반도체 소자 결함검사와 나노·바이오 분야 분석 장비로 쓸 수 있는 초정밀 열영상현미경이 국내 처음으로 개발됐다.
한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 정광화)은 지난 2009년부터 5년간 총 80억원 예산을 들여 김건희 첨단장비개발사업단 박사 연구팀이 시료의 열상 이미지를 3㎛(100만분의 3m)까지 구분할 수 있는 초정밀 현미경을 개발했다고 29일 밝혔다.
현미경은 시료의 열 특성을 이용해 분석이 이뤄지는 새 개념의 분석장비다. 적외선 열영상 장치와 현미경을 결합시켰다. 온도차로 시료를 분별할 수 있는 온도분해능은 1000분의 5K(캘빈온도)다. 이 온도에서 초당 100여장의 영상을 얻을 수 있다.
연구진은 적외선을 측정하는 광학계와 적외선 검출 시스템, 열반사 없는 검은색 시료 온도와 비교하며 기준온도를 제공하는 흑체장치, 통합제어 시스템 등을 모두 자체 개발했다. 선진국이 보유한 열영상현미경과 비교했을 때 공간 분해능은 유사한 수준이고 온도분해능은 네 배가량 더 정밀하다.
연구진은 “반도체소자 결함 검출장비뿐만 아니라 나노·바이오·의료 분야에서 요구하는 수㎛ 크기 생체시료 분석연구, 수mK의 정밀한 온도분석을 이용한 나노입자 응용연구에 활용이 가능할 것”이라고 말했다. 활용은 반도체외에 태양전지·LED 등 핵심부품의 결함 및 성능검사가 필요한 전자부품 분야, 시료 손상 없이 열분포 분석이나 나노입자 주입으로 질병진단이 이뤄지는 생체시료 분석연구 등에 쓰일 수 있다.
연구진은 이 기술에 기반을 두고 한국전자통신연구원(ETRI), 하이닉스반도체 등과 `고해상도 적외선광학계 및 LIT 모듈 개발` 과제, `랩온어칩기반 다채널 분광이미징 시스템 개발 및 응용` 과제 등을 수행 중이다.
김건희 박사는 “중소기업은 물론이고 항공우주, 국방 분야에서도 요구되는 국가 핵심기술”이라며 “그동안 우주용 적외선 카메라 렌즈와 과학기술위성 3호의 적외선 광학계 등도 개발하는 등 고해상도 대물렌즈 상용화 기술을 확보했다”고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com