파인세라믹산업 중장기 발전계획(1) 산업자원부 자료제공 편집자주 : 산업자원부에서 내놓은 파인세라믹산업 중장기 발전계획 보고서 요약본 전문을 2회에 걸쳐 게재한다. Ⅰ. 파인세라믹산업의 현황 1. 파인세라믹의 개요 (1) 파인세라믹의 정의 「파인세라믹은 세라믹 재료가 갖고 있는 고유의 특수한 기능, 즉 전기적 기능(전도성, 반도성, 부도성, 이온도전성, 압전성 등), 자기적 기능(강자성, 연자성), 기계적 기능(고강도성, 내마모성, 고경도성 등), 열적 기능(내고온성, 고온단열성 등), 생체적 기능(생체친화성, 내부식성, 생체융합성), 화학적 기능(내식성, 촉매성, 촉매담체성) 등을 최대한 발현시키기 위하여 정제된 원료를 사용, 그 목적에 맞도록 제어·합성하여 성형, 소성, 가공한 무기질 제품」으로서, 금속, 고분자재료와 함께 3대 신소재 중의 하나임 (2) 파인세라믹의 분류 1) 파인세라믹 원료 고순도로 정제된 기초화학 재료 및 약품을 사용하여 합성한 세라믹 제조용 원료 - 형태 : 분말, 섬유, 단결정 등 - 산화물 : 단순산화물, 복합산화물 - 비산화물 : 탄화물, 질화물, 붕화물, 규화물, 기타 비산화물, 원소 단성분체 2) 중간제품 성형용 조성물과 첨가제의 혼합물 소성 대기 성형품 및 가공대기 성형품 3) 파인세라믹 부품소재 소성품으로 분말 또는 특수 형체(섬유, 단결정 등)를 갖고 있는 것 포함 - 소성 후 기계가공 처리 한 제품 - 기계가공 후 전극처리 등 기능을 부여한 제품 - 하우징, 봉합, 케이싱 등의 조립품 (3) 파인세라믹의 용도 전자세라믹 : 전자, 정보통신, 가전기기용 부품소재 - 핸드폰, 노트북, PDP등 첨단제품의 핵심 부품 소재(예 ; 핸드폰 1대당 적층세라믹콘덴서 150개 사용) - 모든 전자회로 구성부품(인덕터, 콘덴서, 저항체) 기계, 구조세라믹 : 수송기계, 정밀기계용 부품소재 - 자동차, 항공기, 로봇 등 첨단제품의 핵심 부품 소재 (예 ; 자동차 1대당 세라믹센서 20개 사용) - 모든 고온내열, 내마모부품(베어링, 절삭 및 반도체 치공구) 바이오세라믹 : 생체 뼈의 대용품 - 인공관절, 인공치아, 인공 뼈 등 생체 골재의 대체재료 - 인간의 고령화에 따라 골재 대체품의 필요성 점차 증가 그 외 광 관련 세라믹, 환경 및 에너지 관련 세라믹, 원자력 관련 세라믹 재료가 있음 (4) 파인세라믹의 중요성 IT, BT, NT 등 첨단산업의 근간이 되는 핵심 부품 소재 - 전자산업용 70%, 기계산업용 20%, 기타 10% 정도의 비율로 구성 쪾국내 수출 효자품목인 핸드폰, 평판디스플레이, LCD 등의 핵심부품소재 중, 차지하는 비중이 가장 큼. - 첨단기기 제품 중 세라믹소재 비중은 다음 표와 같음 - 첨단 세라믹 부품소재 수입은 70% 정도로 심각 - 수출효자 품목의 부품소재 국산화율은 아직 저조 - 상당기간 부품소재의 수입유발 구조형태로 수출될 것임 국내 전자산업을 세계수준으로 도약시킨 기반산업 분야임 - 성공사례 ; 세계1위의 TV생산국 → 핵심세라믹소재 국산화 ·TV벌브 유리생산(삼성코닝, 한국전기초자) - 주원료 국산화 ; 탄산스트론튬 등(대한정밀화학) - 주원료 국산화 ; 산화철 분말(삼양산업) ·DY, FBT용 페라이트코아 생산(삼화전자) 핸드폰 핵심부품 15개 중 11개 품목이 파인세라믹 부품임 - 핸드폰 부품 수입의존도 55% - MLCC용 주원료 티탄산바륨 국산화 대기업에서 생산개시 2. 파인세라믹산업의 SWOT 분석 3. 