'100% 국산' 현미경 첫걸음…국산 장비 시대 연다

표준硏, 현미경 기술자립 도울 에너지 분석기 원천기술 개발

KRISS 첨단측정장비연구소 박인용 책임연구원(오른쪽)이 개발한 에너지 분석기를 진공장비에 장착하고 있다.

[아시아경제 김철현 기자] 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박상열)이 첨단 현미경의 기술자립을 가속화할 핵심 기반기술인 에너지 분석기를 국산화하는 데 성공했다.

KRISS는 첨단측정장비연구소 박인용 책임연구원팀이 전자 및 이온 현미경의 광원인 하전입자 빔의 에너지 분포를 측정할 수 있는 원천기술을 개발했다고 28일 밝혔다. KRISS가 신규 개발한 에너지 분석기는 기존 기술보다 매우 작고 간단한 구조임에도 월등한 측정 정확도를 자랑한다. 이번 기술을 통해 외국 장비회사가 주도하고 있는 고부가가치의 현미경 산업을 국산화할 수 있는 기반이 확립될 전망이다.

현미경 산업은 아직 일본 등 외산 장비의 의존도가 높은 것이 현실이다. 하지만 기존의 외국산 장비는 촘촘한 그리드 전극을 사용해 전극이 하전입자와 충돌하는 현상이 발생했다. 이 경우 전극이 오염 및 손상돼 신호가 왜곡되고 측정 성능이 저하됐다. 신호 수집 효율과 측정 정확도가 높은 반구 형태의 분석기도 있었지만 구조가 복잡하고 가격이 매우 고가였다.

KRISS 연구팀은 시뮬레이션과 이론적 계산을 통해 기존 형태와 전혀 다른 원통형 전극을 개발, 에너지 분석기의 근본적인 문제 요인을 해결했다. 하전입자와 전극이 충돌하는 문제를 구조적으로 해결한 것이다. 연구팀은 정전 렌즈를 사용해 성능 저하의 주된 원인인 전극 내부 불균일한 전위를 최소화하는 것도 성공했다.

이번 기술은 반구형 분석기 급의 우수한 성능을 내는 것은 물론 크기는 5분의 1 수준으로 작아졌고 가격은 수백만 원으로 저렴해져 수천만 원에서 수억 원의 외산장비를 대체할 것으로 기대된다. 또 세계 최고 수준의 에너지 분석기 설계기술을 확보한 이번 성과를 통해 현재 일본, 독일, 미국을 중심으로 선점된 연구장비 시장에 순수 국산 기술로 도전장을 내밀 것으로 전망된다.

박인용 책임연구원은 "점차 미세해지는 반도체의 선폭을 포함해 재료, 바이오 분석과 같이 첨단 분야에 사용하는 고분해능 현미경 구현에 필수적인 기술"이라며 "해외의 것을 가져와 완제품을 만드는 연구장비 국산화가 아닌, 더 우수한 성능의 현미경을 100% 국산 기술로 만들 수 있는 길이 열렸다"고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr