Special  선진국 세라믹 산업 현황과 우리나라 세라믹 산업의 발전 방향

인간과 세라믹스, 그 오래된 인연

이준근 공학박사 영남대 신소재공학부 객원교수

박물관에 가보면 한 눈에 알 수 있지만 세라믹스는 무려 24,000년 전부터 시작되어 오랜 세월 동안 우리 생활의 중심에 자리 잡고 있었다. 그 때문에 세라믹스는 한 때 비단이나 차와 함께 8,000km가 넘는 실크로드를 오가는 주거래상품이었고, 일본이 조선까지 넘어와 피바람을 일으키는 발단이 되기도 했다.
산업사회에서도 세라믹스의 위치는 굳건했다. 테헤란로에 즐비한 빌딩의 75%는 세라믹스인 시멘트, 유리, 벽돌, 타일로 되어있지 않은가. 또, 포스코에서 쇳물 1톤을 뽑아내려면 세라믹스 내화벽돌 여러 장이 고온과 침식에 스스로 슬래그(slag)가 되어 갉아져 나가야만 한다. 이것이 지금이야 그저 그렇지만 1800년대 무렵에는 이 제철용 세라믹스 내화벽돌이 유럽의 여러 국가원수가 직접 관리하는 산업혁명의 핵심품목이었다. 또, 자동차가 굴러가는 것은 휘발유가 타는 에너지의 덕분이지만 회전수에 맞추어 휘발유가 타도록 하는 것은 1900년대부터 지금까지 이어져온 세라믹 스파크 플러그의 덕분이다.
1970년대부터는 파인 세라믹스(fine ceramics) 시대가 열려 세라믹스는 첨단산업을 일으키고 우리를 편하고 즐겁게 하는데 크게 이바지하였다. 쇳덩어리를 기어와 엔진으로 깎는 세라믹스 절삭공구(cutting tools), 자동차 배기를 무공해화 시켜서 내보내는 허니컴 촉매담체 (honeycomb catalyst substrate), ‘미드’에 자주 등장하는 세라믹 방탄조끼(B4C)나 헬리콥터의 세라믹 의자 등 모두 파인 세라믹스로 된 것들이다.
또 전기를 통하면 휴대용 전화기처럼 삐삐 소리를 내기도 하고, 가습기처럼 떨어서 물보라를 일으키기도 하며, 라이터처럼 불똥을 튀기는 것도 모두 파인 세라믹스인 압전체가 부리는 재주이다. 그 뿐인가. 최고급 명품시계는 세라믹 창에 세라믹 프레임으로 되어 있고 시간은 석영(quartz)이라는 세라믹스 단결정이 지켜준다. 한 가지 더 덧붙인다면 도쿄 긴자에 있는 한 유명 요리점에서는 생선회를 뜰 때 신선도를 망치지 않기 위해서 지르코니아로 된 세라믹스 칼을 아직도 고집하고 있다.

오늘날은 전자제품, 정보, 지식 등이 우리 생활의 중심이 되었다. 그야말로 노트만한 컴퓨터가 옛날에 집채만 하던 슈퍼컴보다 더 똑똑하고 더 빠르며, 대만에서 지진이 나면 삼성전자 주식이 뛰는 세상이다. 한때 ‘포드가 자동차로 23년이나 걸려 번 10억 달러를 MS사의 빌 게이츠는 12년만에 벌었고, 글로벌 크로싱사의 게리 윈닉은 불과 18개월 만에 벌었다’라는 말이 있었는데, 아마 요즈음은 18일 만에 가능할 지도 모른다. 그렇다면 세라믹스는 어디로 사라져버리고 만 것인가? 아니다. 세라믹스는 여전히 바로 우리 옆에 있다. 오히려 성능은 전보다 훨씬 더 뛰어나지만 크기는 훨씬 더 작아져 우리 눈에 잘 띄지 않을 뿐이지 그 어느 때보다 중요한 역할을 하며 바로 우리 옆에 있다.
몇 몇 예를 들어 보기로 하자. 보이지는 않지만 진짜 좋은 정수기 안에서는 세라믹 필터가 수돗물을 더 맑게 걸러주고 있다. 냉장고 문이 빈틈없이 닫히는 것은 눈에 보이는 고무테가 아니라 고무테 안에 분산되어 있는 세라믹 페라이트 분말이 내는 자성의 덕분이다.
TV나 핸드폰이 전자제품의 대표이지만 뒤 뚜껑을 열어보면 전자의 흐름을 막거나 일정량만 흘리거나 가두어놓거나 자장으로 바꾸거나 하는 것은 바로 눈에 보이지도 않게 작은 각종 전자세라믹스의 역할이다.
그리고 아직도 가장 빠른 인터넷은 땅 밑이나 바다에 깔린 세라믹 실리카(silica) 광케이블을 통해서 이루어지고 있다. 이와 같이 세라믹스 제품은 유명 모델과 함께 TV 광고에 등장하지는 않지만 보이지 않고 띄지 않는 곳에서 묵묵히 제 역할을 다하고 있다.
물론 세라믹스가 무대의 중심에 선 예도 있다. 우주왕복선의 세라믹 타일이 바로 그것이다. 우주왕복선의 개발이 1970년대에 시작되었지만 마지막 단계에서 발사가 연기되고 연기되다가 1981년 4월에야 겨우 이루어진 것은 바로 우주왕복선을 감싸는 약 30,000 개의 세라믹 타일의 준비가 어려웠기 때문이었다. 한 번 상상해보라. 165 데시벨(decibels)의 굉음, 마하 18의 초고속, 그리고 1,500℃의 새빨간 고온에서도 떨어지지 않고 우주왕복선을 보호하는 기공률 93%의 세라믹 실리카(silica) 타일을.
더구나 한 번 쓰고 버리는 것이 아니라 100여 번 다시 사용한다니… 한 장에 10,000달러나 한다지만 누가 비싸다 하겠는가. 지금은 이것이 더 향상되어 1,600℃까지 견디는 탄화규소가 코팅된(silicon carbide-coated) 탄소질 복합재료(carbon-based composites)가 쓰이고 있고, 앞으로는 2,000℃까지 견디는 지르코니움 보라이드질 재료(zirconium boride-based material)가 개발될 것이라고 한다. 모두 세라믹스 원료를 세라믹스 공정을 거쳐 만든 세라믹스 제품이다.
세라믹스 연구개발에서 실패가 없었던 것은 결코 아니다. 1980년대에 엔진에서 냉각장치를 획기적으로 작게 하거나 아예 없애버리겠다고 시작했던 세라믹 디젤 엔진(ceramic diesel engine)과 세라믹 가스터빈(ceramic gas turbine)의 개발이 바로 그것이다.
물론 이 개발의 원래 목적은 이루지 못했지만 이를 통해 세라믹 예연소실, 세라믹 터보차저, 세라믹 밸브, 세라믹 절삭공구(ceramic cutting tools) 등이 제품화 된 것은 그나마 위안이라고 할 수 있다.

