75주년 TEM이 스마트 가전처럼 보이는 이유

창립 2024주년이 되는 75년 120월, JEOL Ltd.는 새로운 투과전자현미경(TEM) JEM-120i를 발표했습니다. 전자 현미경에는 일반적으로 전자총이 배치되는 가시 기둥이 있습니다. 그러나 JEM-XNUMXi의 외관은 회백색의 직사각형이다. 겉모습만 보면 이 악기가 무엇인지 짐작할 수 없습니다. 전면을 보면 마치 스마트 가전처럼 보입니다. 확실히 이전 TEM과는 차별화된 느낌을 주는 제품입니다.
악기를 '스마트 가전제품'처럼 느끼게 하는 것은 색상과 모양뿐만이 아닙니다. 기기 전면의 둥근 깊은 구멍에 시편 홀더가 삽입됩니다. 구멍 뒤에는 LED 조명이 있어 조명 색상으로 작동 상태를 알 수 있습니다. 예를 들어, 흰색은 진공도가 양호하고 기기를 사용할 준비가 되었지만 시편 홀더가 삽입되지 않았음을 의미합니다. 시편 홀더를 삽입하면 LED 표시등이 파란색으로 변합니다. 마치 최첨단 가전제품처럼 보입니다.

JEM-120i의 컨셉은 1. Compact, 2. Easy To Use, 3. Expandable 입니다. 이러한 개념이 어떻게 이 형태를 형성하게 되었나요? 개발 프로젝트 멤버들을 인터뷰했습니다.

1. 컴팩트: 별도의 악기로 만들고 싶지 않았습니다.

컴팩트하게 만든다는 개념은 어디서 나온 걸까요?

이케다: 음, 우리 R&D 빌딩에는 타임라인이 있습니다. 수십 년 전의 악기 수치가 타임라인에 표시됩니다. 그것들을 보면서 나는 오래된 장비가 매우 콤팩트해서 고객 현장에 설치하기 쉽다는 생각을 했습니다. 이 이미지가 계기가 되었을 수도 있습니다.

이케다 씨가 오래된 악기를 좋아하는 이유는 초기의 악기가 대부분이 일체형이었던 것에 비해 최근의 악기는 여러 개의 유닛으로 구성되어 있기 때문입니다. 지난 수십 년 동안 전자현미경 개발에서는 성능 향상과 기능 향상이 매우 중요했습니다. 중요한 것은 결과적으로 장비가 커지는 경향이 있다는 것입니다. 전원 공급 장치, 진공 배기 장치 및 제어 시스템은 필요에 따라 별도의 장치입니다. 과거에는 신모델을 개발할 때마다 별도의 구성을 거쳐 개발을 시작하는 것이 상식처럼 보였다.

하지만 이케다 씨는 이 제품을 개발하기 시작하면서 다시 생각해 보았습니다. 별도의 구성이 괜찮나요? 별도의 유형의 기기는 설치하는 동안 시간이 많이 걸리고 번거롭습니다. 콤팩트의 개발 컨셉을 조금 더 정확하게 설명하기 위해서는, 일체형이라도 쉽게 설치가 가능한 콤팩트한 콘솔과 일체화된 기기여야 합니다. 아이디어는 그러한 TEM을 만드는 것입니다.

물론 그는 가정된 사용자에 대해서도 생각했다. JEM-120i는 120kV급 가속전압의 TEM이어야 하며 주로 연질재료(고분자, 생체막, 생체분자와 같은 연질물질)의 관찰에 사용된다. 사용자 중에는 광학현미경을 업무에 사용해 본 사람도 있고 처음으로 전자현미경을 사용하는 사람도 많습니다. 이러한 사용자는 전자현미경 때문에 큰 공간이나 전용 공간이 필요하다는 말을 들으면 거부감을 느낄 것입니다. 하지만 제품의 외관이 세련되고 현재 작업장에 설치할 수 있다면 거부감 없이 제품을 선보일 수도 있습니다.

2. 사용하기 쉬움: 먼저 브로셔를 만드세요.

