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KRISS-한양대학교 차세대소재디자인연구소 간 업무협약 체결지난 2월 8일(수), KRISS와 한양대학교 차세대소재디자인연구소 간 업무협약 체결식이 행정동 접견실에서 개최됐다. 이번 업무협약은 최근 급격하게 생산 및 활용이 증가하고 있는 나노물질의 안전한 사용을 위한 학술연구 협력체계를 구축하기 위해 체결됐다. KRISS ‘나노안전성 기술지원센터’와 한양대학교에서 구축 운영 중인 ‘안전하고 지속가능한 나노기술연구회’는 이번 협약을 통해 더욱 긴밀하게 협력해 나갈 계획이다. 양 기관은 앞으로 나노안전성 관련 측정기술 개발 및 측정표준 확립, 나노물질 안전성 데이터 생산 상호 공유 및 공동 활용, 국가 연구과제 공동 개발 등 다양한 분야에서 협력한다. KRISS 나노안전성 기술지원센터의 나노안전성 통합 데이터베이스 설계 구축 및 기존 홈페이지의 나노안전성 기술지원 포탈로서의 확장 등도 협력할 예정이다. 이태걸 부원장은 “이번 업무협약 체결을 통해 건설적이고 실속있는 협력관계가 되길 바란다”고 밝혔다. 윤태현 한양대학교 차세대소재디자인연구소 소장은 “이번 업무협약 자리를 만들어주셔서 감사하다”며, “KRISS 나노안전성 기술지원센터의 데이터 활용방안 도출 등에 좋은 기회가 되길 바란다”고 말했다. 한편, 양 기관이 협력 중인 나노안전성 통합DB는 산업계가 안전한 제품을 개발할 수 있도록 나노안전성 평가를 위한 통합 플랫폼을 제공할 예정이다. 이러한 데이터 활용 솔루션을 통해 안전성과 기능성의 균형을 갖춘 나노물질 포함 제품을 만들 수 있을 것으로 기대된다.
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표준연, 양자·AI 연구 날개 달 스커미온 트랜지스터 개발# 2016년 알파고가 바둑을 둘 때 소모한 전력은 가정집 100가구의 하루 전력소모량과 맞먹고, 2021년 테슬라가 발표한 자율주행용 인공지능은 학습을 위한 서버 한 대의 전력소모량이 알파고의 10배를 넘는다. 에너지 위기의 시대, 초저전력·고성능을 특징으로 하는 스핀트로닉스 기술 혁명이 기다려지는 이유다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 스커미온을 제어하는 트랜지스터를 세계 최초로 구현했다. 초저전력 차세대 소자 개발에 쓰일 수 있는 핵심 기반기술로 양자·AI 연구에 활용이 기대된다. * 스커미온(Skymion)은 소용돌이 모양으로 배열된 스핀 구조체로, 수 나노미터까지 크기를 줄일 수 있으며 매우 작은 전력으로도 이동할 수 있어 차세대 스핀트로닉스(Spintronics) 소자 응용기술의 대표주자로 꼽힌다. 21세기 전자공학이 급격히 발전한 계기는 1947년 미국 벨 연구소의 트랜지스터 발명이었다. 트랜지스터가 전자공학에서 전류의 증폭기이자 스위치 역할을 하기 때문이다. 이 때문에 2009년 스커미온이 처음 발견된 후 많은 연구자들이 트랜지스터의 스커미온 버전 개발에 주력했지만 스커미온의 이동을 제어하는 핵심기술의 부재로 달성하지 못했다. 이번에 개발된 스커미온 트랜지스터는 자성체에서 나오는 스커미온의 이동을 전기적으로 제어하는 독자 기술을 바탕으로 해 일반 트랜지스터가 전류를 제어하듯이 스커미온을 흐르거나 멈추게 할 수 있다. 자성 스커미온의 움직임 조절은 스커미온 에너지를 결정하는 자기이방성(magnetic anisotrophy)의 제어가 관건이다. 기존 연구에서는 소자 내 산소의 움직임을 이용하는 방식을 시도했지만 자기이방성을 균일하게 제어하기 어려웠다. KRISS 양자스핀팀은 산화알루미늄 절연체 내부의 수소를 활용해 자기이방성을 균일하게 제어하는 핵심기술을 개발해, 그간 이론상으로만 제안됐던 스커미온 트랜지스터 소자를 세계 최초로 실험을 통해 구현하는 데 성공했다. 