지금까지 우리나라의 세라믹스계는 한편으로는 앞서가는 일본을 쳐다만 보는 일종의 소외감과 한편으로는 빨리 따라잡아야 되겠다는 기술개발에 대한 조급증에 안달하면서도 지금까지 훌륭하게 성장해왔다. 그러나 이제는 여기에 덧붙여 세라믹스계가 중국의 물량공세와 저가공세에 시달리게 되었다. 게다가 엎친 데 덮친 격으로 요즈음 젊은이들은 미분이나 적분을 풀면서 세라믹스를 배우고 연구하기 보다는 중개사, 회계사, 변호사, 코미디언을 더 선호한다.
사회구조가 점점 선진국형으로 바뀌고 있는 우리나라로서는 제조업에 대한 비중이 차츰 낮아지는 것이 어쩔 수는 없지만, 핵심 소재산업은 여전히 지켜야 할 산업의 영양소이고, 앞으로도 이 사실은 변함이 없을 것이며, 그 누군가는 이와 같이 지키는 역을 맡아야 한다. 누가 그 세라믹스 가루를 만들었고 누가 그 조그만 부품을 구웠는지 까맣게 잊어버리고 있지만, 적어도 우리는 그 눈에 띄지도 않는 작고 보잘 것 없는 부품이 없다면 모델도 광고도 주식도 있을 수 없다는 것을 잘 알기 때문이다. 이런 관점에서 최근 우리나라 젊은 세라미스트들의 활약상을 보면 참으로 반갑게도 새로운 도약의 기미가 보인다. 나노 분야에서 바이오 분야에서 세라믹스와의 접목 시도 등이 바로 그것이다.

이제 앞을 내다본다면 미래사회는 환경, 에너지, 복지가 큰 축을 이룰 것이다. 모두 더 큰 TV, 더 밝은 밤거리, 더 건강한 노후를 바라기 때문이다.
따라서 슬픈 일이지만 브라질의 열대림은 잘리게 마련이고 석유는 바다에 있는 것까지 퍼올려져 오존층의 구멍은 커지게 마련이며 양극의 빙산은 녹게 마련이다. 또, 모두들 환경을 살려야 한다고 목소리를 높이지만 ‘쓰레기, 원자로, 핵폐기물은 너희 동네에, 공원은 우리 동네에’라는 자세를 굽히지 않을 것이다.
우리 인간이 정말 현명하다면 서로 연관된 이 환경, 에너지, 복지에 대한 해결책에 끊임없는 노력을 아끼지 않아야 할 것이고, 우리 세라미스트도 예외는 아니다. 따라서 연료전지용 세라믹스, 핵융합로용 세라믹스, 인공뼈, 인공관절, 인공이빨, 로봇 등의 예와 같이 미래사회를 겨냥한 세라믹스에 더 큰 관심과 노력을 기울여야 할 것이다.
이를 위한 교육과 개발의 패러다임도 바뀔 것으로 내다본다.
앞으로 초당 1021의 단위계산을 해내는 젯타플롭스(zettaflops)급 슈퍼컴의 등장이 예상되는 만큼, ‘선(先) 시뮬레이션(simulation), 후(後) 실험’의 접근이 재료과학에서 하나의 큰 흐름으로 자리 잡을 것으로 보인다. 이와 같은 ‘키보드 사이언스(keyboard science)’의 대세는 세라믹스계에도 결코 예외는 아닐 것이다.

그림 1. 세라믹 적층구조 캐패시터 (Multi-layer capacitor).
그림 2. 세라믹스로 보호된 우주왕복선(NASA, USA.)
그림 3. 세라믹스 절삭공구 (쌍용)
그림 4. 인공뼈, 인공고관절, 로봇
그림 5. 자성과 유전성이 복합된 Ba-Fe-Ti-O 계의
전산모사 모델
(T. Siegrist, Bell Lab, 2004.)

필자약력
한양대 요업공학과 요업공학 학사
U. of Utah 재료공학과 요업공학 석사
U. of Utah 재료공학과 요업공학 박사
전  U. of Utah 재료공학과 연구조교수
KIST 세라믹스연구부 책임연구원/실장/부장
KIST 미래기술연구본부 본부장
KIST Europe 연구소 소장
현 영남대 신소재공학부 객원교수
KIST 명예연구원

Special  선진국 세라믹 산업 현황과 우리나라 세라믹 산업의 발전 방향

미국 세라믹 산업의 발전상

한영환 공학박사 한국세라믹학회 미국 서부지부장·Univ, of California, Davis 화공 재료과 Research Associate

올해 한국 세라믹학회 50주년을 기념하여 지난 1998년 미국 세라믹학회 100주년 (1898년 창립, 올해 109년)을 맞은 미국의 세라믹 산업의 발전상에 관해 이 글을 기고한다. 이 기고문은 The American Ceramic Society 100 YEARS 기념 책자와 The Magic of Ceramics (D. Richerson)를 참고하여 작성하였음을 밝혀둔다.
지난 1898년 Pittsburgh에서 창립된 미국세라믹학회 (The American Ceramic Society, 이후 ACerS)는 미국 내 여타 분야의 학회 보다 세계적인 명성과 함께 성장한 학회로 자타가 인정하고 있다. ACerS가 학계, 산업계, 세라믹 예술계에 미친 영향과 이룬 업적은 지난 100여년에 걸쳐 가히 성공적이라고 말 할 수 있다.
1898년 처음 벽돌 제조업자들의 모임으로 시작된 ACerS는 관련 분야의 업자들의 다각적인 논의 장소가 되었고, The American Terra Cotta & Ceramic Co. of Terra Cotta. IL의 대표인 Elmer E. Gorton의 논문(Experimental Work, Wise and Otherwise.) 발표는 처음 벽돌 제조업자들 간에 수긍은 하였지만 인정을 하려들지 않았다고 한다. 이 간단한 논문의 발표를 시작으로 미국 세라믹 산업의 100년의 역사가 이루어져 현재 세계 최고의 세라믹 산업 인프라, 기술력과 연구력을 보유하게 되었다.
근래 미국 내 첨단 세라믹 산업은 대체 에너지, 환경, 국방, 우주 항공 산업, 레이저, 반도체용 재료의 연구 개발에 주력 하고 있다. 이에 관한 재료는 알루미나, 지르코니아, 유리, 페라이트, 실리콘 카바이드, 실리콘 나이트 라이드, 사파이어, cordierite 세라믹, mullite 세라믹 등이다. 또한 응용 첨단 세라믹 분야로는 화학, 전자, 내구성 재료, 자동차, 예술용 세라믹 재료의 개발에 역점을 두고 있다.
지난 2006년 Bush 미 대통령이 천명한 미국의  대체 에너지 개발을 위해 장기적으로 추진 중인 환경, 에너지 대체 사업에 있어서 관련 세라믹 재료 연구 개발은 필수 중요 항목이다. 미국 내 수많은 유수 기업들이 개발에 참여하고 있으며, 정부 기관인 The Department of Energy (이후 DOE)는 이를 선도 하고 있다. 구체적으로 태양열 및 마이크로  터빈용 세라믹 재료 개발,  세라믹 연료전지, graphite foam heat sink, NG 스파크 프러그, 고온 초전도 재료 등을 산업체와 공동 연구 개발하고 있다.
The Department of Defense(이후 DOD)는 세라믹 재료를 이용한 세라믹 거울, 장갑차 및 항공기의 세라믹 몸체, 투과성 세라믹, 소형 군용 세라믹 엔진 등의 연구 개발을 추진하고 있다. 이에 미국 내 산업체는 자국의 차세대 국방용 첨단 연구 개발에 적극 참여하고 있다. DOE와 DOD의 공동의 관심사인 환경, 에너지, 국방의 연구 개발에는 Hybrid/Electric 전함, 전기 항공기, SOFC의 개발, 장갑 재료의 경량 및 효율화 등의 연구에 심혈을 기울이고 있다.