파인세라믹산업의 수급구조 (1) 국내파인세라믹산업의 수급규모 1) 국내 파인세라믹 수요규모 약 점(Weakness) 중견/기능직 현장인력의 부족 연간 매출액 100억원 이내의 영세 중소기업이 다수 인구개발 인프라 미비 국가적 중장기 발전방안 미흡 원료생산기술 미비로 원료의 수입의존도 심화 위 협(Threat) 중국, 동남아 국가 등 개발 도상국의 경쟁업체로 급부상 선진국의 기술보호장벽 심화로 기술이전 곤란 - 특허 분쟁 소지의 증가 국내 기업의 해외 진출로 공동화 가속 국내 파인세라믹 시장은 1997년에 2조 1,225억원에서 매년 두 자리 수의 성장을 지속하여 2000년에는 2조 8,465억원으로 성장 그러나 2001년에는 약 5% 정도의 마이너스 성장을 시현하여 2조 7,040억원으로 감소 <표Ⅰ-1> 국내 파인세라믹 시장규모(실적) (단위: 억원) 구분 1997 1998 1999 2000 2001 비고 시장규모 21,225 23,345 25,680 28,465 27,040 국내 파인세라믹 시장은 2002년에 3조원을 돌파하여 매년 13.2% 이상의 성장을 거듭하여 2010년에 8조 2,530억원, 2015년에 15조 3,410억원으로 성장예상 2) 국내 파인세라믹 생산규모 국내 파인세라믹 생산규모는 1997년에 1조 190억원에서 2001년에 1조 6,225억원으로 증가 자급율 역시 매년 성장하여 1997년에 48%에서 2001년에는 61% 정도로 지속적인 증대 <표Ⅰ-2> 국내 파인세라믹 시장규모(예측) (단위: 억원) 구분 2002 2005 2007 2010 2015 비고 시장규모 30,610 44,400 56,895 82,530 153,410 연 13.2% 국내파인세라믹 생산은 2002년에 1조 8,370억원에서 2010년에 5조 7,770억원, 2015년에 11조 5,060억원으로 증가 예상 <표Ⅰ-3> 국내 파인세라믹 생산(실적) (단위: 억원) 연도 1997 1998 1999 2000 2001 생산규모 10,190 12,140 14,380 17,080 16,225 자급도 48.0% 52.0% 56.0% 60.0% 61.0% <표Ⅰ-4> 국내 파인세라믹 생산(예측) (단위: 억원) 연도 2002 2005 2007 2010 2015 생산규모 18,370 28,860 38,120 57,770 115,060 자급도 62.0% 65.0% 67.0% 70.0% 75.0% 3) 국내 파인세라믹 수출입 국내 파인세라믹 수출은 1997년에 5억 달러에서 2001년에 9억 달러로 소폭 증가 수입은 1997년에 9억 달러에서 2001년에 12억 달러로 수입이 수출보다 다소 높은 수준임 <표Ⅰ-5> 국내 파인세라믹 수출입 실적 (단위:억US$) 연도 1997 1998 1999 2000 2001 수출 5 4 4 8 9 수입 9 7 11 15 12 무역수지 △4 △3 △7 △7 △3 <표Ⅰ-6> 국내 파인세라믹 수출입 예측 (단위:억US$) 연도 2002 2005 2007 2010 2015 수출 10 15 23 30 60 수입 19 25 35 42 75 무역수지 △9 △10 △12 △12 △15 수출은 2002년에 10억 달러에서 2010년에 30억 달러, 2015년에 60억 달러로 전망됨 수입은 2002년에 19억 달러에서 2010년에 42억 달러, 2015년에 75억 달러로 전망됨 (2) 수급구조상의 문제점 주요 핵심부품은 일본으로부터의 수입에 크게 의존 - 국내 산업은 세트산업이 조립위주였으며, 부품은 범용부품 위주로 발전 - 핵심 전자부품에 대한 국산화 필요성이 크게 대두 대기업들에 의한 일반전자부품의 과점화 현상 - 과점화현상은 부품기술발전의 가속화 장점이 있음 - 상대적으로 중소기업의 입지가 축소됨 관련업계 원료수급의 어려움 - 국내 원료 중 대부분 제품의 고품질 원료생산량이 극히 적음 - 국내원료수요업체도 국내생산 원료에 대한 품질 및 가격 에 대한 불신이 팽배 - 수입에 의존함에 따른 원료가격 변동에 따른 제품단가조절이 어려움 - 고급원료생산에 대한 기초적 생산기술수준이 아주 낮음 - 국내판매 단가 이하로 원료를 생산하면, 기술선도국이 그 이하로 가격 조정을 하여, 경쟁력 약화로 이어짐 Ⅱ. 파인세라믹산업의 실태조사 및 분석 1. 