고 재 웅_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 책임연구원 

박 영 조_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 책임연구원 

김 하 늘_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 선임연구원 

김 진 명_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 연구원 

1. 소결이란  

일반적으로 금속이나 세라믹스 분말을 성형해서 가열하게 되면 어떤 온도에서 분말입자들이 서로 접촉하기 시작하고 대부분의 경우 수축하여 치밀하게 된다. 이와 같은 현상을 ‘소결’이라고 한다. 열역학적으로 소결이란 시스템 전체의 에너지를 감소하는 과정 즉, 동력학적인 거동으로 이해하면 좋다. 소결, 즉 치밀화의 구동력은 분말 입자들이 서로 접촉하면서 생기는 표면적 감소와 고상-기상간의 계면제거에 의한 표면에너지 감소에 의해 생겨난다. 세라믹스를 대표하고 있는 알루미나의 경우, 1961년 Coble에 의해 0.25wt%의 MgO를 첨가하고 수소분위기에서 소결함으로써 거의 완전 치밀화 되어 반투명한 알루미나 소결체인 Lucalox™(그림 1)를 개발한 바 있다. 이후 대부분의 상용 알루미나는 다른 불순물의 종류나 양에 관계없이 약 0.05wt%의 MgO가 첨가되어 제조 되고 있다. 이와 같이 소결은 소성과정 중에 거시적으로 분말입자들이 열적으로 활성화 되어 하나의 치밀한 덩어리가 되는 과정으로  대부분 세라믹 재료 제조공정의 핵심이라 할 수 있다.