- 국제적 평가 기준 마련으로 기후 관측 정밀도 높이고 데이터 신뢰성 확보 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 기상·기후 관측의 핵심 장비인 라디오존데*의 성능평가 기술을 국제표준으로 등재하는 데 성공했다.

* 라디오존데(Radiosonde): 대형 풍선에 매달려 약 35 km 상공까지 올라가 기온, 습도, 기압 등의 기상 상태를 측정하는 관측기기로 온습도 측정 센서와 신호 송신기로 구성된다.

▲ KRISS 연구진이 라디오존데 교정을 위한 고층기상모사시스템을 작동하고 있다.

(왼쪽부터 김성훈 선임기술원, 이영석 선임기술원, 김선웅 선임연구원)

KRISS 열유체측정그룹이 ㈜웨덱스, 기상청, 한국기상산업기술원과 공동 개발한 ‘라디오존데 온도 센서 교정 시험법’이 기상학 분야의 국제표준(ISO 8932-1)에 채택되었다. 라디오존데 온도 센서의 성능을 정확히 평가하고 교정하는 국제적 기준을 최초로 마련해 전 세계 기후 예측의 정확도를 한층 높일 것으로 기대된다.

기온은 기후변화를 가장 직접적으로 보여주는 일차 지표다. 우리가 매일 접하는 단기 날씨 예보는 주로 공기 순환이 활발한 대류권의 기온 데이터를 활용한다. 반면, 장기적인 기후변화 관측은 공기의 움직임이 적고 안정적인 성층권의 기온 데이터를 이용한다. 기후변화 예측 정확도를 높이기 위해서는 성층권의 미세한 기온 변화를 지속해서 정밀하게 측정해야 한다.

성층권의 기온을 측정하는 도구가 바로 라디오존데다. 현재 전 세계의 기상청은 고층기상 기후 관측을 위해 라디오존데를 이용한다. 특히 대기 환경과 접촉해 데이터를 측정하는 라디오존데의 센서는 관측 성능을 좌우하는 핵심 부품이다. 고층 대기는 태양 복사열과 강풍의 영향이 크기 때문에, 라디오존데의 측정 정확도를 유지하기 위해서는 센서의 주기적인 교정이 필수적이다.

▲ KRISS 연구진이 라디오존데 교정을 위한 고층기상모사시스템을 작동하고 있다.

(왼쪽부터 김성훈 선임기술원, 이영석 선임기술원, 김선웅 선임연구원)

하지만 기존에는 라디오존데 센서의 성능을 객관적으로 평가할 국제적인 기준과 절차가 존재하지 않았다. 이로 인해 라디오존데 사용자들은 제조사가 제공하는 적정 성능 지표에만 의존해 장비의 성능을 간접적으로 추정할 수밖에 없어, 고층 기상 관측 데이터의 신뢰성을 확보하는 데 한계가 있었다.

이번에 국제표준으로 승인된 ISO 8932-1 시험법은 고층 대기 환경에서 라디오존데 온도 센서의 측정오차를 교정하는 상세 기준과 절차를 규정한다. 이 시험법을 활용하면 최대 고도 40 km, 최저 기온 –85 °C의 환경에서도 라디오존데 온도 센서의 보정 오차를 0.1 °C 이내로 정밀하게 유지할 수 있다.

▲ 신규 국제표준안 ISO 8932-1(라디오존데 온도 센서 교정 시험법)의 표지

▲ 오창 기상지진장비인증센터에 설치된 고층기상모사시스템

▲ 고층기상모사시스템 내 라디오존데 온도센서 평가 챔버의 모습

이번 국제표준은 KRISS가 확립한 라디오존데 온도 센서 교정 기술을 토대로 개발됐으며, 각국 기상기후 전문가와 제조사 등이 참여한 국제표준화기구 실무그룹(ISO WG)의 검토를 거쳐 최종 승인됐다. KRISS는 지난 2019년 온도, 습도, 기압, 태양복사, 풍속 등의 기상요소를 실험실에서 구현할 수 있는 ‘고층기상모사시스템’을 자체 개발하고, 이를 기반으로 다양한 기상 조건에서 라디오존데의 온도 센서를 정밀 보정하는 기술을 확보한 바 있다.

국제적으로 신뢰받은 시험법이 제정됨에 따라 고층 기상 관측 데이터의 정확성이 한층 높아질 전망이다. 라디오존데 제조업체는 제품 개발 단계에서 성능을 사전 시험해 개선할 수 있으며, 각국 기상 관측기관은 객관적인 기준으로 라디오존데의 성능을 검증하여 더욱 정확하고 안정적인 기상 정보를 확보할 수 있게 된다.

▲ KRISS 열유체측정그룹

(앞줄 좌측부터 KRISS 이상욱 책임연구원, 김선웅 선임연구원, 김성훈 선임기술원, 이영석 선임기술원, 김용규 책임연구원)

KRISS 열유체측정그룹 김용규 책임연구원은 “이번 국제표준 제정으로 모든 국가가 신뢰할 수 있는 기상관측 데이터를 확보할 수 있게 되어 더욱 정교한 전 지구적 기후 예측 모델을 만들 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

이번 연구성과는 KRISS 기본사업과 산업통상자원부 국가표준기술력 향상사업의 지원을 받았다.

- 양자시대 국가 표준기관의 역할과 미래 측정기술 방향성 중점 논의 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 창립 50주년과 미터협약 150주년을 기념해 인천 송도 컨벤시아에서 ‘2025년도 아시아·태평양 측정표준협력기구(APMP)* 총회 및 심포지엄을 개최했다.

* 아시아·태평양 측정표준협력기구(APMP): 아시아·태평양 지역의 측정과학 분야 국제협력을 증진하기 위해 1977년에 설립된 기구로, 36개국 56개 기관을 회원으로 두고 있다. 현재 KRISS가 대한민국의 대표로 의장국 역할을 수행하고 있다.

▲ APMP GA 2025 행사 포스터

11월 21일(금)부터 28일(금)까지 8일간 열리는 이번 행사는 일본, 호주, 중국, 싱가포르 등 아시아 30여 개국의 측정표준기관장과 국제기구 대표단을 비롯한 450여 명의 측정표준 전문가들이 참석했다.

행사 기간에는 ▲APMP 2025 심포지엄 ▲주요 논의 사항을 최종 의결하는 총회(GA) ▲주요 현안을 논의하고 의사결정을 주도하는 집행위원회(EC) 회의 ▲12개 측정 분야별 현안을 논의하는 기술위원회(TC) 회의 ▲6개 현안 과제에 대한 협력 방향을 논의하는 포커스그룹(FG) 회의 ▲아태지역 개발도상국의 측정표준 인프라 지원을 위한 개발도상국위원회(DEC) 회의 등이 진행된다.

 ▲ APMP GA 2025 심포지엄에서 KRISS 이호성 원장이 환영사를 하고 있다

26일(수)에 열린 APMP 2025 심포지엄은 ‘측정표준의 미래와 국가측정표준의 도전: 혁신과 지속가능성’을 주제로 개최됐다. 이번 심포지엄에는 국제도량형위원회(CIPM) Dr. Wynand Louw 의장과 국제도량형국(BIPM) Dr. Martin Milton 국장, 일본 국가측정표준기관(NMIJ) Dr. Takashi Usuda 기관장, 영국 국립물리연구소(NPL) Dr. JT Janssen 수석과학자, KRISS 최재혁 양자기술연구소장 등 세계 각국 저명한 연사들이 참석해 양자시대에 새롭게 요구되는 국가측정표준기관의 역할을 모색하고, 기후변화 등 전 지구적 도전과제를 해결하기 위한 첨단 측정기술의 방향성을 찾기 위한 심도 있는 논의를 진행했다.

▲ 국제도량형국(BIPM) 국장 Dr. Martin Milton이 발표를 하고 있다

▲ 영국 국립물리연구소(NPL) 수석과학자 Dr. JT Janssen이 발표를 하고 있다

▲ APMP GA 2025 심포지엄 전경

심포지엄 부대행사로는 KRISS 창립 50주년을 기념하여 KRISS 역사 및 주요 연구성과 특별 전시와 더불어 각국의 측정표준대표기관의 축하 영상 상영이 진행됐다.

27일(목)과 28일(금) 양일간 열릴 예정인 APMP 총회(GA)에서는 ▲APMP 전략계획 2024-2026 보고 ▲기술위원회 및 포커스그룹 주요 의결사항 보고 ▲집행위원회 및 기술위원회 의장 선출 ▲신규 회원 승인 ▲2026년도 APMP 총회 개최지 소개(뉴질랜드) 등 주요 사항들이 의결될 예정이다.

KRISS 이호성 원장은 “KRISS 창립 50주년, 양자역학 탄생 100주년, 미터협약 150주년을 맞이하는 의미 깊은 해에 열리는 APMP 2025 총회를 KRISS가 주관하게 된 것은 대한민국의 측정기술 역량이 세계적으로 인정받고 있음을 의미한다”라고 전하며 “KRISS는 이번 총회 개최를 계기로 아시아·태평양 지역에서의 글로벌 영향력을 더욱 강화하고, 미래 측정 패러다임의 대전환을 주도할 것”이라고 말했다.

- 해외 의존 없이 국내에서 시험장비 신속 교정... K-전력망 수출 경쟁력 강화 기대 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 ‘초고압 직류 송전(HVDC)’ 설비의 성능을 신뢰성 있게 검증할 수 있는 표준을 국내 최초로 확립하고, 국가 전력 기관과 산업체를 대상으로 시험·교정 서비스를 제공한다.

▲ KRISS 이상화 책임연구기술원(위)과 이형규 양자전기자기측정그룹장(아래)이 초고압 직류 송전 전압(HVDC)을 측정하기 위해 직류 초고압 분압기를 조작하고 있다.

이번에 확립한 측정표준은 600 kV 급 초고압 직류 측정표준과 800 kV 급 낙뢰 임펄스, 700 kV 급 개폐 임펄스 측정표준이다. 국내에도 초고전압 설비의 성능을 정밀히 평가하고 개선할 수 있는 기준이 마련되어, 국내 중전기기* 기업의 제조 품질과 수출 경쟁력을 한층 높일 전망이다.

* 중전기기(重電機器): 전기를 생산·수송·사용하는 데 필요한 제반 설비와 장비, 부속기기를 총칭

HVDC는 발전소에서 생산한 교류 전력을 초고압 직류로 변환해 송전하는 기술이다. 기존 교류 송전 방식보다 전력 손실이 적고, 송전 방향 제어도 용이해 장거리·대용량 전력 전송에 유리하다. 이러한 특성 덕분에 전력 발전소가 밀집한 비수도권에서 전력 수요가 집중된 수도권으로 전력을 안정적으로 공급할 차세대 송전 기술로 주목받고 있다. 지난 10월 국무총리 주재로 열린 제1차 전력망위원회에서는 HVDC 산업 육성을 에너지 고속도로 구축 사업의 핵심 전략으로 제시하기도 했다.

이러한 흐름에 맞춰 국내 기업체들도 HVDC용 중전기기 개발에 속도를 내고 있지만, 기존에는 국내에 초고전압 측정표준이 확립되지 않아 제품의 성능 인증과 수출에 어려움을 겪었다. HVDC 설비에 적용되는 모든 중전기기는 국제전기기술위원회(IEC)가 규정한 성능 시험을 통과해야 한다. 하지만 국내에는 성능을 객관적으로 측정할 기준이 없다 보니 기업들은 해외 교정기관을 초청해 시험을 진행해야만 했다.

▲ 초고압 직류 고전압 표준기의 평가와 현장 HVDC 발생기의 교정과정

이러한 어려움을 해결하기 위해 KRISS 양자전기자기측정그룹은 HVDC용 중전기기에 적합한 초고전압 측정표준을 새롭게 확립했다. 먼저 KRISS는 기존 200 kV 수준에 머물렀던 초고압 직류 측정표준을 600 kV 급으로 세 배 이상 확대했다. 이 표준은 전력 설비가 정상 운전 조건보다 높은 전압을 일정 시간 동안 안정적으로 견딜 수 있는지를 평가하는 지속 전압 시험의 기준이 된다.

또한 KRISS는 800 kV 급 낙뢰 임펄스(LI)와 700 kV 급 개폐 임펄스(SI) 측정표준도 새롭게 확립했다. 낙뢰 임펄스는 낙뢰로 인한 순간적인 전류 유입 시 발생하는 고전압을, 개폐 임펄스는 대형 전력 설비의 스위치 켜거나 끌 때 일시적으로 발생하는 전압 변동을 모사한다. 이 두 표준은 짧은 순간에 발생하는 극한 고전압 환경에서 전력 설비의 절연 성능을 검증하는 충격전압 시험의 기준이 된다.

이번 표준 확립으로 국내에서도 IEC 국제규격에 맞게 초고전압 설비의 성능을 시험·교정할 수 있는 체계가 마련됐다. 이에 따라 기업들은 원하는 시점에 신속하게 시험을 진행할 수 있어 제품 상용화 기간을 단축하고, 시장 수요에 빠르게 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ KRISS 양자전기자기측정그룹

(좌측부터 이형규 양자전기자기측정그룹장, 이상화 책임연구기술원)

KRISS 이형규 양자전기자기측정그룹장은 “이번에 개발한 표준을 기반으로 한국전력 전력연구원 고창전력시험센터와 일진전기에 시험장비 교정 서비스를 개시했다”라며 “앞으로도 국내 전력 산업계가 필요로 하는 초고압 측정표준을 지속적으로 확립해 국가 전력망의 안정성과 산업 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부 지능형 전력망 표준체계 확립을 위한 국가최상위 측정 시스템 핵심 기술 개발 사업의 지원을 받았다.

- 전 세계 나노기술 전문가 200여 명 참석… 차세대 나노소재 응용 및 표준화 방안 논의 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 창립 50주년을 기념해 11월 10일(월)부터 14일(금)까지 인천 송도 컨벤시아에서 국제표준화기구(ISO) 나노기술 분과(TC 229) 총회를 개최한다.

* ISO/TC 229(나노기술): 2005년 발족한 국제표준화기구 산하 기술위원회로서 나노기술의 안전하고 효율적인 사용을 위해 용어 및 명명법, 측정법, 환경·보건·안전(EHS) 관리 등 다양한 표준을 개발한다. 현재 대한민국을 포함한 39개 참여국과 17개 참관국이 활동 중이다.

▲ ISO/TC 229(나노기술) 총회 행사 포스터

산업통상자원부 국가기술표준원(KATS)이 주최하고 KRISS와 한국탄소산업진흥원(KCARBON)이 공동 주관하는 이번 총회에는 영국, 일본, 미국 등 30여 개국에서 나노기술 분야 전문가 200여 명이 참석한다. 참석자들은 각국의 나노소재 분야 연구성과와 최신 기술 동향을 공유하고, 주요 국제표준화 과제와 협력 방안을 논의한다.

특히 이번 총회에서는 첨단산업의 핵심기술로 주목받는 양자 나노소재, 첨단 바이오 나노소재, 이차원 나노소재의 응용 분야와 표준화 필요 의제를 중점적으로 다룰 예정이다.

▲ ISO/TC 229(나노기술) 총회에서 KRISS 이호성 원장이 기념사를 하고 있다.

개회식에서는 KRISS 이호성 원장이 ISO/TC 229의 발족 20주년을 축하하며, 이번 총회의 성공적인 운영을 기원하는 축사를 전했다.

