비산화물계 원료산업 동향

김 광 진_ 전남테크노파크 세라믹산업종합지원센터장

1. 개요

1-1 비산화물계 원료의 정의
■ 금속이온이 탄소(C) 또는 질소(N)와 또는 일부 산소(O)와 결합한 화합물
○ 비산화물 성형소재 단일성분, 조성물, 중간제품
- 분말, 단결정, 장섬유, 단섬유, 박막 등

1-2. 비산화물 세라믹스 원료 특성 및 중요성
■ 비산화물 세라믹스 소재는 고온, 고압, 고부식성의 극한환경용의 유일한 “핵심전략 원료소재”로, 특수 물성이 경쟁력 확보의 요체
○ 용도는 반도체, 전자, 자동차, 에너지, 철강, 기계, 국방 및 우주 항공 등
✽ 산화물 성능을 극복하거나 산화물에 없는 신기능을 창출하는 소재
○ 기술선점 기업의 특허, 높은 생산기술 및 수요기업의 엄격한 규격으로 후발업체의 신규진입이 어려워 소수 선진기업이 시장을 독과점 중
✽ 반도체용 SiC : 독일 Starck사(40%), LED 용 AlN : 일본 토쿠야마(70%)

■ 가격보다 품질·성능이 중시, 국산화 및 신규 진출 시 블루오션시장 확보 가능
○ 전량 수입 전략소재로 국가경쟁력 확보를 위하여 확보해야 할 첨단 원료소재
○ 조립생산의 세계 평준화로 핵심 원료소재의 산업유무가 산업경쟁력의 출발점
○ 반도체, 자동차, 전자, 철강 등 국가 주력산업의 성능·품질·가격경쟁력 결정
✽ 자동차·SiC DPF대형(240만원) : 세라믹소재원가 15만원(캔닝300만원의 1.67%)
✽ 반도체·SiC 2”단결정(400만원) : 소재원가 80만원(반도체 4천만원의 2%)

■ 비산화물 세라믹스 원료산업은 대일 무역수지 적자 해소의 요체
○ 산업구조 고도화로 수요 증대 중인 고품질 소재 수입이 계속 증가 추세
✽ 수입원료 무역통계 : (’08) 25억불 → (’15) 47억불 → (’20) 72억불

■ 후발국과의 격차 유지하고, 기술 선진국으로 진입하는 산업구조 전환의 열쇠
○ 미, 일, 독 등은 첨단소재의 독과점으로, 세계적인 소재 강국 계속 유지
○ 중국 등 후발국의 추격이 가속화, 시장잠식은 시간문제로 경쟁력에 한계.

■ 전남지역에 국내 유일의 세라믹원료 생산기업이 수 개사 이미 존재하고 있으며, 비산화물 세라믹소재산업 클러스터가 형성되고 있어, 성공가능성이 큼.
✽ (주)KC 및 한국알루미나 : AlN / 제오빌더 : SiC / 대한세라믹스 : AlN, BN / (주)YJC : SiC, 세라믹섬유 / 칸세라 : SiC DPF 등
1-3. 주요 비산화물 소재 시장규모 및 전망
■ 국내 주요 비산화물 세라믹스 소재원료 시장은 2020년 4700억원으로 예상
- 탄소섬유와 흑연 시장 1조원은 별도

표1. 대상 비산화물 세라믹분말 소재 시장 전망 (생략)

그림 1. 대상 비산화물 세라믹분말 소재 시장전망

그림 2. 대상 비산화물 세라믹분말 소재 시장전망

그림 3. 주요 비산화물 소재 국내 시장 전망

2. 비산화물 세라믹 원료소재 산업 기술동향
■ 고품질, 고순도, 나노화 추세로 특수 품질의 독과점 기술이 중요

표 2. 비산화물 유망소재 기술추이 (생략)
■ 분말 위주에서 섬유, 단결정, 박막, 코팅, 복합화 수요맞춤형으로 특화

표 3. 비산화물 세라믹소재 형태별 비율 추정(생략)

■ 분말합성 제조법의 변화
○ 소재의 고순도화 고품질화 나노화 복합 하이브리드화 추세로 고상법에서 액상 및 기상법 사용 급증

■ 대표적인 비산화물 분말제조법
○ 광물 환원의 환원법
  (SiC = 규석/규석(SiO2) + 흑연/코크스(C))
○ 금속과 가스의 직접반응법
  (AlN = 금속알루미늄(Al) + 질소/암모니아)
○ 금속염과 가스의 열분해법
  (SiC = 4염화실리콘(SiCl4) +탄화수소(메탄/에칠렌)

■ 원료소재 분말처리 기술동향
○ 미국, 호주, 유럽, 일본 등은 고부가가치 소재 원료화를 위해 초미립 분쇄, 마이크로파 가열 분쇄와 단체 분리, 분쇄 에너지의 최저화 기술 활용
○ 분체 공정의 효율성 향상을 위한 형상, 표면처리를 통한 입자분산, 분급 효율화
○ 나노 양산기술, 가스 상 반응 나노 초미립자 제조 등

표 4. 분말 소재 관련 기술현황(생략)
3. 비산화물 세라믹소재 기업동향
○ 최근 대기업 및 중견 기업들이 사업 진입, 대한세라믹스 AlN 생산, KC(주)가, AlN 개발, 포스코, OCI는 SiC를 개발하고 있음.
○ 삼성코닝정밀소재 GaN 사업, 네오세미테크, 크리스밴드에서 SiC 웨이퍼 생산, LG그룹에서 반도체용 SiC 단결정 개발, 에피벨리에서 GaN, SiC 코팅 수행 중
○ 효성 탄소섬유 사업 개시, 도레이첨단소재 탄소섬유 법인 가동
○ 포스코에서 흑연사업 추진 등, 사업화 관심도가 매우 높아짐.

(본 사이트는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 2013년 6월호를 참조바람.)

김 광 진
-1976~1986 동경공업대학 학/석사 졸업
-1985~1988 동경공업대학 박사 졸업, 공업재료연구소 객원연구원
-1988~1991 삼성코닝 구미연구소장, 특재 기술부장
-1991~2001 한국생산기술연구원 수석연구원, 신소재센터장
-2001~2012 KICET 선임본부장, 소재정보은행에디터 등
-2013~현재 전남테크노파크 세라믹산업종합지원센터장