세라믹이 이용되는 분야와 전반적 장단점

우리가 흔히 주변에서 많이 볼 수 있는 밥그릇이나 식기, 의료기기와 생활용품, 또한 스마트폰 안의 부품, 도자기 등, 우리가 상상했던 것보다 많은 곳에 이용되는 세라믹은 열과 강도에 굉장히 강한 편이며, 원료에 따라 모양에 대한 자유도도 높아 항공이나 자동차 공학 등에 쓰이기도 하며, 산업의 꽃이라고도 불립니다.

 

세라믹이 선사시대부터 이용되어온 소재라는 것을 알고 계셨나요? 인류의 역사 속에서 굉장히 오래된 소재이며, 앞으로의 미래에서도 반드시 필요한 소재라는 세라믹은 19세기부터 20세기까지 타일과 유리, 시멘트 등의 전통세라믹 산업이 아주 발전했으며, 21세기 이후는 반도체와 각종 연료의 전지 디스플레이와 로봇이 사용하는 센서까지 첨단 세라믹 산업이 빛을 발하고 있습니다.

 

세라믹은 광물에 열을 가해 변형시켜 만든 비금속의 재료라고 정의할 수 있고, 그리스어인 "Keramos"에서 유래되었고, 이 말은 점토를 구워서 만든 것이라는 뜻이다. 우리 하 흔히 알고 있는 도자기도 같은 방식으로 만들어지고 있고, 이것 또한 전통세라믹 산업임을 다시 한번 알 수 있다. 

 

이러한 첨단 세라믹산업은 파인세라믹이라 불리는데 일본의 이나모리 카즈오에서 유래된 말로 "종래의 세라믹스와는 다른 공업용 부품으로써 높은 부가가치를 가지는 것으로 물성적으로도 구조적으로도 파인 인 물건으로 없으면 안 된다"라는 말의 인용에서 따와 파인세라믹이라 통칭되어 부른다. 결국은 전통 세라믹스와 구별하기 위해 쓰인 말이다.

 

알루미나, 지르코니아, 탄화규소 등 다양한 파인 세리 막의 원료들은 기존의 도자기(전통세라믹)에 비해 원료를 정제하고 엄밀한 공정관리하에 제조된 고도의 각종 기능을 가진 세라믹이고, 전통세라믹은 천연자원인 점토나 규소 등을 단순공정 처리하여 사용한 것이라 나눌 수 있다.

 

세라믹은 원료의 배합 공정과 이후 성형 정제 등을 거쳐 굉장한 고부가가치의 상품이 된다. 파인세라믹의 활용분야에서 전자 쪽으로는 IC 기판 변압기 등이 있고 기계와 구조 쪽에선 초정밀 가공부품과 엔지부품, 에너지 및 환경 쪽에선 태양전지와 연료전지가 있으며, 바이오 쪽에선 바이오칩이나 인공관절, 헬스케어 센서 등까지 전문분야를 넓히고 있다.

 

지금은 미래산업의 핵심소재로써 스마트폰 부품의 70%를 차지하고 있고 연료전지에선 90% 이상을 파인세라믹이 차지하고 있다고 한다. 이 정도면 우리의 일상에 거의 모든 것이 세라믹이라고 볼 수 있는 것이다. 그외에도 환경 자체가 좀 더 열악한 환경인 원자력 발전소 혹은 우주공간같은곳에도 세라믹의 차지 범위가 넒다는것은 중요미래산업의 핵심이라고 볼수있는것이다. 특히나 물질을 구성함에 있어서 영향을 많이 주는 엑스선이나 감마선 같은 방사선이 많은 곳에도 잘 견딜 수 있는 소재가 세라믹이기 때문에 중요도가 감히 상상을 넘어선다고 알 수 있다.

 

파인세라믹의 주원료인 알루미나는 수십 종류가 있고 용도에 맞게 불순물의 농도나, 가열, 혼합방식에 따라 수없이 많은 종류의 세라믹을 생산할 수 있고, 입자의 사이즈나 모양에 따라 활용할 수 있는 산업의 부품으로써 완벽에 가깝다고 할 수 있습니다. 

 

세라믹의 단점이라고 한다면, 소재로서 세라믹은 원초적이 원료의 문제를 가지고 있는데, 최근의 파인세라믹에서 사용되는 원료는 희귀 원료들이 많고 그 희귀 원료가 국내에서는 생산되지 않아 근본적인 원료의 확보와 좋은 품질의 원료 확보가 어려운 편이라고 하네요. 공정이나 첨가물 등에 따라 많은 결과물을 내주는 세라믹은 아직도 수없이 많이 발전 가능성을 보여주고 있으며, 그 발전과 연구에 따른 재료 공급이 단점이라 할 수 있습니다.