일반전자현미경과 견줄 분해능의 Mini-SEM 기술력
나노시대의 e-beam 분야 글로벌리더 향해
(주)쎄크
전자현미경은 물론 광학현미경까지도 나노 크기의 입자를 볼 수 있을 만큼으로 발전했다. 전자현미경 중 주사전자현미경의 경우 샘플을 진공상태로 해줄 진공챔버가 필요해 현미경 자체의 크기가 큰 편인데, 21세기 들어 책상 위에 놓을 수 있을 만큼 작은 사이즈의 Mini-SEM(미니셈)이 출현했다. 현재 전세계 통틀어 6개 정도의 기업에서 미니셈을 제작하고 있으며 그 중 가장 고배율의 미니셈을 만들고 있는 기업이 우리나라 기업이다. 기술력과 부품의 국산화를 통한 가격 경쟁력으로 세계시장에 본격 출사표를 던진 ㈜SEC(쎄크)를 찾았다.
기술력을 발판으로 세계시장에서 경쟁
㈜쎄크(대표 김종현)는 주사전자현미경(SEM), 산업용 X-ray 검사장비 등에 주력하고 있는 검사/분석장비 개발 기업으로 1991년 창립해 20년 이상 우리나라 e-beam 검사장비의 선두 기술을 쌓아오고 있다. 특히 핵심 부품들을 꾸준히 국산화하면서 가격합리화를 실현하고 새로운 기술을 끊임없이 개발해 이제는 세계시장에서도 손 안에 꼽히는 장비들을 보유할 만큼 튼튼한 경쟁력을 지니고 있다. 설립 당시 자동화 시스템에 대한 Solution 을 다루면서 수입에 의존하던 장비들의 국산화를 위한 연구개발에 집중, 2002년에 X-ray 검사기를 개발하고 2006년 Mini-SEM(이하 미니셈)을 개발하면서 꾸준히 성장해 왔다.
연구개발인력이 전체 임직원의 40% 이상을 차지하고 있는 ㈜쎄크는 지속적인 기술개발을 통해 장비 국산화에 다가가는 한편 원가 경쟁력을 높였다. X-ray 검사기에서는 국내 최초로 Open tube와 FPD 디텍터, Digtal I.I 적용 장비를 개발하였으며, 미니셈은 국내 최초이자 세계 2번째로 개발에 성공했었다.
미니셈 개발을 주도한 김흥복 상무는 “당사는 지속적인 기술개발과 원가 경쟁력을 높여 2013년도 기준 누적판매대수가 Mini-SEM 400대, X-ray 검사기 700대를 돌파하였습니다. 이미 13년 연속 국내시장점유율 1위를 지키며 제품의 성능과 품질을 인정받았다고 자신합니다. 현재 세계시장에서 1위를 하고 있는 경쟁사의 미니셈보다 수배 높은 분해능을 갖추고 있기에 이제 세계시장을 상대로 마케팅에 주력하고자 하는 시점입니다.”라며 기술력에 대해 자부심을 비췄다.
전자현미경은 용도에 따라 SEM과 TEM 두 가지로 나뉘는데, 쎄크는 SEM(주사전자현미경)을 전문으로 한다. SEM은 전자 빔을 진공 챔버 안의 시료 위 한 점에 주사시켜 시료 표면으로부터 굴절 방출된 2차 전자를 집적 검출한 후 음극선관을 통해 영상을 형성하여 표면의 구조와 다양한 성분분석에 사용하는 초미세 나노 구조의 분석 및 계측장비이다. TEM(투과현미경)은 분해능이 0.2nm로 더 높고 샘플 내면의 구조를 보는데 적합하나 SEM은 TEM과는 달리 시료를 투과하지 않는 방식으로, 샘플을 입체적으로 관찰하는 데 적합하다.
또 다른 주력상품인 엑스레이 장비는 PCB/SMT/LED등, 연구 분석용 검사장비다.
