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‘원자 3개 크기’ 뾰족한 현미경 이온원 나왔다

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산화막 역이용한 이온빔 원천기술 개발
국내서도 세계 최고 수준 현미경 제작 기반 마련

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 현미경의 세계에서 ‘빛’, ‘전자’, ‘이온’과 같은 광원은 현미경 특성을 결정짓는 가장 중요한 요소다. 이 광원을 ‘어떻게’ 쓰는지가 성능을 좌우한다. 광원이 최대한 좁게 모아져 방출돼야 마치 손전등으로 빛을 비출 때처럼 밝은 이미지를 얻을 수 있다. 

11일 한국표준과학연구원(KRISS)에 따르면 KRISS 광전자융합장비팀 박인용 선임연구원팀은 이온으로 된 빔 형태의 입자인 이온빔(ion beam)을 광원으로 사용, 차세대 현미경으로 주목받는 헬륨이온현미경의 이온빔 원천기술을 개발했다. 

연구진은 자체 설계한 이온원(ion source) 장치를 이용, 3원자 탐침(probe)으로 이온빔을 생성하는 데 성공했다. 탐침 끝부분 원자의 개수가 적을수록 고휘도의 집속된 이온빔이 방출되고 더욱 밝은 이미지를 얻을 수 있다고 연구진은 설명했다. 

헬륨이온현미경은 전자현미경 수준인 나노미터(10억분의 1 미터) 이하의 영상 분해능은 물론 전자현미경에서 하지 못하는 10 나노미터 이하의 정밀가공까지 가능하다는 점이 특징이다. 나노 공정기술, 재료과학, 생물학을 포함한 다양한 분야에서 헬륨이온현미경을 주목하고 있는 이유다. 

헬륨이온현미경의 높은 분해능을 구현하기 위해서는 이온원의 정교한 설계가 핵심이다. 이온원의 탐침을 첨예하게 만들어 이온빔이 방출되는 면적이 극도로 좁아야하기 때문이다. 뾰족한 탐침의 비결은 탐침 끝부분에 최소한의 원자를 남기는 것이다. 

이처럼 고성능의 이온빔 원천기술은 이온현미경에서 가장 중요한 요소다. 

하지만 기술 난도가 상당히 높아 극소수의 해외 선진 기업만이 원자 3개 수준의 탐침 기술을 적용한 상용현미경을 판매하고 있다. 

이온원(ion source) 장치는 헬륨, 네온, 제논 등의 불활성 가스를 넣어주고, 탐침에 강한 양(+)전압을 걸어주면, 탐침 주위에 불활성가스가 이온화해 이온빔을 생성할 수 있다. 위 그림은 다원자 이온원(왼쪽)과 3원자 이온원 장치(오른쪽)를 비교한 것이다. 식각 전의 다원자 탐침(왼쪽)은 넓은 면적에서 여러 방향으로 이온빔을 방출하는 반면, 이번에 개발한 탐침(오른쪽)은 매우 좁은 면적(3개 원자)에서 고휘도의 이온빔을 방출한다. [자료=한국표준과학연구원]

특히 정교한 탐침 제작을 방해하는 대표적인 요인이 산화막이다. 탐침이 진공환경에 설치되기 전 공기 중에 노출되면 탐침의 재료인 텅스텐 표면에 산화막이 생성되고, 그 동안은 탐침의 온도를 높이는 열처리 클리닝 과정을 거쳐 산화막을 제거했다. 

이에 연구진은 제거 대상이었던 산화막을 역으로 활용, 3원자 탐침을 개발하는 데 성공했다. 산화막이 포함된 절연층을 열처리로 제거하지 않고 오히려 절연층의 산소를 응용해 탐침을 뾰족하게 식각한 것이다. 

이번 성과는 국내에서도 세계 최고 수준의 현미경을 만들 수 있는 기반이 구축됐다는 점에서 의미가 크다.  

또한 기존 장비에서 고온 가열 부분 자체를 배제할 수 있어 훨씬 간단하면서도 효율적으로 이온빔을 생성할 수 있다는 데도 적잖은 의의가 있다. 