국내 파인세라믹산업의 실태조사 (1) 조사대상 파인세라믹과 관련하여 전기·전자, 광학, 바이오, 원료 및 구조재료 분야의 438개 업체를 대상으로 우편 발송 우편발송 업체 중 수취불명업체, 파인세라믹 비관련 업체, 중복발송업체를 제외한 326개 업체를 조사대상으로 함 총 설문회신은 122개로 회수율은 37.4%임 (2) 주요 조사내용 주요 조사내용은 기업현황에 관한 사항, 기업 일반동향, 기술 및 경쟁력 현황, 정책수립을 위한 업계의견 등임 기업현황에 관해서는 기업개요 및 원료의 생산, 판매, 구입현황, 부재의 생산, 판매, 구입현황으로 세분하여 조사 2. 국내 파인세라믹산업의 실태조사 분석 (1) 기술현황 대부분의 응답업체는 기술 및 경쟁력 전반에 걸쳐 일본과 미국을 선도국으로 인식하고 있음 - 업계가 인식하는 선진국 대비 기술수준은 설계기술 70.69%, 신제품 개발기술 69.17%, 신기술응용기술 70.78%, 생산기술 76.23%임 국내 전문가 의견에 의하면 선도기술국의 기술수준 대비 국내의 파인세라믹 기술수준은 다음과 같음 - 설계기술 : 67.2% - 핵심요소기술 : 69.2% - 생산기술 : 72.1% - 제품기술 : 72.5% (2) 경쟁력 비교 응답업체는 제품의 경쟁력 우위 국가를 일본과 미국으로 평가 - 선진국 대비 품질경쟁력은 78.44%, 가격경쟁력은 94.90%, 종합경쟁력은 83.09%로 응답 (3) 사업화 투자 품목 1) 사업화를 위해 투자하고 있는 파인세라믹 품목 업체들은 전기·전자부품 및 구조재료 등의 부품개발을 위한 투자에 집중 - 전체 응답업체 중 22%가 원료개발에 투자하고 있음 2) 성장성이 높을 것으로 예상되는 소재 파인세라믹 분야 중 성장성이 높을 것으로 예상되는 분야는 전자소재가 42% 라고 응답 - 바이오와 환경관련 소재는 각각 21%, 12%로 응답 3) 국내에서 시급하게 개발해야 할 부품·소재 업체의 45%가 산화물 및 비산화물 원료의 국내 개발이 시급하다고 응답 - 전기·전자부품에 대해서도 24%의 업체가 시급하게 개발되어야 한다고 응답 3. 국내 파인세라믹산업의 문제점및 애로사항 (1) 파인세라믹산업의 문제점 1) 실태조사에서 나타난 수급구조상의 문제점 대다수 업체들은 원료 전반에 걸쳐 불만이나 문제를 제기하고 있음 - 특히 국내기업의 국산 파인세라믹제품의 사용을 기피하고 있으며, 수입의존도가 상당히 높음 공급자 측면에서의 문제점 - 자체 기술개발을 통해 원료를 생산하였으나 상당수 수요업체에서 사용을 기피함 - 수요시장의 협소 및 소규모 다품종 형태의 수급구조 - 외국의 경우 효율적인 소재 및 부품개발을 위해 신제품개발 Simulation 기법을 활용하고 있음 따라서 신제품 개발의 실패율을 최소화하기 위해 Simulation Center 조기 구축 필요 수요자 측면에서의 문제점 <표Ⅱ-1> 주요 파인세라믹 부품소재 수급 실태 구분 품명 용도 수요(2002) 수입 수입의존도(%) 원료 BaTiO3 적층칩콘덴서 2,100톤 1,740톤 83 인덕터 핸드폰 10.7억개 85억개 79 (신호증폭) 부재 SAW필터 핸드폰 2.3억개 2.0억개 87 (신호처리) 백라이트 LCD 200억원 190억원 95 <그림 Ⅱ-1> 사업화 투자 품목 산화률(원료) 17% 환경재료 2% 생체재료 7% 비산화률(원료)5% 기타 5% 전기전자부품 30% 구조재료 24% <그림 Ⅱ-2> 성장성이 높을 것으로 예상되는 소재 환경관련 재료 12% 광학재료 6% 구조재료 4% 기타 15% 전자소재 42% 바이오 21% <그림 Ⅱ-3> 국내에서 시급하게 개발해야 할 부품·소재 전기 전자부품 24% 환경 부품 소재 6% 생체재료 6% 구조재료 6% 기타 13% 산화물 원료 28% 비산물 원료 17% - 대다수 수요업체들은 원료 전반에 걸쳐 불만이나 문제를 제기하고 있음 - 