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가스분석

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[KRISS 연구성과] 원천기술 개발부터 전문인력 양성까지, 소부장 전주기 책임지는 표준연

2019년 7월, 일본의 핵심 소재 수출 규제 조치는 한국 반도체와 디스플레이 산업에 유례없는 위기 상황을 초래했습니다. 불화수소, 포토레지스트, 폴리이미드처럼 전적으로 수입에 의존하던 소재들의 수급 불균형은 첨단 산업 전반에 커다란 경고등을 켰습니다. 그러나 대한민국은 이 위기를 오히려 기술 도약의 소중한 기회로 삼아 소재·부품·장비(소부장) 분야의 핵심 기술 개발에 총력을 기울였습니다. 정부와 기업, 연구기관이 힘을 합쳐 공급 안정화를 도모하고 제도적 지원을 강화하며 산업의 기초 체력을 단단하게 다졌습니다. 기술 자립을 향한 여정의 중심에는 한국표준과학연구원(KRISS)의 헌신적인 노력이 있었습니다. 국가연구실(N-Lab)로 지정된 반도체측정장비팀은 외산 장비가 장악하고 있던 반도체 장비 시장에서 독자적인 원천 기술을 확보하는 성과를 거두었습니다. 특히 반도체 공정 중 발생하는 오염 입자를 실시간으로 감지하는 고진공 펌프 측정 장치와 세계 최초의 플라즈마 밀도 측정 기술은 생산성을 획기적으로 높이는 혁신적인 기술로 평가받습니다. 이러한 장비 개발은 우리 기술의 신뢰성을 증명하며 국내 기업들의 기술적 난제를 해결하는 든든한 밑거름이 되고 있습니다. 반도체 제조의 핵심 소재인 초고순도 불화수소는 오랜 기간 특정 국가의 독점으로 인해 품질 평가조차 해외에 의존해야 했던 분야였습니다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 세계 최고 수준의 가스 측정표준 기술을 활용해 불화수소의 순도를 정밀하게 분석하는 시험 검사 서비스를 지원하며 국산 소재의 품질 향상을 견인했습니다. 이 과정에서 SK머티리얼즈와 같은 국내 기업은 한국표준과학연구원(KRISS)의 신뢰성 있는 평가 기술을 바탕으로 99.999% 이상의 초고순도 불화수소 양산에 성공할 수 있었습니다. 이는 산학연 협력을 통해 소재 강국으로 도약하는 중요한 전환점이 되었습니다. 현재 우리나라 연구 현장에서 사용하는 장비의 약 60% 이상은 여전히 해외 제조사의 제품에 의존하고 있는 실정입니다. 진정한 기술 자립을 이루기 위해서는 단순한 대체품 제작을 넘어, 신기술이 적용된 고부가가치 연구 장비를 독자적으로 개발할 수 있는 역량이 필수적입니다. 이를 위해 한국표준과학연구원(KRISS)은 국산 연구 장비 활용 랩을 운영하여 중소기업과 연구자들이 우수한 국산 장비를 직접 체험하고 기술 자문을 받을 수 있도록 돕고 있습니다. 이러한 기반 구축은 국산 장비 산업의 활성화를 유도하고 세계 시장 점유율을 높이는 핵심적인 전략이 됩니다. 기술 혁신의 완성은 결국 창의적인 인재를 양성하는 것에서 시작됩니다. 이공계 학생과 산업체 재직자를 대상으로 진행되는 연구 장비 소프트웨어 개발 교육은 현장의 인력 공백을 메우고 직무 맞춤형 전문가를 길러내는 중요한 역할을 수행합니다. 또한 대학과의 상호 협력을 통해 반도체 원천 소재와 측정표준 분야의 고급 전문 인력을 지속적으로 배출할 계획을 가지고 있습니다. 원천 기술이라는 씨앗이 자라 전문 인력이라는 꽃을 피울 때, 대한민국은 기술과 기업, 사람이 함께 어우러진 울창한 소부장 강국의 숲을 이루며 미래 경쟁력을 확보하게 될 것입니다.

