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표면분석기술의 현황과 과제

전문가 제언: ○ 재료의 표면성질을 제어하여 목적하는 특성을 얻는 표면처리기술은 매우 중요하다. 일예로 대표적인 구조재료인 철강 재료의 경우에는 표면처리에 의하여 내식성뿐 아니라 전자기적 특성이나 광학적 특성을 부여할 수 있다. 전자, 전기, 광학, 촉매 등의 기능재료에서도 표면성질의 제어에 의하여 고도의 성능이나 새로운 특성을 창출하는 경우가 많다. 이와 같은 표면성질을 이해하기 위해서는 표면원자의 종류, 화학상태, 결정구조 등에 대한 분석기술이 필요하다.

○ 표면상태를 분석하는 실험실 장치에는 전자현미경(TEM, SEM, STM)을 위시하여 X선 분광법(EDX, EDS), 전자분광법(AES), 광전자 분광법(ESCA, TRXPS), 적외선 분광법(FTIR), 형광X선법(TXRF)등과 이들을 조합한 장치가 있다. 이와 같은 실험실 장치의 성능한계를 초월하는 대형장치로는 방사광(SR : Syncrotron Radiation)이 있다. SR법에 각도분해 광전자분광(APRES)을 이용하면 원소분포와 화학결합상태의 측정이 가능하고 시간분해 X선을 이용하면 재료공정의 in-situ관찰이 가능하다.

○ 원문의 저자(Prof. Jun Kawai, Kyoto Univ.)는 기존의 광원장치를 이용하는 전반사 형광X선법(TXRF)이나 전반사 X선 광전자분광법(TRXPS)도 검출감도에서는 SR법보다 우수함을 주장하면서 새로운 것만 추구할 것이 아니라 전자빔이나 이온빔의 성질만 잘 활용해도 충분한 표면분석이 가능함을 역설하고 있다. SR법에 대해서는 분석성능에 관한 대표적 데이터의 산출 이외에는 응용성이나 재료개발 측면에서 이렇다 할 역할이 없음을 비평하고 있다. 국내의 연구자들도 음미해 볼만하다.

○ 국내에는 포항에 2.5GeV로 전자를 가속시키는 선형가속기(PLS)가 1995년 설치되어 재료, 화학, 생물 등의 연구발전에 크게 기여하고 있다. 현재 동적현상을 관찰하는 제4세대 가속기의 설치도 추진되고 있어 첨단 분야의 연구가 더욱 활성화될 것으로 기대된다. 다만 방사광 시설의 활용도를 높이기 위해서는 분석도구로 활용하는 데 그치지 말고 미지의 현상을 분석하는 새로운 분석기법의 개발도 필요하다.

저자: Jun Kawai
자료유형: 학술정보