미국 항공 우주 산업에서 NASA (미 항공 우주국)는 절대적으로 최첨단 고온 세라믹 물질을 사용하고 있다. 우주 왕복선의 외부 표면은 약 33,000가지의 세라믹 타일로 덮여 있다. 이는 지구의 대기권으로 돌아오는 동안 발생하는 약 1300℃의 높은 고열로부터 우주 왕복선과 조종사를 보호한다. 최고로 높은 온도가 가해지는 앞부분 끝과 날개의  모서리 부분은 카본 파이버의 세라믹 복합체로 만들어지고, 높은 온도에서 산소와의 접촉을 차단키 위해 SiO2로 코팅된다. 지르코니아 세라믹 내화 격벽 코팅은 공업용 가스 터빈, 군사용 제트 엔진에 가하여 높은 온도에서 작동 가능케 하여 출력을 높이고 사용 연료의 양을 줄일 수 있게 한다. 항공기용 세라믹 부품이 버터플라이 밸브의 세라믹 베어링, 밀봉재 등에 사용되며, 세라믹 복합체 부품은 초고속 전투기의 재연소 장치, NASA 초음속 수송기의 연소 시스템, 가스 터빈 엔진 등에 사용되고 있다.

세라믹 연료 전지 (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)의 상업화는 지멘스-웨스팅하우스의 원통형 연료 전지로 대표할 수 있다. 8년간의 연속 작동, 12,000시간 동안 25KW를 유지 할 수 있는 세라믹 연료전지를 개발하였다. 메가와트 용량의 SOFC를 개발하고 있다. 70%의 열효율 (현 화력 발전 체제는 35-50%)을 얻을 수가 있고, 지속적인 연구 개발에 의해 획기적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 2010년이나 2015년에는 일반 주택에서 천연 가스나 수소로 작동 하는 SOFC를 사용하여, 전기나 냉난방 시설을 작동 가능케 한다고 한다. 미래의 SOFC는 열효율의 증가, 공해 감소, 화석 연료의 사용을 격감시킬 수 있는 후보자이다. 연료 전지의 개발에 있어 최근 중성자를 이용한 연료 전지 내부의 수소 원자와 산소 원자 (물)의 흐름을 실시간 측정할 수 있는 영상 장치가 NIST (National Institute of Standards and Technology, MD)와 MNRC/UC Davis (McClellan Nuclear Radiation Center, CA)에서 Prof. Shackelford (UC Davis)와 Dr. Flocchini(MNRC)의 주도하에 가동되어 연료전지 연구 개발에 활발히 매진하고 있으며, 한국의 연구 기관, 산업체 등과의 공동 연구를 적극 희망하고 있다.

미국의 자동차 산업에서의 세라믹 재료의 사용은 증가 일로에 있다. 스파크 프러그 세라믹 절연체가 초기의 자동차 발전에 중요한 역할을 하였지만 현재 사용 되는 세라믹 부품은 전자 엔진 제어 시스템에서부터 주유 탱크의  센서 모터까지 100가지 이상의 세라믹 부품이 사용되고 있다. 그 중 공해 제어 시스템인 촉매 변환기는 핵심적 역할을 하고 있으며, 1976년 이후 150억 톤의 공해 물질을 제거 가능케 하였다. 엔진 내부에는 산소 센서와 촉매 변환기는 전기 전도성을 가진 지르코니아 세라믹으로 이루어져 있으며, 90%까지 공해 물질을 줄일 계획으로 Clean Air Act를 발효하여 10년 이내에 100% 세라믹화하고 있다. 전자엔진제어 시스템의 집적 회로는 박판의 알루미나에 반도체 장치들과 다른 세라믹으로 이루어져 있다. 냉각 펌프와 에어컨 압축기 밀봉재는 탄화규소로 만들어지고 있고, 복잡한 형상과 높은 응력의 질화규소 터보차저 로터는 뜨거운 엔진 배출 가스로부터 여분의 에너지를 추출하고 140,000rpm이상 회전이 가능하다. 전기적 특성을 온도나 전압으로 변환하는 세라믹 반도체 센서가 사용되며, 세라믹 파이버와 복합체는 단열재로 엔진 부분과 외부 부분 사이의 방화벽으로 사용된다. 현재 사용되는 금속 밸브는 강한 힘과 연소에 노출되어 있다. 가벼운 세라믹 물질로 대체되면 밸브의 수명이 연장되고 엔진의 효율을 높일 수 있다. 세라믹 강화 피스톤, 세라믹 디젤 엔진 등이 실험 단계에 있고, 자동차용 특수 유리, 세라믹 자석, 전기 발광 및 압전체, 세라믹 브레이크 패드 등 세라믹 부품의 사용은 증가 일로에 있다.

미국의 의학 생체용 세라믹 산업은 미국의 여러 해에 걸친 월남전 참전 (1975년 종전)중 발생한 수천 명의 상의 군인에게 새로운 신체 조직을 대체해 주기 위해 실용화되었다고 한다. 초기의 엉덩이뼈 이식 세라믹 재료에서부터 현재 개발 중인 생체 마이크로 칩은 작은 센서로 연결되어 체내 이상이 발생 시 조기 경고하여 다른 이식된 인공 장기를 활성화시키도록 프로그램 되어진다. 심장마비 환자의 IC 칩은 심장 박동 조절 장치에 변화의 신호를 보내고, 소형의 강력한 세라믹 유전체로부터 전기를 발생시키도록 활성화하여, 심장을 다시 뛰게 한다. 세라믹 분말과 비드가 암 종양에 접근하여 특별한 장에 노출되었을 때 세라믹의 온도는 상승하여 암 종양을 파괴하는 연구가 개발 상업화되고 있다.
미국 내 세라믹 산업의 발전은 현재 활발히 진행되고 있으며 국가 정책에도 반영되어, 환경, 에너지, 국방, 의학용 세라믹 분야의 연구 개발에 초점을 맞추고 있다. 세라믹 역사 50주년을 맞이한 한국은 그간 여러 분야에서 장족의 발전을 한 것은 사실이지만 세라믹 산업의 선진국의 그것과는 아직 차이가 있다고 본다. 올해 맞는 한국세라믹학회 50주년을 계기로 세라믹 부흥기가 도래되어 미국과의 격차를 줄일 수 있는 계기가 마련되기를 바라는 바이다. 

필자약력
성균관대 금속 공학과 졸업 (학사, 석사)
Univ, of Nevada, Reno 화공 재료과 졸업 (석사, 박사)
Univ, of California, Davis 화공 재료과
Research Associate,
성균관대 신소재공학과 초빙 교수

Special  선진국 세라믹 산업 현황과 우리나라 세라믹 산업의 발전 방향

일본 세라믹 산업의 발전상

신우석 공학박사 한국세라믹학회 일본 지부장·AIST  AMRI  주임연구원

세라믹산업이라고 하면 식기류 건축자재 전자부품재료 위생도기들이 주된 산업이라고 할수 있다. 하지만 세라믹학회 등에서 교환되는 정보들의 대부분은 이들과는 다소 거리가 먼 소위 첨단산업형 기술과 연구가 많다. 이는 실제로 제조업으로 제품을 생산 판매하는 세라믹산업의 종사자(기술자)들보다는 주로 고등교육기관이나 정부관련기관의 연구자 및 학자들이 학회활동을 주도하고 있기 때문이다.  필자는 한국세라믹학회 창립50주년을 기념한 특집 원고 의뢰를 받고, 이 기회에 일본의 세라믹기술의 동향과 그 특성을 필자 나름대로 정리하고자 생각하였다. 읽으시는 분들도 일본의 세라믹산업 그리고 주요 정보원인 일본세라믹협회를 다시 한번 눈여겨 볼 수 있는 기회가 되어, 한국의 세라믹 관련산업구조의 현재와 미래, 세라믹을 중심으로 한 연구개발 및 지원의 방향성을 되돌아 보는 데 도움이 되길 바란다.
일본의 세라믹협회는 그 이름 그대로 학회가 아닌 협회이다. 학회로 이름을 바꾸어 등록하자는 의견도 수 년전에 있었지만 결국 협회로 남게 되었다. 협회 장로의 말을 빌리면 세라믹협회이기 때문에 기업체, 관련기술자들이 연구자들과 함께 협회를 구성할 수 있게 된 것이라고 한다. 이 일본협회의 잡지(bulletin) 세라믹스는 관련산업과 기술의 동향 등을 알기쉽게 해설해 놓은 중요한 매체로 자리잡고 있다.  이 글도 이 잡지에 소개된 기사를 중심으로 일본의 세라믹산업기술을 소개함으로써, 더 자세히 살펴보고자 하시는 분이 상세한 정보를 쉽게 얻을 수 있도록 구성하였다. 
세라믹이라면 먼저 도자기를 들 수 있다. 도자기 중에서도 예술성보다는 기능이 중요한 제품이라면 먼저 위생도자기를 빼놓을수 없다. 지금은 세계적으로 유명한 브랜드가 된 토토는 일본의 고도경제성장기에 가정용 위생변기의 보급으로 급성장한 대표적인 세라믹메이커이다. 미국의 록밴드 TOTO의 그룹명이 화장실에 있던 토토 변기의 이름을 따서 지었다고 한다.
일본에서 변기라고 하면 토토와 함께 2대 메이커인 이낙스가 있다. 변기의 세라믹본체는 여러 가지 기능과 특성을 만족해야 하면서도 가격 절감도 노력하지 않으면 안되는 경쟁분야이다. 세계최고의 기술과 품질을 지닌 이 업체들도 아직까지 하나씩 하나씩 수작업을 섞은 배치생산으로 변좌를 만들고 있다고 한다. 실제로 성형체를 만들어서 고온에서 가열소결하여 제품을 완성시키는 매우 전형적인 세라믹 프로세스로 수축률이 30%정도이지만, 최종제품에 요구되는 사이즈의 품질기준도 엄격하고, 언뜻 보기보다는 여러 가지 기술이 필요하다고 한다. 잡지 세라믹스의 지난 해 2월호 ‘세라믹스 성형기술 특집’에 이낙스의 세라믹 위생도기의 새로운 성형기술이 소개되어 있어서 이를 소개하고자 한다. 이 글은 지금까지 갈고닦아왔던 성형기술로도 만족할 수 없는 새로운 위생도기의 성형기술 요구에 대하여, 학회에서 유행하고 있는 새로운 기술인 전기영동기술(Electrophoretic Deposition, EPD)을 적용해 본 기술보고서이다.
EPD는 수용액과 같은 분산매체중에 세라믹입자의 표면에 대전되는 전하를 이용해, 외부에서 전장을 걸어서 입자의 움직임을 제어하는 기술로서, 1980년경부터 도자기성형에 적용하는 연구개발이 시작되었고, 일부 건축자재로 제조된 예도 있다. 학회에서는 특히 박막이나 기능성재료에 적용하는 연구도 많이 찾아 볼 수 있다. 하지만 위생도기와 같은 대형세라믹스에 적용된 예는 볼 수 없었다. 변좌, 세면대와 같은 위생도기는 대부분 슬립캐스팅으로 성형하지만, 그 형상이 매우 복잡해서 성형체의 두께를 제어하는 것이 매우 어렵고도 중요한 기술이다. 실제 도자기의 원료는 여러 가지 산화물들이 혼합되어 있어서, 이 EPD를 이용했을 경우에는 예를 들어서 알루미나, 실리카가 어떻게 다른 거동을 보이는지가 문제점이 되고, 이 글에서는 이 부분에 대한 분석도 보고하고 있다. 그림 1에서와 같이 음극을 배치한 아래쪽이 더 두껍게 만들어진 것과 그림 2처럼 조성분포가 일어나는 것을 알 수 있다. (그림 1,2 Bulletin of the ceramic society of Japan, vol42, (2) pp 66, under copyright permission)
 하지만 이 글에서 필자가 관심 있게 본 점은, EPD와 같은 기술을 전형적이고 전통적인 제품에 적용하는 사실 자체이다. 그만큼 요구사양이 엄격하다는 점, 그리고 소위 첨단기술을 실제 생산판매하는 제품에 적용하는 메이커의 기술경영구조가 살아 있다는 점을 확인할 수 있다.
그 외에도 2월호에는 트라이볼로지의 세라믹스로서 이중구조 세라믹스부재제작, 그리고 비슷한 내용의 부분다공질세라믹스의 개발이 소개되어 있다. 또 연소합성법을 이용한 다공질세라믹스의 제조, 프라스틱/세라믹/유리섬유와의 복합화기술, 식물을 이용한 합성법 등이 소개되어 있다. 또한 시멘트산업의 환경친화공정에 관한 기술이 각 회사별로 자세하게 소개되어 있다.
그 중에서도 교세라의 프린트기판 제조에 관한 글을 여기서 소개하고자 한다. 프린트기판은 각종 전자제품의 소형화 고밀도 집적화를 배경으로, 그 구조, 제조방법에 있어서 놀라울정도로 진화가 일어난 기술분야이다. 과거의 프린트기판은 절연성 플라스틱(주로 페놀수지)기판에 동배선을 인쇄(에칭)한 것이었지만 지금은 실리카입자 유리섬유 등을 넣은 복합재료 플라스틱(주로 에폭시수지)이 주로 쓰이고 있다. 여기에서 실리카입자 유리섬유 등은 수지의 수분흡수, 열팽창 등을 억제하고 강도를 높여준다.
최근에는 고유전율의 세라믹분말을 넣어서 기판내부에 콘덴서를 형성하는 등 전자세라믹재료의 특성을 활용한 연구도 많이 보고 되고 있고, 그리고 상용화된 제품도 많이 있다. 전자소자 패키징의 분야에서도 세라믹, 특히 실리카입자(휠라라고 함)를 소자를 실링하는 수지에 많이 넣고 있다. 이 분야의 중요 기술은 주로 실리카입자의 표면을 실란커플링 물질로 코팅처리하여, 입자와 수지의 계면을 제어하는 것이라는데, 제품의 강도와 내구성에 크게 영향을 미친다고 한다. 프린트기판의 경우에도 여러가지 섬세한 제어가 필요하다. 비아홀이라는 기판을 관통하는 구멍을 내는 가공이 쉽고 정확하게 될 수 있도록 유리섬유로 짜는 직포의 높은 균일성이 요구된다. 최근에는 4미크론 직경의 섬유로, 직포두께 10미크론의 제품이 개발되어 쓰이고 있다. 이는 휴대전화와 같이 두께가 얇은 전자기기의 수요가 증가하면서 기판의 두께도 0.5mm이하로 요구되기 때문이다. 이러한 배경으로, 유리섬유 외에도 세라믹휠라도 많이 넣는 경향이다. 직경 0.5미크론의 휠라를 60wt% 넣음으로써 탄성률을 높이고 연화점도 250℃로 올린 제품도 있다. 요즘 많이 쓰이는 FR-4기판도 이러한 기술을 이용한 전형적인 상품이다. 숫자가 높을수록 내열성이 높은 재료이며, 자동차와 같은 고온에서는 FR-6을 쓴다. 하지만 고온, 고주파로 가면 이런 기판보다 LTCC를 쓰게 된다.
LTCC(low temperature co-fired ceramics)는 세라믹의 성형체(그린씨트)를 차곡차곡 쌓아서 한번에 성형하는 기술로서, 전자부품의 소형화 다기능화 그리고 고주파화의 경향에 등장한 프로세스 기술이다. 연구개발 초기에는 고온소자 응용으로 많이 나왔었는데, 특히 고주파영역에서의 전송손실이  플라스틱/유리섬유의 기판의 10분의 1정도로 작아서 더욱 더 주목받게 된 기술이다. LTCC에서 연구가 활발한 대표적인 예는 콘덴서 내장기판이다. 이 기술은 그 제조법에 따라 두 가지로 나눌 수 있다. 먼저 고유전율의 세라믹재료를 절연층을 형성해서 그 아래위에 전극층을 덮는 기술이다. 다른 하나는 미리 만들어놓은 칩 콘덴서를 내장시키는 방법이다(그림3 Bulletin of the ceramic society of Japan, vol42, (2) pp 87, under copyright permission).
 단순히 적층화프로세스로만으로 여러가지 기능을 직접화 할 수있는 기술은, 어렵지만 무척 매력적인 기술로 각 메이커들이 나름대로의 공법으로 제품개발에 노력하고 있다. 또한 미리 만든 칩을 내장하는 기술도 매우 중요하다. 이는 콘덴서 칩뿐 만아니라 실리콘칩을 포함하여 여러가지의 기술을 직접화 할 수 있는 수단이기 때문이다. 이 기술은 삼차원 실장기술이라고도 하며, 학회에서도 연구자들 사이에서 매우 인기가 높은 기술이다. 이는 부품 실장밀도를 높이는 다른 직접화기술들이 한계에 달했기 때문인 것도 큰 이유라고 생각된다. 이러한 세라믹기판을 만드는 교세라그룹은 1959년 당시 텔레비젼 브라운관의 절연용 세라믹부품을 만드는 작은 회사로 시작하여 지금 매출액 약1조3천억엔의  세계최대의 세라믹회사로 성장하였다. 여러가지 사업으로 활동을 확장하고 있지만 아직도 매출의 절반이상이 세라믹부품관련이라고 할 수 있다.
또한 3월호는 전기 전도성세라믹 특집이다. 천이금속산화물은 그 전자구조가 매우 복잡해서 아직도 수수께끼같은 부분들이 많은 세라믹재료이다. 근본적으로 d궤도를 중심으로 한 이온들의 결합이 전도대를 구성하는 탓으로, 전자간의 상호작용이 무시할 수 없을 정도로 중요한 역할을 하기 때문이다. 실제로 전자간 상호작용이 큰 재료에 대해서는 현재의 고체물리와 양자역학의 이론을 이용한 전자구조 계산에 의한 물성예측이 불가능할 정도로 매우 어렵다. 여기에서는 세라믹스를 하는 연구자보다는 고체물리분야의 연구자들의 최근의 성과를 알기 쉽게 해설한 특집호로 구성되어 있다. 아직 산업화는 기대하기 어렵지만 매우 흥미 있는 분야인 것은 틀림없다. 반대로 7월호에 특집이 기획된 유전체재료는 이미 상당히 상업화가 이루어진 전자세라믹재료의 대표주자라고 할 수 있다. 또한 8, 9월호에 걸쳐서 광학재료 전자광학재료의 연구 동향도 소개하고 있다. 매년 10월호에는 세라믹산업 전반의 동향을 수치로 집계한 보고서가 있다.
필자의 전공은 전자재료, 박막 소자 등 소위 학회에서 발표하기 쉬운 분야이지만, 일본의 세라믹산업의 튼튼한 기반이 되어있는 기술이, 소위 첨단기술보다는, 분말을 성형하고 소결하는 기본적인 세라믹 프로세스기술인 것을 인정하지 않을 수 없었기 때문에 일부러 세라믹 프로세스기술을 소개하였다.
 최근에 일본에서는 나노입자를 이용한 액상프로세스, 예를 들어 슬러리, 페이스트, 3차원 조형기술 등의 새로운 기술들이 평판디스플레이의 제조기술에 쓰이고 새로운 응용 예가 많이 소개되고 있다. 기회가 되면 다 시 한 번 정리할 수 있을 지도 모르겠다.
끝으로, 일본의 세라믹산업은 군수보다는 민생으로 발전한 역사를 배경으로, 일본 내에서도 다른 분야보다도 투명하고 건전한 느낌을 받을 수 있다. 덕분에 세계시장에 있어서의 경쟁력도 막강하다고 할 정도이고, 지금 무척 경기가 좋은 일본의 자동차산업도 세라믹부품산업이 받쳐주고 있다고 해도 과언이 아닐 것이다.
한편  수년 후의 국내 산업구조도 이러한 기반산업이 잘 되지 않으면 지금의 경쟁력을 유지하기 어려울지 모른다. 국내의 세라믹스관련 종사자 여러분들이 자부심과 책임감을 더욱 두텁게 하시길 빈다.