이번 성과는 2021년 KRISS가 개발한 스커미온의 생성·삭제·이동 기술에 이어 스커미온 소자 개발을 위한 또 다른 핵심 기반기술이다. 전자공학의 가장 중요한 소자 중 하나인 트랜지스터를 스커미온으로 구현함에 따라, 기존 전자소자에 비해 소비전력·안정성·속도 측면에서 대폭 유리한 뉴로모픽 소자, 로직 소자 등 스커미온 기반 소자들의 개발을 앞당길 전망이다. 황찬용 KRISS 양자기술연구소장은 “국내 대기업에서도 기존 실리콘 반도체의 한계 극복을 위해 스핀트로닉스를 이용한 차세대 반도체에 눈을 돌리고 있다”며 “앞으로도 스커미온 관련 기반기술을 추가로 개발해, 차세대 반도체 소자 및 양자기술에 응용할 수 있는 수준으로 발전시킬 예정”이라고 말했다. 양승모 선임연구원은 “트랜지스터가 20세기 디지털 혁명을 견인했다면, 스커미온 트랜지스터는 21세기 스핀트로닉스 기술 혁명의 단서가 될 것”이라며 기대감을 밝혔다. 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발사업, 중견연구자지원사업, 우수연구자교류지원사업의 지원을 받은 이번 연구는 KRISS 양자기술연구소 양자스핀팀과 건국대학교 박배호 교수팀, 부산대학교 박성균 교수팀, UNIST 한희성 박사가 공동으로 참여했다. 해당 성과는 작년 12월 세계적 학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF: 32.086)에 권두삽화 논문(frontispiece)으로 게재됐다.
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표준연, 2022년 올해의 KRISS인상 선정한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 2022년 ‘올해의 KRISS인상’을 홍영표 5G플러스팀장 등 융합연구팀 5인에게 공동 수여했다. * 2004년 시작된 ‘올해의 KRISS인상’은 한 해 동안 연구원의 발전에 가장 크게 기여한 직원을 선정해 포상하는 제도다. 수상자는 5G플러스팀의 홍영표 팀장, 이동준 책임연구원, 황인준 선임연구원과 이인호 AI융합기술개발팀장, 연구장비성능평가팀 윤달재 선임연구원 등 총 5명이다. 인공지능 기반 5G 주파수 필터를 개발하고 대형 기술이전에 성공한 공로로 선정됐다. 융합연구팀이 개발한 주파수 필터는 인공지능을 기반으로 설계돼 5G 통신시스템에 최적화된 성능을 갖췄다. 외산 대비 성능과 가격 경쟁력이 우수해 작년 4월 국내 기업체 ㈜ICH과 대형 기술이전 계약이 성사됐다. 해당 성과는 지난해 Applied Physics Letters(IF: 3.971) 등 저명 국제학술지에 총 4차례 게재됐으며 국내 특허 등록 및 미국 특허 출원이 완료됐다. 과학기술정보통신부의 2022년 국가연구개발 우수성과 100선에도 포함됐다. 융합연구를 주도한 홍영표 5G플러스팀장은 “연구 참여자들의 소속이 서로 다르지만 부서 간 장벽을 허물고 시너지를 낸 것이 주효했다”며 “뜻깊은 포상에 감사하고 더욱 활발한 융합연구로 보답하겠다”고 소감을 밝혔다. 이번 성과는 지난 3년간 KRISS가 부서 간 융합연구 활성화를 위해 시행한 팀제 기반 융합연구제도의 대표적 결실이다. 이 제도는 국가 현안 대응 및 사회문제 해결을 위해 신규 융합연구를 지원하는 프로그램이다. KRISS는 이를 통해 2021년부터 현재까지 총 7건의 연구과제를 발굴·지원했으며, 올해 말까지 2기 과제를 지속적으로 지원해 성과를 이어갈 전망이다.
