첨단기술에 도전한다(7)-뉴 시래믹스

시래믹스라고 하면 우리들은 도자기나 시멘트·유리등을 쉽게 연상하게 된다.
즉 고체무기재료를 구워서 단단하게 만든 형태의 제품, 또는 그기술을 시래믹스라고 말할수 있다.
최근에는 이러한 전통적인 시래믹스에 대해 뉴시래믹스,또는 파인 시래믹스라 불리는 신요업소재기술이 첨단산업시대의 중요기술로 등장했다.
파인시래믹스가 현대산업의 핵심기술로 자리잡게된 이유는 고도의 정밀성을 요구하는 기술적 특성도 있지만 우주왕복선등 각종 첨단기술산업에 쓰이지 않는 곳이 없을 정도로 넓은 적용분야를 갖고 있기 때문이다.

<뉴 시래믹스 이용분야>
기능별로 나누면 대체로 ▲전자기능재료 ▲기계적 기능재료 ▲생체기능재료 ▲내단열재료분야 ▲핵산업관련재료 ▲광학재료분야등 6개분야로 나눌수있다.
◇전자기능재료
▲절연재료=알루미나가 대표적인 재료로 쓰여왔으나 최근에는 고정도의 마그네시아·질코니아등의 신소재가 개발되었다. 각종 IC반도체 기판및 반도체패키지,저항기용 절연봉등 전자부품의 필수소재로 쓰인다.
▲유전재료=티탄산바륨을 쓰면 이소재가 갖는 유전성을 이용하여 고용량 콘덴서를 제조할 수 있다.
▲압전재료=수정단결정·티탄산바륨은 물체의 특정방향에 변형을 일으켜 전압을 얻거나 반대로 전압을 가해 분자의 변형을 일으키는 성질을 갖고 있다. 이를 이용해 시계등의 진동자, 혹은 압력계·유량계·마이크로폰·어군탐지기· 착화소자등을 만들 수 있다.
▲반도성재료=티단산바륨· 산화망간·산화코발트등을 소재로 이들의 반도성을 이용해 각종 전열기의 온도제어소자·무접점스위치등에 활용한다.
▲자성소재=철의 산화물인 페라이트에 망간· 아연, 혹은 바륨·스트론륨등을 섞어 VTR·컴퓨터·각종 계측기의 자기기록 및 재생소재로 이용한다.
◇기계적 기능재료=알루미나· 탄화실리콘·탄화티타늄등이 경도9 이상의 높은 강도를 갖는 것을 이용해 절삭공구· 연마재등 내마모성· 내열성 산업기기부품 소재로 쓸수있다.
최근에는 이들 소재를 초고압에서 소결시키는 공법이 개발되면서 디젤엔진·가스터빈등과 각종열교환기·공작기계의 시래믹스화도 추진되고 있다.
◇생체기능소재=생체기능소재의 필수조건은 재료자체에 독성이 없고 장기간 인체내에서 안정상대를 유지할수 있어야하고 생체조직과 친화력이 좋아야 한다.시래믹스는 금속이나 합성수지보다 이러한 여러 조건을 층분히 만족시켜준다.또 높은 강도까지 겸비하고 있다.알루미나·산화칼슘과 인산의 혼합물인 아파타이트등의 시래믹스 소재는 인공치아재료·인공골절재료등의 생체재료로 이상적인 평가를 받고 있다.
◇기타재료=핵산업에 쓰이는 핵연료피복재· 연료분산재· 감속재·제어재도 모두 시래믹스 소재이며 장갑차·헬기등에 쓰이는 방탄 타일용 탄화붕소도 이 계통의 소재다.