KRISS 이호성 원장은 “KRISS 창립 50주년을 맞이해 열리는 이번 총회는 대한민국이 나노·양자 측정 표준화를 선도하는 글로벌 표준국가로 거듭나는 계기가 될 것”이라고 말했다.

▲ ISO/TC 229(나노기술) 총회 기념사진

KATS 김대자 원장은 “이번 총회로 국내 유관기관은 물론 주요국과의 국제협력 네트워크를 한층 강화해, 나노·양자기술 등 첨단산업 핵심기술 분야의 국제표준화 대응 역량을 더욱 확대해 나가겠다”라고 말했다.

- 故 김재관 초대 소장 흉상 제막… 초기 유치과학자 헌신과 반세기 성과 기려 -

- 양자·우주 등 미래 측정기술 선도, ‘세상의 기준’ 만드는 연구원으로 도약 다짐 -

대덕연구개발특구(대덕특구)의 맏형이자 대한민국의 측정표준 대표기관(NMI)으로서 국가 산업 발전의 토대를 세운 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 창립 50돌을 맞이했다.

▲ 한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식 전경

KRISS는 6일(목) 오전 10시 30분, 대전 본원 대강당에서 내빈과 전·현직 임직원 등 350여 명이 참석한 가운데 ‘한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식’을 개최했다.

기념식에는 구혁채 과학기술정보통신부 제1차관, 최성아 대전시 정무경제과학부시장, 김영식 국가과학기술연구회 이사장, 김명자 한국과학기술원 이사장, 정부출연연구기관장 등 산·학·연·관 관계자들이 자리해 KRISS의 반세기 성과를 축하하고 새로운 도약을 기원했다.

▲‘대덕연구개발특구 1호’ 한국표준과학연구원 건설 당시 전경(1976년 9월)과 현재 전경

KRISS는 1975년 12월 24일, 국가 표준 체계 확립을 목표로 설립되어 1978년, 1호 입주 연구소로 대덕특구에 터를 잡았다. KRISS는 설립 이래 헌법 제127조 제2항 ‘국가는 국가표준제도를 확립한다’를 근거로 모든 사람이 언제 어디서나 똑같이 사용할 수 있는 ‘측정의 기준’을 정하고, 이를 국민의 삶이 닿아있는 곳곳에 전달해 왔다.

 ▲ KRISS 입구에 놓인 ‘헌법 제127조 제2항’ 간판석

특히 KRISS는 100년 이상의 역사를 가진 선진 표준기관과의 격차를 넘어 단 50년 만에 세계 최상위 수준의 측정능력을 확보했다. 이를 국가 교정기관과 산업체에 보급하며 중화학공업, 반도체, 조선, 항공, 자동차 등 우리나라 주력산업의 품질을 국제적 수준으로 높이는 기반을 제공, ‘한강의 기적'으로 불리는 대한민국의 경제·산업 발전을 뒷받침했다.

▲ KRISS가 개발 중인 초전도 기반 양자컴퓨팅

현재 KRISS는 축적된 정밀 측정기술력을 바탕으로 50큐비트급 초전도 기반 양자컴퓨팅, 초고감도 양자센서를 비롯한 양자기술 분야와 국방, 우주 분야의 차세대 측정표준 개발을 선도하며 국가 첨단기술 개발을 이끌고 있다.

▲ 고 김재관 초대 소장 흉상 제막식 단체 사진

KRISS는 기념식에 앞서 고(故) 김재관 초대 소장의 흉상 제막식을 열어 초기 유치과학자들의 헌신과 업적을 기렸다. 고 김재관 초대 소장은 대한민국 제1호 유치과학자로 포항종합제철소 건립과 자동차 산업 육성을 추진했다. 이후 KRISS의 초대 소장을 역임하며 헌법에 ‘국가 표준제도'를 명문화하는 등 국가 표준체계의 초석을 다졌다. 지난 2023년에는 국가 산업화를 설계한 공로를 인정받아 ‘대한민국 과학기술유공자'로 선정됐다.

▲ 한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식에서 KRISS 이호성 원장이 기념사를 하고 있다

▲ 한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식에서 구혁채 과학기술정보통신부 제1차관이 축사를 하고 있다

▲ 한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식에서 최성아 대전시 정무경제과학부시장이 축사를 하고 있다

▲ 한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식에서 김영식 국가과학기술연구회 이사장이 축사를 하고 있다

기념식에서는 KRISS 이호성 원장의 기념사와 구혁채 과기정통부 제1차관, 최성아 대전시 정무경제과학부시장, 김영식 NST 이사장의 축사에 이어 50주년 기념 특별 영상 시청과 유공자 포상이 이뤄졌다.

기념식의 마지막 순서에는 ‘KRISS 미래비전 2035' 영상 시청을 통해 미래 표준기관의 청사진을 공유했다. KRISS는 ‘세상의 기준을 만드는 KRISS'를 연구원의 비전으로 제시하고, 이를 달성하기 위한 3대 발전 방향과 8대 발전전략을 수립했다. 특히 양자기술, AI 측정 플랫폼, 초연결·지능화 측정기술 개발을 주요 발전전략으로 삼아 급변하는 기술패권 시대에서 미래기술의 신뢰 기반을 구축하고, 대한민국의 기술주도 성장을 이끌겠다는 포부를 밝혔다.

▲ 한국표준과학연구원 창립 50주년 기념식 단체 사진

KRISS 이호성 원장은 “KRISS가 측정 불모지에서 이룩한 반세기의 성과는 설립 초기 유치과학자들의 헌신과 구성원들의 끊임없는 노력이 만든 결과”라며 “앞으로의 50년은 대한민국을 넘어 세상의 기준을 만드는 글로벌 표준기관으로 자리매김할 것”이라고 말했다.

- 글로벌 산·학·연·관 전문가 200여 명 모여 국가 양자기술 발전 전략 모색 -

인공지능(AI)과 더불어 미래 기술패권을 좌우할 핵심 분야로 꼽히는 양자기술의 국가적 역량을 결집하고 발전 전략을 모색하는 논의의 장이 국회에서 열렸다.

▲ ‘양자 국가 전략기술 국회포럼’ 기념사진

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 창립 50주년을 기념해 11월 5일(수) 서울 국회 박물관에서 ‘국가 미래전략 기술의 핵심, 양자’를 주제로 「양자 국가 전략기술 국회포럼」을 개최했다.

▲ KRISS 이호성 원장이 개회사를 하고 있다

▲ 더불어민주당 최민희 국회의원이 환영사를 하고 있다

▲ 더불어민주당 김현 국회의원이 환영사를 하고 있다

 ▲ 국민의힘 최형두 국회의원이 환영사를 하고 있다

▲ 구혁채 과학기술정보통신부 제1차관이 축사를 하고 있다

국회 과학기술정보방송통신위원회 최민희·김현·최형두·황정아 의원이 공동 개최하고 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회가 후원한 이번 포럼에는 양자 분야의 글로벌 산·학·연·관 전문가 200여 명이 참석해 한국형 양자기술 발전 로드맵 수립을 위해 머리를 맞댔다.

기조 강연에서는 백한희 IBM 양자 알고리즘 센터 총괄 전무가 연사로 나서 양자기술 선도국의 연구개발 전략과 주요 정책 동향을 소개하고 국가 전략 수립에 필요한 시사점을 제시했다.

이어진 발표 세션에서는 김태현 서울대학교 양자연구단장이 ‘양자컴퓨팅의 현재와 미래’를, 최재혁 KRISS 양자기술연구소장이 ‘KRISS의 양자기술 연구: 성과 및 비전’을 주제로 발표해 우리나라 양자기술 개발 현황과 당면 과제를 공유했다.

▲ ‘양자 국가 전략기술 국회포럼’ 행사 전경

포럼 마지막 순서에는 김재완 KRISS 초연결확장형 슈퍼양자컴퓨팅 전략연구단장을 좌장으로 기조강연자와 김태현 서울대 양자연구단장, 심주섭 과기정통부 양자혁신기술개발과장, 윤천주 한국전자통신연구원 양자기술연구본부장, 한상욱 한국과학기술연구원 양자기술연구단장이 종합토론을 진행했다. 토론에서는 연구개발(R&D) 전략, 정책 방향, 국제협력 체계 등 핵심 의제와 이를 달성하기 위한 산·학·연·관 협력 방안이 집중적으로 논의됐다.

KRISS 이호성 원장은 "이번 포럼이 국가 양자 전문가들의 역량을 결집해 대한민국이 양자 기술 강국으로 '퀀텀 점프'하는 계기가 되기를 기대한다"라고 말했다.

표준연, ‘얼음 XXI’ 세계 최초 규명

- 상온에서 2만 기압 이상으로 압축된 물의 결정화 과정 마이크로초 단위로 관측 -

- 새로운 결정화 경로와 상온 얼음 XXI 발견… 우주 생명 탐사·신소재 개발 새 지평 열어 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 상온에서 2만 기압(2 GPa)이 넘는 초고압 상태의 물이 얼음으로 변하는 과정을 마이크로초(μs, 100만분의 1초) 단위로 관측하는 데 성공했다. 그 결과, 기존에 알려지지 않았던 물의 결정화 경로와 21번째 결정상인 ‘얼음 XXI(Ice XXI)’를 세계 최초로 발견했다.

▲ KRISS 김민주 박사후연구원(좌)과 이윤희 책임연구원(우)이 동적 다이아몬드 앤빌셀 장치를 통해 구현한 초과압수의 결정화 과정을 관찰하고 있다.

0도씨(℃) 이하에서 물이 결정화되면서 생기는 얼음은 상온이나 심지어 물이 끓는 고온에서도 생길 수 있다. 액체가 고체로 변하는 결정화 현상은 온도뿐만 아니라 ‘압력’에도 영향을 받기 때문이다. 상온에서 물은 ‘결정화 압력’인 9,600기압(0.96 GPa) 이상의 압력을 받으면 얼음으로 상(相, Ice VI)이 변한다.

물이 얼음으로 변할 때, 물 분자 간의 수소결합 네트워크가 온도와 압력에 따라 복잡하게 왜곡, 재배열되면서 다양한 얼음상을 동반하는 결정화 과정이 나타난다. 물과 얼음의 복잡한 상전이 및 구조형성 과정을 이해하고, 그 과정을 극한 수준의 압력과 온도로 제어하면 지구상에 없던 신소재를 만들어 낼 수 있다.

▲ 넓은 온도 및 압력 구간에 걸쳐 존재하는 다양한 물과 얼음의 상태도,

파란색으로 표기된 곳이 이번에 새롭게 발견된 상온 초고압 얼음 ‘Ice XXI’의 존재 위치

▲ 한 세기 이상 진행되고 있는 Ice I부터 Ice XX까지 얼음상 발견의 역사

세계 각국의 연구자들은 한 세기 이상 온도와 압력 조건을 조절하여 20가지의 결정질 얼음상*을 발견해 왔다. 얼음상을 발견한 온도와 압력의 범위는 각 2,000 켈빈(K) 이상과 100만 기압(100 GPa) 이상까지 넓게 형성되어 있다. 그중 대기압(0 GPa)부터 2만 기압 사이의 영역은 물의 상전이가 가장 복잡하게 생기는 핵심 영역으로 10개 이상의 얼음상이 밀집돼 있다.

* Ice I부터 Ice XX까지 알려져 있었으며, Ice I의 경우 육각링 구조의 Ice Ih와 입방구조의 Ice Ic가 존재한다.

KRISS 우주극한측정그룹은 자체 개발한 ‘동적 다이아몬드 앤빌 셀(dDAC)*’ 장비를 이용해 상온에서 2만 기압 이상까지 물이 액체로 존재하는 즉, 결정화 압력의 200%가 넘는 초과압(Supercompression) 상태를 형성하는 데 성공했다.

* 동적 다이아몬드 앤빌 셀(dynamic Diamond Anvil Cell, dDAC): 머리카락 굵기의 미세한 구멍이 뚫린 금속 개스킷에 시료(물)를 넣고 한 쌍의 다이아몬드로 막은 후, 미세 변위제어 장치(피에조 액츄에이터)를 이용해 구멍 내에 초고압을 발생하는 장치. 액츄에이터를 이용하기 때문에 동적, 연속적인 압력의 증감은 물론 압력의 원격제어와 시료의 광학적·분광학적 동시 관측이 가능하다.

▲ KRISS 연구진이 초과압 상태를 구현하기 위해 사용한 동적 다이아몬드 앤빌 셀 장치 내부. 한 쌍의 다이아몬드 앤빌이 보인다.

종래의 다이아몬드 앤빌 셀(DAC) 장치는 연구자가 수동으로 DAC 조립볼트의 체결정도를 달리하여 압력을 증가시키기 때문에, 압력을 가하는 과정에서 결정화가 금세 이뤄져 결정화 압력을 크게 뛰어넘는 과압을 형성하기 힘들었다. 이에 비해 KRISS가 개발한 dDAC은 가압 시 충격을 최소화하는 미세 변위제어 장치를 적용하고, 기존 수십 초의 압축 시간을 10 밀리초(ms, 1,000분의 1초)까지 단축했다. 이로써 물이 얼음으로 바뀌어야 하는 결정화 압력을 크게 넘어선 2만 기압 이상에서도 액체 물이 준안정 상태로 유지되는 초과압수를 형성했다.

▲ KRISS 연구진(왼쪽부터 이윤희 책임연구원, 김민주 박사후연구원, 이근우 책임연구원, 김진균 박사후연구원)과 유로피언 XFEL 빔라인 운용자(Dr. Cornelius Strohm)가 이번 연구에 활용된 IC2 고진공 X선 챔버 앞에서 기념 촬영을 하고 있다.

KRISS 연구팀은 세계 최대 규모의 X선 레이저 시설인 ‘유로피언 XFEL’을 통해 초과압 상태의 물이 결정화되는 과정을 마이크로초 시간 분해로 관측했다. 그 결과 상온에서 지금까지는 알려지지 않았던 5가지 이상의 결정화 경로를 발견하고, 해당 경로를 분석해 21번째 결정상인 ‘얼음 XXI(Ice XXI)’를 세계 최초로 확인했다.

▲ DAC 내 얼음 XXI의 단결정 이미지(좌)와 단결정 회절 패턴(우)

상온에서 형성된 얼음 XXI는 기존 알려진 얼음상에 비해 결정구조의 최소 반복 단위인 단위포(Unit Cell)가 압도적으로 크고, 바닥 면의 두 변의 길이가 같으면서 납작한 직육면체 형상의 결정 구조를 가진 것으로 나타났다. 연구진은 얼음 XXI 단위포 내의 물 분자 위치정보를 분석해 구조를 규명했다.

▲ KRISS 연구진이 동적 다이아몬드 앤빌셀 장치를 통해 구현한 초과압수의 결정화 과정을 관찰하고 있다. (왼쪽부터 김진균 박사후연구원, 이윤희 책임연구원, 김민주 박사후연구원)

KRISS 우주극한측정그룹 이윤희 책임연구원은 “얼음 XXI의 밀도는 목성과 토성의 얼음 위성 내부에 존재하는 초고압 얼음층과 비슷한 수준”이라며 “이번 발견이 극한 환경에서 우주 생명체의 근원을 탐색하는 단서를 제공할 수도 있다”라고 말했다.

우주극한측정그룹 이근우 책임연구원은 “자체 개발한 dDAC 기술과 XFEL을 융합해 기존 장비로는 접근 불가능했던 찰나의 순간을 포착할 수 있었다”라며 “ 초고압과 같은 미지의 극한환경에 대한 지속적인 연구 노력이 과학의 새로운 지평을 열어줄 것”이라고 기대감을 밝혔다.

