[KRISS 스탠다드클라스 시즌2] 제3화 2부 전자파측정기반팀 편/6G 핵심 기술? 이 영상 하나면 끝!

차세대 통신 기술인 6G는 100 GHz 이상의 초고주파 대역을 활용하여 비약적인 전송 속도 향상과 지연 시간 단축을 목표로 합니다. 하지만 주파수가 높아질수록 신호의 감쇠가 심해지고 장애물을 통과하기 어려워진다는 기술적 난제가 존재합니다. 이를 극복하기 위해 등장한 혁신 기술이 바로 지능형 반사 표면(RIS)입니다. RIS는 전파의 방향을 자유자재로 조절할 수 있는 일종의 거울 역할을 수행하며, 실외의 전파가 창문을 통해 들어와 실내 구석구석까지 도달할 수 있도록 전파 환경을 최적화하는 데 핵심적인 기여를 합니다. 새로운 통신 시대를 열기 위해서는 기기와 안테나 같은 하드웨어 개발뿐만 아니라, 이를 정확히 평가할 수 있는 기초 연구가 뒷받침되어야 합니다. 특히 6G 환경에서는 측정의 정밀도가 시스템의 전체 성능을 결정짓는 핵심 요소가 됩니다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 전파의 세기를 측정하는 전력계나 임피던스 측정 기술 등 산업 현장에서 표준이 되는 '정확한 자'를 제공하는 역할을 수행합니다. 이러한 측정 표준이 확립되어야만 다양한 제조사에서 만든 장비들이 서로 신뢰성을 갖고 원활하게 연동될 수 있는 기반이 마련됩니다. 국내 연구진은 이미 5G 전 대역의 임피던스 표준을 확립한 데 이어, 최근에는 6G의 강력한 후보 주파수 대역인 110~170 GHz 사이의 표준을 성공적으로 구축했습니다. 이는 독일의 표준기관과 비교해도 우수한 일치성을 보일 만큼 세계적인 수준입니다. 특히 전파가 방해받는 정도를 나타내는 임피던스와 에너지를 열로 변환해 정밀하게 측정하는 전력 표준 기술은 미국 국립표준기술연구소(NIST)에서도 요청할 정도로 독보적인 가치를 인정받고 있습니다. 이러한 성과는 대한민국이 글로벌 통신 시장에서 기술 주도권을 확보하는 데 중추적인 역할을 합니다. 6G의 파장은 밀리미터 단위로 매우 짧기 때문에, 측정 시 아주 미세한 움직임조차 데이터의 오류를 야기할 수 있습니다. 연구실 내의 작은 진동이나 사람이 내뱉는 재채기조차 측정 결과에 영향을 줄 수 있는 초정밀 환경입니다. 이를 해결하기 위해 연구진은 국내 최초로 로봇 시스템을 측정 기술에 도입했습니다. 역학적 정밀도를 보장하는 로봇 팔을 활용해 위치 정밀도를 극대화함으로써 전자파 측정의 정확도를 한 차원 높인 것입니다. 이처럼 서로 다른 학문적 경계를 허무는 융합 연구는 초정밀 통신 기술을 완성하는 필수적인 토대가 됩니다. 대한민국은 오는 2028년 6G 조기 상용화를 목표로 연구에 박차를 가하고 있습니다. 단순히 기술 개발에 그치지 않고, 건축물의 전기적 특성이 전파 투과에 미치는 영향이나 인체가 통신 신호를 방해하는 정도를 모델화하는 등 실생활에 적용 가능한 실질적인 데이터 확보에 집중하고 있습니다. 우리가 일상에서 당연하게 누리는 빠른 통신 속도 뒤에는 이처럼 보이지 않는 곳에서 정밀한 표준을 세우고 기술적 한계를 돌파하려는 연구자들의 끊임없는 노고가 녹아 있습니다. 이러한 노력은 미래 초연결 사회를 지탱하는 든든한 버팀목이 될 것입니다.

• 융합
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드클라스 시즌2] 제3화 1부 전자파측정기반팀 편/벽돌폰 쓰던 내가 6G? 무선 통신을 알아보자!

