연구와 표준 확립을 통해

Fast Follower를 넘어 First Mover로

㈜에스팩

 

푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier Transform Infrared Spectroscope : FTIR)는 반도체 생산 수율을 높이고 유 해 가스로부터 국민의 건강을 지키기 위해 전국 5천여 개 공장 굴뚝에 설치하여 정확한 환경 영향을 평가하는 데 활용되는 필수 장비로, 얼마 전까지만 해도 우리나라는 국내에 생산 기업이 없어서 100% 수입에 의존할 수밖에 없었다. 광 특성 을 활용한 측정 장비를 개발하여 글로벌 강소 기업을 추구하는 ㈜에스팩은 일찌감치 이 시장의 잠재력을 간파하고 2016 년부터 연구개발에 뛰어들어 8년 만에 제품 상용화라는 쾌거를 이루어냈다. 더구나 개발된 FTIR은 장비 국산화 기업들 이 흔히 하듯 외산 장비를 그대로 복제하는 수준을 넘어, 직접 광학 설계를 하고 고객의 요구 사항을 제품에 반영할 수 있 는 기술 수준까지 도달한 것이다. 말 그대로 Fast Follower가 아니라 First Mover인 셈이다. 본 제품은 2022년 12월 초에 월성 2 원자력발전소에 설치하여 정상적으로 가동 중에 있고, 올해 6월 말에는 월성 1 원자력발전소에 추가 설치할 예정이다. 2023년 12월에는 환경부의 형식 승인을 받아 본격적인 환경 장비 시장 진입에 성공한 에스팩. 그들이 개발한 FTIR의 경쟁력과 그들이 그리는 미래를 좀 더 세밀하게 들여다보기로 하자.

 

광특성 활용 장비로 글로벌 강소기업을 꿈꾸는 에스팩, FTIR로 일내다

광정렬시스템, 시간대역 광반사 측정기, OLED 재료 수명 분석기, 광섬유 분포형 온도 센서 등 광특성을 활용한 장비를 연구 개발해온 에스팩이 큰일을 냈다. 세계 최초로 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR)와 공동감쇠분광기(Cavity Ring Down Spectroscope: CRDS)를 동시에 개발해낸 것. 그중 KRISS와 공동 개발한 FTIR은 적외선으로 쌍극자 모멘트가 변화하는 분자의 진동과 회전에 대응하는 에너지 흡수를 측정하여 분자의 종류와 농도를 분석해낼 수 있는 장치다.

이종해 최고기술책임자 “FTIR 장비는 고체나 액체뿐 아니라 눈에 보이지 않는 기체를 1 ppm까지 분석할 수 있는 장비입니다. 기체에 대해 먼저 이야기해보죠. 환경부에서는 우리나라 굴뚝에서 배출되는 유해가스들을 실시간을 모니터링하는데, 이 데이터를 바탕으로 공기중으로 배출되는 유해가스 농도를 확인하여 대기질의 인체 유해성을 감시하죠. 만약 국가에서 설정한 기준값보다 높은 농도를 배출하는 굴뚝으로 확인되면 환경을 개선하도록 요구합니다.”

2023년 12월, 환경부 형식 승인을 받은 이 장비는 굴뚝 실시간 유해가스 감시용으로 판매되어 매출을 발생시키기 시작했다. 또한 반도체 공정 가스 및 대기 배출 가스 감시를 위해 소형으로 개발된 후 반도체 공정 필수 장비로 판매될 예정이기도 하다.

 

유현웅 책임연구원 “반도체를 생산하는 진공 상태에서는 기계나 공장 물품에 달라붙어있던 미세 가스와 불순물들이 떨어져 나갈 수 있어요. 이런 불순물들은 반도체 수율을 떨어뜨리는 요인이 되기도 하죠. 때문에 반도체 공장에서는 적외선을 활용해 불산이나 질산, 황산, 암모니아 등의 화학물질이 깔끔하게 떨어졌는지 1 ppm까지 측정해낸 후 피드백을 통해 제작 공정에 반영해야 해요. 그것을 위해 이 장비가 필요한 거죠.”

이외에도 FTIR은 원자력발전소에서 중수(D2O)를 실시간 분석하는 장비로 활용하기도 하고, 가까운 미래에는 온실가스를 측정하여 탄소세를 책정하는 데도 활용될 예정이다.

 

이종해 최고기술책임자 “정말 그동안 국내의 많은 연구원들이 FTIR 개발에 도전하였지만 쉽게 성공할 수 없었어요. 왜냐하면 FTIR 개발에는 화학을 비롯하여 기계공학, 물리, 전자공학 등 다양한 학문을 집약하지 않으면 완성할 수 없거든요. 결국 다양한 학문을 연결하여 하모나이징할 수 없다면 장비 개발은 실패합니다.”

 

유현웅 책임연구원 “이 장비는 고객의 니즈를 고려한 커스터마이징이 굉장히 필요해요. 수입 제품은 비쌀 뿐 아니라 고장이 나거나 농도 값이 이상해도 보정을 쉽게 해주지 못하거든요. 에스팩이 만든 장비는 국산이기 때문에 가격도 50~60% 선에서 맞출 수 있고요. 필요한 성능을 맞춤으로 넣을 수도 있고 AS도 신속하게 받을 수 있다는 장점이 있어요.”

 

 

▲ 에스팩은 光 특성을 활용한 다양한 첨단 센서 및 각종 화학분석장비를 개발 및 판매하고 있다.

좋은 파트너십의 모범을 보여준 KRISS와 에스팩

사실 이종해 최고기술책임자는 KRISS에 1985년 입사하여 35년간 측정표준연구를 수행했던 유현웅 책임연구원의 선배로 2020년 퇴직 후 에스팩에 입사하여 FTIR을 개발하던 중 중소기업협력센터에서 과제비를 지원하는 KRISS 글로벌 강소기업 프로젝트에 선정되어 같이 연구를 할 수 있었다.

세계적인 인지도와 시장 경쟁력을 확보하고 있는 유해 가스 측정시스템 경쟁사는 Thermo, Fisher, Bruker, Gasmet, Honeywell 등이다. 이들 브랜드에 대항하기 위해서는 시스템의 가스측정셀을 고도화하고 FTIR과 가스측정셀의 교정용 시편 제작과 평가방법에 대한 표준 절차를 확립한 후 성능 검증 결과를 내야 했다. 바로 이 과정에서 KRISS의 지원은 큰 도움이 되었다.

 

유현웅 책임연구원 “지원하는 2년 동안 특허 3~4건이 출원됐는데요. 선진국 장비들을 가져와 테스트를 해보고 변형하면서, 단순한 광학 설계뿐 아니라 재질과 코팅 기술까지 굉장히 정밀하고 내구성이 향상될 수 있게 만들었어요. KRISS는 에스팩의 FTIR 제품의 적외선이 소멸되지 않고 시효를 정확하게 측정할 수 있는지, 반사경의 광학 설계 효율의 분석 신뢰성이 담보되는지, 이런 파장들의 정밀도가 보장이 되는지 등을 측정했고요. 그런 데이터를 바탕으로 고성능의 고급 장비들이 탄생할 수 있었다고 생각합니다.”

 

KRISS와 에스팩의 파트너십은 성공적으로 진행되어 표준화 절차 확립, 시제품 개발 완료, 환경부 형식승인 취득 등의 굵직굵직한 성과를 만들어냈다. 최근에는 글로벌 강소기업 지원을 받은 8~10개 중에서 최고 우수 사례로 뽑히기도 했다. 성공적인 파트너십을 대내외에 인정받은 결과다.

▲ 이종해 최고기술책임자와 유현웅 박사가 적외선 분광기의 글로벌 시장 진입과 관련해 이야기를 나누고 있다.

세계 시장 경쟁력을 높이기 위해 선행되어야 할 표준 확립

제품 상용화에 성공했다는 말에 주변은 대부분 ‘중소기업이 정말 그런 제품을 개발했어?’라며 놀랍다는 반응을 보인다. FTIR 제품의 연구개발이 만만치 않은 탓이다. 이를 이겨낸 비결은 연구에 모든 것을 올인한 에스팩의 뚝심과 의지다.

 

이종해 최고기술책임자 “우리 회사는 연구 중심 기업이에요. 직원 80%를 연구 조직에 배치했고요. 신제품 개발에도 지속적으로 투자했죠. 현재까지 매년 매출 14%를 신제품 개발 연구비로 재투자하고 있습니다. 그 덕에 수입에 의존했던 연구 장비를 국산화했고 FTIR과 CRDS를 동시에 개발한 세계 최초 회사가 되었답니다.”

 

에스팩과 KRISS가 함께 개발한 적외선 분광기 기술은 세계 시장에서도 분명 경쟁력을 가질 것이다. 그러나 국내 최초로 장비를 개발한 것과 국내외 시장에서 인정받는 것은 다른 문제다. 글로벌 시장 진입을 위해서는 제품 자체의 경쟁력과 함께 신뢰성을 담보할 수 있어야 하기 때문이다. 바로 여기에 KRISS의 역할이 있다.

대한민국의 국가측정표준대표기관인 KRISS에서 제공하는 측정 데이터는 국제적으로 신뢰받을 수 있는 결과로 사용된다. 측정할 때도 국제적인 기준을 알고 있기 때문에 측정 절차와 프로토콜을 조언해줄 수 있다. 글로벌 강소기업 프로젝트는 끝났어도 KRISS의 지속적인 지원이 이뤄지기를 바라는 마음이 저절로 들었다. 그래야 에스팩과 같은 중소기업들이, 그리고 그들이 개발해낸 기술이 국제 시장에서도 글로벌 기업들과 대등하게 경쟁할 수 있는 능력을 갖출 수 있게 될 것이기 때문이다. 더불어 기술상향평준화로 세계적인 기업들이 앞서거니 뒤서거니 경쟁을 벌이고 있는 시대에 원천기술을 가진, 그것도 경쟁력 있는 FTIR 기업이 우리나라에도 있다는 사실이 각별하게 느껴졌다. 이런 성과를 이끌어낸 에스팩과 KRISS의 파트너십에 박수를 보낸다.