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[같이의 가치를 짓다] 기술을 넘어 3차원 디지털로 새로운 세계를 열다
  • 게시일2020-06-07
  • 조회수481

기술을 넘어 3차원 디지털로
새로운 세계를 열다

 

길에서나 물속에서나 특이한 동물을 발견하면 알쏭달쏭 도무지 알 방법이 없어 답답한 적이 있는가? 겉으로 보기엔 멀쩡한 물건인데 내부를 들여다보고 실망했던 적이 있는가? 이 궁금증을 해결하는 기술이 X-ray CT다. 비단 이뿐만 아니라 산업용 소재 분석에도 활용되어 보다 신뢰할 수 있는 제품을 만들도록 내부 분석 데이터를 제공한다. 재료 내부구조 기반 성능 평가 기술을 세계최초로 상용화한 곳이 바로 ㈜에크미다.

 

  ㈜에크미 김광염 대표·염선 주임주무원
 
▲ ㈜에크미 김광염 대표염선 주임주무원

 

 

모든 사물의 내부구조를 3차원으로 보여준다


“우리는 지구가 핵, 맨틀, 지각 등으로 구성되어 있다는 것을 잘 알고 있습니다. 하지만 인간이 실제로 땅속을 직접 관찰한 깊이는 10㎞ 정도에 불과하고, 이것은 지구의 반경 약 6,400㎞와 비교할 때 양파 껍질 한겹 정도 수준입니다.”


미래융합연구본부 김광염 연구위원은 국내 지반 분야의 권위자로, 오랜 연구를 통해 지하 깊은 곳의 비밀을 밝혀 온 사람이다. 땅속을 대상으로 20여 년 동안 연구를 수행하면서 눈으로 볼 수 없는 내부 모습에 큰 호기심을 가지게 된 그는 X-ray 단층장비를 이용해 여러 재료의 내부구조를 분석할 수 있게 되면서 ㈜에크미를 창업, 본격적인 기술개발에 나서게 됐다.


연구 중에 주로 다뤄왔던 암석, 흙 등은 금속, 유리 등과는 달리 균질성이 거의 없는 매우 복잡한 구조로 구성되어 있습니다. 암석을 수없이 부수고 여러 성질을 측정하는 실험을 수행하면서 내부구조를 정확히 볼 수 있다면 얼마나 좋을까라는 고민을 하던 중에, 의료용으로 활용되는 X-ray CT(Computed Tomography)를 산업용으로도 활용할 수 있겠다는 것을 알게 되었죠. X-ray CT로 재료의 내부구조를 확인하게 되면서 연구는 새로운 전환점을 맞이하게 됐고, 덕분에 많은 논문과 지적재산권을 확보할 수 있었습니다.”

그가 이 장비와 핵심 기술을 많은 사람들이 활용할 수 있도록 해야겠다고 마음먹은 것은 어쩌면 당연한 일이었다.

 

1. X-ray CT 촬영 모습
2. X-ray CT 이미지를 기반으로 한 재료 내부 분석

 


산업소재 분야에서 해마다 많은 기술료와 로열티를 해외 업체에 지불하는 현실에서, 이 기술을 통해 불필요한 지출을 줄이고 국가에 기여하고 싶은 꿈을 꾸게 된 것이다. 그 결과로 탄생한 것이 지금의 ㈜에크미(E㎝E)다. 염선 주임주무원은 “아직은 기술 활용 초기 단계로, 기술 인지도가 낮아 널리 활용되고 있지는 않다”면서, “내부구조를 3차원 디지털 라이브러리로 구현한다는 발상이 아직은 낯설다”고 말한다.


땅속 깊이 있는 재료를 디지털화한다는 것은 아직까지 국내 사례가 많지 않습니다. 최근에 문화재청과 국립낙동강생물자원관에서 문화재와 생물의 표본을 디지털화하는 작업을 진행해왔는데, 산업 분야에서는 활용도가 높지 않아요.”


염선 주임주무원은 기술 활용도가 낮은 이유를 ‘고가 비용’일 것이라는 염려에서 찾는다. 사실상 해외 분석 업체에 비해 저렴한 비용임에도 불구하고 제대로 분석 기술을 제공해주는 곳이 많지 않을 뿐 아니라 기술 자체가 생소한 것이 현실이다. 이것이 ㈜에크미가 더욱 사업화에 매진해야 하는 까닭이다. “X-ray CT를 통한 3차원 가상 디지털 라이브러리 구축 기술은 재료를 훼손하지 않으면서 고해상도의 이미지와 내부 분석 데이터를 얻을 수 있고, 비교적 큰 크기의 재료도 분석할 수 있습니다. 재료나 표본이 극히 적을 때, 오래 보존해야 하는 것일수록 분석 실험 횟수를 줄이는 것이 필수인데, 이를 위해서도 X-ray CT 기술이 정답이라 생각해요.”