대한민국은 세계 최고 수준의 인터넷 보급률과 속도를 자랑하는 IT 강국입니다. 이러한 위상을 유지하기 위해서는 끊임없는 기술 혁신이 필수적입니다. 이동통신 기술은 목소리만 전달하던 1세대부터 문자와 동영상을 거쳐, 현재의 고화질 스트리밍이 가능한 5세대에 이르기까지 약 10년을 주기로 비약적인 발전을 거듭해 왔습니다. 이제 우리는 2030년경 상용화를 목표로, 이전과는 차원이 다른 경험을 선사할 6세대 이동통신인 6G 시대를 준비하고 있습니다. 6G 기술의 핵심은 압도적인 전송 속도와 막대한 데이터 수용량에 있습니다. 기존 5G가 2차선 고속도로를 4차선으로 확장한 것이라면, 6G는 이를 16차선 이상으로 넓히는 것과 같습니다. 단순한 속도 향상을 넘어 지연 시간을 극도로 줄임으로써 한국의 의사가 미국에 있는 환자를 원격으로 수술하거나, 바다 위 드론이 촬영하는 영상을 실시간으로 송출하는 일이 가능해집니다. 이를 위해서는 더 높은 주파수 대역을 활용하여 한 번에 실어 보낼 수 있는 정보의 양을 극대화해야 합니다. 무선 통신의 역사는 공간의 제약을 극복하려는 인류의 도전에서 시작되었습니다. 초기 유선 통신은 선이 끊어지면 마비되는 한계가 있었지만, 맥스웰의 이론적 토대와 마르코니의 공학적 실현을 통해 무선 시대가 열렸습니다. 타이타닉호 침몰 당시 무선 통신기를 통해 구조 신호를 보내 인명을 구한 사례는 무선 기술이 우리 삶에 얼마나 결정적인 역할을 하는지 잘 보여줍니다. 6G는 이러한 무선 기술의 정점으로, 물리적 거리를 의미 없게 만드는 초연결 사회의 기반이 될 것입니다. 구체적으로 6G는 1Tbps라는 경이로운 전송 속도를 목표로 합니다. 이는 5G보다 약 50배 빠른 속도이며, 지연 시간은 10분의 1 수준으로 단축됩니다. 이를 구현하기 위해 연구진은 100GHz 이상의 초고주파 대역을 연구하고 있습니다. 높은 주파수를 사용할수록 전파가 장애물에 막히거나 감쇠하기 쉬운 특성이 있어, 이를 정확하게 측정하고 제어하는 기술이 6G 상용화의 성패를 가르는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 6G 시대는 단순히 휴대전화의 성능이 좋아지는 것을 넘어, 사회 전반의 인프라가 통째로 바뀌는 거대한 변화를 의미합니다. 모든 사물에 칩이 탑재되어 소통하는 사물인터넷(IoT)이 일상화되고, 인공지능이 통신망과 결합하여 예측 불가능한 혁신을 만들어낼 것입니다. 무엇보다 중요한 것은 이러한 기술의 진보가 최대 다수의 행복뿐만 아니라 소외된 이들까지 아우르는 따뜻한 기술로 발전하는 것입니다. 보이지 않는 전파를 다루는 측정 기술은 그 미래를 뒷받침하는 든든한 초석입니다.

• 물리학
• 융합
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드클라스 시즌2] 제2화 스마트소자팀 편/신재생에너지 시대의 필수조건이 뭔지 아니?

한국표준과학연구원의 스마트소자팀은 기초 과학과 제품 양산 기술 사이의 가교 역할을 수행하며, 인류 문명의 발전과 궤를 같이하는 신소재 연구에 매진하고 있습니다. 이 팀은 표준연 내에서도 유일하게 소재를 전공한 연구원들로 구성되어 고성능, 고효율, 경량화 및 유연성을 아우르는 '스마트'한 소재를 개발합니다. 이들이 연구하는 스마트 소재는 단순히 실험실의 결과물에 머무는 것이 아니라, 우리가 일상에서 사용하는 스마트폰이나 텔레비전과 같은 최종 제품의 성능을 결정짓는 핵심적인 요소가 됩니다. 소재의 혁신이 곧 소자의 혁신으로 이어지는 융합 연구를 통해 실생활에 직접적인 변화를 끌어내고 있습니다. 기후 위기 대응이 필수적인 탄소 중립 시대에 발맞추어, 스마트소자팀은 신재생 에너지 생산과 이를 효율적으로 저장하기 위한 에너지 저장 소재 연구에 집중하고 있습니다. 태양광이나 풍력 같은 신재생 에너지는 자연 환경의 영향을 크게 받기 때문에 에너지가 일정하게 생산되지 않는다는 단점이 있습니다. 이러한 간헐성을 극복하기 위해서는 생산된 에너지를 필요한 때에 사용할 수 있도록 저장하는 기술이 무엇보다 중요합니다. 이에 팀은 이차전지와 수소 촉매와 같은 핵심 기술을 유기적으로 연계하여 인류의 삶을 보다 윤택하게 만들고 에너지 자립을 실현하기 위한 체계적인 측정 표준과 신소재 개발을 병행하고 있습니다. 최근 전기자동차의 보급이 확대되면서 배터리의 안전성과 효율성이 중요한 사회적 화두로 떠오르고 있습니다. 현재 널리 사용되는 리튬 이온 전지는 액체 전해질을 사용하는데, 이는 발화 위험이 있어 화재 사고의 주요 원인 중 하나로 지목되곤 합니다. 스마트소자팀은 이러한 위험성을 근본적으로 제거하기 위해 불에 타지 않는 고체 형태의 전해질을 사용하는 전고체 전지 기술을 심도 있게 연구하고 있습니다. 또한 배터리의 주행 거리와 가격 경쟁력을 결정하는 양극재의 효율을 높이고 원가를 절감할 수 있는 새로운 전이 금속 소재 개발을 통해, 더 안전하고 경제적인 미래 모빌리티 환경을 구축하는 데 기여하고 있습니다. 수소 에너지는 탄소 중립을 위한 또 다른 핵심 축이며, 특히 이산화탄소 배출이 없는 ‘그린 수소’의 생산 기술이 주목받고 있습니다. 기존의 그레이 수소가 화석 연료 공정에서 발생하여 환경적 한계가 있다면, 그린 수소는 재생 에너지를 활용해 물을 분해하여 얻는 청정한 에너지원입니다. 스마트소자팀은 물 분해 과정에서 발생하는 과전압을 낮추어 수전해 효율을 극대화하는 촉매 소재를 개발하는 데 주력하고 있습니다. 단순히 우수한 촉매를 만드는 것을 넘어 수전해 셀의 내구성과 성능을 종합적으로 분석하고 평가함으로써, 친환경 수소 에너지가 실제 산업 현장과 생활 속에서 안정적으로 활용될 수 있는 기반을 마련하고 있습니다. 스마트소자팀의 연구는 이차원 소재라는 새로운 지평으로 확장되고 있습니다. 다양한 합성 방법을 통해 확보한 이차원 소재는 열전 소자, 이차전지, 수소 생산 촉매는 물론이고 차세대 반도체 분야까지 폭넓게 적용될 수 있는 무한한 잠재력을 지니고 있습니다. 팀은 올해 새로운 인재들과 함께 연구 분야의 깊이를 더하고, 다른 연구팀과의 협력을 통해 기술적 시너지를 창출하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 소재 연구를 통해 탄소 중립 실현을 앞당기고 인류의 미래를 밝히려는 이들의 열정은 대한민국이 글로벌 소재 강국으로 도약하는 데 중요한 밑거름이 될 것으로 기대됩니다.