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표준연-KAIST, 양자컴퓨팅·양자정보기술 연구 가속할 단일 전자원 개발한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)과 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)이 양자정보기술에 활용할 수 있는 새로운 방식의 단일 전자원을 개발했다. 기존 방식 대비 연구비용과 시간을 절감하면서 더 우수한 성능을 구현할 수 있어 국내 양자컴퓨팅과 양자정보기술 발전을 가속할 전망이다. ▲ KRISS-KAIST 공동연구팀, (좌측부터) KRISS 서민기 책임연구원, KAIST 박완기 박사과정생, KRISS 김범규, 배명호, 김남 책임연구원 단일 전자원은 반도체 소자를 이용해 전자 입자를 하나씩 내보낼 수 있는 장치다. 양자정보기술이나 양자컴퓨팅에 필요한 양자 상태를 구현하기 위해서는 이처럼 독립적인 입자를 제어할 수 있어야 한다. 그간 단일 전자원은 전류의 단위인 암페어(Ampere)의 정의를 구현하기 위해 개발돼왔지만, 움직이는 입자를 기반으로 하는 양자기술 연구는 단일 전자가 아닌 단일 광자(single photon)를 활용한 방식이 주를 이뤘다. 기존의 단일 전자원은 사용되는 에너지가 너무 높거나 낮아 양자 현상을 관측하거나 전자와 정공*을 분리하기 어렵기 때문이다. * 정공(hole): 전자들로 채워져야 할 곳에 전자의 부족으로 생기는 구멍으로, 양의 전하를 띈 전자처럼 움직임 ▲ 공동연구팀이 개발한 단일 전자원과 출력된 전류 지도 ▲ 이차원 반도체를 활용한 단일 전자원 개발 과정 이번에 개발한 단일 전자원은 이차원 화합물 반도체에 전기장을 가해 양자우물을 만든 뒤, 양자우물에 흡수된 전자를 에너지 필터를 거쳐 일정한 시간 간격으로 원하는 채널에 내보내는 원리다. 기존 단일 전자원들의 장점만을 결합해 복잡한 테크닉이나 고가의 장비 없이도 양자컴퓨팅·양자정보기술에 활용할 수 있다. 이차원 반도체 기반의 단일 전자원을 양자기술에 접목하면 단일 광자원을 활용하는 양자 광학에 비해 상대적으로 양자 상태를 제어하기 쉽다. 또한 확장성과 집적성이 우수해 하나의 웨이퍼 위에 여러 개의 전자원을 붙이거나 작은 면적의 소자에 수십 개의 큐비트*를 구현할 수 있다. 양산을 위한 산업 인프라가 이미 갖춰져 있다는 것도 장점이다. * 큐비트(qubit): 전자, 광자와 같은 기본 양자입자에 저장된 정보로, 양자암호통신과 양자컴퓨팅에서 사용되는 기본 정보 단위 ▲ KRISS 배명호 책임연구원(좌)과 KAIST 박완기 박사과정생(우)이 단일 전자원 측정시스템으로 소자의 전기 특성을 측정하고 있다 KRISS 단일전자양자소자팀 배명호 책임연구원은 “이번 연구결과는 국내 양자컴퓨팅·양자정보기술 연구의 시간과 비용을 대폭 단축할 성과”라며, “단일 전자원을 양자컴퓨팅에 적용하면 초전도나 스핀을 이용한 양자컴퓨팅에 비해 연산속도가 월등히 빨라질 것”이라고 전망했다. 연구진은 이번에 개발한 단일 전자원을 활용해 양자정보기술의 핵심이 되는 큐비트 시스템을 구축할 계획이다. 과학기술정보통신부 선도연구센터사업과 KRISS 기본사업 등으로 수행한 이번 연구의 성과는 나노분야의 세계적 권위지인 나노 레터스(Nano Letters, IF : 12.262)에 11월 게재됐다.