사용하고자 하는 원료가 국내에서 생산되지 않음 - 국내에서 생산되더라도 품질을 신뢰하기 어려움 - 수입되는 원료가격이 고가임 - 수입선이 다양하지 못함으로 인해 원료가격 변동이 큼 - 장기적으로 원료생산의 부재로 인해 기술적 속국이 되는 것을 우려하고 있음 2) 파인세라믹 산업의 현실태 원료에 대한 투자 및 개발 노력 미흡 - 고순도 원료에 대한 기술 개발 투자 시급 - 국내 생산원료의 신뢰성이 떨어짐 - 대부분의 원료를 수입에 의존 - 원료 기술에 대한 원천기술이 부족함 파인세라믹 산업 관련 정보의 부재 - 업체간 정보교류가 매우 미흡 - 시장동향에 대한 자료 부재 파인세라믹 시장의 영세성 - 국내 시장이 협소하며, 유망제품의 경우도 수 년안에 경쟁업체가 다수 발생 - 국산화 가능 소재도 무조건적인 수입사용 - 소규모 다품종으로 인해 시장확대에 어려움 - 대다수 기업의 규모가 작으며 영세함 연구개발 활동 미미 - 원천기술에 대한 연구개발 미흡 - 연구인력 부족으로 인한 자체 연구활동에 어려움 - 자금 부족으로 인한 신제품 개발활동에 어려움 (2) 국내 주요 소재 및 부품업체의 애로사항 1) 부품·소재 초기 시장 진입시의 애로사항 시장진입시의 애로사항에 대해서는 각 업계의 상황에 따라 다양하게 응답 되었으며, 국산품 사용기피에 대한 응답이 22%로 가장 큰 애로사항임 - 그 외에 마케팅능력의 부족, 품질수준의 열세 및 가격경쟁력의 열세를 지적하고 있음 2) 업계의 경영상 애로사항 업계의 경영상 애로사항은 영세성으로 인한 자금부족이 26%로 가장 큰 애로사항임 - 그 외에 인건비 등 제조경비의 상승, 기술개발능력의 부족 및 업체간 과다경쟁 등을 지적하고 있음 3) 업계의 기술개발시 겪는 애로사항 아래의 그림에서와 같이 기술개발시 업체들은 전문기술인력의 부족에 큰 애로가 있다고 응답 - 보유기술 및 연구시설 부족, 자금 부족 등 업계의 영세성을 반영하고 있음 (3) 종합시사점 파인세라믹 업체들은 원료수급이 안정적으로 이루어지기를 희망 - 정부의 장기적이고 지속적인 기술개발 및 자금투자를 희망 - 원료의 신뢰성 확보를 위해 자체개발 노력이 있으나 기술력 및 자금력의 어려움에 직면하고 있음 - 국내 제품에 대한 신뢰성 확보 및 제품품질이 향상되기를 기대 자금 및 기술 등 직접적인 지원을 희망 - 파인세라믹 업체들의 영세성으로 인해 자금지원이나 기술지원 정책을 희망 - 보유 연구인력의 부족 및 연구시설의 부족으로 자체 신기술 및 신제품 개발 능력을 보유한 업체는 일부에 한정 쪾정부의 부품 및 소재 지원정책과 관련하여 부품중심의 지원이 이루어지고 있음 - 소재 부문의 지원이 이루어지지 않고서는 부품개발이 어려우므로 소재분야에 대한 정부지원 확대 필요 신제품에 대한 신뢰성 확보가 어려움 - 신뢰성 확보를 위한 정부지원은 소재보다 부품위주로 진행되고 있으며 소재부문에 대해서는 상당히 소극적임 - 따라서 소재부문에 대한 지원도 병행되어야 함 - 소재의 신뢰성 검증에 대한 비용을 정부가 지원해 주는 방안을 적극 고려해야 할 것임 개별 다수 과제보다 소수 대형 과제를 선정하여 집중적이고 장기적인 지원 확대 필요 - 원료, 소재, 부품에 이르기까지 일괄 패키지 형태의 기술과제 선정 및 지원 - 기본적인 경쟁력을 확보할 때까지 정부 차원의 정책적인 배려 필요 업계가 느끼는 보유기술에 대한 기술수준이 낮다고 평가 - 업체들은 자사가 보유한 기술 수준을 약 70% 수준으로 인식하고 있으며, - 품질이나 가격 등의 제품에 대한 종합경쟁력은 86% 수준이라고 응답하여 제품에 비해 보유기술 수준이 미약하다고 파악 <그림 Ⅱ-4> 각 업체의 부품·소재 초기 시장 진입시 애로사항 국산품 사용 기피 22% 경쟁사의 덤핑공세 15% 기타3% 가격경쟁력의 열세 18% 품질수준의 열세 21% 마케팅 능력의 부족 21% <그림 Ⅱ-5> 업계의 경영상 애로사항 기술개발 능력 부족 16% 업체간 과다경쟁 16% 마케팅능력 부족 15% 각종 규제 및 관행 5% 기타 2% 자금부족 26% 인건비 등 제조경비 상승 20% <그림 Ⅱ-6> 업계의 기술개발시 겪는 애로사항 기술개발 자금부족 27% 세제 등 제도적 지원 미흡 10% 기타 1% 전문기술인력 부족 35% 보유기술 및 연구시설의 부족 27% Ⅲ. 