• 화학
• 지구환경과학
• 융합
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드클라스 시즌2] 제1화 첨단오페란도분석팀 편/오페란도에 대한 자세한 정보는 이 영상뿐!

현대 과학기술의 발전은 소재의 특성을 얼마나 정밀하게 파악하느냐에 달려 있습니다. 최근 주목받는 '오페란도(Operando)' 분석은 라틴어로 '동작하는'이라는 의미를 지니며, 소재나 소자가 실제로 작동하는 환경에서 실시간으로 그 변화를 관찰하는 기술입니다. 과거에는 반응이 끝난 뒤에 결과를 확인하는 사후 분석이 주를 이루었지만, 이제는 반응이 일어나는 찰나의 순간을 포착하여 소재의 활성이나 특성을 파악하는 것이 가능해졌습니다. 이러한 실시간 분석법은 연구의 패러다임을 결과 중심에서 과정 중심으로 전환하고 있습니다. 오페란도 분석은 범죄 현장의 수사 과정에 비유될 수 있습니다. 증거가 남지 않은 사건을 나중에 DNA 검사로 해결하는 것이 사후 분석이라면, 오페란도 분석은 현장에 설치된 CCTV와 같습니다. 소자가 동작하는 중간 과정을 실시간으로 들여다봄으로써 문제가 발생하는 지점을 즉각적으로 파악할 수 있기 때문입니다. 이는 신소재 개발 과정에서 발생할 수 있는 시행착오를 획기적으로 줄여주며, 연구에 투입되는 시간과 비용을 절약하는 효율적인 측정법으로 자리 잡고 있습니다. 특히 복잡한 화학 반응이 일어나는 첨단 산업 분야에서 그 가치는 더욱 빛을 발합니다. 이 기술은 우리의 일상과 밀접한 에너지 및 반도체 산업에서 중추적인 역할을 합니다. 예를 들어, 전기차 배터리가 극한의 추위에서 충전되지 않거나 화재가 발생하는 원인을 분석할 때, 실제 구동 환경과 동일한 조건에서 오페란도 분석을 진행하면 사고의 전조 증상과 근본적인 원인을 명확히 규명할 수 있습니다. 또한 국가 핵심 산업인 반도체 분야에서 소재와 부품의 자립도를 높이기 위해서도 실시간 거동 분석은 필수적입니다. 외부의 변동성에 흔들리지 않는 독자적인 기술 기반을 마련하는 데 있어 오페란도 분석은 강력한 무기가 됩니다. 한국표준과학연구원의 첨단 오페란도 분석팀은 다양한 응용 분야에서 성과를 내고 있습니다. 디스플레이의 핵심인 OLED 내부에서 전자와 에너지가 이동하는 과정을 실시간으로 측정하여 소자의 효율을 극대화하는 연구가 대표적입니다. 또한 X선을 활용해 재료의 골격이라 할 수 있는 결정 구조가 실제 작동 중에 어떻게 변하는지 분석하거나, 기존의 평면 구조를 넘어선 수직형 유연 트랜지스터를 개발하는 등 미지의 영역을 개척하고 있습니다. 이러한 노력은 차세대 전자 소자의 성능을 한 단계 끌어올리는 중요한 기틀이 됩니다. 나아가 오페란도 기술은 인간의 건강을 지키는 진단 영역으로까지 확장되고 있습니다. 2차원 소재를 활용한 초정밀 가스 센서 기술은 사람의 날숨 속에 포함된 미세한 성분들을 분석하여 특정 질병을 찾아냅니다. 천식이나 폐암과 같은 질병마다 고유하게 나타나는 가스 종을 감지하는 '바이오마커' 기술은 비침습적인 방법으로 조기 진단을 가능하게 합니다. 결과만큼이나 과정을 중요하게 여기는 집요한 분석 기술은 결국 산업의 경쟁력을 높이고 인류의 삶을 더욱 안전하고 풍요롭게 만드는 과학적 토대를 제공하고 있습니다.