그림 1. 위생도기성형체와 단면사진
그림 2. 슬러리성형체의 단면 조성분석
그림3. 세라믹칩콘덴서가 내장된 프린트배선기판

필자약력

KAIST 재료공학 학사
KAIST 세라믹공학 석사
나고야대학 응용화학 박사
일본통산성 공업기술원(통산기관)
현재 AIST AMRI (주임연구원)

Special  선진국 세라믹 산업 현황과 우리나라 세라믹 산업의 발전방향

독일의 과학기술정책 및 첨단 세라믹 연구개발 현황

석준원 공학박사 한국세라믹학회 유럽 지부장·Qudix German

현 독일 연방정부(2005.11. 출범)는 연방내각의 의결을 거쳐 2006년 8월 30일 시행된 ‘독일을 위한 첨단기술전략(high-tech strategy)’을 통하여 2006~2009년까지 약 146억 유로의 예산을 첨단기술 개발 및 확산에 지원하고자 한다. 146억 유로 중 약 119억 유로가 17개 첨단기술분야의 연구와 기술 확산에 지원되며, 27억 유로는 각 기술 분야의 횡적 연계 지원을 위해 사용된다(표 : 독일연방정부의 첨단기술전략을 위한 예산).
또한 과학과 경제의 연계 지원(6억 유로), 혁신적 중소기업의 경쟁력 강화 지원(18.4억 유로), 신기술 기업의 창업지원(2.2억 유로), 연구와 혁신을 위한 협정(Joint Initiative for Research and Innovation)에 의거한 주요 연구기관 지원(140억 유로)을 위하여 총 313억 유로의 연방정부 예산이 지원될 예정이다.