▲ KRISS 우주극한측정그룹 초고압 연구팀

(왼쪽부터 이윤희 책임연구원, 김민주 박사후연구원, 김진균 박사후연구원, 이근우 책임연구원)

이번 연구성과는 국가과학기술연구회 4000 K급 로켓엔진용 초고온 소재 및 물성측정기술 개발 사업의 지원을 받았으며, 세계적인 학술지인 Nature Materials(IF: 38.5)에 10월 게재됐다.

- 중국 국가측정표준대표기관과 MoU 갱신을 통한 연구 협력 확대 -

- 기관장단 회의서 기후변화, 디지털 전환, 생명 및 보건 분야 협력 합의 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 중국 계량과학연구원(NIM, National Institute of Metrology, China)과 9월 29일부터 30일까지 베이징에서 ‘제13차 한·중 국가측정표준기관장회의’를 개최했다.

▲ 한·중 국가측정표준기관장회의 MoU 서명식 단체 사진

이번 회의는 2019년 이후 6년 만에 대면으로 열린 것으로, 양국은 과거 협력 성과를 돌아보고 기후변화, 디지털 전환, 보건의료 등 글로벌 측정표준 당면과제에 공동 대응하기로 전격 합의했다.

▲ KRISS 이호성 원장(좌)과 NIM 취지펑(Qu Zifeng) 부원장(우)의 MoU 서명식 기념 사진

회의에서 양 기관은 지난 20년간 이어온 협력의 결실을 토대로 다섯 번째 양해각서(MoU)를 체결했다. 2005년 첫 협정 이후 5년마다 갱신된 MoU는 연구자 교류, 인증표준물질 분야 공동연구, 국가표준 상호비교, 디지털교정성적서(DCC) 개발, 국제 학술 교류 등 다방면의 협력을 포함하고 있다.

이번에 새롭게 체결된 MoU는 기존의 협력에 더해 향후 5년간 양국이 기후변화 대응, 디지털 측정표준 인프라 구축, 생명·보건 분야로 연구협력을 확대하는 내용을 담고 있다.

양 기관은 이번 회의에서 세계 인류가 직면하고 있는 주요 문제에 대해 측정표준을 통한 해결책을 제시하기 위해 머리를 맞대었다. 기후변화 대응을 위해서는 온실가스 배출량 산정 불확도 평가와 국가 모니터링 네트워크 구축 현황을 공유하며, 국제 온실가스 감시 프로그램에서 협력을 확대하기로 했다. 디지털 분야에서는 각 기관이 개발한 디지털교정성적서 시스템과 메타모델을 소개하고, 상호 협력을 통해 교정성적서의 디지털화를 실현해 나가기로 합의했다. 또한, 팬데믹을 거치며 중요성이 더욱 커진 바이오 분야에서는 의료기기 교정, 감염병 대응 연구 성과를 공유하며 국제비교와 공동연구를 이어가기로 했다.

▲ 중국 베이징 NIM 본부(Heipingli Campus)에서 개최된 한·중 국가측정표준기관장회의 회의 모습

양국은 이번 회의를 통해 한·중·일 다자 협력체인 ACRM(Asian Collaboration on Reference Materials, 아시아 인증표준물질 협력회의)에서의 공동 활동을 확대하고, 국제표준화 기구와의 연계를 강화해 글로벌 측정표준에 기여하기로 했다.

이번 한·중 국가측정표준기관장회의는 양국의 협력 관계를 재확인하고 새로운 협력 분야를 구체화한 자리로, 측정표준 국제 커뮤니티에서의 협력 모범 사례가 될 것으로 기대된다.

KRISS 이호성 원장은 “KRISS와 NIM은 지난 20년간 화학, 생명과학, 환경 등 다양한 분야에서 의미 있는 성과를 함께 거두었다”라며 “이번 MoU 갱신을 계기로 기후변화, 디지털 전환, 보건 분야 등 새로운 글로벌 도전에 공동 대응하며 세계 측정표준 발전을 선도해 나가겠다”라고 강조했다.

이에 대해 NIM 취지펑 부원장은 “양 기관의 협력은 동아시아를 넘어 국제 측정표준 커뮤니티 발전에 크게 기여하고 있다”라며 “앞으로도 차세대 측정표준 확립과 첨단 측정기술 분야 협력을 통해 더 큰 성과를 만들어갈 것”이라고 말했다.

- 표준연, 사람 망막 구조와 미세혈관 그대로 구현한 '망막 모사 안구 팬텀' 개발 -

- 망막 진단 장비의 성능 평가하고 개선할 기준 제시해 진단 정확도·신뢰도 높일 전망 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 사람의 망막 구조층과 미세혈관을 그대로 구현한 '망막 모사 안구 팬텀(Phantom)*'을 개발했다. 안과에서 쓰이는 영상진단 장비의 성능을 객관적으로 평가하고 교정할 수 있는 기준을 제시해, 망막 질환 검사 정확도와 신뢰성을 한층 높일 전망이다.

* 팬텀(Phantom):의료영상기기의 성능을 평가·분석·조정하기 위한 도구로, 인체 대신 장비에 삽입돼 측정의기준이 된다. 흔히 자동차 충돌실험에 사용되는 ‘더미(Dummy)’에 비유된다.

▲ KRISS 이상원 나노바이오측정그룹장이 망막 모사 안구 팬텀의 구조를 관측하고 있다.

망막은 카메라 필름처럼 빛을 감지해 시각 정보를 뇌로 전달하는 역할을 한다. 최근 고령화와 전자기기 사용, 유전적 요인으로 인해 망막 질환이 증가하는 추세이다. 망막은 한번 손상되면 회복이 어려워 질환의 조기 진단과 모니터링이 무엇보다 중요하다.

현재 안과에서는 다양한 망막 질환을 알맞게 진단하기 위해 광간섭단층촬영(OCT), 형광안저혈관조영술 등 여러 영상진단 장비를 활용한다. 문제는 진단 장비의 측정값이 병원별, 제조사별로 달라도 이를 평가하고 보정할 수 있는 표준화된 기준이 없다는 점이다. 이 때문에 진단 결과의 일관성과 신뢰성을 높이는 데 한계가 있었다.

▲ KRISS가 개발한 망막 모사 안구 팬텀의 구조

▲ KRISS가 개발한 망막 모사 안구 팬텀의 적용 예시

이를 해결하기 위해 KRISS 나노바이오측정그룹과 의료융합측정그룹은 인체 망막의 구조와 기능을 정교하게 재현한 인공 눈, ‘망막 모사 안구 팬텀’을 개발했다. 연구진이 개발한 팬텀은 눈금이 표시된 자처럼 진단 장비의 성능을 정확히 측정할 수 있도록 제작됐다. 이를 망막 진단 장비에 삽입한 후 측정하면 이미지 해상도, 시야 범위를 포함한 장비의 주요 성능을 객관적으로 검증하고 교정할 수 있다.

▲ 망막 모사 안구 팬텀을 이용한 망막 진단 장비 성능 평가 결과

기존 망막 팬텀은 망막 층과 혈관 일부만 단순 모사하는 데 그쳤으나, 연구진이 개발한 팬텀은 망막의 13개 구조층, 곡률, 미세혈관 네트워크 형태와 혈류, 망막 자가형광까지 정밀하게 재현했다. 실제 망막과 비교할 때 구조적 특성이 90% 이상 일치한다. 이 팬텀은 다기능성으로 제작되어 단층 촬영 장비부터 혈관조영술 장비까지 모든 진단 플랫폼에 적용할 수 있다.

이번 성과는 의료기기 표준화의 기준을 제시해 망막 질환 진단과 치료 모니터링의 정확도를 한층 높일 것으로 기대된다. 의료기관이 진단 장비의 유효성을 평가하고 교정할 수 있는 명확한 기준이 마련되어, 환자들이 어떤 병원에서 망막 검사를 받든 일관되고 믿을 수 있는 결과를 얻게 됐다.

▲ KRISS 이현지 박사후연구원이 망막 모사 안구 팬텀에 설계된 미세혈관에 시약을 주입하고 있다.

▲ KRISS 도일 의료융합측정그룹장이 개발한 망막 모사 안구 팬텀을 들어 보이고 있다.

이번에 개발한 팬텀은 산업계와 교육 현장에서도 폭넓게 활용될 전망이다. 망막 진단 장비 제조사들은 팬텀을 활용해 시제품 단계에서 장비 성능을 미리 점검해 개선하고, 생산공정에서는 망막 진단 장비의 생산 품질을 일정하게 관리할 수 있다. 또한 실제 환자의 망막과 흡사한 팬텀으로 장비 사용법 및 진단 교육을 운영하면 의료진의 역량을 더욱 강화할 것으로 기대된다.

▲ 망막 모사 안구 팬텀 개발 연구진

(앞줄 좌측부터 시계방향으로 KRISS 이상원 나노바이오측정그룹장, 이태걸 책임연구원, 도일 의료융합측정그룹장, 이현지 박사후연구원)

KRISS 이상원 나노바이오측정그룹장은 “최근 망막 질환 진단 수요가 증가하며 AI를 활용한 진단법이 널리 쓰이고 있다”라며 “이번 팬텀을 이용해 진단 장비를 교정하면 고품질의 학습 데이터를 확보할 수 있어 AI 기반 진단 장비의 성능 향상에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부 글로벌TOP전략연구단 사업과 범부처전주기의료기기연구개발사업단의 지원을 받았으며 커뮤니케이션즈 엔지니어링(Communications Engineering)에 7월 게재됐다.

- ‘연구로 이용 표준물질 공동연구센터’ 확대 운영 및 국제 공동연구 추진 등 협력 범위 넓혀 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)과 한국원자력연구원(KAERI, 원장 주한규)은 10일(수) 대전컨벤션센터에서 개최된 국제하나로심포지엄에서 ‘측정표준기술 개발과 원자력 관련 기술의 융합 발전’을 위한 업무협약을 체결했다.

 ▲ ‘측정표준기술 개발과 원자력 관련 기술의 융합 발전을 위한 업무협약’ 기념사진

((좌) KAERI 주한규 원장, (우) KRISS 이호성 원장)

양 기관은 지난 2015년 공동 설립한 ‘연구로 이용 표준물질 공동연구센터’(이하 공동연구센터)의 운영을 5년간 연장하고 양자·비파괴 분야까지 협력을 확대하는 한편, 국제 공동연구도 함께 추진하기로 했다.

양 기관이 운영 중인 공동연구센터는 연구용 원자로 하나로를 활용한 중성자 방사화 분석법으로 물질분석의 정확한 기준이 되는 인증표준물질*을 개발·보급해 오고 있다. 중성자 방사화 분석법은 물질을 중성자에 노출한 후 방출되는 방사선의 종류와 세기를 측정해 원소의 함량을 분석하는 방법으로, 국제도량형위원회(CIPM)가 인정한 가장 정확한 분석법 중 하나이다. 이 방법을 이용하면 기존 방법으로는 분석이 어려운 원소와 시료도 정확히 측정할 수 있어 인증표준물질의 개발 분야와 측정 신뢰성을 한층 강화할 수 있다.

* 인증표준물질(Certified Reference Material, CRM): 조성 성분과 함량이 정확하게 측정되어, 시료의 분석 방법 및 결과가 정확한지 기준이 될 수 있는 표준물질

공동연구센터는 지난 2023년 국내 미세먼지의 유해 화학성분을 정밀히 측정할 수 있는 ‘도시 미세먼지 인증표준물질’을 개발한 데 이어, 올해에는 호소 퇴적층에 쌓인 오염물질을 추적·평가하는 ‘호소 퇴적물 인증표준물질’을 개발해 보급하고 있다. 또한 센터는 브로민(Br), 비소(As) 등 기존 습식 분석법으로 분석이 어려웠던 원소들을 중성자 방사화 분석법으로 분석해내는 데 성공했으며, 이러한 연구성과를 포함한 공동 논문 8건을 발표하는 등 하나로 원자로를 활용한 모범 협력 사례로 평가받아 왔다.

양 기관은 이번 협약으로 공동연구센터의 운영 방침을 최근 변화하는 연구 환경에 맞게 개편해 연구개발 효율과 생산성을 높인다. 또한 국제 기준에 부합하는 품질 관리 시스템을 구축하기 위한 국제 공동연구도 추진한다. 이와 함께 미래 양자기술과 산업 안전을 확보하는 비파괴 기술까지 협력 분야를 확대해 국가임무 중심의 연구성과 창출을 위한 기술적 기반을 구축하기로 했다.

구체적으로 양 기관은 ▲중성자 방사화 분석 분야의 측정표준 확립 및 표준물질 특성화 기술 개발 ▲국제 기준에 부합하는 품질 관리 시스템의 구축 및 운영 ▲미래 양자소재 개발 및 양자물성 측정체인 구축 ▲비파괴검사 및 구조건전성 모니터링 기술 개발 등을 추진한다.

▲ ‘측정표준기술 개발과 원자력 관련 기술의 융합 발전을 위한 업무협약’ 단체 사진

KRISS 이호성 원장은 “이번 협약은 양 기관이 보유한 독보적인 기술력을 융합해 연구개발 시너지를 창출하고, 국가적 임무를 수행하기 위한 기술 기반을 확보하는 계기가 될 것”이라고 기대감을 밝혔다.

KAERI 주한규 원장은 “국내 유일의 연구용 원자로인 하나로를 중심으로 원자력 기술과 측정표준 기술의 융합을 통한 기술 경쟁력 강화를 위해 두 기관의 전략적 협력체계를 공고히 하겠다”라고 밝혔다.

- 분석 정확도는 유지하면서 소요 시간과 비용은 8분의 1 수준으로 단축 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 생물학 시료의 2차원 단면 이미지를 3차원 구조로 빠르게 형상화할 수 있는 ‘인공지능(AI) 기반 영상 분할 알고리즘’을 개발했다.

▲ KRISS 박인용 미래선도연구장비그룹장이 주사전자현미경(SEM)을 들여다보고 있다.

이번에 개발한 알고리즘은 전체 이미지 데이터의 약 10%만 사람이 분석하면 나머지 부분은 AI가 자동으로 구조를 예측해 3차원으로 재구성하는 기술이다. 사람이 모든 단면 이미지를 일일이 분석했던 기존 방식에 비해 3차원 구조 관측에 소요되는 시간과 비용을 절반 이상 줄여 관련 분야의 연구 효율성을 크게 높일 것으로 기대된다.

▲ KRISS 윤달재 선임연구원(좌)과 박인용 미래선도연구장비그룹장(우)이 주사전자현미경(SEM)의 컬럼을 점검하고 있다.

주사전자현미경(SEM)은 분석 대상의 단층을 수십 나노미터 간격으로 연속 촬영한 후, 확보한 단면 이미지들을 결합해 3차원 입체 구조로 재구성하는 장비다. 이 장비는 미세한 세포 내부 구조를 고해상도로 정밀하게 관측할 수 있어 생명과학 연구와 의료 진단 분야에 널리 활용된다.

▲ KRISS 정해원 책임연구원(위)과 박준형 선임연구원(아래)이 인공지능(AI) 기반 영상 분할 알고리즘 수행 결과를 검토하고 있다.

영상 분할(Image Segmentation)은 SEM으로 촬영한 이미지를 3차원 구조로 재구성하기 위한 전처리 과정이다. 이는 각 단면 이미지에서 세포핵, 미토콘드리아 등 분석 대상의 정확한 위치와 형태를 구분하는 작업으로, 불필요한 정보를 걸러내고 분석 대상만 선명하게 드러내 정확한 3차원 재구성을 가능하게 한다.