• 화학
• 생명과학
• 융합
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드 클라스] 제6화 첨단유기분석팀/세상의 모든 원소를 분석하다!

우리가 살아가는 세상의 수많은 물질은 탄소의 포함 여부에 따라 유기물과 무기물로 구분됩니다. 원자번호 6번인 탄소를 중심으로 결합된 유기물은 살아있는 생명체에서 파생된 화합물을 통칭하며, 우리 일상의 식품, 소재, 혈액 등 광범위한 영역에 존재합니다. 이러한 유기물을 정확하게 분석하는 것은 건강과 안전을 지키는 과학적 토대가 됩니다. 특히 식품 속 영양성분이나 제품 속 유해 성분을 정밀하게 파악하기 위해서는 고도의 분석 기술과 신뢰할 수 있는 측정 기준이 필수적으로 요구됩니다. 측정 표준의 핵심인 측정 소급성은 국내외 측정 결과가 일정한 기준에 따라 일치하도록 보장하는 체계입니다. 마치 자의 길이를 더 정확한 기준과 비교하여 교정하듯, 화학 측정에서도 국제단위계와 연결된 최상위 표준을 확립하는 것이 중요합니다. 이를 위해 화학 분석에서는 물질의 순도를 결정하는 과정이 신뢰성 확보의 첫 단추가 됩니다. 시약에 포함된 미세한 불순물이나 잔류 용매까지 고려하여 순도를 정확히 측정함으로써, 전 세계 어디서나 인정받을 수 있는 측정의 기준점인 인증표준물질(CRM)이 탄생하게 됩니다. 현대 생활에서 빼놓을 수 없는 플라스틱 소재 역시 정밀한 유기 분석의 대상입니다. 플라스틱을 유연하게 만드는 가소제 중 프탈레이트 가소제는 내분비계 장애를 일으키는 환경호르몬으로 알려져 있어 엄격한 규제가 필요합니다. 정확한 측정이 수반되지 않은 규제는 실효성을 거두기 어렵기 때문에, 플라스틱 내 유해 물질을 정확히 분석할 수 있는 인증표준물질(CRM)의 보급은 매우 중요합니다. 이를 통해 기업과 검사 기관은 분석 결과의 신뢰성을 높이고 국민이 안심하고 제품을 사용할 수 있는 환경을 조성하게 됩니다. 우리가 섭취하는 식품의 안전성을 확보하는 일은 국민 건강과 직결됩니다. 육류에 잔류하는 항생제는 사람에게 내성균을 옮길 위험이 있어 시장 유통 전 철저한 검증이 필요하며, 이를 위해 다양한 항생제 성분을 동시에 분석할 수 있는 기술이 연구되고 있습니다. 또한 영유아의 주식인 조제분유에 대한 인증표준물질(CRM) 개발은 해외 의존도를 낮추고 국내 분석 역량을 강화하는 계기가 되었습니다. 이처럼 식품 속 영양과 유해 요소를 관리하는 표준 기술은 일상의 식탁을 더욱 안전하게 만드는 파수꾼 역할을 수행합니다. 앞으로의 유기 분석 기술은 국민의 생명과 직결된 의약품 분야로 그 영역을 더욱 넓혀갈 전망입니다. 제약 과정에서 의도치 않게 발생하는 미세한 불순물은 인체에 치명적일 수 있으므로, 제약 회사의 측정 정확도를 높이는 것이 시급한 과제입니다. 고난도의 인공 합성 성분까지 정밀하게 측정할 수 있는 의약품 인증표준물질(CRM)이 개발된다면, 불순물 포함 의약품의 유통을 원천적으로 차단할 수 있습니다. 국민의 삶에 가장 맞닿아 있는 영역부터 측정 표준을 확립해 나가는 노력은 우리 사회의 안전망을 더욱 견고하게 구축할 것입니다.

• 화학
• 생명과학
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드 클라스] 제5화 초음파표준팀/초음파의 미래 측정표준을 확립하다!

초음파는 인간의 가청 주파수인 20 Hz ~ 20 kHz 범위를 넘어서는 높은 진동수의 소리를 의미합니다. 우리 귀에는 들리지 않지만, 초음파는 현대인의 일상 속에 깊숙이 자리 잡고 있습니다. 자동차 후방 센서가 장애물을 감지하고 로봇 청소기가 벽을 피해 이동하는 것, 그리고 병원에서 태아의 건강 상태를 확인하는 영상 진단 장비 등이 모두 초음파 기술을 기반으로 합니다. 이처럼 초음파는 보이지 않는 곳에서 우리의 안전과 편의를 지켜주는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 이러한 초음파의 활용은 크게 반사, 진동, 강도라는 세 가지 물리적 특성으로 나뉩니다. 먼저 반사 특성은 매질에 따라 소리가 튀어나오는 성질을 이용해 물체의 위치나 거리를 파악하는 데 쓰입니다. 빠른 진동 특성은 안경 세척기나 가습기에서 미세 기포를 만들거나 물자를 분산시키는 데 활용되며, 마스크 제조 시 열을 발생시켜 소재를 붙이는 용착 공정에도 필수적입니다. 마지막으로 초음파의 강도를 한곳으로 모으면 수술 없이 몸속 결석을 파괴하거나 피부 탄력을 개선하는 효과를 발휘합니다. 초음파의 발견 역사는 약 200여 년 전 박쥐의 비행 비밀을 파헤치던 생물학자들의 호기심에서 시작되었습니다. 어둠 속에서도 장애물을 피하는 박쥐의 능력이 시각이나 청각이 아닌 미지의 소리 덕분임이 밝혀지면서 초음파의 존재가 서서히 드러났습니다. 이후 피에르 퀴리가 물질에 전기를 가하면 진동이 발생하는 '압전 현상'을 발견하며 인간은 비로소 초음파를 인위적으로 생성하고 제어할 수 있는 도구를 갖게 되었습니다. 이러한 기초 과학의 성과가 모여 오늘날의 정밀한 초음파 측정 기술로 이어지게 된 것입니다. 정확한 초음파 활용을 위해서는 측정 표준의 확립이 무엇보다 중요합니다. 초음파를 발생시키는 초음파 변환기와 이를 수신하는 수중 청음기의 성능을 정밀하게 교정해야만 장비의 신뢰성을 보장할 수 있기 때문입니다. 최근에는 자연계에 존재하지 않는 특성을 지닌 인공 물질인 '메타물질'을 설계하여 파동을 더욱 정교하게 제어하는 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 메타물질을 이용하면 초음파의 발생 효율을 높이고 기존에는 불가능했던 초정밀 측정이 가능해져, 표준 기술의 새로운 지평을 열어가고 있습니다. 미래의 초음파 기술은 광 기반 측정 기술을 통해 한 단계 더 도약할 준비를 하고 있습니다. 이는 소리에 의한 매질의 굴절률 변화를 빛으로 관찰하여 초음파의 압력을 물리적 간섭 없이 정밀하게 측정하는 최첨단 기술입니다. 이러한 광 기반 측정 기술은 기존 방식보다 세밀한 데이터 확보가 가능하여 미래형 초정밀 표준의 기반이 될 것으로 기대됩니다. 국가 측정표준을 선도하는 전문 기관은 이러한 혁신적인 기술 개발을 통해 국민의 삶의 질을 높이고 표준의 품격을 세우는 데 끊임없이 매진하고 있습니다.

• 물리학
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드 클라스] 제4화 진공압력측정표준팀/세상의 모든 진공과 압력을 측정하다!

진공은 우리 일상에서 진공청소기나 포장재 등을 통해 흔히 접하는 개념이지만, 과학적 의미에서의 진공은 단순한 ‘비어 있음’ 이상의 깊은 의미를 지닙니다. 한자어로는 완전히 비어 있다는 뜻의 ‘절대 진공’을 의미하지만, 실제 자연계에서는 양자역학적 특성상 입자가 끊임없이 생성되므로 완벽한 진공을 구현하는 것은 불가능에 가깝습니다. 대신 우리는 압력이라는 물리량을 통해 진공의 정도를 표현하며, 우리가 숨 쉬는 대기압을 기준으로 압력이 낮아지는 방향을 진공의 영역으로 정의합니다. 대기압과 진공은 서로 밀접하게 연동되어 우리 주변의 물리적 환경을 구성하는 핵심적인 요소로 작용합니다. 진공에 대한 과학적 탐구는 17세기 이탈리아에서 본격적으로 시작되었습니다. 당시 갈릴레오는 펌프로 물을 끌어올릴 때 10미터 이상의 높이에서는 물이 더 이상 올라가지 않는 현상에 의문을 품었고, 그의 제자인 토리첼리가 이 수수께끼를 풀었습니다. 토리첼리는 물 대신 밀도가 높은 수은을 이용해 실험을 진행했고, 유리관 속의 수은 기둥이 일정 높이에서 멈추며 그 윗부분에 빈 공간이 생기는 것을 확인했습니다. 이것이 인류가 처음으로 증명한 진공의 존재였으며, 이 실험은 공기가 무게를 가지고 압력을 행사한다는 사실을 깨닫게 한 과학사의 중대한 전환점이 되었습니다. 진공 기술은 현대 과학기술과 산업 전반에서 ‘봄날의 햇살’처럼 보이지 않는 곳에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 식품의 신선도를 유지하는 진공 포장에서부터 정밀한 기압 설계에 이르기까지 그 응용 분야는 매우 넓습니다. 특히 반도체나 디스플레이 제조 공정에서는 미세한 불순물조차 치명적인 결함이 될 수 있는데, 고진공 환경을 조성함으로써 외부 기체나 오염 물질이 공정을 방해하지 않도록 철저히 차단합니다. 또한 누리호와 같은 우주 발사체가 극한의 환경을 견디며 비행할 수 있도록 지상에서 미리 우주와 유사한 고진공 상태를 만들어 테스트하는 과정에도 필수적으로 활용됩니다. 정밀한 산업 기술이 발전할수록 진공을 정확하게 측정하는 표준의 가치는 더욱 높아집니다. 반도체 공정에 사용되는 수많은 계측기가 올바른 수치를 가리키지 않는다면 생산 품질에 큰 차질이 생기며 전 세계 시장에서의 경쟁력을 잃게 됩니다. 이를 방지하기 위해 각 국가는 저진공부터 고진공에 이르는 다양한 구간의 표준기를 개발하여 산업체의 장비들을 교정하고 신뢰성을 부여합니다. 대한민국 국가측정표준 대표기관인 한국표준과학연구원(KRISS) 역시 국제적인 비교 연구를 주도하며 우리 기술이 세계 어디에서나 동일한 기준으로 인정받을 수 있도록 견고한 측정 표준 체계를 확립해 나가고 있습니다. 현재 진공 측정 기술은 과거의 수은 기반 방식에서 벗어나 빛을 활용한 광 기반 진공 표준기인 ‘OOPS(Upcoming Optical Pressure Standard)’로의 대전환을 맞이하고 있습니다. 수은의 유해성 문제를 해결함과 동시에 빛의 굴절률 변화를 정밀하게 측정하여 압력을 도출하는 이 방식은 기존보다 수십 배 이상의 높은 분해능과 광범위한 측정 능력을 자랑합니다. 이러한 차세대 표준 기술을 확보하는 것은 곧 글로벌 기술 주도권을 잡는 일이며, 대한민국 연구진은 독자적인 기술력을 바탕으로 세계 표준의 중심에 서기 위해 매진하고 있습니다. 안전하고 정밀한 빛의 세계가 열어갈 진공 표준의 미래는 우리 삶의 품질을 한 단계 더 끌어올릴 것입니다.

• 물리학
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드 클라스] 제3화 음향진동표준팀/세상의 모든 소리와 진동을 연구하다!