<국내생산및 개발 현황>
우리나라의 파인시래믹스기술은 77년 한국요학기술원(KAIST)이 결정화 유리질재료 개발에 착수하기 시작함으로써 태동되었다고 볼수있다
KAIST에서는 81년 내산성과 내마모성이 강한 결정화 유리를 만든데 이어 82년엔 열팽창도가 0· 00000032cm/cm/℃에 불과해 높은 온도로 가열하다가 갑자기 찬물속에 넣어도 깨지지않는 안정성 유리소재를 개발해냈다.
82년부터 KA1ST 무기재료연구실 (정형진박사팀)에서는 인공뼈및 치아재료의 개발에 착수해 작년에는 자연뼈나 치아와 동일하고 이물감이 없는 칼슘· 인산혼합물소재를 개발해냈다.
이 인공뼈등은 83년6월부터 연세대치대와 조선대의대에서 개와 고양이등의 동물실험에 들어갔는데 현재의 실험진행상대로 보아 2∼3년내에 실용화될 것이라는 것이 연구진의 전망이다.
생체기능재료는 미국등 선진국에서도 아직 임상실험단계에 있는 상태로 우리가 임상실험을 조기완료할 경우 세계시장에 먼저 뛰어들 수도 있어 경제적인 면에서도 기대를 모으고 있다.
한편 KAIST 김종희교수는 시래믹스의 기본소재물질 개발에 주력해오고 있다.
80년 엔진실린더와 발전용 터빈소재에 쓸수있는 질화실리콘소재 개발에 성공한 김교수는 83년부터 알루미나(비중 3·98) 보다 훨씬 가볍고 내충격성이 강한 탄화붕소 소재개발에 착수했다.
이 신소재는 85년까지 개발완료를 목표로 하고 있는데 헬리콥터나 장갑차·탱크등 각종 군사장비의 방탄재료로서 실용화가 기대되고 있다.
김교수는『올해부터는 가위·칼등 일용품에서 각종 절삭 공구등에까지 널리 쓸수있는 내마모성 질코니아 소재 개발에도 눈을 돌려 새로운 시래믹스소재 개발에 주력하겠다』고 밝혔다.
이와는 별도로 한국화학연구소에서는 82년부터 3억원의 연구비를 들여 연8백kg규모의 수정진동자 파일러트 플랜트를 개발했는데 『올해안에 산업화가 가능할 것으로 전망된다』 고 채영복 소장은 내다봤다.
한편 업계의 현황을 보면 IC기판과 반도체패키지등 절연재료분야에서는 선광시래믹스가 81년부터 유일하게 제품을 생산,국내에 독점 공급하고있다.
선광에서는 전자기능용 절연재료이외에도 노즐플레이트·매커니컬·실등 산업용소재도 소량생산하고 있다.
VTR·컴퓨터스피커등에 쓰이는 페라이트 자성소재중 하드페라이트는 태평양금속과 한국페라이트사에서 생산하고 있는데 연간 생산량이 약 3천3백t에 달하는 이 소재는 아직까지는 스피커용으로만 쓰이고있다.
삼화전자에서는 소프트메라이트를 월 1만5천개 정도씩 생산,업계에 공급하고는 있으나 아직까지는 TV요크코일이나 트랜스미터용에 머물러있는 수준이며 컬러TV·모니터용 컴퓨터및 계측기용 소재는 현재 개발과정에 있다.
시래믹콘덴서는 삼성전자부품·삼화콘덴서등과 일부 군소업체에서 생산되고 있는데 기초수준인 원판형콘덴서가 대부분이며 그것도 반제품을 들여다 조립하는 수준에 있다.
한편 시래믹엔진문야에서는 쌍용중앙연구소가 10억원을 들여 83년부터 KAIST와 공동으로 개발을 추진해오고 있는데 문정연소장은 『85년말까지는 1단계로 시래믹엔진2대를 시제작완료할 예정』 이라고 밝히고 『90년대초에는 실용형 엔진제품을 시장에 내놓을 계획』 이라고 말했다.

<전망및 대책>
80년을 기준으로한 파인시래믹스의 세계시장규모는 광섬유와 핵관련소재를 제외하고도 42억5천만달러 (3조4천억원)에 이르고 해마다 10∼20%의 성장을 보이고있어 전망은 밝은편이다.
특히 전자기능소재분야는 총시래믹스시장의 7O%를 차지하는 최대분야로 그중에서도 IC기판 및 패키지분야가 대종을 이루고 있다.
전자산업을 수출 주력전략제품으로 꼽고있는 우리 실정에서 시래믹스산업기술의 뒷받침이 없는 전자산업의 고도화는 기대할수 없다는 것이 전문가들의 공통적인 견해다.그러기위해서는 전자산업과 연계된 시래믹스산업의 발전이 병행되어야 하고 또 시래믹스 기본소재의 다양한 개발을 가능케 하기위해 소재를 만드는 기법등 기초적인 기술이 선행되어야 한다는 주장이다. <특별취재반>