기존 영상 분할은 수백에서 수천 장에 이르는 단면 이미지를 전문가가 직접 확인하고 분석 대상을 수작업으로 표시하는 ‘지도학습’ 방식을 이용했다. 그러나 이 방식은 막대한 시간과 인력이 필요하고, 연구자의 주관적 판단과 실수가 발생해 3차원 재구성 결과의 일관성·신뢰성을 확보하기도 어려웠다.

▲ KRISS가 개발한 인공지능(AI) 기반 영상 분할 알고리즘 모식도

KRISS 미래선도연구장비그룹은 이 문제를 해결하기 위해 일정 간격으로 사람이 정답을 표기한 이미지를 기준으로 삼아, 인접 단면의 정답을 자동으로 표시하는 ‘준 지도학습’ 방식의 알고리즘을 개발했다. 1번부터 100번까지의 단면 이미지가 있을 때 10장 간격마다 사람이 레이블링*한 기준 데이터를 삽입하면, 나머지 90장은 개발한 알고리즘이 레이블링을 수행해 전체 이미지를 분석하는 방식이다. 이를 통해 AI 기반 3차원 구조 형상에 필요한 데이터셋(Dataset) 준비 시간과 비용을 대폭 줄일 수 있다.

* 레이블링(Labeling): 데이터에 정답(클래스, 값 등)을 부여하는 과정. 예를 들어 단면 이미지에서 A 영역을 ‘세포핵’, B 영역을 ‘미토콘드리아’라고 이름표를 붙이는 작업이다.

▲ KRISS가 개발한 인공지능(AI) 기반 영상 분할 알고리즘의 성능평가 결과

실제 쥐 뇌세포 데이터를 대상으로 한 성능 시험에서 연구진이 개발한 알고리즘은 기존 방식과 정확도 차이가 3% 이내에 불과할 정도로 유사하면서 분석에 걸리는 시간과 비용은 약 8분의 1 수준으로 단축한 것으로 확인했다. 또한 4096×6144 해상도의 대용량 데이터를 활용한 실험에서도 분석 정확도와 속도를 유지하며 안정적인 성능을 보였다.

▲ KRISS 미래선도연구장비그룹

(윗줄 좌측부터 시계방향으로 KRISS 함영권 연구학생, 박준형 선임연구원, 정해원 책임연구원, 윤달재 선임연구원, 박인용 미래선도연구장비그룹장)

KRISS 미래선도연구장비그룹 윤달재 선임연구원은 “이번에 개발한 기술은 생물학 분야뿐 아니라 반도체 결함 분석, 신소재 개발 등 영상 분석 자동화가 필요한 다양한 분야에서 쓰일 수 있다”라며 “특히 개인정보 보호나 예산 부족 등으로 AI 학습데이터 확보가 어려운 영역에서 유용하게 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

KRISS 기본사업의 지원을 받은 이번 연구성과는 현미경 영상 분석 분야 학술지인 Microscopy and Microanalysis(IF 3.0)에 6월 게재됐으며, 해당 호의 주요(Highlight) 논문으로 선정됐다.

- 특별전 <단위와 양자 나라의 앨리스: 큐빗(Cubit)에서 큐비트(Qubit)까지>,관련 과학 기술의 역사와 미래를 한눈에…

국립과천과학관(관장 한형주, 이하 과학관)과 한국표준과학연구원(원장 이호성, 이하 KRISS)은 미터협약 150주년*과 양자역학 100주년**을 맞이해 오는 8월 12일(화)부터 10월 12일(일)까지 두 달간 국립과천과학관 2층 첨단기술관에서 특별전 ‘단위와 양자 나라의 앨리스 – 큐빗(Cubit)에서 큐비트(Qubit)까지***’를 공동 개최한다고 밝혔다.

* 1875년 5월 20일, 파리에서 미터법 도량형의 제정·보급을 목적으로 체결한 국제협약

** 1925년 탄생한 양자역학의 중요성을 기념하고 널리 알리기 위해 유엔(UN)이 지정

*** 큐빗(Cubit): 최초의 길이 단위(이집트), 큐비트(Qubit): 양자컴퓨터 정보처리 단위

▲ 특별전 <단위와 양자 나라의 앨리스 – 큐빗(Cubit)에서 큐비트(Qubit)까지> 전시 포스터

이번 전시는 ‘이상한 나라의 앨리스’를 모티브로, 유아부터 성인까지 단위와 양자 기술의 발전사를 쉽고 재미있게 체험할 수 있도록 기획되었고, 전시는 크게 ‘단위 나라(Units Land)’와 ‘양자 나라(Quantum Land)’ 두 구역으로 구성된다. 첫 번째 구역 ‘단위 나라:세상을 측정하다!’에서는 인류 문명 발전의 근간이 된 측정 단위의 역사를 조명한다. 고대 이집트 피라미드 건축에 활용된 최초의 길이 단위 ‘큐빗(Cubit)’부터 고대 중국, 근대 프랑스, 그리고 조선시대 등 각 시기와 국가별 흥미로운 단위와 측정의 역사를 살펴볼 수 있다.

두 번째 구역 ‘양자 나라:보이지 않는 세상을 이해하다’에서는 양자 기술의 태동과 핵심 원리, 활용 분야를 전시한다. ‘제5차 솔베이 회의(1927)’ 재현 공간에서는 아인슈타인·보어와 함께 양자역학의 역사적 논쟁에 참여해 보고 ‘이상한 나라의 앨리스’ 등장인물과 양자 나라를 탐험하며 ‘양자 얽힘’, ‘양자 중첩’, ‘양자 큐비트(Qubit)’ 등 난해한 양자역학 개념도 쉽게 배울 수 있다. 나아가 ‘시간의 역사’ 코너에서는 단위와 양자가 어떻게 상호작용을 하며 발전해 왔는지 소개한다.

특히 이번 전시는 스마트폰을 활용한 증강현실(AR)을 통해 역사적 인물과 캐릭터를 만날 수 있는 ‘체험형 전시’로 운영된다. 관람객은 전시장 곳곳에 숨어있는 아인슈타인, 체셔 고양이, 카드 병정 등과 함께 사진을 찍으며 더욱 실감 나게 전시를 경험할 수 있고, 해당 사진과 체험 후기를 제출하는 후기 공모전에도 참여할 수 있다. 또한 두 가지 고양이 표정이 공존하는 ‘양자냥이 필통 만들기’ 체험도 가능하다.

우리나라 양자 기술 연구 대표 성과의 실물 모형도 대거 전시된다. 전시관에선 KRISS의 50큐비트급 초전도 기반 양자컴퓨팅, 우리나라 최초의 원자시계 ‘세슘원자시계(KRISS-1)’, 20억 년 동안 오차가 단 1초에 불과한 세계 최고 정확도의 ‘이터븀 광시계(KRISS-Yb1)’, 정밀 제어와 오류 정정에 강점을 지닌 ‘중성원자 양자컴퓨터 홀로그램’ 등 실제 KRISS에서 개발 중인 양자 기술을 직접 만날 수 있다.

국립과천과학관 한형주 관장은 “이번 특별전은 우리나라의 단위와 양자 기술 연구 성과를 국민께 소개하고자 기획됐다”라며, “‘이상한 나라의 앨리스’라는 친숙한 동화를 차용해 친근함을 담아내고, 동시에 전문 연구기관인 KRISS와의 협업으로 내용적 깊이도 더하려 노력한 만큼 많은 국민께서 찾아주셨으면 좋겠다.”라고 말했다.

KRISS 이호성 원장은 “올해는 미터협약 150주년·양자역학 100주년이자 대한민국 측정표준 대표기관 KRISS의 창립 50주년을 맞이하는 해이기도 하다”라며 “이번 전시는 KRISS 창립 50주년을 기념해 측정과학과 양자 기술의 중요성을 대중과 공유하고, 과학기술이 우리의 일상과 미래에 어떻게 연결되는지 자연스럽게 이해할 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다.

자세한 내용은 국립과천과학관 누리집(www.sciencecenter.go.kr)에서 찾아볼 수 있다.

- 레이더 스텔스 성능 좌우하는 핵심 부품, 설계부터 검증까지 순수 국내 기술로 구현 -

- 국내 국방 기업에 기술이전 완료… 자주국방 실현을 위한 기술 기반 확보 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 ‘레이더 스텔스(Radar Stealth)’의 핵심기술을 외산 기술 의존 없이 자체 개발해 국산화하는 데 성공했다. 이번 성과는 국가 전략 물자로 분류돼 해외 도입이 어려운 스텔스 무기체계를 국내 기술로 구축할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의의가 크다.

▲ KRISS 황인준 선임연구원(좌)과 정해원 책임연구원(우)이 주파수 선택 표면(FSS) 측정을 위해 안테나의 거리 및 위치를 정렬하고 있다.

최근 세계 주요국 간 군사적 긴장감과 첨단 무기 경쟁이 격화되면서 스텔스 무기체계 구축의 중요성이 점차 커지고 있다. 이 중 레이더 스텔스 기술은 전자파를 흡수하거나 분산시켜 적 레이더에 탐지되지 않도록 하는 기술로, 무기체계의 자주성과 은닉성을 확보하는 핵심 요소이다. 해당 기술은 주요국에서 군사 전략 기술로 분류돼 수입이 제한적이고 관련 소프트웨어와 시험 장비조차 국내 도입이 어려워 관련 기술의 국산화 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다.

▲ KRISS 김진혁 선임연구원(좌)과 윤달재 선임연구원(우)이 인공지능 기술을 활용한 안테나 측정장비로 레이돔을 측정하고 있다.

KRISS는 레이더 스텔스 구현에 필수적인 레이돔(Radome)의 ‘주파수 선택 표면(Frequency Selective Surface; FSS) 설계 소프트웨어’와 ‘전자파 평가 검증 장비’를 자체 구현하는 데 성공했다. 이번 성과는 외산 기술에 의존치 않고 설계부터 시제품 제작, 성능 검증까지 전주기를 순수 국내 기술로 이뤄낸 첫 사례이다.

레이돔은 항공기나 미사일의 레이더·통신 안테나를 감싸는 반구형 구조체로, 외부 환경으로부터 안테나를 보호하면서 필요한 전자파 신호가 효과적으로 통과할 수 있도록 정밀하게 설계되어야 한다. 특히 국방용 레이돔은 초고속 비행 중 강한 열과 충격을 견디면서도 전자파 투과율, 위상 안정성 등 여러 성능 요건을 동시에 만족해야 한다.

레이돔의 FSS는 특정 주파수의 전자파만 선택적으로 투과하거나 반사하도록 설계된 일종의 주파수 필터다. FSS의 성능을 높이기 위해서는 전자파 투과 성능을 정확하게 시뮬레이션하는 고성능 전자파 해석 소프트웨어가 필요하다. 하지만 세계적으로 널리 쓰이는 상용 소프트웨어는 라이선스 하나당 가격이 약 1억 원을 넘고, 매년 유지보수 비용만도 2천만 원 이상에 달했다.

▲ KRISS가 개발한 주파수 선택 표면(FSS) 설계 소프트웨어 모식도

KRISS는 인공지능(AI) 기술과 병렬계산(Parallel Computation) 방식을 도입한 FSS 설계 소프트웨어를 새롭게 개발했다. 이는 다층 복합소재로 이루어진 레이돔 구조 해석에 최적화된 도구로, 기존 상용 소프트웨어 대비 FSS 설계 속도가 50배 이상 빠르다.

▲ KRISS가 개발한 초고속 레이돔 평가 기술 모식도

또한 KRISS는 개발한 레이돔의 성능을 자체 점검 및 개선할 수 있는 전자파 레이돔 평가 장비도 함께 개발했다. 기존에는 국방형 레이돔의 까다로운 성능 기준을 충족하기 위해 전자파 시험에만 보통 한 달 이상이 소요됐다. 이번에 개발한 평가 장비는 인공지능 기술을 적용해 기존 대비 5배 이상 빠른 성능 측정이 가능하며, 이를 통해 레이돔의 실전 배치까지 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

▲ KRISS 황인준 선임연구원(좌)과 정해원 책임연구원(우)이 전자파 반사·투과 평가시스템을 들여다보고 있다.

▲ KRISS 윤달재 선임연구원(좌)과 김진혁 선임연구원(우)이 레이돔의 측정결과를 검토하고 있다.

KRISS 내 4개 그룹* 간 융합연구로 개발한 해당 기술은 국방 첨단 무기체계 및 전자파 정밀측정용 계측 설비 기업인 ㈜케이이알에 기술료 5억 원 규모로 이전됐다. 양 기관은 8월 5일(화) KRISS 행정동에서 기술이전 협약식을 체결했다.

* 전자파측정그룹, 미래선도연구장비그룹, 양자전기자기측정그룹, 소재물성측정그룹

▲ 레이더 스텔스 핵심 설계 및 평가 기술 국산화 연구진

(좌측부터 KRISS 정해원 책임연구원, 윤달재 선임연구원, 황인준 선임연구원, 이인호 책임연구원, 홍영표 전자파측정그룹장, 김진혁 선임연구원)

KRISS 홍영표 전자파측정그룹장은 “이번에 개발한 기술은 국방 분야뿐만 아니라 모빌리티, 선박, 우주항공 등 다양한 레이더 응용 산업에도 적용이 가능하다“라고 말했다.

이번 연구 결과는 전자파 분야 세계 최고 권위의 국제학술지인 IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques에 7월 게재됐으며, 설계 소프트웨어 및 측정 장비 기술은 각각 특허 출원됐다.

- 고비용 영상 장비 없이 신속·간편하게 진단 가능해 질병 조기 발견과 추적 관리에 활용 기대 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 분자가 가진 고유한 광학 신호를 수억 배 이상 증폭해, 체액 속 극미량의 알츠하이머병 생체지표(바이오마커)들을 정확히 검출하고 정량화하는 진단 플랫폼을 개발했다. 간단한 체액 검사만으로 생체지표들을 초고감도·고신뢰도로 정량 검출할 수 있어 기존 영상 진단법의 한계를 보완하고, 질병의 조기 진단과 치료 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ KRISS 유은아 책임연구원(좌)과 김령명 선임연구원(우)이 SERS 나노입자 기반 생체지표 검출 결과를 분석하고 있다.

알츠하이머병은 뇌 신경세포가 점차 손상되면서 기억력·사고력 등 인지 기능이 서서히 저하되는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 전 세계 치매의 약 60~70%를 차지할 정도로 흔하지만, 아직 근본적 치료제가 없어 조기 진단과 지속적인 관리가 중요하다.

현재 알츠하이머병은 주로 PET·MRI 등을 활용한 영상 장비로 진단한다. 다만 검진 비용이 1회당 100만원 이상으로 높고 특수 시설이 필요하다는 한계가 있다. 또한 질환이 일정 수준 이상 진행한 후에야 영상 관측이 가능해 발병 초기에는 감지가 어렵다는 단점도 있다.

이보다 간편한 체액 검사 방식은 정확도가 낮아 신뢰성 있는 진단법으로 활용되지 못했다. 우리 뇌에 존재하는 펩타이드인 아밀로이드 베타(Aβ) 42와 40은 알츠하이머병과 밀접한 연관이 있는 생체지표로, 체내에서 두 펩타이드를 검출해 비율을 산출하면 알츠하이머병의 진행도를 조기 진단할 수 있다. 다만 기존 분석 방식인 효소면역측정법(ELISA)의 검출 성능으로는 혈액·뇌척수액 등 체액에 들어있는 극저농도의 두 펩타이드를 동시에 정확하게 검출하기 어려웠다.

▲ KRISS가 개발한 SERS 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼의 모식도

KRISS 의료융합측정그룹은 기존 체액 검사 방식보다 약 100,000배 이상 더 민감하면서 여러 개의 생체지표를 정확히 구별해 정량적으로 측정할 수 있는 ‘표면증강 라만분광법(SERS) 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼’을 개발했다. SERS란 빛이 분자와 만나 생기는 고유한 신호를 금속 나노구조로 크게 증폭해, 극히 적은 양의 분자까지도 정확하게 검출하는 분석 기술이다.

연구진은 단일 입자에서 강하고 균일한 SERS 신호를 개별 감지할 수 있는 해바라기 모양 단면의 식별 가능한 다종 금 나노입자를 개발했다. 이는 기존 구형 금 나노입자의 입자 간 거리에 따른 불균일한 신호 문제를 극복하고, 입자 내부와 표면 전체에 고밀도로 균일한 신호 증폭 지점을 형성해 단일 입자에서도 강하고 재현성 높은 신호를 구현한다. 이를 통해 표적물질 농도에 비례하는 우수한 정량성을 확보했으며 서로 다른 표적물질의 동시 검출도 가능해졌다.

▲ SERS 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼을 이용한 알츠하이머병 생체지표 검출 결과

연구진은 고유 ID를 부여한 다중 검출용 SERS 나노입자를 적용해 Aβ42와 Aβ40을 검출한 결과, 천조분의 1그램 이하 수준(8.7×10-17g/mL, 1.0×10-15g/mL)의 극미량을 정량적으로 검출하는 데 성공했다. 이는 민감도와 검출범위에서 세계 최고 수준의 다중 정량 검출 성능이다.

▲ 표면증강 라만분광법(SERS) 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼 개발 연구진

(뒷줄 좌측부터 시계방향으로 KRISS 백아름 선임연구원, 김령명 선임연구원, 유은아 책임연구원)

KRISS 의료융합측정그룹 유은아 책임연구원은 “이번에 개발한 검출 플랫폼은 저비용으로 대량 생산이 가능하고, 다양한 생체지표에 유연하게 적용할 수 있다”라며 “알츠하이머병뿐만 아니라 암, 뇌 질환, 감염병 등 다양한 질환의 조기·신속 체외 진단 및 모니터링에 활용할 수 있어 범용성이 높고 상용화에 유리한 기술”이라고 말했다.

이번 연구성과는 국가과학기술연구회 중대질환 언택트 시스템 개발 사업과 KRISS 기본사업의 지원을 받았으며 분석 화학 분야의 세계적 학술지인 Biosensors & Bioelectronics(IF: 10.5)에 4월 게재됐다.

▲ 표준연 연구성과가 제이에이취엔지니어링에 기술이전돼 기업의 QX 사업분야 확대가 가시화됐다. 사진은 채동훈 표준연 책임연구원(왼쪽)과 이승제 제이에이취엔지니어링 대표.

채동훈 표준연 책임연구원이 양자컴퓨터, 닫기초전도체: 전기 저항이 0Ω(옴)이 되는 초전도 현상과 마이스너(반자성) 효과가 일어나는 물질상세보기▶초전도체, 극저온 센서, 우주산업, 스마트 연구장비 등에 적용 가능한 '극저온 냉동기' 관련 기술을 개발, 제이에이취엔지니어링에 기술이전 했다.

활성탄(숯)을 이용한 흡착 펌프로 절대온도 1도(영하 272도) 이하 서브캘빈 온도 저온유지장치를 구현했다. 다공성 물질인 활성탄 온도를 낮추면, 액체 헬륨에서 기화한 헬륨이 흡착돼 기계식 펌프보다 효율적으로 기화를 촉진시킬 수 있는 원리다.

기존 장비에 필요한 희귀 동위원소 '헬륨-3'를 사용하지 않고, 실용적인 냉매순환식 구조로 개발한 것이 특장점이다. 장비 1대 당 약 1억원을 절약할 수 있다. 기존 3일이던 소자 교체 시간도 6시간 내로 줄일 수 있다. 유지보수 비용과 에너지 효율도 개선해 양자컴퓨팅, QX 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.

이에 관련 기술 수입에 의존하던 국내 시장 자급은 물론 향후 양자컴퓨팅 시장 5~10% 비중을 차지하는 해외 냉각기 시장 진출도 예상된다.

채동훈 책임연구원은 “개발 기술은 양자 부품·소자 개발 생산성을 크게 향상시킬 것”이라고 전했다. 이승제 제이에이취엔지니어링 대표는 “표준연의 협력으로 양자 기술 시장 진입이 가시화 돼 사업 포트폴리오를 한층 더 넓힐 수 있었다”고 말했다.

표준연은 앞으로도 사업에 힘을 싣는다. QTI-C 참여 기업 양자전환, 네트워크 강화와 글로벌 공급망 확보를 위한 협력을 지속한다.

이와 관련 강노원 표준연 성과정책본부장은 “기존 비양자 기업의 양자 기술 전환 촉진에 중점을 두고, 기술 상용화와 스케일업을 주요 추진 과제로 삼겠다”며 “최종 목표는 대덕 퀀텀스케일업밸리를 중심으로 양자기술 상용화 및 글로벌 시장 진출을 촉진하고, 양자산업 생태계를 확장하는 것”이라고 밝혔다.

- 2023년에 이어 두 번째 개최… 한국 원자력 기술의 국제적 위상 강화 기대 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 대전 본원에서 아시아·태평양 원자력협력협정(RCA) 사무국과 공동으로 7월 9일부터 18일까지 ‘환경 방사능 측정 및 분석 기법 현장 적용 교육과정’을 운영한다고 밝혔다.

▲ ‘환경 방사선 측정 및 분석 기법 현장 적용 교육과정’ 참석자 단체 사진

2023년에 이어 두 번째로 열리는 이번 교육은 RCA-아세안(ASEAN, 동남아시아국가연합) 협력사업의 일환으로, 동남아시아 지역의 방사능 분석전문가 육성을 목표로 마련됐다. ASEAN 10개국*의 방사능 방호 전문가 15명이 참여해 해양환경 방사능 분석과 데이터 처리에 필요한 실무역량 강화 프로그램을 수강한다.

* 브루나이·캄보디아·인도네시아·라오스·말레이시아·미얀마·필리핀·싱가포르·태국·베트남

특히 이번 교육은 한국원자력연구원(KAERI), 한국원자력의학원(KIRAMS) 등 국내 원자력 유관기관과의 협력을 통해 실습 중심으로 구성됐다. 참가자들은 대전과 부산 지역의 방사능 측정 현장을 방문해 ▲방사성 핵종 분석(감마/알파 분석, 전처리 등) ▲해양 시료 채취 및 이동형 감마선 분석 ▲측정 데이터 분석 및 방사능 매핑 등을 실습할 예정이다.

▲ ‘환경 방사선 측정 및 분석 기법 현장 적용 교육과정’ 현장 사진

한편 KRISS는 지난 2023년 8월, RCA 사무국과 함께 ASEAN 10개국 14명의 방사능 방호 전문가를 초청해 방사능 측정 역량 강화 연수 프로그램을 성공적으로 운영했다. 당시 양 기관은 아시아·태평양 지역의 지속 가능한 발전을 목표로 원자력 기술 협력에 관한 업무협약(MoU)을 체결하고, 현재까지 긴밀한 기술 교류와 협력을 이어오고 있다.

KRISS 이호성 원장은 “이번 교육은 우리나라의 우수한 방사능 분석 기술을 아시아·태평양지역에 널리 알려 원자력 기술 선진국으로서의 위상을 높이는 데 기여할 것”이라며 “앞으로도 KRISS의 차별화된 방사능 분야 기술력을 바탕으로 국제협력을 지속 확대하고, 첨단 분석기술 및 장비의 해외 진출에 박차를 가하겠다”라고 말했다.

- 측정 전용 시설 필요 없이 간편하고 정밀도는 세계 최고 수준… 차세대 ‘길이표준’ 선도 기대 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 양자물리학이 허용하는 한계 수준의 정밀도를 갖는 길이 측정 시스템을 개발하는 데 성공했다. 세계 최고 수준의 정밀도를 갖추면서 야외 환경에서 구동할 수 있을 정도로 간편해, 차세대 길이 측정의 ‘기준’으로 활용될 전망이다.

▲ KRISS가 개발한 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템 모식도

현재 가장 정확한 길이 측정 장비는 1미터(m)의 기준이 되는 ‘길이측정표준기’이다. KRISS를 비롯한 세계 각국의 측정표준 대표기관이 운용하고 있는 길이측정표준기는 단파장 레이저 간섭계*를 이용해 길이를 측정한다. 단파장 레이저는 눈금이 촘촘한 자처럼 파장이 매우 고르게 분포돼있어 1~10나노미터(㎚, 10억 분의 1 m) 수준의 정밀한 측정이 가능하다.

* 간섭계(Interferometer): 두 빛이 만날 때 발생하는 간섭 패턴, 즉 두 빛 경로의 상대적인 변화를 분석해 목표 대상의 거리나 변위를 정밀하게 측정하는 장치

하지만 길이측정표준기는 한 번에 측정할 수 있는 길이가 매우 제한적이다. 단파장 레이저의 파장 범위(스펙트럼)가 좁기 때문이다. 눈금은 촘촘하지만 길이 자체는 짧은 자인 셈이다. 레이저의 파장 범위를 넘어서는 길이를 재려면 여러 번 측정을 반복하고 측정값을 합산해야 한다. 따라서 측정시간이 오래 걸리고, 간섭계의 위치를 안정적으로 옮기는 장치가 필요해 시간·공간적 제약이 크다.

이에 비해 절대길이 측정 시스템은 정밀도는 떨어지지만 긴 거리를 한 번에 측정하는 장비다. 주로 기준점에서 측정 대상을 향해 빛(펄스)을 쏘고 되돌아오는 시간을 산출해 길이를 측정한다. 측정방식이 비교적 간단해 장비의 소형화가 가능하고 먼 거리도 빠르게 잴 수 있어 대부분의 산업 현장에서 활용된다. 다만 기존 절대길이 측정 시스템의 측정 정밀도는 마이크로미터(㎛, 100만 분의 1 m) 수준이 한계였다. 빛이 이동하는 시간을 일정 이상의 극미세한 간격으로 측정하는 것이 현재 기술로는 매우 어렵기 때문이다.

▲ KRISS가 개발한 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템의 측정 원리

KRISS 길이형상측정그룹은 ‘광 주파수 빗(Optical Frequency Comb) 간섭계’를 이용해 절대길이 측정 시스템의 정밀도를 길이측정표준기 수준으로 높이는 데 성공했다. 연구진은 절대길이 측정 시스템에 광 주파수 빗 간섭계를 적용하는 방식을 고안했다. 광 주파수 빗은 피아노 건반처럼 일정한 간격을 갖는 수천 개의 주파수로 구성된 빛의 다발이다. 기존 간섭계의 광원들과 달리 광 주파수 빗은 파장 범위가 넓으면서도 파장의 배열은 매우 일정한 간격으로 정돈되어있어 긴 거리도 한 번에, 정밀하게 측정할 수 있다.

▲ KRISS가 개발한 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템의 측정 결과값

▲ 세계 각국의 절대길이 측정 시스템과의 측정 결과 비교표

연구진이 개발한 ‘광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템’은 길이측정표준기의 정밀도와 절대길이 측정 시스템의 간편함을 고루 갖췄다. 시스템의 정밀도는 0. 34나노미터로, 현존 장비 중 최고 수준이자 양자물리학에서 도달 가능한 한계 수준이다. 측정 속도는 25마이크로초(μs, 100만 분의 1초)로 야외 환경에서 구동할 수 있을 만큼 빠르고 간편해 국내 첨단 산업 현장의 길이 측정 정밀도를 한층 높일 것으로 기대된다.

▲ KRISS 장윤수 선임연구원이 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템을 통해 거리를 측정하고 있다.

▲ KRISS 장윤수 선임연구원과 김대희 선임연구원이 자체 개발한 전광 변조 광 주파수 빗 레이저를 점검하고 있다.

연구진은 이번에 개발한 시스템을 차세대 길이측정표준기로 등재할 수 있도록 장비의 측정 불확도를 평가하고 성능을 지속 개선하는 등 후속 연구를 이어갈 예정이다.

KRISS 길이형상측정그룹 장윤수 선임연구원은 “AI반도체·양자기술 등 미래 산업의 경쟁력은 나노미터 단위의 거리를 정확히 측정하고 제어할 수 있는지에 달렸다”라며 “이번 성과는 우리나라가 차세대 길이표준을 제시하는 선도국으로 자리매김하는 계기가 될 것”라고 말했다.

▲ KRISS 길이형상측정그룹

(좌측부터 온윤권 학생연구원, 김대희 선임연구원, 장윤수 선임연구원, 엄성훈 선임기술원)

이번 연구성과는 KRISS 기본사업의 지원을 받았으며 광학 분야의 세계적 학술지인 Laser&Photonics Review(IF: 10.0)에 6월 게재됐다.

- 암세포를 겨냥해 상태 진단하고 치료 가능, 항암 부작용 낮출 차세대 치료 플랫폼으로 활용 기대 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 암(癌) 진단과 치료, 면역 반응 유도를 동시에 수행하는 나노물질*을 개발하는 데 성공했다. 진단과 치료 중 한 가지 기능만 수행하던 기존의 나노물질에 비해 치료 효율이 한층 높아 나노기술을 응용한 차세대 암 치료 플랫폼으로 활용될 것으로 기대된다.

* 나노물질: 지름 1~100 나노미터(nm, 1 nm는 10억 분의 1 m) 사이의 입자

▲ KRISS 이은숙 박사후연구원(좌)과 이진형 박사후연구원(우)이 나노 디스크 합성을 위한 임프린팅 장비를 관측하고 있다.

현재 항암 치료에는 수술, 방사선 치료, 항암화학요법 방식이 주로 쓰이고 있다. 하지만 이 치료법은 암 부위뿐만 아니라 정상 조직까지 손상을 가해 부작용이 크다는 한계가 있다.

나노물질을 응용한 암 치료는 기존 치료법의 한계를 극복할 차세대 기술로 주목받고 있다. 나노물질의 물리적·화학적 특성을 이용하면 암세포와 병변 부위를 정밀히 표적해 약물을 전달하고 제거할 수 있다. 또한 환자별 유전체를 고려한 맞춤형 치료도 가능해 기존보다 부작용은 낮으면서 효과는 한층 뛰어난 치료법으로 평가받는다.

▲ KRISS가 개발한 다기능성 나노물질의 치료 플랫폼 모식도

KRISS 나노바이오측정그룹은 암 부위의 위치와 상태를 실시간으로 확인해 치료하고, 면역 반응 체계도 활성화하는 새로운 나노물질을 개발했다. 연구진이 개발한 나노물질은 금(Au) 사이에 철(Fe)을 넣은 삼중 층 구조의 나노 디스크(AuFeAuNDs)다. 나노물질의 형태가 원판 가운데에 철을 끼운 꼴로 설계돼 기존 구형 물질보다 구조적 안정성이 뛰어나다. 또한 종양 부위에 자석을 대면 철의 자성으로 인해 나노물질을 쉽게 끌어당길 수 있어 치료 효율을 한층 높일 수 있다는 점도 장점이다.