우리 사회는 수많은 소리와 진동 속에 살아가고 있지만, 이를 객관적으로 평가하고 비교할 수 있는 기준은 필수적입니다. KRISS 음향진동표준팀은 소리와 진동의 크기를 정확하게 측정하고 평가하는 임무를 수행하며, 이를 통해 일상생활의 질을 높이는 데 기여하고 있습니다. 음향학은 과학적 영역을 넘어 사람과 사회의 경험이 녹아 있는 학문이기에, 이를 표준화하여 공통의 척도를 마련하는 과정은 매우 중요합니다. 이러한 측정 표준은 단순히 기술적인 데이터를 넘어 우리 삶의 안전과 편리함을 지탱하는 기초가 됩니다. 음향 연구의 역사는 매우 깊어 뉴턴이나 로드 레일리 같은 위대한 과학자들로부터 시작되었으며, 오늘날에는 더욱 다양한 산업 분야로 확장되고 있습니다. 최근에는 신재생에너지로 각광받는 풍력 발전기의 저주파 소음처럼 과거에는 없었던 새로운 형태의 소음이 등장하고 있습니다. 이러한 저주파 소음은 가청 범위를 벗어나더라도 인체에 물리적 영향을 미칠 수 있기에, 그 특성을 정확히 분석하고 사람에게 미치는 영향을 연구하는 것이 필수적입니다. 이처럼 음향학은 고전적인 이론을 바탕으로 현대 사회가 직면한 새로운 소음 문제를 해결하는 방향으로 진화하고 있습니다. 현대의 음향 표준은 기술 중심에서 인간 중심의 표준으로 그 패러다임을 넓혀가고 있습니다. 과거에는 20대 남성의 평균 청력을 기준으로 정상 범위를 정의했으나, 고령화 사회로 진입하면서 이러한 기준에도 변화가 요구되고 있습니다. 청력이 약해진 고령층이 늘어남에 따라 보청기나 웨어러블 음향 기기의 성능을 정확히 측정하고 보급하기 위한 새로운 지표가 필요해진 것입니다. 이는 단순히 소리를 측정하는 단계를 넘어, 보건 의료 현장에서 신뢰할 수 있는 데이터를 제공함으로써 모든 세대가 소통의 즐거움을 누릴 수 있도록 돕는 실질적인 연구라고 할 수 있습니다. 음향과 진동 기술은 재난 방지와 안전 분야에서도 핵심적인 역할을 수행합니다. 지진 발생 시 수직과 수평으로 전파되는 거대한 에너지를 측정하기 위해서는 센서의 정밀도가 무엇보다 중요하며, 이를 평가하는 흔들림 장치와 새로운 표준 체계가 안전을 지키는 방패가 됩니다. 또한 최신 인공지능 기술이 접목된 음향 카메라는 소리의 위치를 이미지 위에 시각적으로 표시하여 조난자 구조 활동을 돕기도 합니다. 드론에 장착된 음향 감지 시스템은 가시거리가 확보되지 않는 산악 지형 등에서 소리만으로 구조 대상을 찾아내는 등 인명 구조의 새로운 지평을 열어가고 있습니다. 미래의 음향진동표준은 디지털 전환과 데이터 신뢰성 확보에 집중하고 있습니다. 기존의 아날로그 센서가 디지털 센서로 대체되는 시점에서 측정 소급성을 확보하는 것은 국가 기술 경쟁력의 핵심입니다. 방대한 양의 음향 진동 데이터에서 유용한 정보를 추출하고, 인공지능이 분석한 결과에 높은 신뢰성을 부여하기 위해 데이터 전체 과정에 대한 정밀한 관리가 이루어지고 있습니다. 궁극적으로는 변하지 않는 물리적 정의를 바탕으로 소리의 크기를 새롭게 정의하여, 어떤 환경에서도 흔들리지 않는 불변의 측정 표준을 확립하는 것이 KRISS 음향진동표준팀의 최종적인 지향점입니다.

• 물리학
• 융합
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드 클라스] 제2화 무기분석표준물질팀/세상의 모든 원소를 분석하다!

한국표준과학연구원(KRISS) 무기분석표준물질팀은 우리 일상에 존재하는 모든 물질을 정확하게 측정하고 분석하는 연구를 수행합니다. 이들은 주기율표에 존재하는 다양한 원소들이 특정 물질 안에 얼마나 포함되어 있는지를 정밀하게 분석하여 '인증표준물질(CRM)'을 개발합니다. 인증표준물질(CRM)은 정확한 측정값이 인증된 일종의 기준 물질로, 전 세계적으로 분석 결과의 신뢰성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 과거 미국 철도 사고의 원인이 제조사마다 달랐던 철 성분 표준 때문이었던 사례처럼, 측정의 기준이 통일되지 않으면 큰 사회적 비용과 위험이 발생할 수 있기에 표준 정립의 가치는 매우 큽니다. 팀의 연구 성과는 우리가 매일 먹는 음식의 안전을 지키는 데에도 적극적으로 활용되고 있습니다. 대표적인 사례인 '김치 인증표준물질'은 소금 성분인 나트륨이 분석에 미치는 영향을 최소화하여 김치 속 영양 성분을 정확히 측정할 수 있게 돕습니다. 또한 임상 분야에서는 혈액 내 전해질 농도를 정밀하게 분석하는 기술을 보급하여 의료 진단의 정확도를 높이고 있습니다. 이러한 인증표준물질은 개별 분석 기관들이 자신들의 장비와 기술로 도출한 데이터가 얼마나 정확한지 스스로 검증할 수 있는 잣대가 되어, 국민 건강 증진에 실질적인 기여를 하고 있습니다. 환경 보호와 산업 현장의 안전 관리 영역에서도 무기분석 기술의 중요성은 두드러집니다. 가전제품이나 자동차 부품 등에 사용되는 플라스틱 내 유해 중금속 함유량을 규제에 맞춰 정확히 측정하도록 지원하며, 어린이용 장난감이나 인테리어 자재의 안전성을 확보하는 데 기여합니다. 최근 심각한 사회적 문제로 대두된 미세먼지 역시 그 성분을 정밀하게 분석하여 대기 질 관리의 과학적 근거를 마련하고 있습니다. 아울러 원자력이나 화력 발전소의 냉각수 수질을 엄격히 관리할 수 있는 인증표준물질을 공급함으로써 국가 주요 인프라의 안정적인 운영을 뒷받침하고 있습니다. 정밀한 측정 결과는 우연히 얻어지는 것이 아니라, 철저한 검증과 인내의 과정을 통해 탄생합니다. 무기분석표준물질팀은 시료 하나를 분석하는 데 일주일 이상의 시간을 쏟을 정도로 높은 정밀도를 추구하며, 전 세계 다섯 손가락 안에 꼽히는 수준의 기술력을 자랑합니다. 연구의 우선순위를 정할 때도 경제적 수익성보다는 사회적 필요성과 시급성을 먼저 고려하며, 해외 유수의 측정 표준 기관들과의 끊임없는 비교 연구를 통해 신뢰성을 확보합니다. 이는 누구나 믿고 사용할 수 있는 절대적인 기준을 만들기 위한 연구자들의 집념이 담긴 결과물이라고 할 수 있습니다. 측정 표준은 단순한 숫자의 나열이 아니라 국가의 자립성을 상징하는 중요한 지표입니다. 해외 기술에 의존하지 않고 우리만의 기술로 구축한 표준 체계는 국내 산업을 보호하고 국민의 안전한 삶을 보장하는 든든한 방어막이 됩니다. 비록 대중에게 널리 알려지지 않은 묵묵한 연구 분야일지라도, 이들이 정립한 데이터 하나하나가 대한민국의 품격을 높이는 초석이 되고 있습니다. 연구팀은 앞으로도 다양한 분야의 인증표준물질을 개발하여 안전하고 건강한 대한민국을 만들기 위해 정밀 측정의 한계를 넓혀갈 비전을 품고 끊임없이 나아가고 있습니다.