외국 파인세라믹산업의 시장동향 및 정책방향 1. 세계 동향 및 전망 (1) 기술동향 파인세라믹의 시대적 기술 및 수요패턴의 변화 추이 - 1980년대 : 대량생산 위주의 발전, 생활편의 차원에서의 소재중심의 공급 증가 - 1990년대 : 고기능화 및 고성능화 ·신소재 개발, 대체소재 개발 등 채산성 강조 - 2000년대 : 정밀화, 기능화, 특수기능 창조, 환경 친화적인 수요의 창출 광정보 소재, 생체, 에너지 산업 관련 신소재의 확대 ·기능성 소재의 일반적 응용 ·고성능화 제품의 일반화 ·환경 친화적인 재료의 역할 증대 경쟁 심화로 기술력과 경쟁력을 보유한 소수 독점기업간의 M&A 체제로 전환 - 선도기업을 중심으로 기술, 생산, 판매 등 전 영역에 걸쳐 입지 또는 규모의 경제를 실현하려는 국제화 또는 글로벌화 전략 강화 - 범용소재의 생산은 중진국 및 개도국으로 이전 - 고부가가치의 첨단 소재 생산은 선진국 중심 - 기술경쟁이 치열해지면서 독창적인 연구의 중요성 강조 (2) 시장동향 파인세라믹 시장은 전자산업을 주도하고 있는 일본이 50% 이상의 수요 점유하고 있으며, 미국이 30% 점유 - 일본과 미국이 세계 파인세라믹 시장의 80% 이상을 점유 쪾공급측면에서 일본이 세계시장의 50%를 점유 - 그러나 미국 전자세라믹 공급의 상당부분도 일본의 현지법인에 의해 이루어지고 있는 실정을 고려할 때 전세계 공급의 70% 이상을 일본이 점유하고 있다고 할 수 있음 세계의 파인세라믹 시장규모는 1990년에 238억 달러, 1995년에 422억 달러, 1996년에 491억 달러, 1997년에 581억 달러, 2000년에 871억 달러 수준으로 연 평균 13.6%의 지속적인 성장을 보이고 있으나 2001년도에는 783억달러로 마이너스 성장 - 이러한 수요증가는 주로 아시아 지역의 공업화 진전에 따른 전자기기 부품 등의 시장확대에 기인하고 있음 일본 등 선진국은 현재 경쟁력을 강화하고 시장독점력을 지속하기 위한 전략을 추진 - 해외 생산체제의 구축 등 글로벌화를 적극적으로 추진 → 세계 5대 기업이 일본업체임 : 교세라, 무라타, TDK, NTK 등 - 세라믹 소재의 국산화 및 자체 제조기술보유에 철저를 기하고 있음 → 정밀화학산업의 발달 : 원료분말(고순도화학, 스미토모, 후지티탄 등) 쪾전자부품의 초소형 경량화로 세라믹 제품은 고적층, 고품질화 추세 - 전자·정보통신산업의 급성장에 힘입어 전자세라믹 분야의 수요 증대 가속 - 단층 및 중저가 제품의 공급은 중국 등 후발국가에서 저가 공세 (3) 주요 분야별 전망 세계 파인세라믹 산업의 수요는 2002년에 887억 달러에서 2010년에는 2,430억 달러 규모로 연 평균 13.6% 이상의 지속적인 성장을 이루 것으로 전망됨 - 파인세라믹의 수요는 정보통신 관련분야, 신에너지 관련분야, 환경 관련분야, 신제조기술 관련분야의 부품 및 소재부문으로 확대될 것으로 예상하고 있음 또한 파인세라믹의 세계시장은 전자·정보통신분야와 함께, 에너지·환경 분야의 성장과 함께 지속적인 성장 예상 - 통신용, 영상용, 정화용, 전지용 세라믹 및 세라믹 센서 등의 수요가 급증할 것으로 예상함 1) 정보통신관련 분야 휴대용 전자기기 사용 증대, 멀티미디어의 보급, 위성통신과 광통신의 발전에 수반되는 전자부품의 고집적화·고성능화·소형화·경량화·통신시스템 발전에 대응하는 재료의 발전이 이루어질 것으로 전망 따라서 광섬유, 광학단결정, 커넥터 