길이의 양극한을 달리다 
    

모든 측정 분야가 그렇지만, 길이는 눈으로 가장 명확히 확인되는 기준이어서 늘 비교의 대상이 되곤 한다. 키가 큰 사람과 작은 사람, 장발과 단발, 초고층 빌딩, 초소형 카메라 등 길이는 아마도 우리 생활 속에서 가장 인식하기 쉽고 명백한 기준일 것이다. 하지만 측정기술을 연구개발 하는 데 있어서는 의미가 조금 다르다. 현미경으로도 보이지 않는 미세한 길이, 혹은 사람의 가시범위에서는 한 번에 볼 수 없는 긴 길이를 연구대상으로 하기 때문이다.

하지만 과학은 확실한 결과를 내야 하기 때문에 연구자들은 극한의 한계를 극복하기 위해 더 열심히 노력한다. 이번에는 길이 분야에서 확실한 성과를 거둔 나노측정센터의 제갈원 박사, 길이센터의 김종안 박사와 함께 이야기를 나눠본다.

극한의 길이를 연구하는 사람들
나노미터 이하 수준의 박막두께 차이를 구별할 수 있는 측정기술을 개발한 나노측정센터 제갈원 박사, 장거리 길이 측정 기술을 연구하는 길이센터의 김종안 박사를 만났다. 초소형 연구와 초대형 연구를 하는 즉, 극과 극을 연구하는 과학자들이지만 길이의 극한을 추구하는 측정기술을 연구한다는 공통점이 있다. 먼저 두 박사님의 연구 성과에 대해 묻기로 했다.

KRISS 안에서 가장 작은 길이를 연구하는 나노측정센터 제갈원 박사

사회자 제갈원 박사님이 하고 계신 길이 연구는 어떤 내용인가요?
제갈원 박사 반도체 산업이나 디스플레이 산업에서 많이 쓰이고 있는 박막 두께를 측정하는 연구를 하고 있습니다. 즉 반도체의 웨이퍼나 디스플레이의 평판유리 위에 제작된 얇은 필름의 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 기술과 그 측정기기의 교정을 위 한 표준물질에 관한 연구를 하고 있습니다. 어떻게 보면 KRISS 안에서 가장 미세한 길이를 다루는 연구 분야 중 하나입니다.

사회자 미세한 길이를 연구하며 나노측정센터에서 얻은 성과를 소개해주시죠.
제갈원 박사 박막의 두께를 정확히 측정하는 기술도 중요하지만 이에 못지않게 산업체 현장에 널리 보급된 측정기기의 교정과 검정을 위한 표준시료를 함께 보급하는 것 역시 대단히 중요합니다. 이에 따라 더 미세한 두께의 차이를 더 빠르게 측정할 수 있는 기술 개발에 큰 관심을 가지고 있습니다. 최근 들어서는 공정의 미세화가 급속도로 진행되어 박막두께 표준물질이 상당히 중요시되고 있습니다. 과거 2000년도 이전에 박막두께 표준물질의 주 수요처가 반도체 및 디스플레이 회사와 같은 대기업 위주였다면, 2000년도 이후에는 국내의 계측기기를 생산하는 중소기업이 주 수요처로 바뀌었습니다. 그만큼 국내 계측기기 산업의 저변이 확대되었고 경쟁력이 높다는 증거이겠지요.

우리가 국내 계측기기 업체에 판매한 표준물질이 그 회사의 계측기와 함께 대기업에 납품되어 몇 년 후에 다시 우리에게 재교정을 의뢰가 들어오는데, 이를 곰곰이 생각해보면 KRISS에서 중소기업으로, 중소기업에서 대기업으로, 대기업에서 다시 KRISS로 돌아오는 선순환 고리를 가지고 있다고 생각합니다. 즉 우리 분야에서는 어느 정도 대중소기업의 상생협력 관계가 잘 형성되어 있고, 우리 분야가 그 고리의 하나를 담당하고 있다는 것에 큰 자부심을 느낍니다. 현재는 측정오차를 최소화 할 수 있는 새로운 구조의 측정기술과 관련된 국내외 특허출원과 논문 발표를 완료한 상태이며 향후 수년 내에 국내 계측기기 업체에 기술이전을 통해 상용화를 이루는 것이 연구의 최종목표입니다.

나노혁명의 중심으로 무한한 가능성을 가진 계측기 연구
사회자 계측기 연구에 대한 전망은 어떤가요?
제갈원 박사 최근 들어서는 공정의 복잡 다양성으로 인해 단순한 박막의 두께뿐 아니라 극미세 나노구조에 관한 정보를 함께 얻어내는 것을 요구합니다. 이를 위해서는 기존의 박막 두께를 측정하는 계측기기에 비해 한 단계 더 높은 정밀도와 정확도를 가지는 측정기술의 개발과 이에 맞는 표준물질의 개발이 필요하지요. 우리 연구팀에서는 극미세 나노구조를 측정할 수 있는 타원계측기술과 나노구조 표준물질 개발을 장기 비전으로 가지고 있습니다.

사회자 우리나라의 주력산업에 큰 기여를 할 수 있다는 점이 연구의 보람일 것 같네요. 그럼 마지막으로 개인적 계획을 말씀해 주시겠습니까?
제갈원 박사 현재까지 연구의 주 관심대상은 박막 두께였습니다. 앞으로는 앞서 말씀드렸듯이 극미세 나노구조를 비파괴, 실시간으로 측정할 수 있는 광측정기술에 큰 관심을 가지고 연구를 수행할 계획입니다. 미래에는 나노구조 표준물질 역시 박막두께 표준물질처럼 국내 중소기업에 보급되어 선순환 고리의 틀을 잡을 수 있도록 연구에 매진하는 것이 개인적인 소망이자 계획입니다.

장거리 길이 측정을 연구하는길이센터 김종안 박사

사회자 장거리 길이 측정에 대한 연구하고 계신데요, 자세하게 어떤 연구인지 설명 부탁드릴게요.
김종안 박사 장거리 길이 측정 분야는 수십 미터 정도의 길이 측정에 사용되는 측량기에서부터 수백 미터 심지어는 우주 공간상의 인공위성까지 거리 측정 같은 것도 이 분야 연구에 해당됩니다. 이러한 여러 가지 분야 중에서 저희가 관심을 가지고 있는 것은 대형 구조물의 측정, 공간상의 3차원 물체 측정과 같은 여러 가지 분야에서 응용될 수 있는 측정 기술입니다.

사회자 관심 연구 분야의 성과는 어떻게 활용될 수 있는 것인가요? 또 외국의 선진 연구 기관과의 차별성을 위해서는 어떤 노력을 하고 있나요?
김종안 박사 주요한 연구 성과로 기대되는 것 중 하나가 현재 우리가 사용하는 카메라와 같은 형태로 3D 형상을 측정할 수 있는 3D 카메라의 개발입니다. 이러한 카메라가 개발된다면 건물은 물론 배·로봇·자동차에 이르기까지 손쉽게 대형 형상을 측정하기 위한 발판이 되어 줄 것이라 생각되고, 이 외에도 다양한 응용 분야가 있을 것으로 기대됩니다. 현재 KRISS에서는 후발 연구주자로서 너무 늦지 않은 시기에 이 분야를 주도할 수 있는 가시적인 성과를 낼 필요가 있다고 봅니다. 이를 위해 그동안 작은 아이디어들을 모아 특허를 내고 선행기술들에 대한 기술추적도 하고 꾸준한 노력을 해오고 있습니다.

세상을 깜짝 놀라게 할 KRISS 존재감 확인이 선행요건

사회자 어떤 방식으로 대형 측정기술과 관련한 아이디어를 구현하고 있나요?
김종안 박사 먼저 새롭게 도출된 아이디어를 원리화 시키고 있습니다. 하지만 이론적으로 구현될 것 같지만 실제로 구현하는데 많은 걸림돌이 있는 것이 사실입니다. 현재로서는 3D 카메라의 수백만 개의 센서 중에서 하나의 센서의 구현 가능성에 대하여 테스트해 보는 단계입니다. 하나가 성공할 경우 이를 확장시켜 실질적 3D 카메라가 구현이 가능할지 실험해 볼 계획입니다.

사회자 극한을 연구하는 과학자로서 측정 분야의 매력은 무엇인가요? 반면 연구과정 중 힘든 점은 없나요?
김종안 박사 지금의 연구는 선진국들이 발 벗고 나서서 하는 과제입니다. 하지만 우리는 이제 막 걸음마를 뗀 상태죠. 아직은 미약하지만 올해 안으로 세상에 기술을 보여주고 싶습니다. 그러기 위해 기술개발로 측정방법을 새롭게 구현하는 방법을 고민하고 있죠. 올해까지는 재료를 만들고, 그 다음은 시스템화 하는 게 목표입니다. 더 나아가 향후 10년 내에는 상업화를 시도하려고 하고 있어요. 이를 위해 현재도 적극 노력하고 있습니다.