분석과학은 관찰이라는 가장 기본적인 과학 활동과 직결되는 분야로, 노벨 과학상 수상자의 상당수가 이와 관련된 기술 개발로 공로를 인정받을 만큼 중요합니다. 이는 독자적인 분석장비 확보가 곧 국가의 과학 경쟁력임을 시사합니다. 하지만 우리나라는 그동안 외산장비 의존도가 약 67%에 달할 정도로 높아 진정한 의미의 기술 자립에 어려움을 겪어왔습니다. 다행히 최근 들어 기초 연구의 핵심인 광학 영상 장비들이 국산화되면서 주요 수입국들의 기술적 영향력에서 서서히 벗어나기 시작했습니다.

투과전자현미경은 원자 수준의 분해능으로 시료의 구조를 영상화하고 분석할 수 있는 유일한 장비이기 때문에 우리나라도 예외 없이 100% 수입에 의존해 왔으나, 마침내 국산화에 한 걸음 다가섰습니다.

기초과학 연구의 대표적 장비인 30kV급 보급형 투과전자현미경은 전자빔을 가속해 시료 내부의 구조를 원자 수준에서 분석할 수 있는 유일한 도구입니다. 그동안 미국과 일본이 세계 시장의 97%를 점유하며 기술을 독점해왔으나, 국내 연구팀이 2015년부터 연구를 시작해 마침내 국산화 플랫폼 구축과 시제품 제작에 성공했습니다. 핵심 요소인 전자원과 카메라, 시료 스테이지 등을 자체 개발함으로써 이제는 나노 수준의 관찰이 필요한 국내 기업과 학교 등 다양한 분야에 고성능 분석 환경을 제공할 수 있게 되었습니다.

2차 이온 질량 분석기는 시료에 이온빔을 조사하여 발생하는 2차 이온의 질량을 분석해 화학적 조성을 파악하는 필수 장비입니다. 최근 이 장비의 핵심 요소인 기체 클러스터 이온빔 장치가 국산화되면서, 전량 수입에 의존하던 상황을 반전시킬 발판을 마련했습니다. 특히 아르곤 원자 클러스터를 활용한 이온빔은 유기 물질이나 생체 시료를 손상 없이 정밀하게 가공할 수 있어, 반도체와 OLED 디스플레이 같은 국가 전략 산업의 3차원 분자 영상 분석 분야에서 세계적인 수준의 정밀도를 기록하고 있습니다.

반도체 소자의 미세 발열을 측정하는 기술에서도 획기적인 국산화 성과가 나타났습니다. 기존 적외선 방식의 외산장비는 표면 온도만 측정 가능하고 분해능이 낮다는 한계가 있었으나, 새로 개발된 공초점 열반사 현미경은 가시광을 이용해 소자 내부의 열원까지 3차원으로 측정할 수 있습니다. 이는 기존 외산장비보다 10배 뛰어난 0.3마이크로미터 수준의 분해능을 자랑하며, 해외 선진 기업이 선점한 특허망을 피해 독자적인 원리로 구현되었습니다. 고성능이면서도 가격 경쟁력을 갖춰 향후 기술 수출까지 기대되는 대목입니다.

실험실은 새로운 과학 기술이 탄생하고 다듬어지는 산실입니다. 이곳에서 사용되는 핵심 분석장비들을 우리 기술로 만드는 일은 탄탄한 기초 연구의 기반을 닦고, 그 위에서 더욱 뛰어난 응용 기술이 피어날 수 있게 합니다. 한국기초과학지원연구원을 중심으로 진행되는 지속적인 연구장비 국산화 노력은 외산장비의 한계를 넘어 우리나라 과학 기술의 자립을 앞당기는 원동력이 될 것입니다. 앞으로도 독자적인 분석 기술 확보를 통해 세계 시장에서 우리 과학의 위상을 높여 나갈 것으로 보입니다.