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이석환 표준연 선임연구원, 2022 APMP 젊은 과학자상 수상한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민) 열유체표준그룹 유량측정팀 이석환(38) 선임연구원이 12월 2일(화), 일본 도쿄에서 열린 제38차 아시아·태평양 측정표준 협력기구(Asia Pacific Metrology Programme, APMP) 총회에서 ‘APMP 젊은 과학자상(APMP Young Metrologist Prize)’을 수상했다. 이석환 선임연구원은 아시아·태평양·유럽 지역에서의 유체·유동 분야 국가측정표준 확립 및 보급에 힘쓰며 국제활동을 선도해왔다. 특히 미소 액체 유량 및 점도 측정표준 시스템을 신규 개발하고 국제비교를 주관하여 측정표준 신뢰도를 높였다. 또한 의료 및 반도체 공정에 쓰이는 비접촉 유량 센서를 개발해 우수한 논문을 발표했으며, 다양한 협력 프로그램을 통해 국내·외 측정표준 분야 인력 양성에 기여했다. APMP는 아시아·태평양 지역의 측정표준과 측정기술 발전을 위해 1977년에 설립된 비정부 국가측정표준 전문 국제기구로, 매년 각 분야 측정전문가들이 모여 지역 현안 및 연구 협력 방안을 논의한다. APMP 젊은 과학자상은 2006년부터 시작되었으며, 측정표준 분야에서 탁월한 연구업적과 논문실적 및 APMP 공헌활동 실적을 인정받은 만 40세 이하 젊은 과학자가 선정된다.
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KRISS, 반도체 공정 실시간 모니터링할 비접촉식 유량센서 개발한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 반도체 공정에 쓰이는 에폭시 수지를 실시간으로 측정할 수 있는 비접촉식 유량센서를 개발했다. 공정을 멈추지 않고도 디스펜서에서 토출되는 양을 정확히 모니터링 가능해 반도체 수율 향상에 기여할 수 있다. ▲ (좌측부터) KRISS 유량측정팀 임성혁 선임연구원, 이석환 선임연구원, 강웅 책임연구원 전자제품 제조 공정 전반에 쓰이는 디스펜서는 에폭시 수지 등을 분사하는 역할을 한다. 에폭시 수지는 점성이 높고 굳는 성질이 있어 주로 휴대폰에 카메라 등 작은 부품을 부착하기 위한 접착제로 쓰이거나, 칩을 충격에서 보호하기 위한 언더필(underfill) 수지로 사용된다. 반도체 기술의 발달로 기기가 점차 소형화됨에 따라 극미량의 수지를 정확하게 토출하는 것이 더욱 중요해지는 추세다. ▲ KRISS가 개발한 적외선 흡수 기반 비접촉식 유량측정센서 현재 제조현장에서는 디스펜서를 공정에 투입하기 전 토출량을 저울로 미리 확인하고 있다. 이 방식으로는 공정 도중 에폭시가 굳어져 토출량이 부정확해지거나 노즐이 막히는 문제를 방지할 수 없다. 공정을 멈추지 않고 토출량을 실시간으로 모니터링하기 위해서는 비접촉식 유량계를 사용해야 하지만 기존의 초음파식 유량계로는 이처럼 극히 적은 유량을 측정하기 어렵다. KRISS 유량측정팀이 개발한 센서는 적외선 흡수 방식을 채택해 배관을 자르거나 공정을 중단하지 않고도 실시간으로 유량을 측정할 수 있는 것이 특징이다. 