미시세계부터 우주까지, 

 세상의 모든 길이를 다루는 연구자들

길이형상측정그룹

(좌측부터) 강주식 책임연구원, 우제흔 선임연구원, 이혁교 길이형상측정 그룹장, 안희경 선임연구원

KRISS 길이형상측정그룹은 우리나라의 길이, 각도, 형상 표준을 확립하고 이를 세계 수준으로 유지하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 오늘도 보이지 않는 값 하나를 위해 수 나노미터와 수천 킬로미터를 넘나들며 국가의 길이표준을 지키고 있는 길이형상측정그룹을 찾아갔다. 

길이표준을 유지하고 보급하는, 엄중한 임무 

 “우리 그룹의 가장 중요한 임무는 대한민국에서 길이를 측정한 값이 세계 어디에서 측정한 값과도 일치하도록 표준을 유지하는 것입니다.” 이혁교 그룹장은 길이형상 측정그룹을 이렇게 소개했다. 길이, 각도, 형상 등 물리량에 대한 국가측정표준을 확립하고, 국내에서 측정한 값이 국제적으로도 일치하도록 표준을 유지하는 것이 길이형상측정그룹이 담당하고 있는 임무다. 

또한 길이형상측정그룹은 산업계와 과학계, 나아가 국가 차원의 전략적 기술에 적용될 정밀측정기술을 개발하고 이를 이전하는 역할도 수행하고 있다. 특히 산업계가 수행하기 어려운 초미세(나노미터) 영역과 초장 거리(수천 킬로미터) 영역의 측정 기술 개발에 집중하고 있다. 최근에는 반도체, 디스플레이, 정밀부품 산업의 초미세 측정 수요가 급증하며, 나노미터 수준의 측정 기술 개발이 활발히 이뤄지고 있다.

특히 반도체 분야에서는 수 나노미터 수준의 길이 측정이 필수적이다. 특히 EUV(극자외선) 공정용 마스크에 발생하는 초미세 결함(디펙트)과 입자(파티클)를 빠르고 정밀하게 측정하는 기술이 중요한데, 그 분야의 측정 기술을 길이형상측정그룹이 맡고 있다. 

이에 대해 안희경 박사는 “반도체 패키징 분야에서는 과거 수 마이크로미터 분해능으로 측정하던 것을 수백 나노미터 이하로 낮추고, 높이뿐 아니라 표면 거칠기, 패턴, 박막 속 결함까지 정밀 측정하는 기술 개발이 이뤄지고 있다”고 설명했다. 길이형상측정그룹은 반도체 생산 수율을 높이기 위해 요구되는 측정 정확도와 속도를 동시에 만족하는 현미경 기술을 개발하고 있다.

장거리 측정 분야에서는 지구와 위성, 더 나아가 달까지의 거리 측정 기술을 개발 중이다. 지난해 국내 방산기업에 이전된 무인항공기용 광영상장비 기술은 대한민국의 감시정찰 능력 향상에 활용될 예정이다. 

우제흔 박사는 “50 m 장거리 벤치 설비를 활용해 장거리 측정의 소급성과 정확도를 확보하는 역할을 하고 있어요. 이런 장거리 측정을 지원할 수 있는 기관이 국내에는 많지 않기 때문에 사회적으로도 꼭 필요한 일”이라고 강조했다. 이처럼 길이형상측정그룹은 산업계가 아직 대응하지 못하는 영역을 선제적으로 발굴하고, 그 역할을 담당하며 기술적 기반을 마련해 가고 있다. 

길이형상측정그룹은 미래를 준비하는 길이 측정표준 확립 및 유지 연구에도 힘쓰고 있다. 대표적인 것이 ‘펨토초 레이저 기반 차세대 길이측정표준’ 개발이다. 여러 파장의 레이저를 동시에 방출해 절대 거리를 측정하는 기술로, 기존 간섭계가 상대 거리만 측정할 수 있었던 한계를 극복할 것으로 기대된다. 이혁교 그룹장은 “펨토초 레이저는 간섭계의 한계를 넘어 절대 거리를 정밀하게 측정할 수 있는 기술로, 새로운 분야의 표준 수요에 대응하기 위해 개발 중”이라고 설명했다. 