"Easy To Use"는 세 가지 컨셉 모두에서 특별히 의식해 온 컨셉입니다. 전자현미경 초보 사용자도 쉽고 직관적으로 사용할 수 있는 TEM을 만들고 싶습니다. 이를 위해 개발팀에서는 사전에 브로셔를 제작했습니다.

마츠자키: JEM-120i 구입을 고려하는 사람들은 성능이나 사양보다는 이것으로 무엇을 할 수 있는지, 어떻게 하는지, 조작감에 대해 알고 싶어할 것이라고 생각했습니다. 그래서 아오키 씨와 함께 사용자의 관점에서 브로셔를 만들고 개발 스태프에게 "이런 브로셔를 만들고 싶은데, 만들어 보는 건 어때요?"라고 피드백을 주었습니다.

Matsuzaki 등이 제작한 브로셔는 당사 제품 브로셔의 기초가 되었습니다. 브로셔에는 검체를 삽입한 후 마우스로 모든 작업을 수행하는 방법이 소개되어 있습니다.

실제로 JEM-120i는 JEOL과 함께 마우스 조작을 사용하는 최초의 TEM입니다. 이전 TEM에는 전용 조작 패널이 표준으로 제공되어 대부분의 작업이 이 조작 패널에서 지시되었습니다. 그러나 버튼이 많은 조작 패널은 초보 사용자에게 "조작이 어려워 보인다"는 느낌을 줍니다. 이에 JEM-1400i의 이전 모델인 JEM-120Flash의 조작 패널이 더욱 심플한 것으로 변경되었습니다. 그래도 수술이 복잡하고 어려울 수 있다는 생각은 지워지지 않았습니다. 그렇기 때문에 JEM-120i에서는 조작 패널 대신 마우스 조작이 표준입니다. (조작 패널은 옵션으로 제공됩니다.)

Aoki: 코로나19 팬데믹 기간 동안 TEM의 원격 작동에 대한 사용자의 요청에 따라 원격 소프트웨어를 도입했습니다. 조작반에는 집에 있는 PC가 없기 때문에 원격 소프트웨어는 마우스로 지시합니다. 운영 체제는 JEM-120i의 소프트웨어에도 반영됩니다.

마우스로 작동하는 것 외에 사용하기 쉬운 기기에는 다양한 개선이 필요했습니다. 관찰 전 준비, 확인 단계 등 여러 점을 고려하여 자동화를 추진했습니다. 그 결과 많은 프로세스가 간소화되었습니다. 이전 모델의 행보를 아는 사람이라면 깜짝 놀랄 일이다. 준비 및 확인을 위해 만질 수 있는 영역이 적기 때문에 직사각형 콘솔로 기기를 덮는 것도 가능했습니다.

그들은 사용의 용이성에 대해 확신했습니다. 그러나 핵심은 초보자가 사용하기 쉽다고 생각할지 여부입니다. "초심자에게 모니터를 부탁하면 어떨까요!?" 선택한 사람은 행정학과의 F씨였습니다. F 씨는 JEOL에서 근무하지만 전자현미경을 사용해 본 적이 없습니다. F 씨는 두 페이지 분량의 시작 안내서를 받았으며 그녀는 실패 없이 프로토타입의 일련의 작업을 수행할 수 있었습니다. 개발팀의 목표였던 초보 전자현미경 사용자도 직관적이고 쉽게 모델을 조작할 수 있다는 것이 입증되었습니다.

3. 확장성: 외관의 느낌처럼 정교한 기능성을 확장하고 싶습니다.

세 번째 개념은 좀 더 정확하게 말하면 '120kV급에서도 확장 가능'이다.

많은 전자현미경, 특히 상위 모델에는 새로운 기능을 추가하기 위한 부착물이 제공됩니다. 현장에서 쉽게 추가할 수 있는 다양한 모델이 있습니다. 그러나 120kV급 기기에 대해서는 그러한 고려가 없었다. 첨부파일을 추가하게 된다면 대규모 공사가 될 것이고, 어떤 경우에는 시간이 오래 걸릴 수도 있습니다. 당분간 고객은 약간의 불편을 겪게 될 것입니다.

