전계방출형 투과전자현미경/사진=KBSI

한국기초과학지원연구원(KBSI) 연구장비개발부 한철수 박사 연구팀이 그동안 전량 수입에 의존하던 투과전자현미경을 국산화 했다고 21일 밝혔다, 이와 함께 ‘투과전자현미경 개발 플랫폼’도 구축, 국산 연구장비 산업 생태계 조성에 한 걸음 더 다가서게 됐다.

투과전자현미경은 기초과학 연구에서 가장 많이 활용되는 장비다. 나노미터(nm) 수준의 분해능(식별 능력)으로 시료의 내부구조를 영상화하고 분석할 수 있다.

그러나 일본·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.

이번에 연구팀이 개발한 ‘KBSI 30kV 보급형 투과전자현미경’은 ‘텅스텐 필라멘트 전자원 모델’과 ‘전계방출형 전자원 모델’이다.

텅스텐 필라멘트 투과전자현미경/사진=KBSI

이들 두 가지 모델의 현미경은 모두 낮은 전압에서 나노미터 수준의 분해능으로 세포 등의 생체 바이오 시료 및 그래핀과 같은 연성 소재 분석에 효과적이다.

또 연구팀은 투과전자현미경의 핵심 요소 장치인 5-자유도 시료 스테이지, 복수 시료 교환 장치, 고니오미터 및 전자빔 영상 검출기도 개발했다. 이번 성과는 전자현미경 전문 중소기업인 ㈜코셈과의 협력을 통해 이끌어냈다.

아울러 연구팀은 ‘KBSI 투과전자현미경 개발 플랫폼’도 구축했다. 이는 국산 연구장비 업체가 투과전자현미경의 핵심 구성품을 개발했을 때, 그 구성품에 대한 신뢰성 평가를 제공하는 것이다.

KBSI 측은 “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 지원할 계획”이라고 말했다.

한 박사는 “국내에서 자체적으로 투과전자현미경의 주요 구성품과 프로그램을 설계·제작한 데에 큰 의의가 있다”며 “단발적 장비 개발이 아닌 투과전자현미경 장비개발, 신뢰성 평가, 성능 개선, 관련 인력 양성, 연구개발지원으로 이어지는 선순환 고리를 만들어 국내 기술력을 향상시킬 계획”이라고 말했다.