이런 이유로 양자 빔 치료가 가능한 곳은 전 세계를 통틀어 37개소 밖에 없고 그나마 10개가 미국에 몰려 있다. 때문에 지난해 양자 빔 치료를 받은 사람은 치료가 필요한 전체 환자의 5%도 안 되는 약 1만명에 불과하다.
그런데 앞으로는 이 문제가 크게 개선될지도 모른다. 현재 미국 캘리포니아주 소재 콤팩트 파티클 엑셀러레이션 코퍼레이션(CPAC)이 길이 4m, 가격 3,000만 달러에 불과한 신개념 입자가속기를 개발 중이기 때문이다.
기존 입자가속기 대다수는 대전된 입자를 밀어내는 전자기장의 생성을 위해 거대한 자석이 탑재되는데 이의 운용에 두께 3m의 콘크리트 방호벽 등 덩치 큰 하드웨어가 요구된다. 반면 CPAC의 시제품은 자석 대신 전기 선로로 전자기장을 생성, 그 같은 하드웨어가 필요 없다. 이 가속기는 이르면 2015년경 상용화될 전망이다.
1. 양자 빔
키커(kicker) 속의 자석들이 이온 빔 산출장치인 듀오플라스마트론(duoplasmatron)에 의해 만들어진 수소플라즈마에서 양으로 대전된 양자들을 끌어당긴다. 편향(偏向) 자석이 이 양자들을 모아 인젝터에 넣는다. 인젝터의 극초단파장이 가속 챔버를 향해 최대 시속 804만㎞로 가속된 입자를 발사한다.
2. 레이저
입자가 발사되는 것과 거의 동시에 레이저가 여러 개로 나뉜 광섬유 케이블로 광 펄스(light pulse)를 발사한다.
3. 가속 챔버
양자들이 가속 챔버로 유입될 때 광섬유 케이블 길이가 가장 짧은 곳을 지난 광 펄스가 챔버에 도착, 전자를 방출시킨다.
그 결과로 발생한 전자기장이 양자들을 앞으로 밀어내고 두 번째, 세 번째 광 펄스가 연이어 도착하며 양자는 시속 5억3,913만㎞ 또는 광속의 절반속도까지 가속된다.
4. 시계
레이저 발사, 자석들의 작동과 정지 등 모든 과정은 시계를 통해 제어된다.
5. 자동 제어 의자
환자를 고정시킨 의자가 움직이며 양자 빔이 여러 각도에서 종양에 닿을 수 있도록 한다. 입자가속기를 움직이는 것보다는 환자를 움직이는 게 아무래도 훨씬 쉽다.
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