• 화학
• 생명과학
• 지구환경과학
• 공학·기술

[KRISS 스탠다드 클라스] 제1화 선량측정표준팀/방사선량에도 측정표준이 있다?!

한국표준과학연구원(KRISS)의 선량측정표준팀은 대한민국의 모든 방사선량을 정확한 기준에 따라 측정하고 관리할 수 있도록 측정표준을 확립하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 이곳은 국가측정표준 대표기관으로서 생활과 기술의 품격을 높이기 위해 우수한 기술력을 바탕으로 방사선 방호, 진단, 치료 등 다양한 분야의 표준을 정립하고 있습니다. 모든 국민이 방사선을 안전하고 효율적으로 사용할 수 있도록 보이지 않는 곳에서 정밀한 기준을 세우는 것이 이들의 본질적인 임무라고 할 수 있습니다. 방사선 진단은 주로 의료 현장에서 인체의 내부 구조를 확인하기 위해 활용됩니다. 대표적으로 CT 촬영이나 엑스선 투과 검사 등이 있으며, 이러한 과정에서 방사선량의 정확한 측정은 인체 건강과 직결되는 매우 중요한 요소입니다. 선량측정표준팀은 방사선이 인체에 미치는 영향을 고려하여 의료 분야에 특화된 정밀한 측정 기술을 보급하고 있습니다. 이를 통해 환자는 적절한 선량으로 정확한 진단을 받을 수 있으며, 의료진은 신뢰할 수 있는 데이터를 바탕으로 환자의 상태를 명확하게 파악하게 됩니다. 방사선 방호와 안전 관리 역시 선량측정표준팀의 주요 연구 분야 중 하나입니다. 연구팀은 서베이미터와 같은 장비를 활용해 특정 공간의 방사선 위험성을 탐지하고, 작업자가 착용하는 개인 선량계를 통해 방사선량을 관리하는 기준을 마련합니다. 방사선은 산업 환경과 의료 현장 등 다양한 곳에서 사용되기에, 각 환경에 적합한 안전 기준을 세우는 것이 필수적입니다. 연구팀은 다방면에서 방사선량을 정밀하게 측정할 수 있는 표준을 연구하여 안전한 작업 환경 조성을 든든하게 뒷받침하고 있습니다. 방사선 치료 분야에서는 암세포를 효과적으로 제거하면서 주변 정상 세포의 손상을 최소화하는 것이 관건입니다. 이를 위해 연구팀은 인체 조직과 유사한 성질을 가진 물을 기준으로 한 '물 흡수 선량' 표준을 개발하여 보급하고 있습니다. 국제 기구에서는 치료 선량의 오차를 5% 이내로 유지할 것을 권고하고 있는데, 선량측정표준팀의 정밀한 교정 서비스와 기술 지원은 이러한 엄격한 기준을 충족하도록 돕습니다. 이는 환자가 최적의 선량으로 암을 치료받고 부작용을 최소화할 수 있는 환경을 제공하는 핵심 기반이 됩니다. 방사선에 대한 막연한 공포감을 해소하는 것 또한 측정 표준이 가진 중요한 가치입니다. 연구팀은 부정적인 인상을 줄 수 있는 용어 대신, 과학적이고 객관적인 '방사선량'이라는 표현을 사용하여 올바른 정보 확산에 힘쓰고 있습니다. 측정이라는 도구는 위험을 사전에 감지하고 대처할 수 있는 능력을 부여하며, 대중이 느끼는 심리적 불안을 완화하는 역할을 합니다. 정확한 표준 기술은 단순히 수치를 제공하는 것을 넘어, 전 국민이 언제 어디서나 안전하고 건강한 일상을 누릴 수 있도록 돕는 든든한 사회적 안전장치가 됩니다.

• 물리학
• 생명과학
• 공학·기술