재료연구소 세라믹재료 그룹 중심으로 첨단구조재료·신기능재료 관련 연구 중점 수행 박사급 연구원 9명, SCI논문 48편 발표, 국내특허 1건, 미국특허 8건 등 지적재산권 보유 한국기계연구원(원장 황해웅 www. kimm.re.kr)의 세라믹스 관련연구는 경남 창원에 위치한 재료기술연구소(소장 이용태 http://emille.kimm.re.kr)에서 주로 수행되고 있다. 재료기술연구소에서는 각종 기계 시스템에 적용되는 소재 및 부품 기술을 비롯한 세라믹스 신제조 공정 연구를 수행하고 있다. 첨단구조재료 및 신기능 재료 등과 같은 국가산업의 핵심 소재·부품을 중점적으로 연구개발하고 산업체 기술지원 업무를 수행하고 있다. 재료기술연구소의 세라믹스 관련 연구(표 1)는 재료연구부(부장 김병기)의 세라믹재료 그룹을 중심으로 수행되고 있다. 또한 비철재료 그룹, 나노분말재료 그룹과 공정연구부의 복합재료 그룹, 내열재료 그룹에서 주로 수행하고 있다. 이 밖에도 표면연구부의 박막재료 그룹을 비롯하여 비파괴평가 그룹, 지능생산시스템 그룹, 엔진환경기계 그룹, 공장기계 그룹에서 부수적으로 수행하고 있다. 그룹별 연구현황을 보면 세라믹스 관련 연구가 가장 활발히 연구되고 있는 세라믹재료 그룹(그룹장 박동수)은 기계요소 부품용 세라믹스 및 세라믹스 적용 신소재 개발과 응용기술 개발 연구를 수행하고 있다. 또한 정밀기계산업, 수송기계산업, 반도체산업, 에너지/환경산업의 국제 경쟁력 향상을 위해 필수적으로 사용되는 핵심부품의 성능 향상과 저가 제조공정 개발 연구를 수행하고 있다. 이 밖에도 환경 친화형 다공질 재료 및 관련 부품의 개발과 특성 제어 기술 연구·신제조 공정에 의한 신기능 재료 개발 연구를 수행하고 있다. 현재 세라믹스재료 그룹은 박사 9명, 석사 7명, 학사 3명으로 구성되어 있으며 이들을 중심으로 ‘질화규소 나노벌크 소결체 제조기술’(연구책임자 김해두)을 비롯하여 10개의 과제(표 2)를 수행 중에 있다. 주요 연구실적으로는 ‘반응 소결법을 이용한 세라믹 T/C Rotor 제조’(연구책임자 박동수), ‘반응소결법을 이용한 TCR 제조’(연구책임자 김해두) 등이 있다. 나노분말재료 그룹(그룹장 최철진)에서는 마이크론 및 나노분말의 제조 및 성형·소결 및 응용화 기술 분야를 중심으로 연구를 하고 있다. 이 그룹에서는 가스 분사법, 열화학적 방법, CVC법 등을 이용한 나노분말 제조 공정 개발 및 분말의 합금 설계, 고밀도화 공정 개발, 특성 제어에 관한 연구를 수행하고 있다. 현재 초미립 나노 WC계 및 TiCrP 초경공구 재료의 양산화 공정을 개발 중에 있다. 한편 국외 협력 현황을 보면 ‘한·러 재료 연구센터’를 운영하여 Cu/Al2O3의 나노분말복합재를 연구하고 있다. 또한 중국의 IMR(Institute of Metal Research)와 나노 자성분말의 재료에 대해 국제공동연구 사업을 수행 중이다. 이 그룹의 주요 연구실적으로는 ‘광소자 박막용 ITO 타켓 소재 나노분말제조 및 소결 기술 개발’(연구책임자 최철진), ‘분무건조법에 의한 세라믹 용사분말 제조’(연구책임자 이동원) 등이 있다. 비철재료 그룹(그룹장 임차용)에서는 고분율 세라믹스 함유 금속기지 복합재료 제조와 고성형성 고강도 알루미늄소재 개발·Scrap 재활용 및 Recycling 기술 개발 등의 연구를 수행하고 있다. 공정연구부(부장 황병선)의 복합재료 그룹(그룹장 변준형)은 탄소섬유 및 유리섬유를 이용한 섬유강화 복합재료 제조 및 성형기술 개발과 같은 복합재료의 성형기술, 응력해석, 구조설계 및 특성규명 등 제반 연구사업을 수행하고 있다. 내열재료 그룹(그룹장 조창용)은 단결정 및 일방향 응고 부품 제조를 위해 필수적인 정밀주조용 세라믹스 코아 및 주형재료 연구와 같은 초내열 합금의 진공용해, 주조기술 및 합금 특성연구 등에 대한 연구를 수행하고 있다. 표면연구부의 박막공정 그룹에서는 Vacuum Plasma Spray Coating 등에 의한 세라믹스 Coating 기술 연구 등 물리적, 화학적 방법을 이용하여 재료의 표면에 새로운 기능을 부여하는 표면기술과 이의 실용화 연구업무를 담당하고 있다. 비파괴평가 그룹에서 비파괴법에 의한 세라믹스 특성 분석, 지능생산시스템 그룹에서 세라믹스 가공 기술을 연구하고 있으며 엔진환경기계 그룹에서 DPF용 세라믹 필터 응용기술, 공작기계 그룹에서 초정밀 기계 위치제어 시스템용 세라믹스 부품 적용기술 연구를 수행하고 있다. 한국기계연구원은 지난 5년간 393건의 국내/외 특허 출원과 4,166건의 국내/외 논문을 발표하였다. 이중 세라믹 재료그룹은 SCI 논문 48편, 비SCI 논문 63편을 발표하였으며, ‘진공을 이용한 세라믹스의 적층 제조방법’ 등 국내특허 출원 5건과 ‘강도와 인성이 우수한 질화규소 세라믹 제조방법’ 등 국내특허 등록 10건 등의 지적 재산권을 보유하고 있다. 이 밖에도 미국특허 출원 2건·등록 8건의 재산권을 보유하고 있다. 이 그룹의 박동수 박사는 “다양한 산업용 세라믹스 소재 및 부품 기술 개발과, NT기술을 기반으로 한 다기능성 세라믹스 재료 및 부품화 연구를 수행할 계획이다”라며 “NT-IT-BT간의 융합기술 연구를 수행하여 세라믹스 관련 연구 개발의 세계적인 경쟁력을 확보 하겠다”고 한다. 앞으로 세라믹재료 그룹은 세라믹스 나노 소결체 제조기술 개발, 기능성 세라믹스 분말제조 기술 개발, 질화규소 세라믹스 고성능화 기술개발(NRL), 고특성 다공질 세라믹스 제조 기술 개발(Frontier), 고온 초전도 선재 제조기술 개발(NRL, Frontier), 융합기술에 의한 고성능 나노 세라믹스 신제조 공정 연구 등을 수행할 계획이라고 한다. 吳德根 기자