그들은 JEM-120i를 사용하여 이러한 불편함을 피할 수 있는 방법에 대해 생각했습니다. 컬럼을 분해하지 않으면 내장할 수 없는 부품은 미리 기기에 내장되어 있습니다. 이를 통해 상위 모델과 동일하게 정교한 기능 확장을 하였으며, 서비스 담당자가 현장에 방문하여 작업을 수행하면 설치가 완료됩니다.

75년차 TEM, 낡은 상식을 깨다

최근의 환경변화에 맞춰 이 세 가지 개념을 바탕으로 한 JEM-120i 개발 프로젝트가 추진되고 있다.

사양을 고민하던 중 코로나19 팬데믹이 발생해 원격회의라는 불편함을 겪었다. 코로나19 팬데믹이 장기화되면서 공급 부족과 가격 상승의 물결이 일고 있다. 그들은 비용을 더 줄여야 했습니다.
한편, 직장 내 여성근로자를 지원하는 활동이 활발해지며, 육아휴직을 희망하는 남성근로자가 늘어났다. 이케다 씨도 적극적으로 육아 휴직을 한 사람이었습니다. 그러다가 탄바는 서둘러 프로젝트의 서브리더로 선정되어 프로젝트를 추진하게 되었습니다.

육아휴직으로 인한 리더십 변화 때문은 아니다. 하지만 JEM-120i에는 "75년차 TEM"이라고 부르고 싶은 측면이 있었습니다. JEM-120i를 사용하여 이전 TEM에서 일상적으로 수행했던 관찰 전 준비 및 확인 작업을 검토했습니다. 또한 전작에서 성공했던 분리형 구성과 운영 패널에 대해서도 의문을 제기하고 재고하며 다른 방향으로 전환했다. 또한 LED 조명의 색상으로 작동 상태를 표시하는 새로운 디자인을 채택했습니다. 그곳에서 기존 상식의 가치와는 다른 새로운 TEM의 탄생을 느낄 수 있다.

탄바: 이전에는 관찰하기 전에 사람이 나사를 돌려 전자빔의 축을 맞추고 전자 코일로 미세 조정을 했습니다. 이러한 나사를 돌리는 조정은 TEM의 기본 조정 방법이지만 수동으로 조정하는 것을 가정합니다. 그래서 우리는 이 조정의 필요성을 재검토한 결과 더 이상 기계적인 조정이 필요하지 않다는 사실을 발견했습니다!
그러나 미세한 조정이 필요합니다. 그래서 우리는 전자기 코일을 사용하여 전자빔 축을 미세 조정하는 소프트웨어를 개발했습니다. 이는 편견을 버리고 제조부서, 개발 및 디자인부서, 응용부서가 함께 협력함으로써 이룩한 성공적인 사례였습니다. 앞으로는 낡은 상식을 바탕으로 제조공정을 재검토해야 할지도 모르겠습니다.

'시간이 없다'는 현실을 깨고 싶다

JEM-120i의 개발 프로젝트는 중간에 여러 가지 문제에 직면했습니다. 처음부터 세 가지 콘셉트에 대한 일관된 희망이 있었다. 프로젝트 리더인 이케다(Ikeda)는 이렇게 말합니다.

이케다: 우리 사용자들은 매일 첨단 분야의 연구에 참여하고 있으며, 첨단 연구의 성격 때문에 그들의 연구 방식은 다양합니다. 연구자들이 양질의 결과를 얻을 수 있는 환경을 마련하고 과학기술 발전에 기여하는 것이 우리의 책임이라고 믿습니다. 전자현미경에는 인간이 조정해야 할 부분이 많아 연구자의 시간이 걸립니다. 인간이 처리해야 하는 영역의 자동화를 통해 '연구원의 시간이 부족하다'는 현실을 무너뜨리고 싶었습니다.

JEOL은 창립 이래 "과학과 인류사회의 발전에 공헌한다"는 DNA를 이어받았습니다. 우리 DNA의 상징인 TEM은 시대를 넘어 계속해서 진화해 나갈 것입니다. JEM-120i는 75주년 기념 이정표를 나타내는 TEM이 되었습니다.

관련 링크

JEM-120i 전자현미경