“X-ray 발생장치를 최초로 국산화하여 고성능의 장비를 경제적인 가격으로 제공할 뿐 아니라 3D CT등, 뛰어난 기술력으로 (제품내부의) Micro 단위의 숨은 결함까지 검출이 가능합니다. Application에 따라 보급형에서부터 중, 대형, In-line전용까지, 다양한 Series로 비파괴분야의 최적화된 Solution을 제공하고 있습니다.”
Mini-SEM 분야 세계 최고 수준의 분해능, SNE4500M
㈜쎄크의 주사전자현미경 중 시장에서 특히 두각을 보이고 있는 제품은 Mini-SEM(이하 미니셈)이다. 미니셈은 일반 전자현미경의 소형화를 실현함으로써 책상에도 올려놓고 쓸 수 있을 만큼 크기를 줄인 전자현미경으로, 작은 크기 때문에 제품 설치장소와 이동에 제약이 적고 편리하며 유지비용이 일반주사전자현미경의 반절 수준인 것 등이 장점이다.
㈜쎄크는 2006년에 국내 최초, 세계 두 번째로 미니셈 출시에 성공했다. 보다 앞서 세계 최초로 미니셈을 출시했던 일본 히타치 제품이 미니셈의 시장가능성을 열면서 본격적으로 시장 수요가 발생하기 시작한 시기였다. 2014년 현재 ㈜쎄크의 미니셈의 분해능은 경쟁사보다 수배 이상 높다.
“쎄크의 미니셈은 고품질이면서도 경제적인 가격, 사용자의 입장을 고려한 인터페이스로 특정 오퍼레이터 없이 잠깐의 교육만으로도 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있어 많은 국내외 기업체, 관공서 및 교육기관 등에 지속적으로 보급되고 있습니다.”
가장 최근 출시된 미니셈 SNE4500M은 일반 주사전자현미경과 비교했을 때와 근접한 배율을 자랑하지만 가격은 약 60%정도로 획기적으로 낮다. 고진공펌프(Turbo Pump)을 제외한 모든 부품의 국산화를 통해 얻은 가격경쟁력이다.
“최대배율 10만배(유효배율 5만배)까지 구현되며, 고심도, 고해상도의 수준 높은 영상을 제공가능하기 때문에 미세입자 구조분석에 최적화 되어 있습니다. 일반주사전자현미경의 분해능이 3~5나노인데 이 제품은 3.5나노입니다. 타사 미니셈의 분해능은 보통 15나노~30나노로 우리 제품과 열배 가까이 차이가 납니다. 또 EDS 디텍터 장착으로 선택적인 성분분석이 가능한 점이 특별하며 진공대기시간이 짧고 쉬운 인터페이스를 가진 보급형 제품입니다. 2013년 기준 SNE-4500M 모델의 판매구성비가 60%, Mini-SEM 매출의 약 45% 정도를 차지할 정도로 쎄크의 효자 상품이라고 할 수 있습니다.”
국내 시장을 통한 검증과 기술력에 대한 자신감으로 앞으로 전략적으로 해외비중을 점점 높이고자하고 있다. “전체 판매량은 올 상반기 해외 50대, 국내 60대 정도인데, 시장 자체가 해외 시장이 더 크기 때문에 해외 마케팅에 박차를 가할 계획입니다. 유럽 경기가 좋지 않음에도 불구하고 유럽시장에 1분기 실적이 좋아 고무적이었고요. 금년 하반기 더욱 해외 매출이 호전될 것이라 보며 2-3년 안에 그 성과가 나타나길 기대하고 있습니다.”
현재 중국 판매법인과 프랑스, 이탈리아, 독일 등 유럽3개 대리점, 러시아, 싱가폴, 인도 등 동남아 대부분에 대리점망을 구성하고 있으며 국내외 각 처에 전문 CS Team 인력을 구성해 24시간 내 대응을 원칙으로 운영하고 있다.