우수 연구결과물의 신속한 상품화를 강조하는 ‘아이디어에 불을 붙여라(Igniting Ideas!)’를 모토로 하는 ‘첨단기술전략’은 최초로 부서간의 경계를 초월한 통일된 국가전략이 체계적으로 개발되었다는 점에서 향후 미래시장에서 강력한 국제경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상되며, 또한 철저한 정책의 실천을 통하여 새로운 고용창출뿐 아니라, 향후 150만개의 새로운 일자리가 미래분야에서 창출될 것으로 예상된다.

이러한 연방정부의 첨단기술전략에 맞추어 독일의 세라믹 산·학·연의 연구 및 개발은 자동차, 기계, 화학, 에너지, 전자, 나노, 의료, 우주항공 분야에서 세라믹 고유의 물성과 의도적인 디자인을 통하여 수많은 신제품이 연구 개발되고 있다.
연방정부의 MatFo(재료연구)- und Matech(재료기술)-프로그램을 통하여 소형 Cerobear회사에 의해 개발된 세라믹 볼 베어링은 윤활제를 사용치 않는 건조한 조건하에서 사용이 가능하므로 마이크로 공법과 메모리 칩의 공정라인에 전세계적으로 사용되고 있다. 또한 극도의 하중 하에서도 우수한 견고성과 내마모성을 나타냄으로써 Formel-1 경주용 자동차의 기어와 변속기와 새로운 우주항공선의 메인 엔진에 사용된다.

의료기술 분야에서의 주요 연구 결과물로는 피에조 세라믹을 활용한 생체이식 세라믹 조인트와 혁신적인 세라믹 외과용 메스를 손꼽을 수 있으며, 이러한 피에조 세라믹의 물성에 의해 메스가 진동함으로써 해당 부위를 미세하고 정밀하게 절단할 수 있다.
세라믹 제품의 활용 가능성을 연구 개발하는 프라운호퍼 세라믹 연구소는 재료의 기능성을 확인시키는 경이적인 경도와 마모강도를 입증하는 세라믹 골프 공을 개발함으로써 세라믹의 다양한 기능성을 입증하였다. 또한 피에조 세라믹으로 형성된 섬유질을 통하여 최적화된 테니스 라켓을 실용화하였고, 피에조 세라믹 섬유질은 라켓 가장자리에 통합되어 내부적 결합을 통하여 라켓의 진동을 감소시킨다.
2006 동계 올림픽의 스키 점프 종목에서는 기존의 에나멜 표면 처리된 금속판 대신에 세라믹 재료를 사용함으로써 100 km/h 이상의 속도로 착지가 가능하게 되었다.
현재 프라운호퍼 연구소는 세라믹 캐스팅 공법을 응용한 새로운 제조공법을 통하여 에너지 기술분야에 다양한 활용가능성을 제시하고 있으며, 이미 고체연료전지의 생산에 활용되고 있다.

나노기술을 이용한 실리카 나노입자 합성수지의 개발은 자동차 및 항공 산업에 주요한 섬유질 복합재료의 질적 향상을 가져왔으며, 주요 응용 분야는 자동차 점화플러그와 발전기 다이오드이다. 그 밖의 화학물질을 이용한 합성수지의 연구 개발이 진행 중이다.

기존 실리콘결정 칩과는 달리 유기질 매트릭스에 혼합한 실리콘 나노입자 반죽의 칩을 개발함으로써 전자회로의 구현뿐 아니라 인쇄 가능한 전자부품, 저렴한 디스플레이, 유연성 있는 태양전지, 핸디 전지에의 활용이 가능하였다.
한편 fleece 양면에 금속산화물 나노입자의 박막을 입힌 Seperator foil은 기존의 소결온도보다 1000°C 이상 낮은 온도에서 소결이 이루어지며, 견인용 및 고정용 대형 리듐이온전지에 활용되고 있다. 또한 시너지 효과로서 가격이 저렴한 fleece와 연속 세라믹 코팅기법을 응용하여 많은 저온 소결공법이 개발 특허화되었다.
실제 조업환경에 적합한 요구조건을 만족시키는 초강도 표면코팅을 위하여 나이트라이드, 카바이드, 옥사이드 보라이드를 사용한 다기능 세라믹 코팅기술의 연구 개발이 진행되고 있다.
디젤 자동차 촉매변환장치에 희토류원소 세륨과 지르코니움의 고용체의 결정화현상을 이용한 녹스 여과기의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 또한 자동차 산업에서의 피에조 세라믹 센서를 부착한 발동장치(actuator)의 개발은 자동차 중량감소와 경량재료 사용으로 인한 진동문제 해결에 획기적인 기여를 하였다. 대부분의 세라믹 산업체에서는 기업의 경쟁력 강화와 환경오염이 적은 연구개발과 혁신을 실천하고 있다.

이 글은 연방과학기술부와 요업학회 및 재료학회의 최신 문헌을 분석하여 최근의 독일연방정부의 첨단과학기술전략과 세라믹 분야의 연구개발 성과물과 동향을 요약한 것이다.

필자약력
한양대 무기재료공학과 졸업(학사)
RWTH-Aachen 무기재료공학과 대학원(Diplom-Ing.)
RWTH-Aachen (공학박사)
Qudix German

Special  선진국 세라믹 산업 현황과 우리나라 세라믹 산업의 발전방향

국내 세라믹산업과 교육의 현황과 발전방향

김병호 공학박사 고려대학교 신소재공학부 명예교수·아주특허법률사무소 기술고문

1. 서언
인류역사의 도도한 흐름 가운데 과학기술의 발전이 인류사회에 큰 변혁을 가져다 준 4대 혁명은 ①농업혁명 ②인쇄혁명 ③산업혁명 ④정보화혁명이다. 국내 산업발전 과정에서 국내세라믹산업도 우리나라의 산업화 내지는 현대화와 함께 발전을 거듭하여 왔으며 현재는 세라미스트들도 디지털 지식기반사회와 국경없는 무한경쟁시대에 발맞춰나가기 위해 자기변신과 개혁을 해나가고 있다.
국내 세라믹산업의 발전상황을 되새겨보고 새로운 각오로 어떻게 21C의 세라믹산업을 발전시켜 나가야 할 것인가를 다짐해 보는 것도 뜻있는 일이라고 하겠다.

