핵심전략소재 자립을 위한 소재산업 생태계 조성 및 기술 개발 동향 (1)

강유전 전자세라믹 소재 연구 동향

백 승 협 _ 한국과학기술연구원 전자재료연구단 책임연구원

1. 서론

작년 일본이 반도체 및 디스플레이 산업에 필수적 인 핵심 품목에 대해 한국 수출을 규제하는 조치를 시행했다. 플루오린 폴리이미드, 포토리지스트, 고 순도 불화수소 소재는 일본 의존도가 매우 높은 품 목으로 일본의 수출 제한 조치로 인해 국내 산업의 주축인 반도체와 디스플레이 산업이 큰 타격을 받 을 것으로 예상되었다. 일본은 전통적으로 오랜 기 술 축척이 필요하고 설비투자 부담이 큰 소재 및 부 품 사업에서 기술력을 바탕으로 압도적인 시장 점 유율을 차지하는 전략으로 산업을 리드하고 있다. 한 가지 물건(모노)을 혼신의 힘을 쏟아 최고로 만 든다(즈쿠리)는 뜻을 가진 ‘모노즈쿠리’로 일컫는 일 본 특유의 장인정신 문화가 일본이 소재 및 부품 강 국으로 발돋움할 수 있는 결정적인 역할을 했다. 이 사건을 계기로 정부와 산업계가 반도체 디스플레이 뿐 아니라 국내 산업 전반에 걸쳐 핵심 소재 및 부 품에 대해 수입선을 다변화 하고 국산화에 힘을 기 울여야 한다고 입을 모았다.

이러한 관점에서 본 글에서는 대표적 핵심 산업 소 재인 강유전 세라믹 재료에 대한 기술 동향을 분석 하고자 한다. 강유전 소재는 전기, 전자, 통신, 의료, 에너지, 군사 산업 등 거의 모든 산업 분야에 핵심 역할을 차지하고 있는 소재이다. 특히, 고품질의 강 유전 소재는 MLCC(Multi-Layer Ceramic Capaci- tor), FeRAM(Ferroelectric Random Access Mem- ory), SAW(Surface Acoustic Wave) 필터, 초음파 프로브, 기계적 에너지 하베스터, SONAR(SOund Navigation And Ranging) 등의 부품에 적용되어 높은 부가가치 창출이 가능하다.

강유전(ferroelectrics) 세라믹 소재는 기본적으로 전기가 통하지 않는 부도체이고, 외부에서 전기장이 가해지지 않을 때에도 자발적으로 분극(spontane- ous polarization)을 가지며, 외부 전기장에 의해 분 극의 방향을 바꿀 수 있는 산화물이다. 강유전체 내 에서 전하를 띠고 있는 양이온 혹은 음이온이 중심 에서 벗어날 수 있는 두 개 이상의 안정한 위치가 존 재하기 때문에 외부 전기장에 의해 이온들의 공간적 인 움직임으로 인해 분극 스위칭이 가능하다.

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