에폭시의 국소 부위를 적외선으로 가열한 뒤 그 흐름을 배관 외부에서 적외선 흡수 기반의 온도센서로 측정하는 원리다. ▲ 에폭시 디스펜서에 연결한 비접촉식 유량측정센서 연구진이 이번에 개발한 센서로 극미량의 디스펜서 토출량을 실시간 측정해 이를 저울 측정값과 비교한 결과 300 Hz의 고속으로 토출되는 1 µg(마이크로그램, 1그램의 백만 분의 1) 수준의 극미량까지 정확히 측정할 수 있음이 확인됐다. 실제 반도체 공정에 쓰이는 10 µg ~ 수십 mg 수준의 토출량을 실시간으로 측정 가능하다. 이번 성과는 반도체 공정 디스펜서의 토출량을 실시간 비접촉 방식으로 측정할 수 있는 센서를 개발한 첫 사례다. 공정 중 정확한 측정이 가능해 수율 향상에 기여할 수 있을 뿐 아니라, 배관을 자르지 않고 외부에서 결합시키는 클램프온(clamp-on) 방식이라 현장을 오염시키지 않는다는 장점까지 갖췄다. ▲ 디스펜서 토출량 측정을 위한 실험 셋업(좌)과 센서부 확대이미지(우) 연구진은 이번에 개발한 센서를 상용화하기 위해 후속 연구를 진행 중이다. 그간 비접촉식 유량 측정에는 외산 초음파 유량계가 주로 사용됐지만 이번 성과가 상용화된다면 순수 국내 기술로 보다 우수한 측정성능을 갖춘 비접촉식 유량측정센서를 시장에 선보이게 될 전망이다. KRISS 유량측정팀 이석환 선임연구원은 “이번에 개발한 기술을 응용하면 세척, 식각 공정에 쓰이는 황산 등 약액의 유량도 비접촉식으로 측정할 수 있다”며 “반도체 수율을 높이면서도 보다 안전하고 효율적인 현장을 만드는 데 기여할 것”이라고 말했다. 과학기술정보통신부 한-EU 공동연구지원사업 등으로 수행한 이번 연구의 성과는 광학분야 국제학술지인 옵틱스 앤 레이저스 인 엔지니어링(Optics and Lasers in Engineering, IF : 5.67)에 10월 온라인 게재됐다.
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KRISS, 화장품∙식품 첨가 나노물질 독성평가 한계 밝혀한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 나노물질이 인체에 미치는 독성을 평가하기 위한 세포배양시스템의 한계를 밝혀냈다. 나노물질은 의학, 화학, 식품 등 다양한 분야에 사용된다. 화장품, 식품 첨가물, 약물 전달체 등에 폭넓게 쓰이는 실리카(이산화규소, SiO2) 성분이 대표적이다. 나노물질이 인체에 축적되면 다양한 질병을 유발할 수 있어 안전성을 확인하기 위한 독성평가가 필수적이다. 나노물질의 독성평가는 동물시험을 통해서도 가능하지만 최근 전 세계적으로 동물시험의 비윤리성을 지적하는 목소리가 커짐에 따라 세포배양시스템을 이용한 평가가 확대되는 추세다. 실제 사람에게서 유래한 세포를 인체와 비슷한 환경에서 배양한 후 여기에 나노물질을 처리해 세포에 미치는 영향을 확인하는 방식이다. ▲ KRISS 허민범 책임연구원이 세포에 나노물질을 노출하고 있다 현재까지는 평면에서 세포를 배양하는 2차원 세포배양시스템이 가장 널리 이용되고 있지만, 인체 유사성이 더 높은 3차원 세포배양시스템의 도입이 빠르게 늘고 있다. 3차원 세포배양시스템은 인체 세포와 이를 둘러싸고 지지하는 세포외기질, 세포의 배양을 돕는 필수 영양소 등으로 구성된다. 줄기세포를 시험관에서 키워 인체 장기의 구조와 기능을 모사한 오가노이드(organoid)가 대표적이다. KRISS 안전측정연구소 나노안전팀은 3차원 세포배양시스템에 이용되는 세포외기질이 나노물질의 세포 내 침투를 방해해 정확한 독성평가 결과를 얻기 어렵다는 점을 밝혀냈다. ▲ 세포외기질 3종을 적용한 나노물질 독성평가 결과 ▲ 형광 실리카 나노물질의 투과성 분석 결과 연구진은 대표적으로 널리 사용되는 세 가지 세포외기질인 마트리젤, 알지네이트, 콜라겐I을 적용해 3차원 세포배양시스템을 구축하고 여기에 이산화규소를 노출했다. 