'외산 100% 의존' 투과전자현미경, KBSI 국내 최초 개발...

우리 연구진이 그동안 전량 수입에 의존해 온 '투과전자현미경' 국산화 성과를 내놓았다. 국산 연구장비 산업 생태계 조성에 한 걸음 더 다가설 수 있게 됐다.

한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 신형식)은 한철수 연구장비개발부 박사팀이 투과전자현미경 국산화에 성공했다고 21일 밝혔다.

KBSI가 개발한 텅스텐 필라멘트 투과전자현미경
KBSI가 개발한 텅스텐 필라멘트 투과전자현미경

투과전자현미경은 기초과학 연구에서 가장 많이 활용되는 장비다. 나노미터(㎚) 수준 분해능(식별 능력)을 갖췄다. 시료 내부구조를 영상화하고 분석할 수 있다. 그러나 일본과 미국 업체들이 세계 시장 97%를 점유한 상황이다. 고가 중·대형 모델만 판매해 필요 이상의 고성능 모델을 높은 가격에 도입해야 하는 어려움도 있다.

연구팀이 개발한 'KBSI 30킬로볼트(㎸) 보급형 투과전자현미경'은 텅스텐 필라멘트 전자원 모델과 전계방출형 전자원 모델로 나뉜다. 모두 저전압에서 ㎚ 수준 분해능으로 생체 바이오 시료, 연성 소재 분석에 효과적이다.

텅스텐 필라멘트 투과전자현미경으로 관찰한 시료
텅스텐 필라멘트 투과전자현미경으로 관찰한 시료

연구팀은 또 투과전자현미경 핵심 요소 장치인 '5-자유도 시료 스테이지', '복수 시료 교환 장치', '고니오미터 및 전자빔 영상 검출기'도 개발했다. 한국표준과학연구원, 한국기계연구원, 코셈 등이 협력했다.

연구팀은 지속가능한 장비 개발 환경을 위한 'KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼'도 구축했다. 이 플랫폼은 향후 KBSI 내·외부 연구자, 연구장비 업체가 투과전자현미경 핵심 구성품을 개발했을 때 구성품 신뢰성 평가를 제공한다. 투과전자현미경 전체 시스템을 갖추지 않고도 개발품 호환성, 기본 성능, 내구성 등을 검증받을 수 있다. 이를 기반으로 2025년까지 60㎸ 수차보정 투과전자현미경도 만들 계획이다.

개발 연구팀. 사진 왼쪽부터)한철수 선임연구원, 김진규 책임연구원, 정종만 기술원, 이상철 선임연구원, 권용은 박사후연구원, 이태영 기술원.
개발 연구팀. 사진 왼쪽부터)한철수 선임연구원, 김진규 책임연구원, 정종만 기술원, 이상철 선임연구원, 권용은 박사후연구원, 이태영 기술원.

한철수 박사는 “이번 성과는 국내 자체적으로 투과전자현미경의 주요 구성품과 프로그램을 설계 및 제작한 것”이라며 “투과전자현미경 장비개발-신뢰성 평가-성능개선-인력양성-연구개발(R&D)지원으로 이어지는 선순환 고리를 만들어 국내 기술력을 향상시킬 계획”이라고 밝혔다.

신형식 원장은 “분석과학기술 노하우와 연구장비 전문 인력을 바탕으로 보급형 투과전자현미경 R&D 사업에서 불과 5년 만에 국산화 성과를 도출해냈다”며 “후속연구를 통해 국산 연구장비 생태계 조성을 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com