등의 광통신부품·소재, 광집적회로, 광주파관련 부품의 발전 예상 - 이동통신기기, 평면디스플레이, 자기회로, 고침가능(rewritable) CD, 기억소자 등의 파인세라믹 제품 및부품의 개발 및 보급 기대 2) 신에너지 관련분야 신에너지와 관련하여 혁신적인 신에너지 창출재료와 고효율 발전 시스템, 열효율을 높이는 내열·내식재료 등의 개발 확대 따라서 자동차용 엔진과 열병합 발전용 세라믹 가스터빈, 고효율 저환경부하의 발전이 가능 - 연료전지, 미이용 저온폐열을 이용할 수 있는 이온전지, 태양전지, 수소흡장부재, 열전변환 파인세라믹 제품 및 부품의 개발·보급이 기대 3) 환경 관련분야 에코머티얼, 전기자동차 등의 저환경 부하의 제품, 폐기물의 처리와 제품의 리사이클링, 토양과 수질의 정화 등과 같은 지구환경문제의 심각화에 따른 대안이 요구됨 따라서 각종 필터(석탄가스화 복합발전용 탈진, 쓰레기 소각 탈진, 디젤배기 흑연제거, 정수기용 등), 촉매(자동차용, 탈유용, 다이옥신 분해용 등), 하이브리드 전기자동차, 고속연료용(CO2, 다이옥신 방지 목적), 폐기물처리 리사이클링 관련 환경 모니터 센서, 바이오 리액터 등의 세라믹 제품·부품의 개발·보급 등이 기대됨 4) 신제조기술 관련분야 신제조방법과 신제조기계의 개발을 통해 효율적인 생산방식을 실현할 기술의 확립과 재료개발 요구 쪾우주공간과 방사능 등의 극한 환경 부재, 자동차 엔진과 발전용 부재 등의 고온·고인성부재, 항공기와 가스터빈용 복합재료, 코팅재료, 무인화 공장 관련 부품의 개발 및 보급 필요 - 우주기지에 사용되는 초내마모·내마찰부재, 반도체 제조치공구, 공작기계, 공구, 신연마제 등 파인세라믹 제품·부품의 개발 및 보급 기대 2. 주요 국가별 동향 (1) 일본의 동향 일본의 파인세라믹 산업은 20년 이상 전세계 시장에서 높은 시장점유율을 보이고 있음 - 세라믹콘덴서 65%, 압전체 85%, 페라이트 78%, 패키지 80% 등 기능 재료 분야에서 매우 높은 비중을 차지하고 있음 - 구조재료를 포함한 파인세라믹 제품의 점유율은 약 50%로서 전세계 파인세라믹 공급량의 절반 규모를 차지 - 또한 가스터빈 등의 구조재료 연구개발 분야에서도 세계 정상의 수준에 있음 신소재의 기초연구, 시험평가 방법의 개발, 이용기술 개발 등을 선진 외국과의 협력·연계하여 연구 진행 신소재를 21세기 신산업으로 육성하기 위한 산·학의 연계 및 생산자·수요자간의 연계를 통한 기술개발을 적극 추진 - 장기적으로 민·관이 협력 하에 표준화 추진, 인재양성 등에 주력하고 있음 자연보호와 신에너지화를 통한 관련산업의 경쟁력 확보를 목적으로 기존재료를 대체할 신소재 개발에 박차를 가하고 있음 공정개선 및 개량기술을 통한 보다 실용적이고 경제적인 생산기술 개발에 의한 국제경쟁력 확보에 비중을 두고 있음 전자산업 관련 기술은 미국에 필적하는 원천기술 개발능력을 보유하고 있음 (2) 미국 미국은 금속이나 섬유 등 복합재료개발이나 코팅기술, 강유전체 등 첨단전자재료의 기초 연구분야에서 세계적 우위를 점유 복합재료개발분야에서 자동차, 항공기, 군수제품, 산업용기계 등에의 응용을 염두해 두고 매년 8%씩 지속적 성장 코팅기술로는 이온빔 증착기술, 다이아몬드 코팅기술 등의 신기술 개발이 추진 기초과학기술에 충실 - 복합재료개발이나 코팅기술 등 유망분야에의 우위성, 대학연구개발성과의 활용이나 벤쳐기업의 번성 등으로 경쟁력이 향상 국방과 핵용융을 위한 소재개발에 많이 투자하였으나 최근에는 환경과 에너지에 관련된 신소재 연구개발에 관심을 기울이고 있음 물질특허에 기반하여 원천기술개발을 주도하면서 항공, 우주, 생체, 의약 등 관련 산업과 연계하여 장기적·미래지향적인 소재개발에 주력 미국 주요 기관의 파인세라믹 연구개발 동향 - 에너지성 : 세라믹의 Near-net-shape 공정 개발, 고온구조형 