▲ KRISS가 개발한 다기능성 나노물질의 암 치료 실험 데이터

연구진이 개발한 나노 디스크는 광음향 영상(PA) 기능을 탑재해 종양의 위치와 물질의 전달 과정을 실시간 관측할 수 있다. PA는 나노 디스크에 빛(레이저)을 쏜 후 열로 인해 발생하는 진동(초음파)을 영상화하는 기술이다. 이 기능을 이용하면 나노물질이 종양 부위에 도달하는 시점에 맞춰 치료를 수행해 효과를 극대화할 수 있다. 실제 연구진은 쥐 실험에서 PA 기능으로 종양 부위에 나노입자가 축적되는 과정을 시간대별로 추적해 치료에 가장 효과적인 시점이 물질 투여 후 6시간이라는 점을 도출하는 데 성공했다.

또한 이번 나노 디스크는 서로 다른 기전의 세 가지 치료 방식을 유기적으로 수행할 수 있어, 단일 요법만 가능한 물질에 비해 여러 형질의 암세포를 치료할 수 있을 것으로 기대된다. 기존의 나노물질은 금 입자에 열을 가해 암세포를 제거하는 광열 치료(PTT)만을 활용했으나, 연구진이 개발한 나노 디스크는 철의 성질을 이용해 종양 내부에 산화를 일으키는 화학역동치료(CDT)와 페롭토시스 치료까지 가능하다.

▲ KRISS 이진형 박사후연구원(위)과 이은숙 박사후연구원(아래)이 나노물질을 이용한 치료 실험 데이터를 검토하고 있다.

치료 후에는 면역 반응 물질도 유도한다. 이번에 개발한 나노 디스크는 암세포가 사멸할 때 경고 신호(DAMPs)를 방출하게 만들어 우리 몸이 동일한 암세포를 기억하고 재발할 시 공격하도록 유도한다. 실제 쥐 실험에서 나노 디스크를 통해 경고 신호를 생성한 결과, 면역 세포의 수가 최대 3배가량 증가한 것을 확인했다.

▲ KRISS 나노바이오측정그룹

(앞줄 좌측부터 시계방향으로 KRISS 나희경 책임연구원, 이진형 박사후연구원, 이은숙 박사후연구원)

KRISS 나노바이오측정그룹 나희경 책임연구원은 “일반적인 나노물질이 단일 원소로 구성되어 한 가지의 기능을 수행하는 데 비해, 이번에 개발한 물질은 금과 철의 물성을 복합적으로 이용해 다양한 기능을 수행하도록 제작한 것이 특징”이라고 말했다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부 차세대 첨단 나노소재 측정표준체계 확립 연구사업의 지원을 받았으며 화학공학 분야의 세계적인 학술지인 Chemical Engineering Journal(IF: 13.4)에 2월 게재됐다.

- 검사 목적 맞춰 고품질 해상도 구현 가능… 의료 진단·산업 안전 검사 정확도 높인다 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 초음파 검사 장비의 초점거리를 손쉽게 조절할 수 있는 ‘탈부착형 음향렌즈’를 새롭게 개발했다. DSLR 카메라의 렌즈를 바꿔 사진 화질을 높이는 것처럼, 초음파 검사 장비의 해상도를 검사 목적에 맞게 최적화할 수 있어 의료 진단과 산업 안전 검사의 정확도를 한층 높일 전망이다.

▲ KRISS가 개발한 탈부착형 비구면 음향렌즈

초음파 이미징 기술은 물체 또는 인체에 초음파를 투과하고 반사되는 신호를 수집해 내부 구조를 이미지로 형상화하는 기술이다. 이 중 하나인 C-스캔(C-scan)은 다른 방식보다 높은 해상도의 이미지를 생성할 수 있어, 암 조직 검사 등을 위한 의료 진단 장비와 항공기·지하 배관의 결함을 물리적 손상 없이 평가하는 비파괴검사 장비에 널리 활용된다.

고해상도의 초음파 이미지를 생성하기 위해서는 투과·반사되는 초음파의 강도를 높이고, 초점거리를 정확히 맞춰야 한다. 이를 위해 C-스캔 방식의 초음파 검사 장비에는 집속 초음파 변환기를 사용한다. 이 장치는 넓게 퍼지는 초음파 에너지를 검사 대상에 정확히 집중시켜 이미지 품질을 높이는 역할을 한다.

문제는 집속 초음파 변환기마다 조절 가능한 초점거리가 고정돼 있다는 점이다. 기존에는 초점 거리별로 변환기를 구입해야 해 비용 소모가 크고, 검사 대상의 위치·크기·형태에 맞게 미세 조정이 어려워 초음파 이미지의 해상도를 일정 수준 이상 높이기 어려웠다.

▲ KRISS 김용태 책임연구원이 음향세기 공간분포 측정을 위해 수조 속 변환기와 렌즈, 수중청음기를 확인하고 있다.

이를 해결하기 위해 KRISS 음향진동초음파측정그룹은 ‘탈부착형 음향렌즈 설계 기술’을 개발했다. 연구진이 제작한 음향렌즈를 고정 초점을 가진 집속 초음파 변환기에 부착하면 별도 장비 교체 없이 검사 대상에 맞춰 초점거리를 더 가깝거나 더 멀게 조정할 수 있다. 기존 장비에서 조정하기 힘들었던 초점거리도 맞춤형으로 제작할 수 있어 검사 대상에 최적화된 해상도를 구현할 수 있다.

특히 연구진이 개발한 음향렌즈는 비구면으로 설계돼 구면렌즈에 비해 더 선명한 초점과 해상도를 제공한다. 일반적인 음향렌즈는 구면으로 제작하나, 형태의 특성상 가장자리로 갈수록 초점이 흐려지는 구면수차(Spherical Aberration)가 발생하는 한계가 있었다. 또한 연구진은 접이식 방식도 함께 고안해 음향렌즈의 크기를 부착 면적에 맞게 유연하게 조정할 수 있도록 설계했다.

연구진이 설계한 음향렌즈를 상대적으로 해상도가 낮은 평면형 초음파 변환기에 부착하면 집속 초음파 변환기와 동일한 성능을 낼 수 있다. 연구진은 표면이 오목한 집속 초음파 변환기용 음향렌즈와 더불어 평면 형태의 음향렌즈 설계 기술도 함께 개발했다.

▲ KRISS가 개발한 탈부착형 비구면 음향렌즈의 음향선 추적 다이어그램

▲ 탈부착형 비구면 음향렌즈을 적용한 C-스캔 초음파 장비의 인체모사 팬텀(Phantom) 분석 결과

이번에 개발한 음향렌즈를 C-스캔 초음파 검사 장비에 부착해 인체를 모사한 팬텀(Phantom)을 분석한 결과, 25 마이크로미터(μm, 100만분의 1 m) 크기의 미세 구조를 이미징 분석하는 데 성공했다. 동일한 초점거리에서 음향렌즈를 부착하지 않은 장비보다 약 1.5배 높은 해상도다.

▲ KRISS 백경민 책임연구원이 렌즈 재료의 음향 특성 측정을 위해 시료를 배치하고 있다.

▲ KRISS 도일 의료융합측정그룹장이 C-스캔 시스템을 이용하여 동전의 초음파 현미경 영상을 수집하고 있다.

KRISS 음향진동초음파측정그룹 김용태 책임연구원은 “이번에 개발한 설계 기술을 C-스캔 이외에 다양한 초음파 검사 방식에도 적용할 수 있도록 응용 연구를 이어갈 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부 범부처전주기의료기기 연구개발 사업의 지원을 받았으며 측정 과학 분야 학술지인 Measurement Science and Technology(IF: 2.4)에 1월 게재됐다.

▲ 탈부착형 비구면 음향렌즈 개발 연구진

(뒷줄 좌측부터 시계방향으로 KRISS 도일 의료융합측정그룹장, 백경민 책임연구원, 김용태 책임연구원

- 수소 산업 표준화 및 안전한 수소경제 생태계 조성을 위한 협력체계 구축 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)과 한국가스안전공사(KGS, 사장 박경국)는 22일(화) KRISS 대전 본원에서 ‘수소 산업 표준화 및 안전한 수소경제 생태계 조성’을 위한 업무협약을 체결했다.

▲ ‘수소 산업 표준화 및 안전한 수소경제 생태계 조성’ 업무협약식 기념사진

(왼쪽부터 KRISS 이호성 원장, KGS 박경국 사장)

양 기관은 각자의 전문성을 살려 공정한 수소 상거래를 위한 표준을 확립하고, 이를 수소 현장에 널리 보급할 수 있도록 안전관리 체계를 구축하기로 했다.

협약의 핵심은 수소 유량 현장 교정시스템의 안전성 확보를 통한 현장 실증 확대다. KRISS는 지난 2020년, 수소충전소에서 정량의 수소가 충전될 수 있도록 유량계를 검증하는 ‘수소 유량 현장 교정시스템’을 개발했다. 이 시스템은 소비자가 수소충전기에 지불한 금액만큼 정확한 양의 수소가 충전될 수 있도록 보장해 수소 상거래 공정성을 한층 높이는 기술로 평가받는다.

현재 연구진은 해당 장비의 현장 실증 연구를 국내 일부 수소충전소에서 제한적으로 수행하고 있다. 현장 실증 연구를 진행하기 위해서는 산업통상자원부 특례기준에 따라 가스 안전관리 전문기관인 KGS 주관하에 매년 안전성을 평가받아야 한다. 다만 기존에는 안전성 시험에 요구되는 복잡한 행정절차로 인해 현장 실증 연구를 확대하기 어려움이 있었다.

KRISS는 KGS와 수소 유량 현장 교정시스템의 원활한 안전성 평가와 현장 실증 확대를 위한 협력체계를 구축했다. 양 기관은 안전성 시험에 필요한 접수 및 설비 이용 절차를 간소화하는 등 제도적 지원 방안을 마련하기로 협의했다.

이외에도 양 기관은 ▲안전한 수소 생태계 조성을 위한 수소 산업 표준화 ▲수소충전소 복합계량 평가장치 소급성 확보 ▲국내외 공동 연구 기술개발 등 수소 상거래 공정성 및 안전성 확보를 위해 협력하기로 했다.

▲ 수소 유량 현장 교정시스템 랩투어 현장 사진

협약식에는 KRISS 이호성 원장과 KGS 박경국 사장을 비롯해 양 기관의 수소 산업 관련 부서장이 참석했다. 협약식 후에는 KRISS 수소 유량 현장 교정시스템을 직접 둘러보는 랩 투어를 진행했다.

KRISS 이호성 원장은 “이번 협약은 국민이 신뢰할 수 있는 수소 상거래 질서를 확립하고 국내 수소경제의 경쟁력을 한층 높이는 계기가 될 것”이라고 말했다.

- 표준 보급 위한 교정 기술도 함께 개발… 국산 위성 성능 정확히 평가하고 손쉽게 개선한다 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 우리나라가 개발 중인 6G 저궤도 위성 통신의 성능을 신뢰성 있게 검증할 수 있는 표준을 확립했다.

▲ KRISS 전자파측정그룹

(앞줄 좌측부터 시계방향으로 조치현 책임연구원, 이상수 선임기술원, 강태원 책임연구원)

최근 통신의 패러다임이 지상 기지국 중심의 2차원(평면적) 통신에서 공중·우주를 활용한 3차원(입체적) 통신으로 전환되고 있다. 2차원 통신은 산간·해양 등 기지국 구축이 어려운 환경에서 서비스가 제한되는 반면, 3차원 통신은 사각지대 없이 언제 어디서나 빠른 서비스를 제공할 수 있고 전쟁이나 재난 등으로 지상망이 마비돼도 통신을 안정적으로 유지할 수 있다.

지구 표면에서 가까운 고도(200 km∼2,000 km 사이)에서 데이터를 중계하는 6G 저궤도 위성은 3차원 통신의 핵심 인프라다. 미국 스페이스 X의 ‘스타링크’가 대표적인 상용화 사례다. 우리나라도 한국형 스타링크 구축을 위해 작년 4월, 국내 기술로 개발한 초소형 저궤도 위성인 ‘네온샛 1호’를 발사했다.

6G 저궤도 위성 통신의 성공적인 상용화를 위해선 통신 품질을 정확히 측정하고 평가할 수 있는 표준이 반드시 필요하다. 하지만 기존에는 우리나라만의 6G 저궤도 위성 통신용 측정표준이 확립되지 않아, 국내에서 개발한 위성의 기술력을 신뢰성 있게 검증하기 힘들었다.

▲ 6G 저궤도 위성 통신용 임피던스 측정표준 개발 과정

KRISS 전자파측정그룹은 6G 저궤도 위성 통신의 핵심 구성요소인 도파관(Waveguide)의 전자파 임피던스* 측정표준을 개발했다. 도파관은 전자기파를 특정한 경로로 전달하는 구조물로, 고주파를 손실 없이 전달할 수 있고 내구성도 뛰어나 위성 통신 시스템의 신호 전달 채널로 쓰인다. 연구진은 도파관을 통해 전송할 수 있는 주파수 대역 중 국산 초소형 저궤도 위성에 쓰이는 X대역(8-12 GHz, 기가헤르츠)의 임피던스 측정표준을 최우선으로 확립했다.

* 임피던스(Impedance): 전자파가 진행할 때 받는 저항의 정도로, 전자파 측정에서 가장 기본이 되는 양이다. 임피던스 측정표준을 기준 삼아 다양한 전자파 기기의 성능을 평가할 수 있다.

이번 표준 개발로 국산 저궤도 위성에 쓰이는 소자와 부품의 기술 신뢰성을 한층 높일 수 있게 됐다. 정확한 측정표준을 통해 위성의 시제품 단계에서 신호의 세기, 지연 시간, 전파 손실량 등 여러 성능 지표를 정량적으로 파악하고 이를 개선해 품질을 높일 수 있다.

▲ KRISS 조치현 책임연구원(좌)과 이상수 선임기술원(우)이 도파관 표준기의 임피던스를 측정하고 있다.

또한 각 위성 부품에 필요한 통신 출력을 사전에 정확히 파악하고 맞춤형으로 설계할 수 있어, 불필요한 비용을 줄이고 개발 기간도 단축할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ KRISS 강태원 책임연구원이 6G 저궤도 위성 통신용 임피던스 측정표준 개발에 사용한 도파관 표준기를 들어 보이고 있다.

KRISS는 이번에 개발한 측정표준을 산업 현장에 보급하기 위한 도파관 임피던스 교정 기술도 함께 개발했다. 그간 산업체에서 임피던스 측정에 사용하는 회로망 분석기를 교정하려면 해외로 장비를 보내야 해 시간·비용 소모가 컸으나, 이제는 국내 기술을 이용해 적은 비용으로 더 정확한 교정을 수행할 수 있게 됐다.

KRISS 전자파측정그룹 조치현 책임연구원은 “이번에 개발한 표준은 위성 통신뿐만 아니라 레이다 시스템, 항공기 등 도파관이 사용되는 모든 분야에 적용할 수 있다”라며 “앞으로도 국내 산업계와 국방 분야가 필요로 하는 전자파 측정표준을 확립해 국가 산업 경쟁력 제고에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 KRISS 기본사업의 지원을 받았으며, 전자정보통신 분야 국제 학술지인 IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement(IF: 5.6)에 2월 게재됐다.

- 산·학·연 측정 전문가 400여 명 모여 최신 기술 동향과 현장 적용 방안 논의 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 9일(수)과 10일(목) 양일간 대전컨벤션센터(DCC)에서 한국계량측정협회(KASTO)와 공동으로 ‘제22회 측정클럽 종합워크숍’을 개최한다고 밝혔다.

