투과전자현미경 국산화 성공

기초과학지원연구원, 표준연·기계연·중소기업과 협업으로 성공
저전압 보급형 투과전자현미경 국내 최초 개발 및 개발 플랫폼 구축 

텅스텐 필라멘트 투과전자현미경은 낮은 전압에서 나노미터 수준의 식별능력으로 세포 등의 생체 바이오 시료 및 그래핀과 같은 연성 소재 분석에 효과적이다. 기초과학지원연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 연구장비개발부 한철수 박사팀이 그동안 전량 수입에 의존하던 투과전자현미경을 국산화에 성공했다고 21일 밝혔다. 이와 동시에 'KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼'까지 구축함해 국산 연구장비 산업 생태계 조성에 한 걸음 더 다가서게 됐다.

KBSI 신형식 원장은 "그동안 축적한 분석과학기술 노하우와 연구장비 전문 인력을 바탕으로 불과 5년 만에 국산화에 성공했다"고 밝혔다.

이번 성과는 KBSI가 주도적으로 사업을 추진하면서 한국표준과학연구원, 한국기계연구원과 융합연구를, 민간에서는 전자현미경 전문 중소기업인 ㈜코셈과의 협력을 통해 국산화에 성공한 것이다.

투과전자현미경은 기초과학 연구에서 가장 많이 활용되는 장비다. 그러나 일본과 미국 업체들이 전 세계 투과전자현미경 시장의 97%를 점유하고 고가의 중·대형 모델만을 판매하고 있어, 국내 수요자들은 필요 이상의 고성능 모델을 높은 가격에 도입해야 하는 어려움을 겪어왔다. 투과전자현미경 세계시장 규모는 7003억원이며, 국내수입 규모는 1300억 원에 달한다.

KBSI 한철수 박사는 "단발적인 장비 개발이 아닌, 투과전자현미경 장비개발-신뢰성평가-성능개선-인력양성-연구개발지원으로 이어지는 선순환 고리를 만들어 국내 기술력을 향상시킬 계획"이라고 말했다.

전자빔 영상 검출기(CCD 전자현미경 카메라)는 통상 투과전자현미경 카메라라고도 불리며, 눈에 보이지 않는 전자빔으로 투영된 시료 형상을 가시광선으로 바꿔 디지털 이미지로 변환하는 장치다. 기초과학지원연구원 제공

연구진이 이번에 개발한 'KBSI 30kV 보급형 투과전자현미경'은 '텅스텐 필라멘트 전자원 모델'과 '전계방출형 전자원 모델'이다. 이들 두 가지 모델의 현미경은 모두 낮은 전압에서 나노미터 수준의 식별능력(분해능)으로 세포 등의 생체 바이오 시료 및 그래핀과 같은 연성 소재 분석에 효과적이다. 또 연구진은 투과전자현미경의 핵심 요소 장치인 5-자유도 시료 스테이지, 복수 시료 교환 장치, 고니오미터 및 전자빔 영상 검출기도 개발했다.

이와함께 연구진은 시작품 개발 뿐만아니라 장비 개발 환경을 위한 'KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼'까지 구축했다.

이 플랫폼은 향후 KBSI 내·외부 연구자 또는 국산 연구장비 업체가 투과전자현미경의 핵심 구성품을 개발했을 때, 그 구성품에 대한 신뢰성 평가를 제공해 후속개발을 촉진할 것으로 기대된다.

KBSI는 이 플랫폼을 활용해 해당 연구자가 초기 투자비용이 높은 투과전자현미경 전체 시스템을 갖추지 않고도, 개발품의 호환성, 기본 성능, 내구성 등의 성능 검증을 받아 안정적으로 연구개발을 진행할 수 있도록 지원키로 했다.

연구진은 이번에 구축한 'KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼'을 기반으로 오는 2025년까지 향상된 성능의 'KBSI 60kV 수차보정 투과전자현미경' 및 핵심요소기술을 개발해 국산 연구장비의 수준을 한 단계 더 높일 계획이다.

[e-mail] 김만기 기자

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