Interview

강석중 박사 KAIST 신소재공학과 교수

새로운 ‘소결’ 현상 규명 연구에 매진, 인촌상 자연과학부문 수상   
2004년 소결현상을 입자성장·치밀화와 미세조직 관점에서 정리한 저서 ‘소결’ 발간

  지난 10월 KAIST 신조재공학과의 강석중 교수가 ‘소결’ 현상 연구 공로로 동아일보와 인촌기념회에서 수여하는 제21회 인촌상을 받았다. 자연과학부문 수상자인 강석중 교수는 공정 변수에 따라 새로운 현상이 나타나는 ‘소결’의 기초 원리를 규명했다는 평가를 받고 있다. 강석중 교수를 만나 ‘소결’ 연구에 관한 자세한 이야기를 들어보았다.  

“소결이란 토기 제작 등 인류역사 초기부터 우리 생활과 밀접하게 이용되었던 현상입니다. 분말 성형체에 열을 가하면 입자의 크기가 커지면서 치밀화 되는 현상이지요. 소결공정을 이용하여 다양한 종류와 형태의 부품을 제조할 수 있습니다.”
강석중 교수는 도자기, 점토벽돌 등 전통 세라믹뿐 아니라 분말야금 부품, 전자세라믹(적층형 콘덴서, 바리스터 등), 구조세라믹 부품(절삭공구 팁, 반도체 제조용 치구 등) 등의 제조에 소결공정을 이용한다고 설명했다.
소결은 특히 용융점이 높고 취성이 강한 세라믹 소재 제조의 핵심 공정이다. 분말 성형체를 소결하면 최종형태의 부품이 제조되므로, 소결은 최근 부품소재 산업에서 중요시하는 ‘실형상 소재 부품’ 제조의 핵심 공정이다. 그러나 강석중 교수는 소결현상 연구에 있어서 ‘기초 원리 연구’가 무엇보다 중요하다고 강조했다. ‘Know why’라는 단어도 인용했다. 응용을 위해서는 원리를 알아야 한다는 의미를 지닌 ‘Know Why’는 학문 연구와 산업 현장의 조화와 직결된다. 

“소결 ‘원리’를 알면 현장에서 활용 가능한 사례가 많습니다. 기초 원리를 바탕으로 새로운 제안을 할 수도 있구요”

실제로 강석중 교수는 1993~1994년 삼성전기 종합연구소 방문교수로 일하는 동안 전자 세라믹 부품인 다층세라믹콘덴서의 공정을 개선해 생산성 향상에 크게 기여했다. 또한 텅스텐 와이어드로잉의 생산성 향상에도 기여하였다. 2004년에는 소결분야의 기초연구결과를 집성한 ‘소결(Sintering)’이라는 책을 발간하기도 하였다. 영어로 발간된 이 책은  미국을 비롯한 해외 여러 나라 대학원에서 교재와 참고서로 채택되는 등 학술적 가치를 인정받고 있다.

“제 책에서는 기초적인 관점에서 ‘입자성장과 치밀화, 소결 미세조직’에 관한 내용을 다뤘습니다. 같은 소재라 할지라도 미세조직에 따라 그 성질이 크게 달라질 수 있기 때문에, 소결 중 미세조직 변화에 중점을 두고 기술하였습니다.”
강석중 교수는 국제소결학술대회에서 미세조직 발현원리와 이를 활용한 미세조직제어에 관하여 기조강연을 한 바 있다. 제안된 미세조직제어 원리는 열처리와 같은 다른 다결정 소재 공정에도 활용할 수 있다고 설명했다. 강석중 교수는 앞으로 미세조직제어를 활용한 다결정체의 물리적 특성도 연구할 계획이다. 소결분야에서는 아직 취약한 연구지만 ‘계면’ 분석 연구도 진행 중이다. 소결은 계면 현상의 일종이므로 계면의 구조, 화학 조성에 따라 조직이 어떻게 변화하며 이를 어떻게 활용할 것인가를 밝히는 것이 과제이다.

강석중 교수는 첨단의 분석 장비를 활용하는 데 어려움이 있지만 보완책을 마련하여 소재의 계면 구조 차이에 따른 물성을 연구할 계획이라고 밝혔다. 현재 시점에서 소결 현상 연구가 중요한 이유가 무엇인지 묻자 강석중 교수는 다음과 같이 답했다. 
“최근들어 소재부품의 종류와 수량이 크게 증가하고 있으며 이에 따라 소결공정의 활용성은 더욱 증대되고 있습니다. 이에 따라 소결원리를 이해하고 실제문제에 응용하는 것은 더욱 중요해지겠지요.”
정선진 기자

소결 현상의 원리를 연구하는 강석중 교수

소결 공정 변수를 조절하여 다결정체의 입계 구조를 제어함으로써 동일 출발 원료로부터 여러 가지 형태의 미세구조를 구현할 수 있다. 이 그림들은 BaTiO3의 조직 사진들로서 소결 온도와 소결 시간은 유사하더라도 입자성장을 멈추게 하여 미세한 조직을 갖는 다결정체 (a)를 제조할 수 있을 뿐 아니라, 고상법에 의한 단결정 (d)도 제조할 수 있음을 보여준다.
- 사진출처(Acta Mater.52(2004)2937)

소결 조건을 조절하여 동일 출발 원료로부터 제조된 다양한 소결체 미세조직(BaTiO3)

강석중 교수 프로필

 ♠학력 
 1969~1973 서울대학교 공과대학 금속공학 학사
 1973~1975 한국과학기술원 재료공학 석사
 1977~1980 프랑스 Ecole Centrale de Paris
          재료공학 공학박사
 1985 프랑스 Universit de Paris VI 재료물리 국가박사
 ♠경력 
 1989. 9~현재 한국과학기술원 신소재공학과 교수
 2005.12~현재 나노계면연구센터
             (한국학술진흥재단 중점연구소) 소장
 2006. 1~2006.12 분말야금학회 회장
 1999. 9~2004. 8 국가지정연구실(과학기술부) 책임 교수
 1995. 8~2000. 2 재료계면공학연구센터 소장
   (한국과학재단 우수연구센터)
 2001. 9~2002. 6 University of New South Wales,
   Australian Research Council fellow
 1993. 9~1994. 5 삼성전기 방문교수
 1988. 2~1989. 1 독일 Max-Plank 금속연구소
   Alexander-von-Humboldt fellow
 1982. 6~1983.12 독일 Max-Plank 금속연구소 방문교수