현미경으로 관찰한 결과 이산화규소가 세포까지 도달하지 못하고 세포외기질에 달라붙는 현상이 확인됐다. 또한 세포외기질의 종류에 따라 독성평가 결과에도 차이가 있음이 밝혀졌다. 이번 연구는 3차원 세포배양시스템을 이용한 나노물질의 독성평가법의 한계를 밝힌 첫 사례다. 최근 ISO에서 나노물질의 안전성 평가를 위한 표준으로 3차원 세포배양시스템을 이용한 평가법을 신규 개발한 만큼 이를 고도화할 수 있는 이번 성과의 활용도가 더욱 높아질 전망이다. ▲ KRISS 연구진이 나노물질과 세포외기질의 흡착분석 결과를 확인하고 있다 KRISS 허민범 책임연구원은 “이번 성과는 3차원 세포배양시스템을 이용한 나노물질의 독성평가에 중요한 지표가 될 것”이라며 “KRISS는 이를 발판 삼아 더 정확하고 신뢰할 수 있는 독성평가법을 개발할 예정”이라고 말했다. 과학기술정보통신부 연구기반 혁신사업과 KRISS 기본사업 등의 지원으로 수행한 이번 연구의 성과는 화학센서 분야의 저명 학술지인 센서스 앤 액츄에이터 비: 케미칼(Sensors and Actuators B: Chemical, IF: 9.221)에 7월 게재됐다.
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KRISS, 신생아 검사에 쓰이는 건조혈반 인증표준물질 개발▲KRISS 바이오진단분석표준팀 (사진 좌측부터 최서현 UST-KRISS 스쿨 석사과정생, 정지선 책임연구원, 권하정 책임연구원, 로즐리 노르디아나 UST-KRISS 스쿨 박사과정생) 한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 신생아 검사에 쓰이는 건조혈반(DBS)의 측정 신뢰성을 높일 수 있는 인증표준물질(CRM)을 개발했다고 밝혔다. 인증표준물질(CRM)은 측정내용과 분석방법이 정확한지 확인할 수 있는 표준이 되는 기준 물질을 말한다. DBS는 손끝이나 발뒷꿈치의 혈액 한 방울을 특수한 종이에 흡수·건조한 형태의 시료이다. 정맥 채혈에 비해 정확도와 신뢰도가 낮기 때문에 질병의 진단보다는 일차적인 모니터링을 위한 선별검사에 주로 쓰인다. 신생아의 선천성 질환을 조기에 발견하기 위해 모든 신생아에게 시행하는 대사이상질환 선별검사나 올림픽 도핑 검사 등이 대표적이다. ▲DBS 형태의 대사체 분석용 CRM 이번에 개발한 CRM은 신생아 선천성 대사이상질환 검사의 지표인 아미노산, 포도당, 갈락토오스, 아실카르니틴 등을 대상으로 8개 인증값과 10개 기준값을 제공한다. 이를 활용하면 DBS 내 대상물질들의 양을 정확히 측정할 수 있다. ▲건조혈반(DBS) 형태의 인증표준물질(CRM) 개발 개요 그동안 DBS는 정확한 채혈량을 파악하기 위한 기준값이 없어 진단용 시료로서 신뢰도를 갖추기 어려웠다. 또한 의료현장에서 DBS를 사용 시 종이 펀치를 이용해 일부만 잘라 사용하는데, 이렇게 잘라낸 시료의 측정값이 편향되는 문제가 있었다. KRISS 바이오진단분석표준팀은 종이 펀치의 지름과 실제 잘린 종이의 지름에 약 0.4 mm 차이가 있으며 이러 인해 액체 형태의 혈액시료와 DBS의 측정량이 약 0.78 µL(마이크로리터, 1 리터의 백만 분의 1) 다르다는 점을 밝혀냈다. ▲연구자가 DBS 형태의 대사체 분석용 CRM을 제조하고 있다. 