▲ ‘제22회 측정클럽 종합워크숍’ 공식 포스터

▲ ‘제22회 측정클럽 종합워크숍’ 행사 전경

‘측정클럽 종합워크숍’은 산·학·연 전문가들이 모여 각 측정 분야의 최신 기술 동향과 현장 적용 방안을 공유하는 행사로, 국내 산업 현장의 측정 능력과 신뢰도를 높이기 위해 2004년부터 KRISS 주관으로 열리고 있다.

올해 행사는 KRISS 창립 50주년을 계기로 국내 표준기관들과 산업체의 교류를 한층 확대하고자 KASTO와 공동 주관으로 개최한다. 행사에는 100여 개 기관에서 400명 이상의 산·학·연 측정 분야 전문가들이 참석할 예정이다.

▲ KRISS 이호성 원장이 개회사를 하고 있다

행사 첫날 오전에는 KRISS 이호성 원장의 개회사와 국가기술표준원 김대자 원장의 축사에 이어, 한국형 우주발사체 개발을 이끈 한국항공우주연구원 고정환 책임연구원의 초청 강연이 진행된다.

첫날 오후부터 둘째 날까지는 길이, 질량, 나노안전, 디지털전환 등 8개의 측정 분야*에서 총 47개의 세부 세션이 진행된다. 참석자들은 각 세션에서 주제 발표를 통해 최신 측정 기술을 공유하고 실제 산업 현장에서의 적용 사례와 개선 방안에 대해 논의할 예정이다.

* 길이, 질량, 나노안전, 디지털전환, 압력, X선회절, 광도·색채, 음향

또한 이번 행사 기간에는 국내외 계측기기 및 측정 장비 제조기업들의 연구성과와 시제품을 직접 볼 수 있는 ‘측정 장비 전시회’도 함께 열린다.

한편, 국가측정표준 대표기관인 KRISS는 2004년부터 국내 기업체의 측정 능력과 교정·시험 기관의 측정 신뢰도를 높이기 위해 전문가 커뮤니티인 ‘측정클럽’을 운영해오고 있다. 현재 측정클럽에는 질량, 힘, 압력, 유량, 진공, 중력 등 총 25개 산업 분야에서 6,000여 명이 활동하고 있다.

KRISS는 매년 측정클럽 워크숍과 세미나를 개최해 산업 현장에서 발생하는 측정 애로 기술을 전문가가 직접 듣고 해결할 수 있도록 지원하며, 국제표준 동향에 대한 교육을 운영하는 등 KRISS의 기술력과 정보를 산업체에 전달하고 있다.

KRISS 이호성 원장은 “이번 행사는 산·학·연의 기술 교류와 협력을 촉진해 국내 산업 현장의 측정 능력을 한층 끌어올리는 기회가 될 것”이라며 “이번 공동 개최를 계기로 국내 표준기관들과 산업계를 긴밀히 연결하는 가교 역할을 더욱 강화해 나가겠다.”라고 말했다.

- 전자의 불안정성 줄이고 양자 상태 안정적 구현 가능… 고성능 큐비트 제작 앞당긴다 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 요리에 쓰는 ‘체’와 유사한 ‘필터’를 이용해 단일전자(Single Electron)의 에너지를 원하는 형태로 제어하는 기술을 개발했다. 이 기술은 외부 환경에 의한 전자의 불안정성을 줄이고 양자 상태를 안정적으로 구현할 수 있어, 단일전자 큐비트의 성능을 한층 높일 기반 기술로 활용될 전망이다.

▲ KRISS 연구진이 에너지 필터를 통과한 단일전자의 시간-에너지 분포를 분석하고 있다.

전자는 원자를 구성하는 기본 입자로, 전자의 이동 경로를 쪼개면 두 가지 경로(0과 1)를 동시에 지나는 양자 중첩 현상을 보인다. 이러한 특성을 정보처리에 활용하면 큐비트를 만들 수 있다. 단일전자 큐비트는 이론상 작은 면적에 수십 개를 구현할 수 있을 만큼 집적성이 뛰어나 양자컴퓨팅의 규모를 확장할 기술로 주목받는다.

하지만 단일전자 큐비트는 외부 환경에 민감한 전자의 특성으로 인해 성능 향상에 어려움이 있었다. 큐비트의 성능은 양자 상태를 얼마나 정확히 구현하고 안정적으로 유지하느냐에 달렸다. 그러나 전자는 너무 작고 민감해 양자 상태를 구현하기 어렵고 외부 환경이나 다른 전자들과의 상호작용으로 에너지 상태가 불안정해져 양자 성질을 잃기 쉽다.

▲ KRISS 연구진이 단일전자 제어에 활용한 에너지 필터 모식도

▲ KRISS 연구진이 위그너 분포로 확인한 단일전자의 에너지 형태

KRISS 양자소자그룹은 ‘에너지 필터’를 이용해 단일전자의 에너지 형태를 원하는 대로 제어하고, 전자의 불안정성을 줄일 수 있는 기술을 개발했다. 연구진이 이용한 에너지 필터는 요리에 사용하는 ‘체’와 같이, 일정 크기 이상의 에너지를 갖는 전자만 통과하고 나머지는 반사하는 전도성 채널이다. 연구진은 양자점(Quantum Dot)에서 단일전자를 생성한 후, 양자 포인트 접합(Quantum Point Contact)에 적절한 전압을 가해 에너지 필터를 형성하고 고에너지 전자만 선택적으로 통과시켜 전자의 에너지 불확도를 절반 이상 낮추는 데 성공했다.

▲ KRISS 연구진이 무냉매 희석 냉동 장비를 이용해 소자의 온도를 극저온으로 냉각하고 있다.

이번 기술은 고성능 큐비트를 비롯한 단일전자 기반 양자 정보처리 기술 개발에 널리 활용될 것으로 기대된다. 불필요한 에너지 분포를 제거하고 특정 에너지 범위 내에서만 전자를 조작할 수 있어, 전자의 양자 현상을 더 안정적으로 구현하는 것은 물론 외부 환경과 다른 전자 간의 상호 작용도 최소화할 수 있기 때문이다.

또한 연구진은 에너지 필터로 제어한 단일전자의 형태를 2차원 그래프상에 시각화하는 기술도 개발했다. 연구진은 에너지 필터를 통과하기 전과 후의 단일전자 형태를 위그너 분포*로 비교하는 방식을 고안했다. 조건에 따라 변화하는 단일전자의 시간-에너지 정보를 디지털 2차원 그래프로 직관적으로 확인할 수 있어, 기존 실험에서 놓쳤던 단일전자의 양자 특성을 세밀하게 파악할 수 있다.

* 위그너 분포(Wigner Distribution): 전자의 양자 상태를 시간(위치)-에너지(운동량)의 함수 분포로 변환해 시각적으로 분석하는 방식. 연구진은 이번 실험에서 단일전자의 에너지 변화를 위그너 분포로 비교하고 디지털 신호로 변환해 정밀히 분석하는 기술을 개발했다.

▲ KRISS 양자소자그룹

(왼쪽부터 박완기 박사후연구원, 배명호 책임연구원, 김민식 학생연구원)

KRISS 양자소자그룹 배명호 책임연구원은 “이번 성과는 단일전자를 기반으로 한 양자 정보 기술의 실질적인 응용 가능성을 한층 높이는 데 기여할 것”이라고 말했다.

- 한·일 전문가 협력 통해 글로벌 수소 시장 주도권 확보 목표 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 17일(월) KRISS 본원에서 한국과 일본의 수소 안전 분야 기술력 강화와 표준화 협력체계 구축을 위한 ‘한·일 수소 안전 워크숍’을 개최한다.

▲ ‘한·일 수소 안전 워크숍’ 기념사진

▲ ‘한·일 수소 안전 워크숍’ 기념사진

이번 행사는 수소 안전 분야를 선도하는 양국의 전문가들이 모여 최근 주목받는 ‘극저온·고압 수소’ 기술을 중심으로 수소 에너지의 안전한 활용을 위한 기술적 과제와 국제협력 방안을 논의한다.

행사에서는 ▲ 일본 국립재료과학연구소(NIMS) Ogata Toshio 책임연구원이 ‘중공 시험편을 이용한 수소취성 기술에 대한 ISO 국제표준 현황’, ▲ 일본 요코하마대학교 Umezawa Osamu 교수가 ‘극저온에서 소재의 파손과 변형 평가 기술’ ▲ 한국원자력연구원 최용남 책임연구원이 ‘과냉각 액체수소 충전 기술의 국제표준화 동향’, ▲ 국립안동대학교 신형섭 교수가 ‘페라이트강의 수소취성 스크리닝 기술’, ▲ KRISS 백운봉 책임연구원과 전상구 선임연구원이 ‘KRISS의 고압수소용 금속 및 비금속 소재 평가 기술 현황’을 주제로 발표한다. 발표 후에는 KRISS 수소 안전 연구설비와 장비를 직접 살펴보는 랩 투어를 진행한다.

수소 경제 활성화의 핵심은 대용량 수소 저장 및 운송 기술이다. 현재는 액체수소(20 K) 상태로 저장하는 방식이 주로 사용되지만, 기화로 인한 에너지 손실이 크다는 한계가 있다. 반면, 극저온·고압 수소(CcH2) 기술은 상대적으로 높은 온도(50 K 이하)와 고압(35 MPa 이하) 상태에서 수소를 저장할 수 있어, 저장 밀도와 효율성이 크게 향상된다. 이러한 특성 덕분에 수소 경제의 실현을 위한 핵심 기술로 떠오르고 있다.

다만 극저온·고압 수소 기술의 상용화를 위해서는 정밀한 측정표준 개발과 관련 절차의 국제적 표준화가 필수적이다. 극저온과 고압이라는 까다로운 조건을 동시에 다루기 때문에, 수소의 저장량과 상태를 정확히 측정하는 것이 매우 어렵기 때문이다.

▲ KRISS 박연규 부원장이 ‘한·일 수소 안전 워크숍’에서 환영사를 하고 있다.

이번 행사는 국내외 수소 안전 분야 전문가 80여 명이 참석해 이러한 기술적 과제를 해결하고, 공동 연구개발을 통해 국제표준화를 이끌어내기 위한 첫걸음이 될 것으로 기대된다. 이를 계기로 양국이 수소 상용화를 위한 연구·정책적 협력체계를 구축해 글로벌 시장에서 영향력을 강화하는 것이 목표다.

KRISS 수소에너지그룹 정낙관 그룹장은 “이번 행사는 우리나라가 수소 안전 분야에서 국제적 주도권을 확보하는 계기가 될 것”이라며 “향후 미국과 유럽 등 더 많은 국가의 전문가들이 참여하는 글로벌 협력의 장으로 확대할 계획”이라고 밝혔다.

한편 KRISS 수소에너지그룹은 2009년 국내 최초로 ‘수소안전연구동’을 건설하고, 수소충전소 신뢰성 평가 기술 및 수소연료전지자동차용 부품의 안전 사용 적합성 평가 기술을 개발하는 등 안전한 수소 에너지 보급을 위한 연구를 지속하고 있다.

- 초순수의 품질 검·인증방안 개발과 국산화 사업 공동 추진 등을 위한 협력체계 구축 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)과 한국수자원공사(K-Water, 사장 윤석대), 한국물기술인증원(KWTC, 원장 김영훈)은 4일(화) 한국수자원공사 대전 본원에서 ‘초순수 기술 검·인증 기반 구축’을 위한 업무협약을 체결했다.

▲초순수 기술 검·인증 기반 구축을 위한 업무협약식 기념사진

(왼쪽부터 KRISS 이호성 원장, 한국수자원공사 윤석대 사장, 한국물기술인증원 김영훈 원장)

이번 협약은 초순수의 생산부터 품질인증까지 전 과정에 걸쳐 신뢰성 있는 분석·평가 표준을 마련해 국산 초순수의 시장 신뢰와 글로벌 경쟁력을 확보하기 위함이다.

초순수는 일반적인 물에 들어있는 불순물을 제거한 고순도의 물로, 첨단산업의 생명수로 불린다. 첨단산업의 제조 공정에서는 미세한 불순물조차 제품 품질에 치명적인 영향을 미치기 때문에, 초순수는 반도체·제약·정밀화학 등 첨단산업의 기술 경쟁력을 좌우하는 핵심 자원으로 평가받는다.

우리나라도 초순수 생산기술을 확보한 후 상용화를 앞두고 있지만, 초순수 품질인증 국내 공인기관이 없어 미국·일본 등 선진국에 의존하고 있다. 신기술 개발에도 시장 진출 속도를 높이기 어려운 환경이다.

KRISS와 K-Water, KWTC는 글로벌 기준에 맞는 초순수 생산 표준과 품질인증 기반을 마련하기 위해 다자간 업무협약을 체결했다. 협약에 참여한 세 기관은 각자의 전문성을 살려 ▲초순수 검·인증방안 공동개발 ▲국가 초순수 국산화 사업 공동 참여 추진 ▲초순수 검·인증을 통한 물산업 육성 등을 위해 협력하기로 했다.

▲초순수 기술 검·인증 기반 구축을 위한 업무협약식 단체 사진

특히 KRISS는 국가 측정표준 대표기관으로서 축적해온 경험과 역량을 바탕으로 초순수 검·인증에 필요한 측정기술 및 표준물질을 개발하는 등 측정표준 확립을 주도할 계획이다.

KRISS 이호성 원장은 “진정한 초순수 기술의 자립화를 위해선 우리나라가 자체적으로 측정표준을 확립해 이에 기반한 검·인증 체계를 구축하는 것이 필수”라며 “이번 협약이 국산 초순수 기술은 물론 첨단산업 전 분야의 글로벌 경쟁력을 높일 동력이 될 것”이라고 말했다.

- 불순물로 인한 수소차 사고 사전 방지… 생산 품질도 한층 높일 것으로 기대-

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 수소 충전기에 설치해 차량으로 주입하는 수소연료의 품질을 실시간으로 점검하는 장비를 국내 최초로 개발했다. 수소연료 속 불순물로 인한 수소차 사고를 사전에 방지하고, 수소생산 품질도 한층 높일 것으로 기대된다.

▲ KRISS 반도체디스플레이측정그룹

(왼쪽부터 트리스나 UST연구학생, 박미연 UST연구학생, 이정순 책임연구원, 김동겸 박사후연구원, 김상우 박사후연구원)

수소연료는 내연 연료에 비해 생산·운반·저장 시 오염될 가능성이 크다. 수소연료의 생산공정이 내연 연료에 비해 복잡할 뿐만 아니라 저장과 운송, 이용을 위한 고압 처리 과정에서 불순물이 발생할 확률이 높기 때문이다.

만약 오염된 수소연료가 수소차에 주입되면 폭발 및 사고 위험성이 크게 증가한다. 연료 속 불순물은 연료전지의 촉매를 손상시켜 과열과 성능 저하를 일으킨다. 이는 예상치 못한 화학 반응을 유발해 수소의 폭발 위험을 높인다. 또 엔진 기능 저하로 인한 2차 사고가 발생할 우려도 있다.

따라서 수소충전소는 저장 및 공급하는 수소연료의 불순물을 국제표준화기구(ISO)가 제안한 기준에 맞게 측정·관리해야 한다. 기존에는 분기당 한 번씩 검사 기관이 충전소를 방문해 수소연료를 채취한 후 전용 설비에서 불순물을 측정했다. 다만 검사 시점 이외에는 수소연료에 이상이 생겨도 감지할 수 없다는 한계가 있었다.

