미지의 광선 X에서 최첨단 인공지능 기술에 이르기까지, X-ray의 발전

동아경제 입력 2020-08-14 09:00수정 2020-08-14 09:00
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코로나19가 장기화되고 있는 가운데, 확진자들의 폐렴 증상 검사를 위해 X-ray(엑스레이) 촬영이 필수적으로 진행되면서 X-ray 기술의 중요성이 다시 한번 대두되고 있다. 이에 더 나아가, 인공지능(AI) 기술을 활용하여 자동으로 진단 이미지를 분석하고 의료진들의 진단을 돕는 촬영 기기까지 선보이며 X-ray기반의 의료기기 시장이 들썩이고 있다. 이렇듯 다양한 모습으로 발전하며 골절과 암의 발견부터 코로나19의 확진까지 사람들의 각종 치료에 큰 역할을 하고 있는 X-ray. 이런 X-ray의 유래와 그 시작은 어땠을까?

최신 기술일 것만 같은 X-ray는 놀랍게도 개발된 지 올해 125주년을 맞는 오래된 역사를 갖고 있다. X-ray는 1895년 독일의 물리학자 빌헬름 뢴트겐(Wilhelm Conrad Röntgen)에 의해 우연히 발견되었다. 빌헬름 뢴트겐이 크룩스관으로 음극선을 연구하는 실험을 하던 중 뜻하지 않게 실험관에서 새어 나온 초록색 광선이 나무와 두꺼운 종이책을 투과한 걸 목격했다. 이에 빌헬름이 손을 가져다 대자 그 광선이 손을 투과하며 자신의 손에 있는 뼈의 그림자를 볼 수 있게 되면서 새로운 광선의 존재를 발견했다.

부인 베르타 뢴트겐의 손을 X-ray로 촬영한 이미지
빌헬름 뢴트겐은 수학에서 ‘미지의 속성’을 가리키는 ‘X’를 붙여 이 광선의 이름을 ‘X-ray’라 명명했다. 이렇게 미지의 광선인 X-ray가 탄생한 것이다. 첫 발견 이후 두문불출하며 7주간의 밤낮없는 연구를 지속한 뒤 그는 논문을 발표해 세상에 ‘X-ray’를 소개하였는데, 이를 증명하기 위해 결혼반지를 낀 부인의 손을 X-ray로 촬영한 사진은 세계에서 가장 유명한 사진 중 하나로 남게 되었다.

지멘스 헬시니어스 1896년 최초의 X-ray 시스템
이후 X-ray의 발견에 대한 소식은 전 세계로 급속히 퍼지면서 세계 곳곳의 의료 기관에 X-ray 기술이 도입되기 시작했다. 초기에는 X-ray를 활용하여 신장 결석 등을 확인하는데 사용되거나 전쟁 중 병사의 몸에 박힌 총알을 찾아 낼 수 있기도 하였다. 이후 기술은 나날이 발전되어 컴퓨터 단층촬영(CT) 등의 기술로 확대되며 외과적 치료까지 다방면의 의료목적으로 쓰이고 있다. 최근에는 영화처럼 더욱 선명한 3D 영상 이미지를 얻거나 AI기술을 활용해 이미지 자동 분석으로 AI가 병변을 잡아내는 수준까지 올라서게 되었다.

한편, 이런 오래된 역사를 가진 X-ray와 함께 성장해온 기업도 있다. 독일 기업인 지멘스 헬시니어스가 바로 그 주인공이다. 뢴트겐이 X-ray를 발견한 이듬해인 1896년, 지멘스 헬시니어스의 전신인 지멘스 & 할스케(Siemens & Halske)와 RGS(Reiniger, Gebbert & Schall)가 기술을 상용화하여 최초의 X-ray 기기 X-ray Tube를 제작함으로써 오늘날 영상진단기기의 근간을 다지게 되었다.

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그 이후로 지멘스 헬시니어스는 기술 개발 및 연구에 투자를 아끼지 않으며 발전하여 0.3mm의 미세 병변까지 발견하며 저선량의 X선과 소량의 조영제만으로도 검사가 가능한 CT 제품인 ‘SOMATOM Force(소마톰 포스)’와 같은 혁신적인 제품을 선보이기도 했다. 특히 SOMATOM Force CT 제품의 경우 더욱 정확한 이미징 기술로 코로나19와 같은 감염성 질환 판정을 위해서도 적극 활용되고 있다.

이러한 X-ray 기술 혁신의 역사를 함께해 온 지멘스 헬시니어스는 독일 엘랑겐 본사에 위치한 의료박물관(Med Museum)에서 1902년 당시의 X-ray 기기 전시 등을 포함한 역사 소개와 전시 프로그램을 진행하고 있다. 기념 홈페이지에서는 ‘CT 단층 촬영 기술의 영감이 된 베이컨 슬라이서’, ‘3D 영화 제작법에서 가져온 X-ray 영상 기술’과 같이 매월 X-ray에 관한 매우 흥미로운 정보를 공개하며 대중의 관심을 이끌고 X-ray 역사의 125주년을 기리고 있다. 또한 한국에서도 을지대학교 범석의학박물관 내에 마련된 지멘스 헬시니어스 특별 전시관을 통해, 지멘스 헬시니어스의 X-ray 관련한 역사를 만나볼 수 있다.

동아닷컴 최용석 기자 duck8@donga.com

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