웨이퍼마스터스(www.wafermasters.com)의 유우식 대표는 한국에서 전자공학을 전공하고, 일본에서 반도체공학전공으로 박사학위를 취득했다. 이후 미국으로 건너가서 브라운대학교 재료공학과에서 객원연구원으로 X선 및 각종 전자현미경으로 반도체 재료의 연구개발을 수행했다. 이후 반도체 양산설비 제조회사로 자리를 옮겨 여러 회사에서 반도체 공정개발, 재료분석, 장비설계, 마케팅 등을 하기도 했다. 

1999년에 미국 실리콘밸리에서 반도체 제조용 양산설비의 연구개발, 위탁제조 및 판매를 목적으로 웨이퍼마스터스를 설립한 유우식 대표는 반도체 생산설비 분야에서 검사설비 분야까지 사업을 확장했고, 최근에는 반도체 검사에 필수인 고분해능 전자 현미경 사진의 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨( PicMan)을 개발했다.

■ 정수진 편집장 sjeong@cadgraphics.co.kr

반도체 생산 분야에서는 나노미터 스케일의 미세 구조 크기와 형상을 최대한 개인 오차 없이 신뢰성 있는 데이터로 추출하여 수율과 직결되는 품질관리에 활용할 수 있도록 하는 것이 원가 관리, 생산성 향상, 기술개발의 지속, 사업의 성패와 직결됩니다. 때문에 기술을 선점하는 쪽이 유리한 고지를 차지할 수 있습니다. 대규모 반도체 회사에서 다루는 이미지의 양은 엄청납니다. 수 많은 연구개발/공정 엔지니어들이 매일 이러한 이미지의 홍수에서 벗어나지 못하는 것이 현실입니다. 너무나 많은 정보 속에 제대로 해석되지 못한 채 사라져가는 이미지들이 많은 것은 아쉬운 부분입니다.

웨이퍼마스터스가 개발한 픽맨(PicMan)은 사진이나 이미지에서 수치를 자동으로 측정하고, 측정수치가 포함된 이미지를 내보내거나 측정값의 데이터를 CSV로 저장할 수 있도록 만들어졌습니다. 또한 라인의 강도(line intensity) 값을 추출해 엑셀 등에서 그래프로 만들고 판단할 수 있습니다. 이를 통해 이미지를 기반으로 정량적 분석이 가능하고, 시각적으로 데이터를 이해하는데 도움을 줍니다.

지금까지 고가의 전자현미경 등 전용 장비에서는 장비 제조사마다 해석 알고리즘이 다른 소프트웨어에 의존했습니다. 픽맨은 엔지니어 개인의 단말에서 언제 어디서나 같은 해석 알고리즘으로 장비간의 해석 알고리즘의 차이에 의한 오차, 나아가서는 개인 오차를 획기적으로 줄일 수 있는 방안을 제공합니다.

지금까지 전용 장비에서 외부로 이미지를 출력한 이후에 신뢰성 있는 해석 소프트웨어가 없어 이미지의 가치가 반감되어 왔습니다. 반도체 연구개발 분야에서는 이미지의 비교와 재해석이 필수 불가결인데, 이미지 재해석이 이미지를 출력한 장비에서만 가능했던 것입니다. 픽맨의 개발은 장비 의존에 따른 불편함을 없애고 반도체 연구개발 엔지니어의 작업능률뿐 아니라 품질도 크게 향상시킬 수 있는 계기를 마련했다고 생각합니다. 반도체 연구개발 담당자가 다른 사람에게 이미지 해석을 의뢰할 때 의미 전달이 부정확해 원하는 결과를 얻기 힘든 경우가 많은데, 픽맨은 이런 부분을 해소할 수 있게 되었습니다.

이미지 프로세싱 소프트웨어를 개발하려면 대상으로 하는 이미지가 있어야 하는데, 반도체 회사에서는 모든 정보가 보안 관리 대상입니다. 그 중에서도 제품의 구조에 관한 정보를 담고 있는 전자 현미경 사진은 최고 보안 대상으로 분류되어 있습니다. 따라서 정작 이미지 프로세싱 소프트웨어를 개발하면서 원본 이미지를 한 장도 얻지 못한 채 개발을 강행하게 되었습니다. 대상으로 하는 이미지 없이 이미지 프로세싱 소프트웨어를 개발한다는 것이 무모한 도전이기도 했는데, 개발 과정에서 위험요소들을 하나씩 극복하려고 했습니다.

우선은 인터넷에서 찾을 수 있는 낮은 화질의 현미경 이미지와 논문이나 각종 발표자료에 삽입되어 있는 이미지를 사용하여 이미지 프로세싱 소프트웨어의 골격과 개념을 잡는 작업을 시작했습니다. 어느 정도 가능성이 입증된 다음에는 반도체 분야의 연구개발 엔지니어들을 한 사람씩 만나서 제품을 소개하고 의견을 수렴하는 과정을 거쳤습니다.

