21세기 첨단세라믹스 산업의 성장기대 분야 첨단세라믹스 정보통신소재의 현황과 성장전망 崔炳鉉 공학박사 / 요업(세라믹)기술원 신기능재료연구부장 1. 서언 현재는 우리나라가 정보통신 산업에서 세계 선진국이라 하지만 소재·부품은 대부분 수입하고 있는데 그 중에서도 특히 세라믹 소재의 75%가 수입되고 있는 형편이다. 이는 국내 정보통신산업이 시스템 중심으로 개발되어 소재나 부품에 대한 무관심이 지속됨으로서 원가가 상승하게 되었고, 따라서 경쟁력이 낮아지게 되었다. 최근 정부가 이에 대한 인식을 바꾸어 소재·부품을 집중 육성하고자 관계 특별법을 만들고, 대단위 프로젝트를 수행시키고 있으나 첨단 세라믹 소재·부품은 소량 다품종이고, 국내시장이 협소하며, 또한 원료 소재가 없어 소재를 국산화하기에는 매우 어려운 환경이다. 따라서 국가의 적극적이고 전략적으로 지원하지 않고는 상당부분이 국산화가 요원하다고 할 수 있다. 따라서 본문에서는 첨단 세라믹스 정보통신소재를 통신과 Display 및 이차전지 관련 소재·부품으로 구분하여 현황과 향후 성장을 전망하고 또한 일본에서 향후 성장가능 품목과도 비교하여 언급하고자 한다. 2. Display용 세라믹 현황 및 성장 전망 가. 현황 현재까지의 display시장은 CRT 시장이 주요품목이었으나 <표 1과>같이 점차 감소하고 LCD, PDP 및 FED 시장이 점차 증가할 것으로 예상되고 있다. Display용으로 사용되는 소재·부품 중에 첨단 세라믹 소재는 여러 종류로 구성되어 있으며, 전체 소재·부품에서 세라믹스가 차지하는 비중이 50%이상이다. 1) LCD 소재 Capacitor를 제외하고 기초소재는 대부분 수입하여 가공하는 수준이다. LCD의 세계시장 점유율은 세계 2위이나 일본과의 경쟁력은 60%수준으로 유리 기판은 삼성코닝정밀유리에서 대부분생산 (세계생산의 20%)하고 있고 수출도 하고 있다. 백라이트는 우영, 신평, 태산, 희성정밀에서 개발 또는 생산중이나 95%를 수입하고, 백라이트 트랜스는 삼화전자, 이수세라믹, 동일 기연, 세라텍 등에서 상당량을 생산하고 있다. 드라이버 IC는 현대, 삼성에서 생산하고 있으나, 세라믹 소재는 대부분 수입하고 있고, capacitor는 원료를 일부 삼성정밀화학 등에서 생산하고 있으나 생산량이 적어 삼성전기, 삼화콘덴서는 대부분의 원료를 수입 가공하여 생산하고 있다. 2) PDP 소재 투명전극은 삼성코닝에서, 투명유전체는 대주정밀화학, 제일모직, 보광피닉스에서, 격벽 재료는 대주정밀화학에서, 형광체는 LG화학, 삼성SDI, 제일소재산업 등에서 부분적으로 생산하고 있다. 기판은 금강고려화학에서 개발중이나 현재 전량수입 사용하고 있다. 또한 seal 재, 보호막 및 전극 등은 전량 수입되고 있다. PDP에 사용되는 수요는 형광체의 경우 2000년에 20억원(2005년 150억원)이고 기판은 2000년 수요가 30억원 정도 (2005년 120억원 정도)이다. 3) FED 세라믹 소재로는 형광체와 전극을 제외하고 기판, spacer 및 seal 재 대부분 수입 사용하고있고 형광체는 삼성SDI, LG화학, 석경에이티에서, 전극은 삼성코닝에서 일부 생산하고 있다. 4) 유기 EL용 소재 기판재료, 전자전달 및 전극(양극, 음극) 및 봉지제의 경우가 세라믹 소재·부품인데 대부분을 수입사용하고 있고, 전극은 삼성코닝에서 일부를 생산할 뿐이다. 나. 향후 성장 전망 1) LCD용 소재 LCD 시장이 연평균 13%이상으로 성장할 것으로 예측되고 있으며 생산은 일본, 한국, 대만 등의 아시아 국가가 주도하고 있으므로 세라믹 소재인 LCD 기판, 백라이트, spacer, 드라이버 IC의 성장은 계속적으로 증가하고 특히 내수가 급격히 증가할 것으로 전망된다. 2) PDP용 세라믹 재료 현재 선진국과 비교하여 PDP의 성능은 동등하나 소재 부품은 원천기술 부족으로 열세이며, 장치설계기술도 낮으나 향후 100cd/m2에서 200cd/m2으로의 밝기 향상이나 저소비전력·저가격화 ($3,000→$2,000), 진공실장의 기술이 개발되면 대화면화, 박형화, 경량화가 가능해져 HDTV, 벽걸이 TV, 정보표시용 대형 디스플레이뿐만 아니라 가정용 시장으로 크게 확대될 것이다. PDP의 경우 세라믹 소재·부품이 대부분이므로 <그림 1>의 일본의 성장 가능 품목과도 비교할 때 시장규모는 LCD에 미치지 못하나 성장률은 대부분이 200%이상으로 나타난 것으로 보아 성장 전망이 매우 희망적이다. 