[KRISS 연구성과] 원천기술 개발부터 전문인력 양성까지, 소부장 전주기 책임지는 표준연
한국표준과학연구원KRISS 연구성과
  • 화학
  • 융합
  • 공학·기술

과학 1번지 대전, 최초의 과학자(김진석 박사)

대기 중 아르곤 함량에 대한 표준값은 오랜 시간 0.917%로 통용되어 왔으나, 정밀한 질량 측정 과정에서 일관되지 않는 오차가 발견되었습니다. 실제 아르곤 함량은 0.933% 이상이었음에도 과거의 부정확한 측정치가 국제적인 표준으로 인정받고 있었던 것입니다. 아르곤은 질소나 산소보다 분자량이 크기 때문에, 이 미세한 함량 차이는 공기의 전체 질량과 부력 계산에 결정적인 영향을 미칩니다. 이러한 오차를 바로잡는 과정은 단순한 수치 수정을 넘어 현대 과학계의 정밀도를 한 단계 높이는 중요한 계기가 되었습니다. 새로운 아르곤 함량은 국제적인 공인을 얻으며 전 세계 과학적 기준을 바꾸어 놓았습니다. 특히 아르곤은 다른 물질과 반응하지 않는 특성 덕분에 고고학 유물의 연대 측정에 핵심적인 지표로 활용되는데, 새롭게 규명된 동위원소 비율은 연대 계산의 정확성을 획기적으로 개선하는 밑거름이 되었습니다. 한국표준과학연구원(KRISS) 연구진이 증명해낸 데이터가 국제 표준으로 채택됨에 따라, 이제 전 세계 과학자들은 해당 연구 결과를 바탕으로 정밀한 분석을 수행하고 있습니다. 이는 한국의 측정 과학 역량이 세계적 수준임을 입증한 사례입니다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 가스 분석 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 특히 정밀한 질량분석기를 활용해 타 국가가 재현하기 어려운 독보적인 성과를 내고 있습니다. 이러한 표준의 정립은 산업 현장에서도 실질적인 경쟁력이 됩니다. 예를 들어 자동차 수출 시 배출가스 검사 결과를 미국 등 해외에서 상호 인정받을 수 있는 것은 국가 간 표준 기관의 신뢰가 구축되어 있기 때문입니다. 보이지 않는 곳에서 기준을 세우는 표준 연구는 국가 경쟁력을 지탱하는 기초 과학의 핵심이며 우리 삶의 질을 높이는 토대가 됩니다.

과학 1번지 대전, 최초의 과학자(김진석 박사)
한국표준과학연구원KRISS 연구자 인터뷰
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  • 공학·기술

과학 1번지 대전, 최초의 과학자(김진석 박사 편)

공기 조성에 관한 기존의 지식은 아르곤 농도를 0.917%로 정의해 왔으나, 정밀한 측정 연구를 통해 실제 농도가 0.933%라는 사실이 새롭게 밝혀졌습니다. 이는 과거의 부정확한 데이터가 오랜 시간 관습적으로 통용된 결과였으며, 2004년이 되어서야 정밀한 질량 분석 연구를 통해 올바른 수치로 교정될 수 있었습니다. 아르곤은 질소나 산소보다 분자량이 크기 때문에, 이러한 미세한 농도 차이는 공기 전체의 질량 산출과 부력 계산에서 발생하는 물리적 오차를 해결하는 결정적인 단서가 되었습니다. 수정된 아르곤 농도는 국제도량형국(BIPM)의 검증을 거치며 그동안 해결되지 않았던 부력 측정의 불일치 문제를 완벽하게 해소하였고, 이는 과학계의 획기적인 발견으로 인정받았습니다. 한국 연구진은 프랑스에서 열린 전문가 회의에 초청되어 독자적인 순도 분석법과 질량 분석 기술을 발표하며 큰 찬사를 받았으며, 해당 데이터는 현재 국제 표준으로 채택되어 널리 사용되고 있습니다. 특히 아르곤은 반응성이 없는 불활성 기체로서 고고학적 연대 측정 등 정밀한 데이터가 요구되는 다양한 기초 과학 분야의 신뢰도를 높이는 데 기여하고 있습니다. 국가 표준기관이 확립한 정밀한 측정 기준은 학술적 성과를 넘어 국가 간 무역과 산업 현장에서 데이터의 상호 신뢰를 지탱하는 든든한 버팀목이 됩니다. 한국표준과학연구원은 가스 분석 분야에서 세계 최고 수준의 역량을 보유하고 있으며, 다른 기관에서 쉽게 시도하기 어려운 고성능 질량 분석기를 활용해 독보적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 남들이 재현하기 힘든 정밀한 기술력을 유지하며 연구에 매진하는 전문가들의 헌신은 대한민국을 세계적인 측정 표준 강국으로 만드는 핵심적인 동력이 되고 있습니다.

과학 1번지 대전, 최초의 과학자(김진석 박사 편)
한국표준과학연구원
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