트라이얼 버전(Trial Version)이 완성된 다음에는 반도체 회사들의 방화벽과 보안지침 때문에 배포에 어려움을 겪었습니다. 일본 반도체 회사의 지인들의 도움으로 1차 테스트를 거친 후에 출시할 수 있었는데, ‘가려운 곳을 긁어주는 소프트웨어’라는 평을 들었을 때 보람을 느꼈고, 그 동안의 노력이 헛되지 않았음을 확인할 수 있었습니다.

0차원인 점, 1차원인 선, 2차원인 면, 3차원인 입체 등 데이터에도 차원이 있습니다. 데이터의 차원이 올라갈 수록 더 많은 정보를 제공하고 그 가치가 올라갑니다. 하지만 우리가 평소에 접하는 데이터의 표현 매체가 종이나 모니터 화면과 같은 2차원 평면이기 때문에, 2차원의 데이터를 2차원 평면 공간에 표시하는 것이 가장 합리적인 방법이라고 생각합니다.

인간은 시각적인 동물로 시각정보에 크게 의존하고 있으며, 이미지가 인간에게 전달할 수 있는 힘의 강력함은 ‘백문(百聞)이 불여일견(不如一見)’이라는 말에도 고스란히 담겨 있습니다. 우리는 이미지를 가지고 정성적인 판단을 하게 되는데, 여기에 정량적인 판단을 더할 수 있게 된다면 이미지 프로세싱이 가져 올 효과와 잠재적인 발전 가능성이 크다고 할 수 있습니다.

일반적인 이미지 프로세싱 소프트웨어는 많이 있지만 특수 용도에 맞게 기획된 이미지 프로세싱 소프트웨어는 아직 많지 않아서, 앞으로 시장이 충분히 확대될 수 있을 것으로 전망하고 있습니다.

반도체 연구개발 분야의 이미지 프로세싱 소프트웨어를 개발하면서 정작 반도체 관련 이미지를 한 장도 얻지 못하고 프로젝트를 시작하게 되었지만, 이미지에 대한 인식을 새롭게 하고 시야를 넓힐 수 있는 계기도 되었습니다.

의학 분야에서도 방사선의학이나 영상의학 분야에서 많은 이미지를 다루고 있지만 실제로 환자와 가까운 분야는 내과, 외과, 소아과, 산부인과 등의 임상분야가 아닐까 합니다. 임상을 담당하는 의료진들이 각종 영상의학 이미지를 정량적인 데이터로 활용할 수 있다면 의료의 질을 높이는데 도움이 되지 않을까 생각합니다. 또한 고고학이나 문화재 관리/복원 분야에서도 이미지 프로세싱 소프트웨어를 활용함으로써 유물이나 문화재의 취급 과정에서 발생할 수 있는 손상을 최소화하고, 유물 및 문화재의 디지털 데이터베이스화를 앞당기는 계기가 될 것으로 전망하고 있습니다. 초/중/고등학교의 수학이나 과학 시간에도 교육 보조도구로서 이미지 프로세싱 소프트웨어가 유용한 역할을 할 수 있을 것으로 기대합니다. 예를 들면 길이, 각도, 면적, 단위, 비례관계와 같은 중요한 물리/수학적인 개념을 실제 이미지의 실측을 통해서 정립해 나간다면 학습효과를 높힐 수 있을 것입니다.

이처럼 반도체 연구개발 분야뿐만이 아니라 지금까지 이미지 프로세싱 소프트웨어가 찾아가지 않았던 분야도 발굴하여, 이미지 프로세싱 소프트웨어가 여러 분야에서도 잘 활용될 수 있도록 맞춤형으로 보급할 예정입니다.

소프트웨어를 필요로 하는 사람은 소프트웨어를 만들지 못합니다. 소프트웨어를 만들 수 있는 사람은 어떤 소프트웨어를 만들어야 할 지 모릅니다. 소프트웨어 사용자와 소프트웨어 개발자의 사이를 이어줄 수 있는 사람이 필요합니다. 그 역할을 할 수 있는 사람은 소프트웨어 사용자가 원하는 것을 소프트웨어 개발자에게 정확하게 전달하고, 때에 따라서는 중재자의 역할을 해야 합니다.

‘누가 소프트웨어를 필요로 할 것인가’를 잘 판단하고, 기능적인 측면만이 아닌 사용자의 입장에서 개발하려고 하는 자세가 중요하다고 생각합니다. 또한 개발기간 중에 아낌 없이 비판과 제안을 해 줄 멘토가 있어야 하고, 그 목소리를 받아들일 열린 마음과 인내심이 있어야 소프트웨어의 완성도가 높아질 수 있습니다.

확고한 신념이 없는 상태에서 개발을 시작하다 보면 마음이 많이 흔들려 중도하차하게 될 가능성이 매우 높습니다. 어떤 일이나 그렇듯이, 시작은 쉬울지 모르나 완주하는 일은 쉽지 않다고 하겠습니다. 불굴의 투지와 확고한 신념을 갖추고 도전할 것을 권하고 싶습니다.