핵심 미션은 ‘첨단 의생명 연구를 선도하는 과학기술 특성화병원을 기반으로 국민건강과 국민 안전에 기여한다’로 주어졌으며, 이를 기반으로 2개의 추진전략과 4개의 핵심과제 즉, 4개의 세부 R&R을 도출하였습니다.

  본원과 분원은 새로 정립된 R&R의 이행에 필요한 핵심과제들을 효과적으로 달성하기 위하여 ‘본분원 협의체’를 구성하여 운영하고 있습니다. 이 협의체에서는 현재 수행 중인 연구와 정책분야를 본분원의 구별 없이 6개의 소분야로 나누고, 각각의 소협의체 별로 협력 분야를 정해 진행 상황과 성과를 공유하고 있습니다. 또 이를 토대로 새로운 연구주제도 지속적으로 발굴하고 있습니다. 본분원 협의체의 첫 번째 성과는 2019부터 2023년까지 5개년 계획으로 수행되고 있는 ‘본분원 공통의 연구사업계획서 수립’이라고 할 수 있습니다. 연구사업계획서는 본원과 분원에서 수행중인 다수의 사업을 세부 R&R에 매칭하여 공동의 목표를 달성하는 형태로 구성되었으며, 연구사업계획서의 수립 과정에서 연구자들은 R&R에 대해 구체적으로 인식하는 계기가 되었습니다. 또한 작은 연구팀의 성과가 기관의 성과에 기여할 수 있다는 자부심과 책임감 부여도 동반되었음을 충분히 인식하게 되었다고 생각합니다.

  본분원 협의체의 또 다른 성과는 본원과 분원의 연구사업 평가를 통합한 점입니다. 기존에는 본원과 분원이 각각 연구 평가를 진행해 서로의 연구내용과 성과를 공유하지 못하였습니다. 사실 당시 동남권원자력의학원의 대중교통 상황은 매우 열악했기 때문에 양측의 왕래도 그다지 빈번하지 못했습니다. 그렇지만 출연연 R&R의 수립과 함께 공동의 목표를 달성하기 위한 본분원 협의체 출범으로 2019년부터 본원과 분원의 연구 사업책임자들은 한자리에서 연차평가를 받게 되었습니다. 이를 통하여 본분원 연구자들은 서로 간의 연구내용과 차별성 그리고 목표와 성과들을 인지하게 되었고, 분야별로 소통할 수 있는 계기를 마련하게 되었습니다. 앞으로는 연구협력뿐만 아니라 본원과 분원 간 연구업무 시스템의 점검과 연구원 애로 사항의 공동해결 등의 연구지원 분야의 개선에도 긴밀한 협력을 추진하고자 합니다.

본분원 기본사업 진도점검 및 연구협력 협의체 개최

  본분원 협의체의 운영과 연차평가의 통합으로 본원과 분원 연구자들의 접촉 기회는 점차 증가하고 있으나, 분원의 연구조직이 본원보다 작다 보니 대등한 연구업무 수행이나 주제의 발굴에 한계를 많이 느끼기도 합니다. 한편 서울, 부산 간 지리적 이격으로 인한 시간의 소요와 교통의 불편함은 여전하므로 협의체가 활발한 활동을 하기 위해 연구평가와 협의체 회의를 동시에 개최하는 등 효과적인 방법도 찾고 있습니다.

▶ 오는 6월 방사선의학 실용화센터가 완공되면 연구센터와 어떠한 협력이 가능할까요?

  개원초기의 연구센터는 하나의 작은 연구동 건물로 시작하였습니다. 연구동은 총 두 개 층으로 이루어져 있는데 한 개 층에는 방사선조사시설과 청정동물실이 구축되어 있으며 다른 층에는 생물분야 실험실과 연구원 사무실이 배치되어 있습니다. 연구의 진행에 따라 연구원 수가 증가하고 연구 장비의 도입이 증가하면서 연구 공간의 확충이 필요하게 되었고 일부 연구시설은 공간 부족으로 병원동에 구축하기도 하였습니다. 장치 제작이 주요 실무인 물리 연구팀의 경우에 제작에 필요한 공간의 부족과 장치의 완성을 눈앞에 두고도 적절한 시험 공간이 없어 연구에 어려움을 겪기도 하였습니다.