측정표준을 세계적 수준으로 유지하기 위해 차세대 각도 표준기 개발을 진행 중이다. 본 기술은 이미 독일 PTB 등 세계 주요 표준기관과 동급인 0.001초(1도의 약 3천만분의 1)의 분해능으로 각도를 생성할 수 있으며, 현재는 측정 불확도를 더욱 개선하는 작업이 이어지고 있다.

길이형상측정그룹은 산업계가 아직 대응하지 못하는 영역을 선제적으로 발굴하고, 

그 역할을 담당하며 기술적 기반을 마련해 가고 있다. 

이 일을 하는 사람들 

길이형상측정그룹의 연구자들에게 측정표준을 확립하고 유지하는 일은 단순한 연구가 아니다. 안희경 박사는 “제가 개발한 기술이 산업현장에서 실제로 적용되는 걸 볼 때 큰 보람을 느낍니다. 앞으로도 현실 산업에서 바로 쓸 수 있는 기술을 계속 연구해 나가고 싶어요”라고 말했다. 

우제흔 박사는 국제회의 참석 당시를 떠올리며 “국제 회의에서 한국의 존재감을 확인할 때마다, 자긍심과 함께 이 체계를 우리가 지키지 않으면 안 된다는 책임감이 생깁니다”라고 전했다.

이처럼 길이형상측정그룹 연구자들은 세계 측정표준 분야에서 한국을 대표하고, 전 세계 표준기관과 협력하는 과정에서 많은 긍지와 사명감을 공유하고 있다. 강주식 박사는 교육을 통한 보람을 전했다. “국내 산업체뿐 아니라 해외 표준기관 연구자들을 대상으로 교육을 진행하는데, 그들이 우리에게 배운 기술로 현장에서 성과를 내고 있다는 이야기를 들을 때 큰 보람을 느낍니다”라고 말했다.

과거의 자산 위에 준비하는 미래

“KRISS 50년 역사에서 손꼽을 만한 성과로, 요오드 안정화 헬륨-네온 레이저를 개발한 것이 있어요. 당시에는 각국 표준기관이 직접 개발하지 않으면 쓸 수 없는 장비였는데, 우리가 개발해 국제 비교에서도 우수성을 입증했죠” 강주식 박사는 대한민국 길이 표준기 ‘KRISS Laser 2’를 언급했다. 길이형상측정그룹은 ‘KRISS La-ser 2’를 자체 개발해 국제표준과 비교해 우수성을 입증했으며, 이를 통해 길이 일차 표준기를 직접 개발·운용한 경험을 갖추게 됐다. 

이처럼 길이형상측정그룹은 오랜 시간 축적해온 연구 성과와 경험을 자산으로 미래 연구를 준비하고 있다. 장거리 측정 분야에서는 장기적으로 지구-달 거리 측정 기술 개발을 목표로 삼고 있다. 현재 전 세계에서 이 기술을 확보한 나라는 미국, 프랑스, 이탈리아, 중국 4개국 뿐이다. 

이혁교 그룹장은 “우리도 그룹 내 기술들을 조합하면 충분히 가능할 것”이라며, 달까지의 거리 측정 기술 확보를 통해 한국 측정기술의 위상을 높이는 꿈을 키워가고 있다. 이혁교 그룹장은 앞으로의 목표에 대해 “연구도 중요하지만, 가장 중요한 것은 그룹원들이 하고 싶은 연구를 마음껏 할 수 있도록 지원하는 것입니다. 그렇게 개개인이 자율과 책임을 갖고 행복하게 연구해야 좋은 결과도 나올 거라 믿어요”라고 말했다. 

국가측정표준을 확립하는 사명과 우리나라 산업 및 과학기술 발전을 뒷받침하는 책임감을 안고, 이들은 미시 세계에서부터 우주까지 길이의 세계를 행복하게 탐구하고 있다. 그 여정을 앞으로도 든든한 마음으로 지켜보려 한다.