2. 산업계
한국의 산업화 태동기(’62~’71)에는 값싼 노동력을 바탕으로 한 경공업 중심으로, ’72~’81에는 제조·설비·투자에 의한 생산기반 구축기라고 할 수 있는 중화학공업 중심으로, 1980년대에는 구조조정기로 양적으로 산업이 크게 성장하였으나 기술수준의 낙후와 저생산성으로 어려움을 겪었다. 1990년대부터 지속적 성장을 위해 각 분야의 생산기반 확충과 더불어 기술혁신에 따른 기술의 자립화, 고부가가치화, 경쟁력 강화를 위한 노력이 활발히 전개되었고 IMF를 극복한 2000 년 이후에는 IT 분야를 중심으로 산업이 전개되고, 조선, 자동차 산업 등 중공업분야에서도 많은 발전이 있었으며 현재는 신성장산업인 NT, BT 등의 산업화에 기대를 걸고 많은 투자를 하고 있다.
한국의 산업화 변동기에 세라믹산업도 국토개발에 큰 기여를 한 시멘트산업, 철강산업의 고부가가치화에 기여한 내화물산업, IT 산업의 각종 부품·소재의 국산화에 크게 도움을 준 중소기업의 세라미스트들이 있었으나, 그 열매는 건설, 금속, 기계, 전자 분야의 종사자들이 차지하고 영광을 독점하는 경우가 많았음을 부인할 수 없다. 이런 결과는 굴뚝산업에 익숙해 온 폐쇄성이 강한 세라미스트들에게 그 책임이 크다고 생각되어 21C의 급변하는 국제환경 속에서 산업계와 학계의 세라미스트들이 마음문을 열고 지혜를 모으고 창조적 일을 통해 국제적 경쟁력을 갖춰나감으로써 우리나라의 지속적 경제성장을 이루어 나가는 데 세라미스트들이 맡은 바 역할을 다해나가야 할 것이다.
건설산업에서는 시멘트, 유리, 단열재 등의 내구성 및 친환경성 건설 신자재의 개발·연구가 이 산업발전의 견인차 역할을 할 것이다. 철강 및 유리산업 발전에 불가결한 내화물공업은 고부가가치가 있는 고급 내화물의 국산화 개발이 시급한 상태이다.
자동차산업에서는 국내 자동차 생산업체가 세계의 빅 5에 들어가기 위해 안간힘을 쓰고 있으나 앞으로는 친환경적이며 연비가 높고 인명을 중시하는 회사가 소비자들의 사랑을 받게 될 것이다. 자동차 표면의 절반을 차지하는 유리는 다기능 유리, 내장재는 불연성 무기-고분자복합재료, 연비를 높이기 위한 각종 센서, 연료전지 등의 연구·개발 등은 세라미스트들이 노력을 경주해 나가야 할 과제들이다.
1994년 발효된 기후변화협약(United Nations Frame
work Convention on Climate Change, UNFCCC) 과 1997 년 교토의정서(Kyoto Protocol) 를 통해 이산화탄소 배출감축활동이 국제사회의 가장 중요한 현안의 하나로 대두됨으로써 에너지 감축 기술, 대체에너지기술에 관련된 연구·개발도 중요한 분야가 되고 있다. 우리나라는 에너지 소비량이 세계 10위이고 석유 소비량이 세계 7위 수준이며 에너지 소비증가율이 약 7 %로 선진국들에 비교하여도 지나치게 높기 때문에 세라미스트들은 특히 에너지 절약기술에 관한 연구에 진력하여 경쟁력을 높여나가야 할 것이다.
화석연료사용 절감과 지구온난화문제 해결을 위해서는 단·중기적으로는 하이브리드 및 연료전지 차량의 개발, 장기적으로는 석탄액화가스화, 수소에너지개발, 원자력에너지의 확대 및 안전성 연구, 핵융합에너지 등에 의한 신·재생에너지 적극개발 및 에너지절약운동을 펼쳐나가야 할 것이다. 신·재생에너지원은 풍력발전, 태양열, 태양광발전, 수소가스와 연료전지의 분리막, CO2의 포집, 저장에 관한 기술도 국제적으로 큰 이슈가 되고 있기 때문에 이들에 관한 연구에도 세라미스트들이 관심을 가져야 할 것이다.
유리 대량 생산업체들이 원천기술의 부족으로 중요한 생산기술을 외국회사에 의존하고 있어 렌즈, 평판디스플레이용 유리 등의 국제경쟁력이 떨어지고 있는 실정이며 대일무역적자의 큰 원인이 되고 있다. 세라미스트들이 장기적으로 연구·개발에 몰두할 수 있도록 산·학·연의 공동연구가 절실하다.
우리나라는 2018년이 되면 60세 이상의 노인인구가 13% 가 되며 평균수명 연장과 함께 본격적인 고령화시대로 돌입하므로 노인복지문제가 큰 사회적 이슈가 될 것이다. 따라서 BT와 NT가 접목된 과학기술이 각광을 받을 것이다. 국가에서도 BT와 NT 연구분야에 상당한 연구비 투자를 하고 있으며, 이 분야는 국제경쟁력도 어느 정도 갖춰져 있어 세라미스트들은 이 분야에 관심을 갖고 의학분야 연구자들과 학제간 연구를 적극 추진해 나간다면 국제경쟁력을 갖추게 될 것이다.