연구진은 CRM 제조단계에서 시료량을 50μL로 정확히 제어하고, 편향요인을 제거한 측정값을 인증값으로 제시해 국제 단위로의 소급성을 갖춘 기준물질을 만드는 데 성공했다. DBS 형태로 CRM을 개발한 사례는 이번이 최초다. KRISS 정지선 책임연구원은 “팬데믹 상황에서 원격의료와 홈 샘플링에 대한 사회적 요구가 커지면서 미량의 혈액을 손쉽게 채혈, 운반할 수 있는 DBS가 주목받고 있다”며 “이번 연구로 DBS의 측정 신뢰성을 높일 발판이 마련됨에 따라 향후 DBS가 선별검사뿐 아니라 진단에도 유효한 도구로 활용될 가능성이 커졌다”고 말했다. KRISS는 이번에 개발해 보급 중인 CRM에 더해, 신생아 검사에 쓰이는 다른 진단 지표들에 대해서도 향후 추가로 CRM을 개발할 예정이다. KRISS 기본사업으로 수행한 이번 연구의 성과는 분석화학 분야의 세계적인 학술지인 애널리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry, IF: 8.008)에 7월 게재됐다.
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표준연, 창립 47주년 기념식 및 노벨상 수상자 강연 개최▲KRISS 창립 47주년 기념식 행사 사진 / 사진 제공: KRISS 한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)은 10월 14일(금) 창립 47주년 기념식을 개최했다고 밝혔다. 10월 17일(월)에는 노벨 물리학상 수상자인 폰 클리칭 박사의 초청강연이 이어진다. KRISS 대강당에서 진행된 창립기념행사에서는 전임 원장들이 참석한 가운데 기관 발전에 기여한 내외부 관계자들에 대한 포상이 진행됐다. ▲KRISS 박현민 원장이 기념사를 하고 있는 모습 / 사진 제공: KRISS KRISS 박현민 원장은 기념사에서 “KRISS는 지난 한 해 동안 소재·부품·장비 분야 국가 경쟁력 강화에 기여하고 양자기술 선도기관으로 자리매김했다”며, “앞으로도 세상의 기준을 만드는 측정표준기관으로서 국가 현안과제를 극복하기 위한 혁신을 이어갈 것”이라고 강조했다. KRISS는 2021년 ‘세상의 기준을 만드는 KRISS’를 2035년까지 달성할 미래 비전으로 선포하고, 국가측정표준 대표기관으로서 감염병, 기후변화 등 전 지구적 문제 해결에 기여하기 위한 연구에 매진하고 있다. 10월 17일(월) 오후 2시에는 KRISS 행정동 대강당에서 노벨 물리학상 수상자 폰 클리칭(von Klitzing) 교수의 초청강연이 개최된다. ‘노벨상 수상과 킬로그램 신정의(My Nobel Prize and the New Kilogram)’를 주제로 1시간 동안 진행될 이번 강연은 관심 있는 사람은 누구나 참석할 수 있다. ▲노벨상 수상자 폰 클리칭(von Klizing) 교수 초청강연 포스터 올해 KRISS 창립 47주년과 기초과학의 해를 맞이해 방한한 폰 클리칭 교수는 양자홀 효과 발견과 물리기본상수 측정기술 개발의 공로를 인정받아 1985년 노벨물리학상을 수상했다. 독일 뮌헨 공과대학교 교수와 막스플랑크 고체연구소 소장을 연임했다. 측정표준·측정과학기술 발전을 이끈 석학으로서 KRISS와 긴밀한 협력을 이어 왔으며 2014년 KRISS 명예연구위원으로 위촉된 바 있다.