3) FED용 소재 기술 선진국인 일본과 미국은 CRT에서 FED로 대면적화 될 것으로 보고 저가격이면서 대형인 FED를 개발하여 대량 생산하기 위한 체제를 서두르고 있으나 국내에서는 세계시장의 불확실성으로 삼성과 오리온에서 개발하고 있으나 본격 상용화는 진행하지 않고 있다. 따라서 핵심 부품인 기판유리, 형광체, spacer, 전극, 절연막용 분말, seal 재의 국산화율도 낮고 성장전망은 당분간 불투명하다고 할 수 있다. 4)유기 EL용 소재 유기EL 디스플레이는 얇고 가벼우며, 소형이고, 백라트가 필요없고, 소비전력이 낮아 LCD나 CRT보다 성능이 우수하다는 장점으로 국내 삼성SDI, LG전자, SK가 개발하여 생산을 서두르고 있어 전망이 매우 밝다고 할 수 있을 것이다. 따라서 전자주입재료 및 봉지재 사용은 급격히 증가할 것으로 예측되나, 유리기판은 플라스틱으로 대체되고 있으므로 증가가 다른 세라믹 재료보다 낮을 것으로 예측된다. 3. 무선통신용 세라믹 현황 및 성장 전망 가. 현황 1) 수동소자 MLCC의 경우는 삼성전기, 삼화콘덴서, 한국태양유전에서 <표 2>에 나타낸 바와 같이 2000년 940억개를 생산하고 있다. 개발은 칩화율이 93%이고 0603크기의 초소형을 개발하고 있다. 인덕터의 경우는 세계시장의 16%(260억원)을 필코전자, 삼화콘덴서, 세라텍, 삼화전자 등에서 생산하는 중이나 가격은 매년 10%정도 하락되고 있다. 저항은 삼성전기, 한륙전자, 로옴코리아, 아비코, 두원전자에서 생산하고 있다. 저항의 경우 삼성전기와 한륙전자는 1608, 2012 크기를 정밀도 ±1%이하인 고정밀 제품을 중심으로 판매하고 있으며 1005크기는 개발중이다. 따라서 MLCC는 당분간 16%의 성장을 계속할 것이나 인덕터와 저항은 원가의 절감이 절실히 요구되고 있고, 또한 저가의 전극재료 응용상품의 확대가 필요하다. 수동소자를 제조하기 위한 세라믹 분말의 약 90%를 미국, 일본 중국에서 수입하고 있다. 2) RF소자 압전세라믹필터는 경원훼라이트, 발해에서, 유전체 필터의 시장을 2001년에 20억원시장으로 SGCTech, 아모텍, 동양이엔시, 한원마이크로웨이브, 쌍신전기, SG테크놀로지, 센불소결, KMW, 등에서 3.5×2.5 또는 2.5×2.0크기를 주로 생산중이며 소형화, 경량화가 이루어지고 있다. Saw filter는 삼성전기, LG이노텍, 써니전기 등에서 생산중이며, 소형화, 다양화 듀얼밴드화, 유전체 듀플렉서화가 추진중이며 RF 분야에서는 2.5×2.0, 1F에서는 3.8×3.8크기가 생산중이다. 발진기는 주로 일본이 세계시장의 83%이상을 점유하고 있으며 국내에서는 2002년에 8,700만개를 생산하여 70%이상을 수출하고 있다. 기술은 아날로그 TCXO에서 디지털 TCXO로 대체되고 있고, 고출력 VCO비중이 확대되고 있다. 안테나의 경우는 전자파문제로, PIFA, microstrip형, chip형의 안테나가 개발 중에 있다. 전체적으로 보면 LTCC를 이용한 능동/수동 RF소자의 집적화 기술이 전개되있고, 소자 제조 기술은 수준급이나 세라믹 원료분말은 전량 해외 수입하고 있는데 그 이유는 RF소자가 소량다품종이어서 원료에 대한 사업 투자를 기피하고 있는 실정이다. 한편으로 RF소자 등의 국산화율은 30%대로 저조한데 그 이유는 완제품 업체가 국산품의 구입을 기피하고 있기 때문이며, 국산화율이 30%미만의 품목은 Saw filter, VCO, TOXO등이다. 3) 기판/패키지 고온소성 세라믹 기판은 선경, 동양화학 등에서 생산했으나 일본의 덤핑공세에 생산을 중단한 후 국내생산이 없어 전량 수입되고 있다. LTCC 관련회사는 소재 생산업체와 응용제품업체로 구분되는데, 소재 생산업체에서는 LTCC용 분말개발 및 생산을 서두르고 있고 응용제품업체에서는 소재 반제품(green sheet)을 전량 수입하여 시제품을 개발하는 단계이다. 