日·美 100% 수입 '투과전자현미경' 국산화 성공

- 기초지원硏, 30kV 저전압 보급형 투과전자현미경 개발

텅스텐 필라멘트 투과전자현미경.[KBSI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 그동안 일본과 미국 등으로부터 전량 수입에 의존해왔던 고가의 기초연구장비가 국산화에 성공했다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 연구장비개발부 한철수 박사 연구팀이 투과전자현미경을 국산화하고 개발 플랫폼을 구축했다고 21일 밝혔다.

투과전자현미경은 기초과학 연구에서 가장 많이 활용되는 장비로 나노미터(nm) 수준의 분해능(식별 능력)으로 시료의 내부구조를 영상화하고 분석할 수 있다. 하지만 일본과 미국이 투과전자현미경 세계시장의 97%를 점유하고 고가의 중·대형 모델만 판매하고 있어, 국내 수요자들은 필요 이상의 고성능 모델을 높은 가격에 도입해야 하는 어려움을 겪어왔다.

연구팀이 개발한 가속전압 30kV 보급형 투과전자현미경은 ‘텅스텐 필라멘트 전자원 모델’과 ‘전계방출형 전자원 모델’이다. 두 현미경은 모두 낮은 전압에서 나노미터 수준의 분해능을 구현하기 때문에, 바이오 시료 및 그래핀과 같은 연성 소재의 비파괴 분석에 효과적이다.

또한 연구팀은 투과전자현미경의 요소 장치인 5-자유도 시료 스테이지, 복수 시료 교환 장치, 고니오미터 및 전자빔 영상 검출기도 개발했다.

이번 성과는 KBSI가 주도적으로 사업을 추진하면서 한국표준과학연구원, 한국기계연구원과 융합연구를, 민간에서는 전자현미경 전문 중소기업인 ㈜코셈과의 협력을 통해 도출해냈다는 점에서도 의의가 있다.

연구팀은 향후 지속가능한 장비 개발 환경을 위한 ‘KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼’도 구축했다. 이 플랫폼을 활용하면 연구자가 최기 투자비용이 높은 투과전자현미경 전체 시스템을 갖추지 않고도 개발품의 호환성, 기본 성능, 내구성 드의 성능 검증이 가능해진다.

KBSI 연구장비개발부 한철수(아래 오른쪽) 박사 연구팀.[KBSI 제공]

한철수 박사는 “국내에서 자체적으로 투과전자현미경의 주요 구성품과 프로그램을 설계 및 제작한 데에서 의의가 있다”며 “단발적인 장비 개발이 아닌, 투과전자현미경 장비개발-신뢰성평가-성능개선-인력양성-연구개발지원으로 이어지는 선순환 고리 형성이 목표”라고 밝혔다.

연구팀은 구축한 개발 플랫폼을 기반으로 2025년까지 장비 성능을 향상시켜 60kV 수차보정 투과전자현미경 및 핵심요소기술 개발을 통해 국산 연구장비의 수준을 한 단계 더 높일 예정이다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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