3. 학계
국내 대학의 교육현황을 살펴보면 다음과 같다. 21C의 국가경쟁력의 척도는 과학과 기술의 경쟁력이며, 세계경제환경이 지식기반경제로의 이행가속화가 이루어지고 있어 공학교육의 glocalization (globalization 과 localization 의 합성어) 이 매우 시급하다.
세계가 일일생활권 내에 있으며 모든 의사교환이 초단위로 이루어지기 때문에 보다 우수한 과학·공학기술 및 기술자를 보유한 나라가 세계의 주도권을 장악하게 될 것이다. 즉, 우수한 엔지니어의 국내 양성과 국제 무대로의 진출이 기업과 국가의 세계경쟁력과 직결되기 때문에 이공계 교육은 세계화란 관점과 국가적 차원에서 전략적으로 관리되어야 한다.
이공계 교육은 학문적 내용이 세계적으로 거의 비슷하지만 국가별 차이가 생기는 것은 교육의 방식과 학습결과가 다르기 때문이다. 특히 공학의 경우 콘텐츠의 고품질화와 첨단기술화에 좌우되기 때문에 대학의 실험기자재 구입에 대한 정부의 구체적 지원이 시급한 상태이다.
오늘날 국내 공과대학은 국내외적으로 급변하는 환경 속에서 이공계 기피현상과 학력저하, 교육성과에 대한 산업현장의 불신 등으로 어려움에 직면해 있으며 21C 지식정보화 및 세계화 시대의 도래를 맞아 대외적인 경쟁력을 갖추고 국가발전의 주축이 될 고급전문인력을 배출하기 위해 공학교육을 국제적 기준으로 향상시켜야 하는 시대적 요구에 직면해 있다.
우리나라는 급속한 산업화 과정에 발맞추어 OECD 가입국 중 세계 2위의 이공계 인력배출 국가로 성장하였으며, SCI급 논문수로는 세계 12위의 국가가 되었다. 국가경쟁력의 관점에서는 우리나라가 후발개도국의 추격과 선진국의 견제를 뿌리치고 지속적 성장을 하기 위해서는 고도의 성장동력을 통한 산업경쟁력의 확보가 시급하지만 우리의 공학교육이 고도의 산업경쟁력을 갖춘 인적자원의 지속적 공급처가 되지 못하고 오히려 선진국의 인력자원 공급처가 되고 있는 현실은 정부의 교육평준화를 포함한 교육정책에 문제가 있다고 생각한다.
한편, 국내 대학 중 세계 100위권 내에 있는 연구중심대학은 찾아보기 힘들므로 국내 유수기업이 아직도 외국에서 공학교육을 받은 인적자원에 대해 우선적으로 대우를 하며 초특급 공학엔지니어를 외국에서 아웃소싱하고 있는 실정이다. 정부의 대학교육지원은 전체교육예산의 9% 정도로 동경대 1년 예산에 불구하며, OECD 가입국의 대학생교육비가 OECD 평균의 63 %에 불과한 7,000달러 정도이기 때문에 국제적으로 경쟁력 있는 교육을 한다는 것은 현실적으로 어려운 상황이다. 이런 문제들을 해결하기 위한 노력의 일환으로 많은 대학들이 선진국의 주요대학과 연계한 공동강의 프로그램 개발, 영어강의 확대 그리고 한국의 우수한 IT기술을 활용해 개발도상국가에 기술을 전파하는 프로그램 등이 시행되고 있다.
21C 지식기반사회에서 공학교육의 역할은 다양한 기술분야가 복합화된 공학적 전문지식과 소양을 갖춘 실용적 또는 창의적 인재를 양성하는 것이라고 할 수 있다. 따라서 기초소양인 영어, 엔지니어링수학, 기술경영 등을 익히고 전공필수과목을 통해 전공분야의 튼튼한 기초를 다지는 것이다. 즉 specialist 로서의 전문지식뿐만 아니라 다른 학문과의 연계성도 고려하는 generalist 를 양성하는 교육의 참신한 발상이 필요하다. 즉 산업역군으로 다양한 분야에 진출하여 각 분야에서 전문인으로 또는 대학원에 진학하여 창의적 전문인력이 될 수 있도록 양성하는 데 있다.
공학교육의 세계화를 위해서는 교육의 질을 세계적 수준으로 개선해야 하며 우수한 학생과 교수진 그리고 우수한 교육시설이 필요하며 국제적으로 인정받는 교육평가와 교수의 업적에 따른 평가 및 보상이 도입되어야 한다. 세계 선진각국의 대학평가지표의 도입과 함께 공학교육인증제도 등의 도입을 토대로 국내 상위 우수대학을 선장하고 선택과 집중을 통해 세계적 대학으로 발돋움할 수 있도록 국가적 지원이 있어야 하겠다. 또한 공과대학 내에 효과적인 교육내용과 교육방법의 연구를 위한 공학교육연구기관을 설립하여 대학이 수요자 중심교육을 시행하도록 유도하고 공학교육인증평가의 신뢰성 확보와 학생에게 인센티브를 부여할 수 있도록 하여야 한다. 한편, 국제적 인증기준을 만족하도록 대학의 교과과정을 대폭 개선하고 강화하여 학생들의 학습동기와 기초지식, 설계교육 이외에 의사전달기술, 팀워크기술, 공학윤리, 전문가정신, 리더십, 평생학습기술 등을 포함한 소프트기술을 개발해야 한다. 이를 위한 국가 또는 지역공학교육센터를 설립하여 혁신적인 교육내용과 방법을 개발, 시행하고 정착시켜야 한다.
이런 종합적인 대학교육의 세계화 수준을 산·학·관이 지혜를 모아 착실히 이행해나간다면 우리나라 과학기술의 세계적 경쟁력은 서서히 높아질 것이다.

4. 결언
세계경제는 경쟁패러다임이 변화되고 지식기반경제로의 이행가속화 때문에 기업은 지식재산권보호, 디자인중심 경영체제구축, 기술유출의 대응책, 특허관리 및 특허조사 등 기업의 지재권 보호강화를 통한 지식재산 강국으로의 변신에도 신경을 기울여야 할 것이다. 미국에서는 연구중심대학을 왕관의 보석으로 평가하고 대학의 연구야말로 그 나라의 미래를 위해 납세자들이 할 수 있는 최선의 투자라 하고 경제성장률을 장기적으로 향상시킬 수 있는 정책의 하나로 교육과 연구에 대한 투자를 들었다. 이와 같이 대학은 그 사회발전의 구심체이며 원동력이다. 따라서 대학은 산·학·연 협력의 구심체가 되어 국부를 창출하는 산업기지가 되어야 하겠고 대학별 특성에 맞는 연구중심대학으로 발전시켜나가도록 하여야겠다. 또한 급속한 세계화와 새로운 생존원리에 맞도록 교육·연구능력을 높일 수 있는 유연한 시스템으로 혁신해 나가야겠다. 또 대학은 과학기술지식과 정보를 지니면서도 윤리와 도덕성을 겸비한 엔지니어를 배출할 수 있도록 대학을 중심으로 산·학·관이 상호 협조해 나가야 할 것이다.
올해 2007년은 한국세라믹학회 창립 50주년을 맞이하는 희년으로 선배 세라미스트들이 쌓아온 업적을 칭송하고 세라미스트 모두가 축하와 함께 앞날의 발전을 기약하는 축제가 되어야 할 것이다. 한국세라믹학회는 국내·외의 모든 분야의 세라미스트들의 구심체가 되고 관·학·산·연의 연결고리가 되어 21C를 열어가는 창의적 및 선구자적 역할을 담당해나가야 하는 시대적 요구에 직면해 있다.
인간이나 조직 모두 50년이 지나면 생식능력이 급격히 떨어져 세대교체나 개혁이 필요하게 된다. 한국세라믹학회도 경쟁력을 갖춰 21C에도 계속 발전해 나가기 위해서는 지금과 같은 조직과 기능으로는 곤란하다고 생각한다. 즉 1년의 회장 임기로는 임기응변적 회장만 양산하게 되므로 산·학·연이 순번으로 2년 이상 임기의 회장직을 맡아나가는 것이 세라미스트들의 화합에도 좋을 것이며, 학연, 지연에 좌우되지 않고 세라믹학회를 진정으로 발전시킬 수 있는 분들에게 회장직을 맡아달라고 부탁할 정도의 겸손과 지혜를 갖춘 마음자세도 필요하다고 생각한다. 선배 세라미스트들이 열악한 환경 속에서 지금까지 24회에 걸쳐 한·일국제세라믹스세미나를 개최하고 있으나 젊은 세라미스트들이 큰 관심을 갖지 못하는 현실은 안타까운 일이다. 세라믹스분야는 일본의 기술수준과 연구인력이 우리보다 높고 많기 때문에 지리적으로도 공동연구를 추진하기가 쉬울 것이므로 적극적으로 한·일국제세라믹스세미나에 참여하는 일은 선배 세라미스트들의 그 동안의 노고와 성의에 보답하는 것이며 동시에 국내세라믹스산업의 발전과 세라믹학계에도 큰 도움이 될 것이라 굳게 믿는다.

필자약력
와세다대학교 응용화학과 공학사
와세다대학교 응용화학과 공학석사
와세다대학교 응용화학과 공학박사
고려대학교 신소재공학부 명예교수
한국세라믹학회 세라믹진흥위원회 위원장
아주법무특허법인 기술고문
한국공학한림원 정회원

< 본 사이트에는 사진자료로 표가 생략되었습니다. 자세한 내용은 월간세라믹스를 참조바랍니다.>