응용제품으로는 삼성전기와 세라텍, 필코전자가 LTCC 이용한 칩인덕터를 생산하고 있고 오리온전기, 대우전자, 아모텍등에서 LTCC모듈을 응용한 제품을 개발하고 있으며, 그 외에 세라스톤, 제원전자, 쌍신전기, 한원마이크로웨이브에서 응용제품을 개발중이나 양산화 단계에는 접어들지 못해 시장형성이 안된 상태이다. 따라서 현재 국내 소재 자급률이 전무하나 시장과 기술면에서는 선진국도 도입단계이므로 전략적으로 지원하면 조기에 세계시장을 장악할 수 있어 2005년 1300억원 시장수요가 예상된다. 4) 전극 국내시장은 2001년 약 850억원이고, 차폐용, 반도체용, MLCC가 그 수요의 78%를 차지하고 있고, 생산은 대주정밀화학, 창성, 제일모직, LG, 삼성정밀화학 등이 있으며, 범용 페이스트 생산은 중국이전이 활발히 이루어지고 있다. 다양한 전극소재를 개발하고 있고, 또한, 초미립 금속분말, 저융점 유리를 상품화하고 있는 단계이다. 초미립화(nano), 표면처리(코팅등) 기술로 다양한 기능성이 추가되고 있으며 미세 패턴 기술 대응 상품의 수요가 증가되고 있다. 나. 성장전망 1) 수동소자 MLCC의 경우 범용제품 증가가 계속적으로 예상되나, 나노분말을 이용할 경우 700~800층의 적층이 가능하게 되며 수량은 증가할 것이나 원료수요는 감소할 것이다. 한편 MLCC주원료인 BaTiO3는 국내 생산이 증가될 전망이다. 휴대전화, PHS, 고주파모듈에 사용되고 있는 인덕터의 경우는 현재 VCO나 TCXO등 내부 소자용으로 또는 noise 대책에 사용될 수 있으므로 2004년에는 생산량이 수입량보다 2배로 증가될 것이나 가격은 점차 하락할 것으로 예측된다. 휴대용 전화기에 사용되는 chip저항은 카본, 메탈 저항에서 대체되어 일시적으로 현재 공급부족이고 또한 차량용으로 응용될 경우 시장이 확대될 전망이다. 2) RF소자 신규통신 기기의 등장에 따른 세라믹 적용 RF소자 수요의 확대(예, 안테나 등)와 극소형 소자 및 패턴 기술에 요구되는 초미립자 원료분말의 수요 증가가 예측된다. 이는 일본의 향후 세라믹 통신 소재와 비교해보면 <그림 1>에서와 같이 향후 5년간 계속적으로 성장될 것으로 예측되었는데 이는 국내와 같은 경향을 나타내고있다. 3) 기판/패키지 패키지나 기판으로 사용되는 Al2O3 또는 BeO, AlN 기판의 국내 사용량은 계속적으로 증가될 것이다. 그 중에서도 특히 AlN기판은 광통신 모듈에 사용되면서 급증할 것으로 예측되나, 국내 생산은 가격적인 면에서 당분간 어려울 것을 예측되면 LTCC용 기판은 무선통신 기기의 세트에 향후 적용될 것으로 그 수요가 급증할 것으로 전망된다. 4) 전극 현재 범용제품에 사용되는 전극은 계속 유지 또는 소폭 감소할 것이나 통신기기에서 사용되는 전극은 향후 몇 년간은 3~5%로 성장 할 것으로 예측된다. <표 1> Display 세계 시장 수요 종류 년도 CRT LCD PDP LED FED EL 비고 1999 26,302 13,917 347 529 23 121 국내S사예측 2004 23,502 21,769 2,506 568 298 180 1999 - 12,990 1,040 712 3 68 Frost및Sullivam예측 2004 - 27,090 2,050 1,130 75 121 <표 2> 무선통신 세라믹소재 생산현황 구 분 년 도 비 고 2000 2001 2002 2005 수동 MLCC 94,000 109,000 126,500 197,200 2000년 기준 년평균 성장률 16%적용 소자 인턱터 8,000 8,800 9,680 11,710 전자산업통계, 1999 저항 - 115,000 - - 필터 압전 16 18 19 - 요업기술원 원료수급현황 및 유전 0.97 1.16 1.40 - 중장기 발전계획 보고서 - 2002 수정발전기 63 87 패키지 LTCC 5 7.1 26 650 칩인덕터, LC필터,패키지, (단위:ton) RF모듈 등에대한분말기준 그림 1. 일본에 있어서 향후 세라믹 정보통신 소재의 시장규모 및 성장률