▲ KRISS가 개발한 ‘수소연료 품질 실시간 모니터링 장비’

▲ KRISS가 개발한 ‘수소연료 품질 실시간 모니터링 장비’ 모식도

KRISS 반도체디스플레이측정그룹은 수소 충전기에 설치해 차량으로 주입하는 수소연료 속 불순물의 성분과 농도를 실시간 모니터링하는 장비를 개발하는 데 성공했다.

연구진이 개발한 장비는 ISO가 관리 대상으로 규정하고 있는 불순물 14가지 중 8가지* 성분을 정확히 측정할 수 있다. 수소연료 속 불순물의 농도가 기준치 이상으로 높아지면 관리시스템으로 경고 신호를 보내 관리자는 오염된 연료가 차량에 주입되기 전 이를 감지하고 조치할 수 있다.

* 수증기(H₂O), 산소(O₂), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 일산화탄소(CO), 질소(N₂), 황화수소(H₂S)

▲ KRISS 이정순 책임연구원(좌)과 김상우 박사후연구원(우)이 충주시 수소 버스충전소에 설치된 모니터링 장비를 점검하고 있다.

이번에 개발한 장비를 수소 충전소에 적용하면 수소연료의 품질을 상시 점검·유지할 수 있어 수소차의 안전성을 강화하고 사용자의 불안을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

또한 수소 생산기지에서는 생산하는 수소연료의 품질을 쉽고 정확하게 검사할 수 있게 되어 국산 수소의 품질도 한층 높일 것으로 기대된다. 현재 현장에서는 생산 수소의 불순물 검사를 위해 값비싼 외산 장비를 사용하고 있는데, 장비당 1~2개의 성분만 분석할 수 있고 유지관리도 쉽지 않아 원활한 품질 검사에 어려움을 겪었다.

▲ 연구진이 개발한 ‘수소연료 품질 실시간 모니터링 장비’를 실증하고 있는 충주시 수소 버스충전소 현장

KRISS 반도체디스플레이측정그룹 이정순 책임연구원은 “현재 충주시 수소 버스 충전소에서 장비의 실증을 진행 중이며, 실증 완료 후 국내 기업에 기술을 이전할 계획”이라고 말했다.

이번 연구성과는 KRISS 기본사업과 산업통상자원부 ‘수소충전소 및 배관망 안전 제고를 위한 필수 장비 국산화 기술 개발’ 사업의 지원을 받았다.

- 양자컴퓨팅 기술 개발을 위한 심포지엄 열어 미래 양자 산업의 청사진 제시 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 12월 6일(금) 오전 10시부터 대전 오노마호텔에서 '양자컴퓨팅 양자전환(QX) 스케일업 밸리 육성사업 종합포럼'을 개최한다고 밝혔다.

▲ ‘양자컴퓨팅 양자전환(QX) 스케일업 밸리 육성사업 종합포럼’ 기념사진

KRISS와 블루포인트파트너스가 공동 주관하는 이번 행사는 양자기술 분야 산·학·연·관 주요 관계자 100여 명이 참석해 ‘양자컴퓨팅 양자전환(QX) 스케일업 밸리 육성사업’의 1차년도 성과를 종합하고 양자 산업 생태계 구축을 위한 청사진을 공유한다.

KRISS는 올해 9월부터 대전광역시, 대전테크노파크 등과 함께 과학기술정보통신부가 총괄하는 ‘양자컴퓨팅 양자전환(QX) 스케일업 밸리 육성사업’을 추진하고 있다. 2027년까지 총 140억여 원을 투입해 반도체·통신·광학 등 기존 산업기술을 양자컴퓨팅에 적용 가능한 기술로 전환하고, 국가 양자 소·부·장 산업의 경쟁력을 높이는 것이 목표다.

▲ KRISS 이호성 원장이 개회사를 하고 있다.

이번 행사 주제는 '양자전환과 양자산업의 미래'이다. 행사에서는 양자컴퓨팅 기술 개발과 관련된 네 개의 주요 분과별(사업화, 시스템 기술, 소프트웨어, 전략기획) 심포지엄이 진행될 예정이다.

▲사업화 분과에서는 IBM 아세안 및 한국지역 송기홍 전 총괄대표가 “양자컴퓨팅 사업화 전략: 해외사례 및 밸류체인”을 ▲시스템 기술 분과에서는 KRISS 이용호 초전도양자컴퓨팅시스템연구단장이 “플랫폼별 퀀텀트리와 QX 사업화 기회”를 ▲소프트웨어 분과에서는 ㈜오리엔텀 방승현 대표가 “퀀텀 소프트웨어 비즈니스 현황과 전망”을 ▲전략기획 분과에서는 KRISS 양자국가기술전략센터 정일룡 책임연구원이 “양자컴퓨팅 육성 국가전략 현황과 방향”을 주제로 기조 강연을 한다. 각 기조 강연 후에는 참가자들 간 네트워킹 강화와 향후 협력 방안 논의를 위한 분과별 주제발표 및 토론회가 개최된다.

▲ 대전광역시 장호종 경제과학부시장이 축사를 하고 있다.

행사에는 KRISS 이호성 원장, 대전광역시 장호종 경제과학부시장, 블루포인트파트너스 이용관 대표 등이 참석한다.

KRISS 이호성 원장은 “이번 포럼은 양자전환을 위한 산·학·연·관 협력을 강화하고, 양자 산업의 발전 방향성을 함께 모색하는 뜻깊은 자리”라며 “KRISS는 앞으로도 양자 산업 생태계 육성과 경쟁력 확보를 위한 사업을 적극 확대해 나가겠다”라고 말했다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 11월 27일(수) KRISS 본원 행정동에서 연구장비산업 경쟁력 강화를 위한 ‘한·일·독 최첨단 전자현미경 기술교류회’를 개최한다고 밝혔다.

▲ ‘한국·일본·독일 최첨단 전자현미경 기술교류회’ 행사 포스터

과학기술정보통신부가 주최하고 KRISS 미래선도연구장비사업단(ERIC, 단장 강상우)이 주관하는 이번 행사에는 전자현미경 분야의 선도국인 한국, 일본, 독일의 전문가들이 모여 최신 연구 동향을 공유하고 신기술 개발을 위한 국제협력 방안을 논의한다.

행사는 기술 세미나와 심포지엄으로 나뉘어 진행된다. 기술 세미나에서는 ▲ 독일 울리히연구소 Rafal Dunin–Borkowski 소장이 ‘전자파 맵핑과 전자현미경 기기 개발 현황’ ▲ 일본 오사카대학교 Kazutomo Suenaga 교수가 ‘저전압 전자현미경 개발 성과’, ▲ 포항공과대학교 최시영 교수가 ‘막산화물에서 계면 현상 스캔닝 기술 ’, ▲ KRISS 박인용 책임연구원이 ‘KRISS의 전자현미경 개발 현황’을 주제로 발표한다. 심포지엄에서는 연구실 투어와 상호 기술협력 방안을 논의하는 토의가 진행된다.

전자현미경은 빛 대신 전자를 이용해 나노미터(nm, 10억 분의 1 m) 크기의 입자 구조와 특성을 분석할 수 있어 반도체, 바이오 등 첨단 연구·산업 분야에서 필수 장비로 쓰인다. 그러나 현재 국내 연구 현장에서는 외산 장비의 점유율이 높아 국산 전자현미경의 인지도와 신뢰성 확보가 필요한 상황이다.

이번 행사를 통해 국산 연구 장비의 기술력을 알리고 국제적 위상을 강화하는 것은 물론, 참가자들 간의 국제 공동 연구개발 기회를 제공해 국내 연구장비 산업의 경쟁력을 한층 높일 것으로 기대된다.

미래선도연구장비사업단 강상우 단장은 “이번 행사는 국내외 최고 수준의 연구자들과 함께 우리나라의 연구장비 기술력을 점검하고 발전 가능성을 모색할 기회”라며 “향후 미국과 유럽 등 더 많은 국가의 전문가들이 참여하는 글로벌 협력의 장으로 확대할 것”이라고 밝혔다.

▲ 2022년 2월 개최된 ‘미래선도연구장비사업단’ 개소식 기념사진

한편, KRISS는 미래선도 핵심연구장비 개발과 관련 산업 생태계 육성을 위해 지난 2022년부터 기관 내에 미래선도연구장비사업단을 유치·운영하고 있다. 사업단은 해외 선도국과의 기술협력뿐만 아니라 미래선도 연구장비 연구개발 기술의 사업화 촉진을 위한 다양한 정책을 기획하고 있다. 사업단은 11월 28일(목)부터 29일(금)까지 대전컨벤션센터에서 열리는 국제연구산업컨벤션 2024(IRIC 2024)에 참가해 우수 연구장비 개발 성과를 전시하고, 한국연구산업협회와 국제콘퍼런스를 공동 운영할 예정이다.

- 부식으로 인한 오염 입자 사전 방지해 반도체 수율 높이고 비용 절감 기대 -

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 반도체 플라즈마 공정에 쓰이는 부품의 수명을 실시간으로 진단하는 시스템을 개발하는 데 성공했다. 부품의 부식으로 발생하는 오염 입자를 사전에 방지해, 반도체 수율은 물론 공정의 안정성과 비용 효율성도 한층 높일 것으로 기대된다.

▲ KRISS 첨단소재측정그룹

(앞줄 좌측부터 시계방향으로 윤주영 책임연구원, 맹선정 선임기술원,

정인석 학생연구원, 소종호 학생연구원)

플라즈마 공정은 플라즈마 상태로 이온화된 기체를 이용해 반도체 기판의 표면을 정밀하게 가공(식각)하거나 특정 물질을 증착하는 과정이다. 플라즈마 공정에서 반도체 소자의 회로 패턴을 정밀하고 균일하게 구현해야만 설계 단계에서 목표했던 성능을 발휘할 수 있기 때문에 반도체 수율과 직결된 핵심 공정으로 꼽힌다.

플라즈마 공정에서 발생하는 미세 오염 입자는 공정 품질에 치명적인 영향을 미친다. 대부분의 오염 입자는 공정장비(챔버)의 내부 부품들이 플라즈마 환경에 노출돼 부식하면서 발생한다. 이는 공정 중인 웨이퍼 위로 떨어져 불량품을 만들고 장비 내부에 증착해 공정의 성능을 떨어뜨린다.

따라서 플라즈마 공정에 쓰이는 부품의 수명을 진단해 오염 입자의 발생 시점을 예측해야 하지만, 기존에는 이를 실시간으로 측정하는 기술이 없었다. 대부분 공정 종료 후 완성된 웨이퍼의 표면을 분석해 부품의 남은 수명을 간접적으로 추정했으나 공정 불량에 따른 수율 저하와 비용 손실이 발생하는 한계가 있었다.

▲ KRISS가 개발한 플라즈마 공정 부품 수명 실시간 측정시스템

▲ KRISS가 개발한 플라즈마 공정 부품 수명 실시간 측정시스템 모식도

▲ KRISS가 개발한 측정시스템의 실시간 오염 입자 측정 데이터

KRISS 첨단소재측정그룹은 플라즈마 공정 설비에 부착해 장비 내부 부품의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 측정시스템을 개발했다. 시스템은 테스트용 부품 홀더와 포집 장치, 분석 센서로 구성된다. 장비 내부에 테스트용 부품을 부착한 후, 플라즈마 노출로 인해 벗겨지는 부품 피막을 포집해 센서로 분석하는 방식이다. 공정 중 발생하는 수 마이크로미터(㎛) 이하 크기의 미세 입자를 시간당 수천 개까지 분석해 부품의 상태와 남은 수명을 실시간 진단할 수 있다.

▲ KRISS 윤주영 책임연구원이 측정시스템 내부를 관찰하고 있다.

이번에 개발한 시스템을 제조 현장에 활용하면 오염 입자가 발생하기 전 부품을 적시에 교체할 수 있어, 공정의 안정성·생산성을 높이고 불필요한 부품 교체로 인한 비용도 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

특히 기존에는 부품 수명을 확인하기 위해 공정을 중단한 후 장비를 분해해 분석하는 데까지 약 두 달 정도의 시간이 소요됐지만, 이번에 개발한 시스템은 관리자가 원할 때 객관적 데이터를 바탕으로 즉각 확인할 수 있어 공정 중단으로 인한 영업 손실도 줄일 수 있다.

▲ KRISS 연구진이 개발한 시스템에서 실시간 측정되는 오염입자량을 분석하고 있다.

또한 연구진은 이번에 개발한 시스템을 기반으로 국내 반도체 장비·부품 제조기업이 시제품의 성능을 테스트하고 공인 시험성적서를 발급받는 테스트베드 역할도 수행한다.

KRISS 첨단소재측정그룹 윤주영 책임연구원은 “실증 테스트베드 운영을 통해 국산 장비·부품의 신뢰성과 경쟁력을 높이고, 수입의존도가 높은 반도체 생산 공정 국산화에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 기술은 즉시 상용화 가능한 수준으로, 반도체 장비 전문기업에 기술이전되어 실제 반도체 생산 현장에서 활용되고 있다. 연구성과는 재료 분야의 최상위급 학술지인 Journal of the European Ceramic Society (IF. 5.8, 상위 5%)에 9월 게재 승인됐다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 18일 과학기술정보통신부 양자과학기술 분야 국제협력 총괄 거점인 「K-퀀텀국제협력본부」 수행기관으로 공식 지정됐다고 밝혔다.

▲ K-퀀텀국제협력본부 개념도

 ▲ K-퀀텀국제협력본부 중점 추진방향

「K-퀀텀국제협력본부」*는 양자과학기술 분야 국제협력 지원 총괄기관으로서 1) 국제공동연구개발 기획·활성화 2) 해외 협력체계 구축 3) 국내 협력체계 구축을 3대 중점 추진 방향으로 삼고, ▲국제협력 정책 수립·시행 지원 ▲국제 연구개발 프로그램 추진 ▲산·학·연 국제협력 활동 및 해외 진출 지원 ▲현지 정보 수집·분석 및 한인과학자 지원 역할을 수행한다.

* 1) 지정기간: 5년(’24.10.1.∼’28.12.31. / 초기 3년(’24.10.1.∼’26.12.31.) 이후 2년 단위 연장) 2) 투입예산: 연간 15억 내외(’24.10.1.∼12.31.(3개월분) 2.5억 원)

양자과학기술은 미래 산업생태계의 판도를 바꿔놓을 ‘게임체인저 기술’로 꼽힌다. 세계 주요국들은 양자 분야의 기술 패권 확보를 위해 국가 차원에서 중·장기 연구개발 전략을 수립하고 관련 산업 육성을 위한 제도를 마련하는 한편, 기술 우방국을 중심으로 글로벌 양자생태계 구축을 위한 국제협력을 활발히 추진하고 있다.

한국도 양자기술 선도국과의 기술 격차를 빠르게 줄이기 위한 전략적 국제협력의 일환으로 미국과 유럽 지역에 한-미 양자과학기술협력센터(’22.9월 설립, 워싱턴 DC 소재)와 한-유럽 양자과학기술협력센터(’23.7월 설립, 벨기에 브뤼셀 소재)를 설립해 해당 권역의 양자과학기술 국제협력을 지원하고 있다.

 ▲ K-퀀텀국제협력본부 추진체계

KRISS의 신설조직인 「K-퀀텀국제협력본부」는 기존 운영 중인 권역별 양자과학기술협력센터(한-미, 한-유럽)의 총괄거점으로서 본부-센터 간 협력체계를 구축해 양자과학기술 분야 국제협력 활성화와 글로벌 영향력 확대에 주력할 예정이다.

 ▲ KRISS 내 K-퀀텀국제협력본부 협력체계