전자 세라믹스 국내 첫 개발-한국과학기술연구소 변재동 박사

저자기기 분야에서 날로 응용면이 넓어져 가고 있는 압전 세라믹스가 처음으로 국내에서도 생산할 수 있는 길이 텄다. 압전 세라믹스란 기계적인 힘을 가하기만 하면 전기를 생기게 하는 세라믹스(자기)로서 전자라이터나 개스 기구의 점화장치로부터 어군탐지기를 비롯한 각종 수중음향기기에 이르기까지 광범위하게 사용되고있는 재료. 그동안 국내에선 모두 외국산에 의존해오다가 이번에 한국과학기술연구소(KIST) 요업재료연구실의 변재동 박사에 의해 처음으로 외국산과 똑같은 품질의 가진 전자라이터 점화용 압전 세라믹스 소재가 제조되어 나왔다.
기계적으로 힘을 주면 전기가 생기는 이른바 압전 현상이 발견되기는 약 90년전의 일이지만 그 현상을 이용한 공업화 제품이 나오기는 제2차 세계대전 뒤의 일이다. 즉 미국의 크레바이트사(현 바니트론사)가 티탄 배선과 질코늄 배선을 원료로 한 2원소 고용체의 압전 세라믹스를 개발, PZT란 상품명을 붙여 처음으로 세계에 대놓았다. 크레바이트사는 획득한 특허를 통해 압전 세라믹스 분야에서 전 세계를 압도하면서 번영을 누려왔다. 한편 일본은 그 특허망에서 빠지기 위한 연구에 힘을 쓴 끝에 최근 디탄 배선 질코오브 배선을 가한 3원소 고용체 등을 개발해 냈다.
그리하여 일본은 점화장치 이외에도 세라믹·필터 압전 트렌스 등에 쓰는 압전 세라믹스를 금년에만 약1백억엥(일화) 상당분을 생산할 전망이다. 압전 세라믹스가 전자기기의 소형화와 정밀화를 위해서 앞으로도 더욱더 응용돼 갈 것이라는 점에 착안한 한국과학기술연구소에선 앞서 양재현 제1연구담당 부소장이 약1년 동안 기초연구와 개발가능성 조사를 했고 그것을 바탕 삼아 변 박사가 크레바이프사의 특허 내용을 노하우 없이 재현시키는데 성공한 것이다.
따라서 특허계약이 까다롭고 로열티 높기로 유명한 동사의 제품을 비싸지 않은 로열티르 주고 국내생산할 수 있는 길이 튼 것이다. 압전 세라믹스를 점화장치에 사용하기 위해서는 기기적 강도와 압전상수가 높아야하는 것인데 그 문제를 변 박사는 해결해 냈다.
변 박사가 제조한 압전 세라믹스 소자를 낙구식 출력전압 시험방법으로 특성을 조사한바 8g의 철구를 50㎝ 높이에서 자유낙하시켜 소자에 충격을 가했을 때 발생하는 전압은 20∼24KV로서 외국제와 같은 수직을 보였다.
미 노터데임 대학서 고체물리학을 전공하고 71년 귀국한 변 박사는 앞으로 버저에 사용하는 압전 세라믹스 소자 등도 개발, 이 분야의 연구를 계속하겠다고 말하고 있다.