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전자현미경 종합성능평가 개막, 국내 기업에 날개 단다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 전자현미경 성능을 좌우하는 핵심장비인 고성능 에너지 분석기의 개발에 성공했다. 국내 장비회사 대상 시험서비스를 제공해 첨단 현미경 산업 생태계 육성에 기여할 전망이라고 밝혔다. ▲KRISS 연구장비성능평가팀 (사진 좌측부터 황준혁 UST-KRISS 스쿨 박사과정생, 오가와 타카시 책임연구원, 박인용 팀장, 이하림 post-doc 연구원) / 사진 제공 : KRISS 전자현미경의 성능은 전자빔을 만들어내는 전자원의 특성에 달려 있다. 전자원에서 생성되는 전자빔으로 렌즈에 초점을 맞춰 대상을 관찰하기 때문이다. 아주 작은 대상에도 정밀하게 초점을 맞추려면 전자빔을 구성하는 전자 입자들의 에너지 분포가 균일해야 한다. 따라서 고성능의 전자현미경을 개발하기 위해서는 전자빔의 에너지 분포가 얼마나 균일한지 보여주는 에너지 폭을 정확히 측정하는 것이 중요하다. ▲박인용 연구장비성능평가팀장이 전자원의 에너지 폭 측정을 준비하고 있는 모습 / 사진 제공 : KRISS 그동안 국내 다수의 기업들이 전자현미경 개발에 성공했지만 에너지 폭 측정에 사용할 정밀 에너지 분석기가 없어 실측값 대신 문헌상의 수치를 참고했다. 이 방식으로는 개별 현미경 간의 미세한 성능 차이를 확인하기 어려워 제품의 성능 검증에 한계가 있다. 현재 국산화된 텅스텐 필라멘트 범용 전자현미경을 넘어, 고성능·고부가 전자현미경 시장에 진출하기 위해서는 에너지 폭 측정 기술이 반드시 필요하다. KRISS 연구진은 2019년 자체 시물레이션을 기반으로 설계기술을 확보해 2022년 렌즈방식 지연전위 에너지 분석기의 실물 개발에 성공했다. 제작비용이 수백만 원 정도로 저렴하면서도 13.8 meV(밀리전자볼트) 수준의 미세한 에너지 차이를 구분할 수 있는 축정 분해능을 갖췄다. 고가의 주사전자현미경 등 최첨단 연구 장비의 성능평가에 활용할 수 있는 수준이다. 크기가 60 mm로 작아, 독립적인 분석기로 사용할 뿐 아니라 현미경 안에 부착해 전자원 성능평가가 가능한 일체형 현미경을 개발하는 데도 사용할 수 있다. ▲렌즈방식 지연전위 에너지 분석기 원리 / 사진 제공 : KRISS 지금까지 개발된 에너지 분석기는 크게 두 가지다. 반구형 에너지 분석기는 측정 분해능이 우수하지만 가격이 수억 원에 달하고 크기도 약 700 mm로 간편하게 활용하기 어렵다. 그리드 전극 방식 지연전위 에너지 분석기는 크기가 작고 가격도 저렴하지만 분해능이 300 meV 이상으로 측정성능이 낮아 성능평가에 부적합하다. KRISS는 이번 성과로 기존에 운영하던 전자원의 각전류밀도 측정 시험에 더해, 전자원의 에너지 폭 측정 플랫폼을 구축해 8월부터 국내 기업체를 대상으로 시험서비스를 시작했다. 올해 안에 자기장, 소음, 진동 등의 영향에 따른 전자현미경의 영상 분해능 성능평가 플랫폼도 추가로 구축해 종합적인 시험서비스를 제공할 예정이다. KRISS 박인용 연구장비성능평가팀장은 “고성능 전자현미경은 소재, 부품, 바이오 등 다방면에서 필수적인 장비임에도 기술 자립도가 낮았던 것이 현실”이라며, “이번 성과를 계기로 전자현미경의 부품부터 전체 시스템까지 아우르는 종합성능평가 플랫폼을 마련해 국내 기업의 고성능 현미경 시장 진출을 적극 지원할 것”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업과 과학기술정보통신부 미래선도연구장비 핵심기술개발사업의 지원을 받은 이번 연구의 성과는 마이크로스코피 앤 마이크로애널리시스(Microscopy and Microanalysis, IF: 4.099)에 9월 게재됐다.