박 선임연구원은 “이번에 개발한 장비는 기존 방법보다 단계를 대폭 줄인 이온빔 원천기술로서, 외산 측정장비에 의존하고 있는 국내 시장의 경쟁력을 크게 향상시킬 것”이라며 “탐침의 원자 수를 1개로 줄여 세 배 이상 밝은 ‘단원자 탐침’을 안정적으로 구현하는 것이 궁극적인 목표”라고 말했다. 

한국연구재단 나노원천기술개발사업의 지원을 받은 이번 연구결과는 현미경 분야의 세계적 학술지인 울트라마이크로스코피(Ultramicroscopy) 6월 온라인판에 실렸다.

 

kimys@newspim.com

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CIA는 모든 걸 알고 있었다 [런던=뉴스핌] 장일현 특파원 = 미국과 이스라엘은 누구도 예상하지 못한 대낮 공습을 감행해 이란의 최고지도자 아야톨라 알리 하메네이를 제거했다.  통상 이 같은 대규모 군사작전은 한밤중 또는 새벽에 시작되는데 이날 공습은 오전 9시40분쯤 실행됐다.  미국 언론들은 이 같은 공습 시기 결정과 관련해 미국과 이스라엘이 하메네이를 비롯한 이란의 군 최고 수뇌부가 이날 오전에 테헤란에 모여 회의를 열 것이라는 정보를 완벽하게 파악했기 때문이라고 했다.  수십년 동안 "미국에게 죽음을"이라는 구호를 외쳐온 이란의 최고 지휘부를 일거에 제거할 수 있는 절호의 기회를 포착한 것이다.  [사진=로이터 뉴스핌] 아야톨라 알리 하메네이(왼쪽) 전 이란 최고지도자가 지난해 6월 4일(현지 시간) 테헤란 남부 호메이니 기념관에서 열린 행사에서 이슬람 혁명의 아버지 아야톨라 루홀라 호메이니 전 이란 최고지도자의 손자인 하산 호메이니와 함께 대중을 향해 인사하고 있다. [사진=로이터 뉴스핌] 미 일간 뉴욕타임스(NYT)는 1일(현지 시간) "미 중앙정보국(CIA)이 이란 지도자들의 모임 장소를 정확히 파악하는데 도움을 줬고, 이후 이스라엘이 공격을 실행했다"고 보도했다.  보도에 따르면 CIA는 지난 몇 개월 동안 하메네이의 움직임을 지속적으로 추적해 왔다. 그 결과 그의 행적과 동선에 대해 점점 더 확신을 갖게 됐다고 한다.  그러던 중 CIA는 하메네이가 지난 28일 아침 테헤란 중심부에 있는 이란 정부 청사 단지에서 주요 군 지휘관들과 회의를 한다는 정보를 입수했다.  미국과 이스라엘은 긴급하게 움직였다. 이 기회를 놓치지 않기 위해 공격 시기를 조율했다.  CIA는 '신뢰도가 높은' 하메네이의 동선과 위치에 대한 정보를 이스라엘에 넘겼다고 이 사안에 정통한 소식통들이 NYT에 밝혔다.  이스라엘의 전투기들은 28일 오전 6시쯤 공군기지에서 이륙했다. 이어 오전 9시40분쯤 이 전투기들이 발사한 장거리 공대지 미사일이 테헤란 시내 주요 목표물을 타격했다.  이스라엘 국방부 관계자는 "오늘 아침 공습은 테헤란의 여러 곳에서 동시에 이뤄졌으며, 그 중 한 곳에 이란의 정치·안보 고위 인사들이 모여 있었다"고 했다.  NYT는 "하메네이의 제거는 작년 6월 '12일 전쟁' 이후 미국과 이스라엘이 이란 지도부에 대해 축적해 온 심층적인 정보력을 반영한 것"이라고 진단했다.  이날 공습으로 하메네이 이외에도 아지즈 나시르자데 국방장관과 압둘라힘 무사비 이란군 참모총장, 모하마드 파크푸르 이란혁명수비대 사령관, 알리 삼카니 최고지도자 군사고문 및 국방위원회 위원장 등도 폭사했다. 이란의 군 수뇌부가 한꺼번에 사라진 것이다.  미국은 이번 군사작전을 '장대한 분노(Operation Epic Fury)'라고 했고, 이스라엘은 '포효하는 사자(Operation Roaring Lion)'라고 부르고 있다.  ihjang67@newspim.com   2026-03-01 19:48
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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