  다행히 제2연구동(방사선의학실용화센터) 증축 예산이 확보되어 2021년부터 본격 추진하게 되었으며 올해 7월에 완공될 예정입니다. 방사선의학실용화센터(실용화센터)는 부지 720㎡에 지하 1층 및 지상 2층으로 구성되며 총면적은 2,154㎡입니다. 지하층에는 방사선차폐 실험시설 그리고 지상층에는 가속기 연구를 위한 부품개발 시설, 물리·생물 선량평가시설, KOLAS 운영시설 그리고 NK세포치료 연구시설(GMP 시설)이 위치할 예정입니다.

  실용화센터에는 기존 연구동의 인력과 장비 밀집도를 해소하고 병원동에 흩어진 연구시설을 집중하는 형태로 구성됩니다. 실용화센터가 완공되면 우선 차폐 실험실이 구축됨에 따라 치료용 전자가속기 연구가 활발히 진행될 예정이며, 또한 기존에 공간적으로 분리된 물리와 생물분야의 선량평가 분야가 한곳에 집중됨에 따라, 보다 효율적 연구가 가능해질 예정입니다. KOLAS 운영시설은 전리함선량계와 방사능분석 장비에 대한 공인교정 및 시험분석 서비스를 제공하는 곳으로서 현재 병원동에서 교정과 시험장비들이 분리되어 운영됨에 따라 외부 민원처리와 운영업무가 불편하였으나 향후 장비와 공간의 집중으로 효율적인 업무 수행을 기대할 수 있습니다. 또한 실용화센터의 완공에 따라 일부 연구시설들이 이전되면 자연적으로 환자 진료를 위한 병원 공간도 확충되어 환자에 대한 편의와 서비스도 개선될 것으로 전망합니다.

<사진> 연구센터 연구동 현황 : 구 연구동(좌), 방사선의학실용화센터 조감도(우)

  이러한 공간 확충에 따라 기존 연구동은 임상기초·응용 연구에 주력하고, 실용화센터는 기초연구와 병원을 중개하는 실용화의 허브가 될 것이며 병원은 임상 실증의 현장으로서 기능을 수행함에 따라 R&D의 선순환 구조가 형성될 것으로 기대합니다.

▶ 올 한해 연구센터의 가장 중요한 사업계획이 있다면 무엇입니까?

  올해 연구센터에서 제일 먼저 완수해야 할 일은 방사선의학실용화센터의 완공입니다. 설계 당시 철근 등의 원자잿값 상승으로 건축 규모가 조정되었고 이에 따른 최종 설계가 지연되었기 때문에 착공을 서두르게 되었고 그 이후에도 조급한 마음이 있었습니다. 또한 제가 사업책임자를 맡은 관계로 틈틈이 예산 상황과 건축 진도를 확인하지만, 현장을 방문하거나 중장비가 오고 가는 것을 보면서 안심을 하고 있습니다. 그렇지만 가장 중요한 것은 안전이므로 완공될 때까지 무탈하게 공사가 이루어지기를 바라고 있습니다.

▶ 끝으로 연구센터의 발전을 위해 관계자들께 하시고 싶은 말씀이 있다면 부탁드립니다.

  앞서 언급한 바와 같이 동남권원자력의학원 인근에는 현재 의료용 중입자가속기, 수출용 신형연구로와 동위원소활용연구센터 등 대형 시설들의 구축이 진행되고 있습니다. 동남권원자력의학원은 연구센터와 병원 주요시설을 보유하고 있어 상호 협력으로 효율적으로 중입자치료기 및 동위원소활용연구센터의 운영을 지원할 수 있으며, 또한 운영 중 기존 기술과 융합한 새로운 암 진단・치료기술을 개발하고 적용하는 데도 동남권원자력의학원의 기반 시설의 활용이 매우 효과적일 것으로 보고 있습니다. 동남권원자력의학원 연구센터는 아직은 작은 조직에 불과하나 이러한 기반을 토대로 국내외 방사선의학 연구의 핵심시설로 발전하고자 합니다.