세라믹기지 복합재료 개발, 세라믹 기판 제품 생산, Nano-Meter 인공구조재료의 합성 - 상무성 : 미표준연구소가 담당, 세라믹 열기관 응용 등 구조세라믹, 광디바이스 등 기능성 세라믹, 세라믹 제조 공정, 분말특성 및 복합재료 - 미국 과학재단 : 혁신적 기능재료 합성, 신소재 물성 이해, 탁월한 특성을 갖는 신소재 개발, 신소재 생산, 개조, 형상화 신공정 개발 - NSF Center for Advanced Cement-Based Materials : 시멘트 전자기판, 철강대체재 개발, 시멘트 용수철, 고인성 구조재료, 유전재료, Nano-composite 개발 (3) 중국 중국은 약 20년간 ‘科技攻關’, ‘863’, ‘國家自然科學基金’ 등의 계획에서 모두 파인세라믹을 중점 연구과제로 채택 - 각종 도자분체 제조 및 처리, 성형, 소결, 가공, 연접, 검사 등 기술 및 기초 과학 연구 추진으로 중국의 파인세라믹 연구 수준 및 재료의 성능은 급성장하고 있음 중국 전체의 파인세라믹 시장은 이미 수십억元의 산업화가 초보적으로 이루어진 것으로 추산 일정한 규모의 산업화가 이루어진 파인세라믹 제품은 고압 나트륨 등 반투명 산화 알루미늄 관, 파인세라믹 칼(刀具), 고성능 탄화규소도자 제품, 고순도 산화 알루미늄 도자 제품 등 주로 구조재임 중국의 파인세라믹 산업은 소규모 영세단계임 - 파인세라믹 산업의 전체 규모는 크지 않으며, 생산 공장의 수가 지나치게 많고, 규모는 비교적 작음 1990년대부터 고순도품의 생산비율이 10% 이상씩 증가하고 있으며, 희토류 생산량의 70% 이상은 수출(세계시장 70% 차지)되고 있음 신소재로의 소비비율이 10% 이상씩 증가 - 형광체, 2차 전지 음극용, 희토류 자석 등 구조세라믹은 원료에서 제품제조까지 일괄 기술체제 전자세라믹의 중저가제품은 생산 수출(써미스터, 착화소자, 페라이트) 대학 및 연구소에서 연구결과를 가지고 기업화, 법인설립 생산판매 3. 국내 및 선진국 파인세라믹 샘플링분석 (1) MLCC용 BaTiO3의 생산 현황 및 전망 전 세계 BaTiO3 생산의 82%가 村田製作所, Fuji Titan, Kyoritsu 등 일본 업체가 점유하고 있으며 미국의 Ferro와 프랑스 롱프랑 등에서 12%를 점유 세계 BaTiO3 시장 규모 및 전망 - 2001년 컴퓨터 시장이 잠시 하락세와 더불어 BaTiO3도 감소를 했지만 컴퓨터 시장의 회복과 전반적인 이동통신 및 정보통신의 발달에 더불어 향후 MLCC 수요가 급증할 것으로 기대 - 2005년에는 16,700ton 규모의 수요가 있을 것으로 전망 국내에서 가장 큰 MLCC 시장을 점유하고 있는 삼성도 Sakai Chemical과 Kyoritsu에서 매년 800톤 가량 수입에 의존하고 있는 추세 일본의 MLCC 제조업체는 자사에서 원료를 제조 - 최대 콘덴서 업체인 무라타의 경우 80%를 내부에서 제조 - 태양유전(타이오유덴)도 50%를 자체 제조 - 교세라와 마쯔시다 전자부품은 100%, TDK (일반 콘덴서 원료의 50% 정도를 자작) 80%를 외부에서 구매 - 티탄산바륨의 자체제작 비율은 26% (3,900ton), 외부판매는 74% (12,500ton), 배합제는 콘덴서 업체가 자체 조달하고, 원료의 조절을 사내에서 자체 조정(knowhow로 물성 유지) 티탄산바륨의 기술동향 2) 국내 및 일본에서 생산되는 BaTiO3 분말 아래의 그림은 동일한 공정에 생산된 일본의 Fuji Titan과 국내의 바티오의 MLCC용 BaTiO3 분말에 대한 입도 사진임 - 입자 Size와 Shape이 유사하며, 입도 분포도 동일함 일본의 Fuji Titan에서 생산되는 것과 국내의 바티오에서 생산되는 BaTiO3 물성은 거의 유사 4. 