생산기술연구원으로부터 결정성장에 중요한 기계의 성능설계 기술 지원 받아 Ø100mm 고품질 사파이어 단결정 제조기술 확보하는 계기 마련, 기술융합화 성공 사파이어 단결정업체인 (주)모노세라피아(대표이사 주경)가 한국생산기술연구원 생산공정연구센터 마이크로성형팀(팀장 박훈제 박사)으로부터 결정성장에 가장 중요한 기계의 성능설계 기술을 지원받아 소기의 성과를 거두고 있다. 부품소재통합연구단, 업체에 전문연구기관 기술·인력 지원하는 부품소재종합기술지원사업 시행 이번 기술 지원은 부품소재통합연구단(단장 주덕영)에서 시행하고 있는 부품소재종합기술지원사업에 의한 것이다. 이 사업은 기반기술, 전문인력의 부족으로 인해 글로벌 공급의 유망한 부품, 소재임에도 불구하고 세계 첨단 소재 부품시장에 진출하지 못하고 있는 국내 중소기업들에게 소속 16개 전문 연구기관의 고급 연구인력 파견, 기술자문 및 선진 기술을 이전하여 기술을 향상시키고 국가경쟁력을 확보하기 위해 추진하는 사업이다. 모노세라피아에서 성장시키는 사파이어 단결정은 우수한 광학적, 물리적 특성 때문에 보석, 시계 유리 이외에도 환경, 우주, 군사용 광학시스템, 레이저, 고압기기의 부품, 반도체의 기판 등 첨단분야의 핵심부품, 소재로 널리 쓰이고 있다. 특히 세계적으로 초미의 관심사인 Blue/White LED의 핵심부품 소재로 사용될 뿐 아니라 우리나라가 세계 최고의 경쟁력을 갖고 있는 영상매체 분야의 LCD Module 기판용으로도 사용되고 있다. 이같은 국가적 핵심소재인 사파이어 단결정은 현재 일반적인 시계유리용을 제외한 대부분의 고부가가치용 소재는 전량을 수입에 의존하고 있는 실정이다. 사파이어 단결정 품질 제어의 어려움 생산기술연구원 기계성능설계 기술지원으로 해결이에 모노세라피아에서는 사파이어 단결정 기판을 국산화하기 우해 결정의 가공수율을 최대한 높일 수 있는 C-축으로 결정을 성장시키면서도 성장결정의 크기를 최대화할 수 있는 새로운 결정 성장법을 개발하여 4인치 단결정을 육성시키는데 성공하여 성장방법과 결정형상제어에 새로운 전기를 마련하게 되었다. 그러나 결정성장에 가장 중요한 기계의 성능설계 전문 인력의 부족으로 품질의 제어에 어려움을 겪게 되었고 이를 극복할 방안으로 부품소재종합기술지원사업을 이용하게 되었다고 밝히고 있다. 이 회사에서는 생산기술연구원 최태훈 박사팀을 통해 발열체 구조형상에 따른 발열특성, 냉각시스템의 냉각특성에 따른 단결정 성장 장치내의 열이동, 열평형의 분석과 단결정 성장시 용융액 내의 유독특성 및 열해석을 통한 단결정 성장장치의 온도구배제어기술, seed부의 정밀 온도제어기술, seed부의 냉각속도 정밀 제어기술, 고체/액체 계면형상의 정밀제어기술 등을 지원 받음으로서 사파이어 단결정 성장로의 최적설계 데이터 베이스 구축, 사파이어 단결정 성장의 최적 성장 조건 확립, 사파이어 단결정 Ingot 제조공정의 최적화를 이루는데 성공했다. 또한 이를 통해 100mm고품질 사파이어 단결정 제조기술을 확보할 수 있는 계기를 마련하게 되었다고 한다. 결과적으로 부품 소재 전문화에 필요한 부품제조기술과 생산공정설계 기술의 기술융합화에 의한 실질적 제품 생산기술의 완성에 도달할 수 있는 계기를 마련하게 되었다는 평가이다. 고품질 사파이어 단결정성장 기술과 다양한 형상의 단결정성장 기술개발 추진 모노세라피아에서는 앞으로 현재 보유하고 있는 브리지만법에 의한 대구경 200mm CaF2 성장기술, SiC 단결정 성장기술, 개선된 열교환방법에 의한 Ø100mm 단결정 성장기술과 부품소재종합기술지원사업을 통해 얻은 사파이어 단결정 성장장치 및 조건에 관한 정밀제어 기술을 기반으로 하여 Ø200mm 고품질 사파이어 단결정 성장 기술과 다양한 형상의 사파이어 단결정 성장기술개발을 추진할 계획이다. 또한 첨단소재용 사파이어 기판재료를 양산화하는 것과 아울러 형상제어 기술을 통한 최첨단 미사일용 레이돔 소재도 제조할 계획이라고 밝혔다. 朴美善 기자