일본·미국서 100% 수입하던 투과전자현미경 국산화

국내 수입 규모 1300억원 달해..핵심연구장비 중 하나
국내 연구진, 현미경 국산화하고 플랫폼 구축

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 일본, 미국 업체로부터 100% 수입하던 투과전자현미경을 국산화하고, 이를 개발하기 위한 플랫폼까지 구축했다.

한국기초과학지원연구원은 한철수 연구장비개발부 박사 연구팀이 이 같은 연구성과를 통해 국산 연구장비 산업 생태계를 조성하는데 기여했다고 21일 밝혔다.

텅스텐 필라멘트 투과전자현미경.(사진=한국기초과학지원연구원)

투과전자현미경은 기초과학 연구에서 가장 많이 활용되는 장비이다. 나노미터 수준의 식별 능력(분해능)으로 시료 내부 구조를 영상화하고 분석할 수 있다. 일본과 미국 업체들이 전 세계 투과전자현미경 시장의 97%를 점유하고 값비싼 중·대형 모델만을 판매하기 때문에 국내에서는 필요 이상의 고성능 모델을 비싼 가격에 도입해야 했다. 투과전자현미경 세계시장 규모는 7003억원이고, 국내수입 규모는 1300억원으로 핵심연구장비 중 가장 많았다.

이번에 연구팀이 개발한 ‘KBSI 30kV 보급형 투과전자현미경’은 ‘텅스텐 필라멘트 전자원 모델’과 ‘전계방출형 전자원 모델’이다. 두 가지 모델의 현미경은 모두 낮은 전압에서 나노미터 수준의 분해능으로 세포 등의 생체 바이오 시료나 그래핀과 같은 연성 소재 분석에 활용할 수 있다.

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

앞으로 지속 가능한 장비 개발 환경을 만들기 위해 ‘KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼’도 구축됐다. 기초지원연 내·외부 연구자나 국산 연구장비 업체가 투과전자현미경의 핵심 구성품을 개발했을 때 구성품에 대한 신뢰성 평가를 제공해 후속개발에 쓸 수 있다.

기초지원연은 이 플랫폼을 활용해 연구자가 초기 투자비용이 높은 투과전자현미경 전체 시스템을 갖추지 않아도 개발품의 호환성, 기본 성능, 내구성 등 성능 검증을 받아 안정적으로 연구개발을 진행하도록 지원할 계획이다.

한철수 박사는 “국내에서 자체적으로 투과전자현미경의 주요 구성품과 프로그램을 설계하고, 제작했다는데 의미가 있다”며 “단발적인 장비 개발이 아닌 투과전자현미경 장비 개발, 신뢰성평가, 성능개선, 인력양성, 연구개발지원으로 이어지는 선순환 고리를 만들어 국내 기술력을 높일 계획”이라고 했다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)