글
[알아봅시다] 산업소재 `세라믹`
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디스플레이ㆍ자동차ㆍ휴대폰ㆍ항공산업까지 '약방의 감초'
제3의 산업혁명 가져올 '마법의 돌'
원자결합 높은 파인 세라믹 각광
나노기술 결합… 응용 분야 확대
의학ㆍ식품까지 소재접목 넓어져
세라믹은 무기물질을 주원료로 사용하는 산화물(Oxide), 질화물(Nitride), 탄화물(Carbide) 등의 재료를 뜻합니다.
이러한 재료는 일반적으로 금속재료나 유기재료에 비해 내식성, 내열성, 내마모성 등이 매우 크며, 다양한 전자기적 기능, 기계적 기능, 광학적 기능을 갖고 있어 현대 공업 재료 중 없어서는 안될 소재로 손꼽히고 있습니다.
◇세라믹 소재 어디에 쓰이나=컴퓨터의 기억소자 및 전자공업의 필수품 반도체는 물론 원자력 공업의 재료, 방사선 차폐재료, 항공우주공학의 특수 무기 제품에 이르기까지 제 3의 산업혁명을 가져올 초전도재료로 불리고 있습니다.
우리 주변에도 단열재, 건축용 점토제품 도자기 등 고전적인 세라믹을 손쉽게 찾아볼 수 있으며 TV의 CRT와 유리섬유 등은 우리 생활에 없어서는 안될 세라믹 제품이라고 할 수 있습니다.
이 세라믹은 불에 잘 녹지 않고, 산화에 부식에 강합니다. 융점이 높고 상온에서 변화가 적어 산업 소재로도 많이 사용됩니다. 또 원자들간 강한 결합력 때문에 단단하며, 금속과 같은 자유전자가 없어 열과 전기가 통하지 않습니다.
최근 가장 각광받고 있는 파인 세라믹은 금속이나 고분자재료에 비해 원자간 결합력이 월등히 높아 마법의 돌이라고도 불립니다. 용도에 따라 △전기, 전자 세라믹 △생활, 환경 세라믹 △기계, 구조 세라믹△바이오 세라믹 등으로 나뉩니다.
휴대폰의 핵심 부품 중 30%이상이 이미 파인세라믹을 소재로 사용하고 있습니다.
그 밖에도 디스플레이 분야에서는 절반의 부품이 파인세라믹을 사용하며, 무선통신부품은 70%를 차지하고 있습니다.
최근에는 나노기술과 접목돼 응용 애플리케이션 범위도 넓어지고 있습니다.
의학, 환경, 식품분야까지 소재 접목이 가파르게 진행되고 있는 것입니다.
내구성과 내화학성이 우수해 인공 뼈, 치과재료, 인공 관절 제조에 사용되기도 합니다.
자기공명영상(MRI)의 조영제로도 널리 사용되며, 나노급 DVD와 같은 첨단 광학기기 개발에도 파인 세라믹이 활용되고 있습니다.
최근 급부상하고 있는 태양전지 등 친환경 에너지분야에서도 적용 범위가 넓다는 게 전문가들의 의견입니다.
◇재료 활용도 무궁무진, 파인세라믹=세라믹은 크게 전통 세라믹과 파인세라믹으로 구분됩니다.
전통세라믹은 구성원자의 배열법에 따라 결정질과 비정질로 나뉩니다. 제조방식에 따라서도 소결체와 용융체로 구분됩니다. 우리가 사용하는 유리류는 바로 고온에서 용융한 다음에 성형해 만드는 용융체며, 도자기류가 성형 후 고온처리해 만드는 소결체에 속합니다.
이러한 전통 세라믹은 도자기, 유리 외에도 내화재료, 건축용 점토제품, 절삭공구, 시멘트 제품에 사용됩니다.
산업의 마법재료로 불리는 파인세라믹은 IT산업에 없어서는 안될 재료입니다.
파인세라믹이 갖는 특성별로 사용되는 분야는 무한하다고 해도 지나치지 않을 정도입니다.
대표적으로 절연성 재료로 IC기판, 반도체 패키지에 널리 응용되며, PC, 각종 전자기기, 프린터 헤드용 기판으로 사용됩니다.
반도성 재료로는 바리스터, 가스센서로 사용되며, 각종 전자기기 회로보호 부품을 만드는데에도 쓰입니다. 초전도적 특성을 지니기 때문에 공진기, 전파필터 분야에도 적용되고 있습니다.
광학기능적 특성도 뛰어납니다. 투광성, 형광성 등의 성질을 보유하고 있기 때문에 고압 램프, 투명전극막, 광통신 파이버, 레이저 발진기, 열선반사 유리, 컬러 TV 발광체 소재로 응용되고 있습니다.
광촉매 소재로도 향후 응용 범위가 많습니다. 탈취, 항균, 대기정화적 바이오 재료로 널리 사용될 것으로 보입니다.
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