 

하수관로 악취지도(종로구 예)

 

 

산업적 활용도 높은 X-ray CT 기술에 대한 관심 필요


㈜에크미는 X-ray CT 기술을 기반으로 재료 내부구조를 X-ray 투시기법을 이용해 3차원으로 그대로 재현할 수 있는 기술, 재현된 3차원 구조를 이용하여 재료의 다양한 성질을 평가하는 분석 기술, 재료기반의 고급 분석과 해석을 위한 기초자료 제공 서비스 등을 핵심 서비스로 제공하고 있다. 최근에는 자동차에 들어가는 기계 부품을 제조하는 회사, 임플란트 제작회사, 전자제품 제조회사 등의 의뢰를 받아 역설계 및 제품의 프로토타입 제작을 위한 제품의 3차원 설계자료를 제공하였다. 또 3D 프린팅 제품을 위한 3차원 도면 파일 제공 관련된 서비스도 진행하고 있다.


“X-ray CT 장비는 대학연구실 등에 소규모로 갖춘 곳이 있고, 정부출연연구기관의 경우 세 곳에서 보유하고 있습니다. X-ray 자체는 최초로 뢴트겐이 발견(1895년)한 전자기파의 한 종류입니다. 자외선보다 파장이 짧고 투과 능력이 강하기 때문에 재료의 내부를 투시해 보기 위한 목적으로 의료용으로 많이 활용되고 있죠. X-ray의 투과 정도가 재료 내부의 밀도와 원자번호 등에 따라 달라지는 성질을 이용해 내부구조를 3차원으로 보여줄 수 있고, 내부의 특정 밀도를 갖는 구성물질을 따로 분리할 수도 있어요.”

그는 한국건설기술연구원에서 활발히 진행되는 연구 중 하나인 고성능 콘크리트 구조체, 경량 콘크리트 재료 등의 핵심 요소인 내부 골재의 분포, 기공의 양·크기 분포 등을 X-ray CT를 이용하면 쉽게 분석할 수 있다고 말한다. “하지만 상업적으로 활용하고 있는 곳은 거의 없죠. 제품의 결함을 조기에 발견하여 신뢰성을 확보하기 위해서 기업들이 X-ray CT 기술에 관심을 갖고 적극 활용해줬으면 좋겠어요.”

 

 

우리 제품 경쟁력 확보에 큰 도움이 될 것


창업 이래 지금까지 ㈜에크미의 주요 고객은 학교와 연구소에서 근무하는 연구자들이었다. 근래에 들어 기업들이 조금씩 X-ray CT에 관심을 갖고 조심스레 노크를 하고 있는 중이다.
“아직까지는 의료 목적 외에도 활용될 수 있다는 것을 잘 모르고 있기 때문에 논문이나 해외 학술활동을 통해 우리 기술을 접한 연구자들이 서비스를 의뢰하였습니다. 이러한 연구자들은 재료의 내부를 단순히 3차원으로 확인하는 목적 이외에 다양한 분석에 활용을 고려하게 됩니다. 저희는 그동안 축적한 경험과 기술력을 이용해 연구자들의 연구 컨설팅도 무료로 서비스하고 있고, 다양한 분석 방안을 추가로 제안하고 있습니다.”


의료용이라는 인식을 넘어 산업적으로 X-ray CT 기술을 도입하는 초기 단계는 달성한 것 같다는 김광염 연구위원과 염선 주임주무원. 이제는 홍보를 통해 인지도를 높이는 단계에 진입하였다. 국가적인 사업에도 ㈜에크미의 X-ray CT 기술이 톡톡히 활용되고 있다.


“국립낙동강생물자원관에 우리나라에서 주요 서식하는 표본 어종과 생물의 3차원 디지털 라이브러리 구축 사업을 야심차게 진행하고 있습니다. 이를 통해 관람객들이 다양한 물고기와 곤충들의 외형, 내부 구조를 가상 현실과 증강현실 등의 기술을 이용하여 관찰할 수 있게 될 겁니다. 또 문화재를 발굴할 때 비파괴 방법으로 분석하는 작업도 추진하고 있어요. 전세계적으로 문화재와 같은 보존가치가 높은 재료들을 X-ray CT를 통해 가상 박물관에 디지털로 전시하기 위한 노력을 진행하고 있는데, ㈜에크미도 이 사업을 중점적으로 진행할 계획입니다.”


향후 국제적인 사업에도 진출해 ㈜에크미가 보유한 기술을 선보이고 싶다는 김광염 연구위원. 미국과 중국 등에 진출해 기술력을 인정받았고, 조만간 스웨덴과도 사업을 진행할 예정이다. 아직은 관련 기술 업체가 많지 않은 상황으로, 기존 업체의 견제를 뚫고 ㈜에크미라는 이름을 각인시키겠다는 것이 최종적인 목표다.

 

표본 스캔 → 영상 재구성 → 명암 재구성 → 노이즈 제거 및 분석용 파일 생성 → 이진화 수행(골격 분리) → 3차원 이미지 생성 및 그래픽 작업
 
▲ X-ray CT 스캔을 통해 3차원 영상이 탄생하는 과정

 

 

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