연구인력이 40%, 산업흐름을 예측해 끊임없이 기술 개발
“산업 흐름을 예측해 핵심장비를 선행 개발하는 것이 쎄크의 성장 비결이라고 할 수 있습니다. 기업의 뿌리가 기능인이며 끊임없는 연구가 장비의 성능을 발전시킬 수 있기 때문에 연구개발에는 아낌없이 투자하고 있습니다. “
매년 매출액의 15% 이상을 연구개발비로 투자하고 있으며 전체 임직원 134명중 연구인력이 54명으로 이중 김종현 대표를 비롯해 기능올림픽 출신이 4명, 전국 기능경기대회 입상자가 11명이다. 특허는 약 50여 개로 연 3-4개 이상 출원하고 있다.
최근 출시한 X-ray 제품인 X-eye 160FCT 검사기는 흔히 병원에서 찍는 일반 엑스레이검사기와 달리 CT찍듯이 3차원 이미지를 보여준다. 이 밖에도 Mini-SEM 전처리장비인 코팅기를 업그레이드하여 출시할 예정이다. 바이오 샘플은 내부압과 온도에 의해 변형이 가는데 이를 방지하기 위해 코팅시간을 온오프시키는 기능으로 샘플의 데미지를 최소화시키는 새로운 기술을 적용했다. 플라즈마를 계속 발생시키는 것이 아니라 데미지를 받기 전에 멈췄다가 다시 발생시키는 방식이다.
또한 반상압 SEM을 개발 중이다. 보통은 샘플을 진공영역에 두고 보는데 반상압SEM은 원하는 영역만 진공 상태로 만들어 볼 수 있게 한 것이다. 기존 진공챔버에 넣을 수 없는 크기의 샘플도 볼 수가 있어 현재 샘플들의 크기가 점차 커지고 있는 산업현장에 매우 경제적 효과를 줄 것으로 기대된다. “전자현미경은 대부분 실험실에서 분석용 장비로 쓰이는 용도가 많았고 반도체 등의 양산 공정에는 광학현미경이 많이 사용되어 왔습니다. 하지만 반도체 웨이퍼, LED 등은 점점 패턴이 복잡해지고 있어 광학현미경으로 보기는 힘들어지고 있어요. 더욱이 반도체 웨이퍼는 300mm 이상으로 커졌고 LCD판, 쏠라셀 같은 경우 더욱 큰데, 이를 다 넣을 수 있는 진공챔버를 구축하려면 비용이 매우 높아집니다. 그 동안은 SEM에 넣을 수 있는 크기로 잘라서 썼지만 고가의 샘플을 진공챔버에 넣기 위해 자르는 것으로 비용 손해가 많이 발생하였습니다. 2015년 후반 목표로 개발 중인 본 장비가 출시되면 이를 대체할 수 있는 장비로써 세계시장에서 큰 주목을 받을 것이라 기대합니다.” ㈜쎄크는 2012년 12월에 반상압구조에 대한 특허 출원했다.
이 밖에도 엑스레이 장비를 위해 개발한 나노튜브를 SEM에 접목한 새로운 장비도 개발을 시도하고 있다.
“올해는 지난해보다 50억원 증가한 300억원의 매출을 올리는 것이 목표입니다. 현재 세계 5위 수준인 산업용 X-ray 분야에서 향후 5년 세계 3위, 10년 내 세계 1위에 오르고 수출비중을 80%이상으로 끌어올리는 것을 목표로 달리고 있습니다.”
현재의 위치에 머무르지 않고 CT장비와 나노튜브, 산업용 방사선장비에 이르는 광범위한 제품군을 갖춤으로써 글로벌 넘버원, E-beam 산업의 넘버원을 향해 기술개발에 끊임없이 정진하고 있는 ‘글로벌 히든챔피언’의 미래를 기대한다.
<이 기사는 사이언스21 매거진 2014년 7월호에 게재 되었습니다.>
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