시료의 각 부분별 온도 차이를 이용해 3μm(마이크로미터·1백만분의 1m)까지 분별할 수 있는 '초정밀 열영상현미경'이 개발됐다. 이 장비는 앞으로 반도체소자 결함검사 장비와 나노·바이오 분야의 분석장비로 활용될 전망이다.

한국기초과학지원연구원(원장 정광화) 첨단장비개발사업단 김건희 박사팀은 지난 2009년부터 5년간 총 80억원의 예산을 투입해, 시료의 열상 이미지를 3μm까지 구분하고, 온도분해능 0.005K(캘빈온도)에 1초당 약 100장의 영상을 얻을 수 있는 '초정밀 열영상현미경'을 국내 최초로 개발했다고 29일 밝혔다.

이번에 개발한 '초정밀 열영상현미경'은 시료의 열 특성을 이용해 분석이 이뤄지는 새로운 개념의 분석장비로 적외선열화상 장치와 현미경을 결합시킨 형태이다.번 개발에서 핵심이 된 부분은 시료에서 방출되는 적외선을 확대하는 '적외선 광학계'로 이 장치는 NA(numerical aperture)값이 0.75이하, 작동거리는 15mm로 개발됐다. 연구팀은 이 외에도 시료의 온도와 비교하며 기준온도를 제공하는 흑체장치를 온도분해능 10mK(밀리캘빈) 이하 성능으로 개발했으며, 시료의 적외선 검출시스템(해상도 640x512, 검출파장 3~5μm)을 제작하고, '초정밀 열영상현미경'의 각 부분을 통합 제어하는 통합제어시스템을 개발했다.

지금까지 열영상현미경 기술은 주로 반도체소자 결함 검출장비로 활용돼왔으며, 기존에 선진국이 개발한 장비는 공간분해능 5~7μm, 온도분해능 20~100mK 수준에 불과했다.

반면, 기초연의 '초정밀 열영상현미경'은 공간분해능과 온도분해능을 크게 향상시킴으로써 반도체소자 결함 검출장비뿐 만 아니라 나노·바이오·의료 분야에서 요구되는 수μm 크기의 생체시료 분석연구, 수mK까지의 온도분석을 통한 나노입자 응용연구에 활용이 가능하단 평가다.

또한 반도체, 태양전지, LED 등 핵심부품의 결함 및 성능검사가 필요한 전자부품 분야와 시료의 손상 없이 열분포 분석이나 나노입자의 주입으로 질병진단이 이뤄지는 생체시료 분석연구에도 활용될 전망이다.

김건희 박사는 "초정밀 가공기술은 몇몇 선진국이 보유한 기술로 기술이전이 불가능한 영역이지만, 중소기업이 필요로 하는 기술인 동시에 항공우주·국방 분야에서도 요구되는 국가 핵심기술이다"며, "그동안 '우주용 적외선 카메라 렌즈', '과학기술위성 3호의 적외선 광학계' 개발에 이어, 이번에 '초정밀 열영상현미경' 개발을 통해 고해상도 대물렌즈 상용화기술을 확보함으로써 분석장비 국산화의 기반을 구축했다"고 밝혔다.

한편 '초정밀 열영상현미경'의 개발과정과 요소기술은 29일부터 내달 1일까지 서울 코엑스에서 열리는 '2013 국제연구개발장비전'을 통해 소개된다.