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日·美 업체는 개발 안 하는 투과전자현미경 국산화 성공

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日·美 업체는 개발 안 하는 투과전자현미경 국산화 성공

2021.01.21 15:08
기초지원硏, 30kV 투과전자현미경 개발…분해능 2nm로 세포 관찰
연구팀이 개발한 ‘텅스텐 필라멘트 전자원 모델’의 보급형 투과전자현미경. KBSI 제공
연구팀이 개발한 ‘텅스텐 필라멘트 전자원 모델’의 보급형 투과전자현미경. KBSI 제공

국내 연구진이 보급형 투과전자현미경을 국산화하는데 성공했다. 


한국기초과학지원연구원(KBSI)은 21일 한철수 연구장비개발부 선임연구원 연구팀이 ‘KBSI 30kV 보급형 투과전자현미경’을 개발했다고 밝혔다.


투과전자현미경은 고전압의 전자빔을 물질에 투과시켜 내부 구조를 수십만 배 이상 확대해 관찰할 수 있는 첨단 장비다. nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 수준의 분해능을 가지고 있어 원자 수준에서 정교하게 관측할 수 있어 기초과학 연구뿐만 아니라 반도체 연구 등 산업적 활용 가치도 크다. 


현재 투과전자현미경은 일본과 미국 업체 3개가 전 세계 시장의 97%를 점유할 만큼 독식 체재를 이루고 있다. 투과전자현미경 한 대를 구입하는 데 최소 10억 원이 들고, 사용하면서 추가로 유지보수 비용도 내야 해 장비 가격에 대한 부담이 크다.

 

게다가 일본과 미국 업체들은 고가의 중대형 모델만 주로 판매해 국내 연구자들이 필요 이상으로 고성능 모델을 사용해야 하는 경우도 많았다. 시장조사업체인 NFEC의 2015년 발표에 따르면 투과전자현미경의 국내 수입 규모는 1300억 원으로 핵심연구장비 중 최대 수준이다. 


이번에 기초지원연 연구팀이 개발한 투과전자현미경은 ‘텅스텐 필라멘트 전자원 모델’과 ‘전계방출형 전자원 모델’ 등 두 가지 모델이 적용됐다. 이들은 모두 30kV 수준의 낮은 전압에서도 분해능을 nm 수준으로 낼 수 있어 세포 등 생체 바이오 시료나 그래핀과 같은 소재 분석에 사용할 수 있다.

 

한 선임연구원은 “개발된 투과전자현미경은 2nm급 분해능을 가졌다”라며 “일본과 미국 업체들은 이정도 수준의 분해능을 가진 저전력의 보급형 투과전자현미경은 공급하지 않는다”고 말했다.


체코의 투과전자현미경 업체인 델롱인스트루먼트가 유일하게 이런 보급형 투과전자현미경을 보급 중이며 가격은 약 3억5000만 원 수준으로 알려졌다. 한 선임연구원은 “기초지원연의 투과전자현미경은 이 가격보다 경쟁력을 가질 수 있을 것”이라며 “투과전자현미경의 틈새 시장을 노리고 있다”고 말했다.


연구팀은 지속가능한 장비 개발 환경을 위한 ‘KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼’도 구축했다. 연구자나 국산 연구장비 업체가 플랫폼을 이용해 투과전자현미경의 핵심 구성품을 개발하고, 그 구성품에 대한 신뢰성 평가를 진행할 수 있다. 연구팀은 국내 연구 장비 업체에 기술이전을 추진해 상용화할 계획이다.


한 선임연구원은 “국내에서 자체적으로 투과전자현미경의 주요 구성품과 프로그램을 설계하고 제작했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “향후 단발적인 장비 개발이 아니라 인력 양성과 연구 개발 지원까지 이어질 수 있도록 국내 기술력을 향상시킬 계획”이라고 밝혔다. 

 

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