대당 최소 15억 넘은 '투과전자현미경' 국산화 성공

기초지원연, 낮은 전압서 나노미터 분해능으로 시료 분석
100% 외산 의존서 벗어나 국산 연구장비 기술 향상 기여

한철수 기초지원연 박사팀이 국산화에 성공한 '전계방출형 투과전자현미경'으로, 낮은 전압에서 나노미터 수준의 분해능으로 세포 등을 분석할 수 있다. 기초지원연 제공

기초지원연이 개발한 '텅스템 필라멘트 투과전자현미경'으로, 생체 바이오 시료 등 연성 소재를 분석할 수 있다. 기초지원연 제공

국내 연구진이 100% 외산에 의존하고 있는 투과전자현미경을 국산화하는 데 성공했다.

한국기초과학지원연구원은 한철수 박사 연구팀이 기초과학 연구에 가장 많이 쓰이는 '30㎸ 저전압 보급형 투과전자현미경'을 개발하고, 플랫폼 기술을 확보했다고 21일 밝혔다.

투과전자현미경은 높은 에너지로 가속된 전자를 시료에 쪼여 나노미터 크기 수준의 분해능(식별 능력)으로 시료 내부 구조를 영상화해 분석할 수 있는 장비다.

하지만, 일본과 미국 업체들이 세계 투과전자현미경 시장의 97%를 점유하며 독과점을 형성하고 있고, 고가의 중대형 모델만 판매하고 있다. 국내 수입 규모는 1300억원으로, 장비 구입비만 최소 10억원에 이른다.

이번에 개발된 투과전자현미경은 '텅스텐 필라멘트 전자원 모델'과 '전계방출형 전자원 모델' 등 2종으로, 낮은 전압에서 나노미터 수준의 분해능으로 세포 등의 생체 바이오 시료와 그래핀 등의 연성 소재를 분석하는 데 효과적이다.

연구팀은 투과전자현미경뿐 아니라, 5가지 방향의 기울기를 자유자재로 구현해 시료의 원하는 지점에서 관찰할 수 있는 '5-자유도 시료 스테이지', 많은 시료를 빠르게 자동 분석하게 해 주는 '복수 시료 교환장치', 시료 형상을 디지털 이미지로 변환하는 '전자빔 영상 검출기' 등 핵심 장치를 개발하고, '투과전자현미경 개발 플랫폼'도 구축했다.

이 플랫폼은 현미경 구성품의 호환성, 기본 성능, 내구성 등 성능 검증에 활용할 수 있어 전체 시스템을 갖추지 않고도 안정적인 연구개발을 돕는다.

연구팀은 2025년까지 성능을 높인 '60㎸ 수차보정 투과전자현미경'을 개발할 계획이다.

한철수 기초지원연 박사는 "국내에서 자체적으로 투과전자현미경의 주요 구성품과 프로그램을 설계, 제작한 데 의미가 있다"며 "장비개발-신뢰성평가-성능개선-인력양성-연구개발 지원 등으로 이어지는 연구장비 선순환을 만드는 데 노력하겠다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr