(왼쪽부터)수차보정 투과전자현미경, 고분해능 집속이온빔.(사진=부산대 제공)

첨단 분석장비 인프라 구축을 선도하고 있는 부산대학교가 최근 수차보정 투과전자현미경(Cs-TEM)과 고분해능 집속이온빔(HR-FIB) 시스템을 동시에 도입해 본격 운영에 들어간다. 이번에 새롭게 설치된 장비는 나노소재·반도체·에너지 소재 등의 미세 구조를 원자 단위로 해석하고, 정밀한 시편 제작을 가능하게 해주는 국내 최고 수준의 나노분석 플랫폼이다.

부산대는 최근 교육부 지원 및 대학 자체 예산 54억 7500만 원을 투입해 원자 단위의 나노분석이 가능한 최첨단 분석장비인 '수차보정 투과전자현미경 및 초고분해능 투과전자현미경' 시스템을 구축 완료했다고 12일 밝혔다.

앞서 부산대는 2021년 코로나19 바이러스 구조 분석에 사용된 300 kV Cryo-TEM(극저온 투과전자현미경)을 국립대 최초로 도입한 데 이어, 이번에 최신형 수차보정 투과전자현미경과 고분해능 집속이온빔을 함께 구축해 시편 가공부터 통합 분석까지 원스톱으로 진행할 수 있게 됐다.

‘수차보정 투과전자현미경(Cs-TEM)’은 단일 원자 해상도 수준의 STEM(주사 투과 전자현미경) 분석, EDS(에너지 분산형 X선 분광법) 검출기 기반 정밀 화학 분석, EELS(전자 에너지 손실 분광법) 등을 통해 구조뿐 아니라 전자 상태, 조성, 결함 분석까지 모두 가능한 통합 분석 장비다.

함께 도입된 ‘고분해능 집속이온빔(HR-FIB)’은 나노 단위 시편 가공, 크로스섹션 이미지 분석, 수소 취성, 박막 계면, 복합 재료 분석용 TEM 시편 제작 등 고해상도 전자현미경 분석에 필수적인 정밀 시편 제작을 지원한다. 특히 반도체 불량 분석, 전극-전해질 계면 단면 제작 극미세 분석에 활용도가 높아 대학, 연구소, 산업계의 첨단 소재 분석 수요에 즉시 대응 가능한 시스템으로 주목받고 있다.

수차보정 투과전자현미경은 장비 자체만큼이나 정교한 분석 환경도 중요하다. 이를 위해 부산대는 전자파 간섭(EMI)을 줄이기 위해 퍼몰로이 차폐층을 시공해 분석실을 마련했으며, 바닥에는 정전기 방지용 전도성 타일을 설치해 외부 간섭 없이 안정적인 분석이 가능하게 했다. 진동 및 온·습도 제어까지 고려한 공간 설계를 통해 장비의 해상도를 최대로 발휘할 수 있는 환경을 조성했다.

부산대는 이번 고성능 TEM 및 FIB 장비 도입을 계기로 산학연 공동 활용 체계 구축, 정밀소재 분석 서비스 확대, 고급 TEM 분석 교육 프로그램 운영 등을 통해 국내외 첨단소재 연구와 산업 지원의 핵심 거점으로 발돋움할 계획이다.

또한 이 장비들은 현재 전 세계적으로 주목받는 단일원자 촉매(SAC), 고엔트로피 합금, 고체 전해질 배터리, 차세대 반도체 계면 분석 등 최첨단 연구 분야에 즉각적으로 적용할 수 있어, 기초과학은 물론 응용 기술 개발의 핵심 플랫폼 역할을 수행할 것으로 기대된다.