국내 세라믹원료산업 자립을 위한 생태계 조성 및 기술 개발 동향 (2)

초고순도 탄화규소 분말 기술동향

신동근 _ 한국세라믹기술원 책임연구원 김병숙 _ 엘지이노텍㈜ 책임연구원

1. 서 언

글로벌 경쟁이 강화될수록 세라믹 원료·소재의 첨단 기능성 역할이 확대되고 있으며, 특히 에너지 반도 체를 포함한 첨단시스템 산업에서 핵심 소재·부품의 성능향상, 고경량화, 고내열화를 위한 기술개발이 끊임없이 요구되고 있다. 국내 산업 역시 xEV, 고성 능 기판, 전력 반도체, 바이오 등으로 첨단화가 진행 중에 있다. 반면, 첨단세라믹 원료소재 산업기반은 매우 취약하여 범용의 경우 풍부한 원료광물을 가 진 중국이 공급을 장악하고, 고순도, 고기능성을 갖 춘 스페셜티 첨단세라믹은 일본이 주도권을 가지면 서 국내 생산-수요기업 모두 경쟁에서 고전을 면치 못하고 있다. 더불어 국내 원료-소재-부품간 협업 제 조기반이 매우 취약하여 부품/모듈 및 제품의 지속 적인 시장 경쟁력 하락으로 이어지고 있다. 이는 원 료로부터 소재-부품-제품에 이르기까지 산업의 밸 류체인 중 가치사슬의 맨 앞단에 있는 원료의 원천 기술 및 생산 인프라가 체계적으로 구축되어 있지 않기 때문이다. 최근 일본의 수출 무역 규제, 중국의 환경감시 강화에 따른 세라믹 원료 생산 감축 등 대 외적인 원료수급 문제가 대두됨에 따라 국내 첨단 세라믹 원료소재 산업의 체질 개선 및 경쟁력 강화 의 필요성이 높아지고 있다. 그러나 원료/소재 산업 은 그 특성상 장기적 투자가 불가피하여 중소기업의 적극적 사업화 추진이 어렵다는 점에서 중소기업이 성공적으로 사업화할 수 있도록 정부차원에서 장기 적이고 적극적인 투자지원 등 첨단세라믹 원료산업 육성정책 추진이 필요하다 할 수 있다.

국내 세라믹원료 현황을 면밀히 검토해보면 일반 산업분야에 범용적으로 널리 사용되고 있으며 수 급 안정성이 확보된 원료들도 많이 있으나, 기존 원 료보다 차별되는 고성능을 가지고 있어 가격이 매우 높은 반면 산업에 적용되는 양이 매우 적은 특수 원 료들은 대부분은 국내 생산기반이 전무하여 거의 100% 수입에 의존하고 있다.

탄화규소(SiC)는 주로 연마재(abrasive)와 히터의 발열체 또는 내화재 등으로 전통 산업의 많은 부분 에 사용되고 있으나 첨단 세라믹원료로 주목받은 것은 반도체 공정부품으로 적용되면서부터라고 해

도 과언이 아니다. 이는 탄화규소가 가지고 있는 탁 월한 고온안정성과 내화학 특성, 전기적 특성 때문 이며, 이로 인해 차세대 산업에서는 없어서는 안 될 중요한 소재로 진화하고 있다. 첨단 세라믹 분야에 적용되는 탄화규소는 원료의 순도나 적용 소재부 품의 형상/구조에 따라 구분할 수 있으며 고온 내열 부품에 응용되는 탄화규소섬유강화복합소재(SiCf/ SiC composites)나 다공성 단열소재, 반도체 공정 의 고온치구, 고전력 반도체 응용소재 등이 대표적 인 예라 할 수 있다. 특히, 반도체 산업의 고도화에 따른 일련의 공정(기판의 산화, 확산 및 에칭 등)에 사용되는 기판의 초고순도화, 고온 고내식성/내산 화성 등 부품/치구의 요구물성이 높아지고 있다. 본 장에서 다루고 있는 초고순도 탄화규소 분말 은 아직 세계적으로도 기술·시장의 성숙도가 낮으 며, 반면 그 발전전망이 매우 높아 산학연 관계자를 포함해 정부차원에서 깊은 관심과 더불어 관련 기업 들의 성공적 사업화의 계기가 되기를 희망하며, 초 고순도 탄화규소 원료의 기술 산업현황에 대해 논 하고자 한다.

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