종합 시사점 (1) 현상 1) 국가별 특징 2) 인프라 구축 측면 일본의 경우 파인세라믹협회, 파인세라믹센터, 세라믹협회(학회)를 두어 체계적인 지원 체제 구축 (2) 문제점(국내) 1) 국가 비교에 의한 문제 대일 의존도의 심화 일본의 정책에 따라 국내 파인세라믹 산업의 입장이 변화 될 수 있음 중국과 같은 후발국가에서는 저기능 파인세라믹의 생산을 주도 한국은 파인세라믹 선도 국가와 후발 국가 사이에 위치 2) 인프라 구축 측면에서의 문제 체계적인 인프라의 미비 주체기관의 미비 (3) 대책 및 효과 1) 대책 한국의 고유한 포지션 확보 필요 비교우위 분야를 중점 육성 필요 일본의 경우처럼 업계, 학계, 연구기관 중심의 인프라를 구축 각 기관을 상호 Network화 할 수 있는 여건 조성 필요 이를 위한 파인세라믹 분야의 주체 기관을 육성 2) 효과 체계적인 지원가능 파인세라믹 산업의 발전 유도 국제 경쟁력 확보 등 Ⅳ. 파인세라믹산업의 중장기 전망분석 1. 국내 파인세라믹산업의 연구개발동향 (1) 업체 기술개발동향 한국은 전자세라믹 시장의 약 60%를 수입에 의존하고 있는 실정 - 세계시장의 90% 이상은 일본, 미국, 유럽 등의 선진국에 의해 점유되고 있음 특히 선진국에 대한 기술의존도 심화, 단순조립 또는 가공위주의 산업구조 등으로 선진국의 고급기술과 중국, 동남아시아 등의 후발 국가의 저가 공세에 의해 어려움 직면하고 있음 각종 이동통신기기, 휴대용 전자기기, 컴퓨터, 의료기기, 자동차용 전자기기 및 멀티미디어 기기의 발달로 전자부품의 필요성이 크게 부각되면서 수요가 급증 - 따라서 콘덴서, 페라이트, 반도성 세라믹, 세라믹 패키지와 기판, 압전필터류 압전소자, 세라믹 센서 등의 개발이 활발하게 진행 소형화, 경량화, 고성능화, 복합화 등으로 전개 가속화 - 이에 따라 이전의 적층화에 의한 부품의 칩화 기술에서 부품의 복합 one-chip화가 요구되고 있음. 구조세라믹 산업은 전자세라믹 산업에 비해 원료분말을 거의 전량 수입에 의존 - 장비 역시 해외업체 제품을 사용하고 있어서 국외의 원부자재비 상승 및 장비보수비가 국내 생산업체의 원가에 대한 부담으로 작용되어 국제 경쟁력을 약화 한국의 구조세라믹은 1980년대 한국과학기술원, 쌍용의 세라믹 디젤엔진 개발연구 사업, 1992년부터 시작된 선도기술사업(G-7)에서의 구조세라믹 연구개발은 국내 세라믹 연구 수준을 선진국 수준으로 올리는데 크게 기여하였음 이러한 연구개발의 성과로 1987년 이후 쌍용 및 대한중석의 Z2O2 세라믹 가위, 세라믹 절삭공구, 내마모 부품 등이 생산되기 시작되었고 현재 세계적인 품질 보유 구조세라믹 기술은 개발된 소재의 종류나 물성의 수준은 선진국에 비하여 결코 뒤떨어지지 않음 - 그러나 산업화가 되지 않아 제품생산과 관련된 원료개발이나 공정분야의 기술수준이 낙후되어 선진국에 의존 - 특히 세라믹 엔진이나 터빈엔진 적용실험 등을 통한 실질적인 특성평가 부문은 국내에서 거의 이루어지지 못하고 있는 실정임 (2) 연구기관 및 학계 연구개발동향 한국의 파인세라믹 관련 연구소는 정부출연연구기관으로서 요업기술원, 한국과학기술연구원, 한국화학연구원, 한국기계연구원 등과, - 기업연구소로서는 쌍용, 조선내화, 포철로내, 한국유리 등이 있는데 대체로 정부출연기관과 기업연구소의 공동연구개발에 의한 상업화가 이루어지고 있음 파인세라믹 분야에서는 한국과학기술원이 이전 30년간 국내 연구개발의 주도적인 역할 - 정보, 전자, 에너지 등 미래산업의 바탕이 되는 세라믹 소재 및 시스템 관련 세라믹 부품의 연구개발을 수행 - 한국과학기술원에서 개발된 세라믹 관련 기술은 코리어라이트계 내화재료, 질소규소계 세라믹, 공업용 다이어몬드 합성기술 등 한국화학연구소 구조세라믹 연구팀에서는 선도기술(G-7)과제를 통해 자동차업계 및 부품업체와 함께 세라믹 엔진 부품을 개발함으로써 부품의 국내 생산과 함께 실용화를 촉진 - 엔진밸브 부문에서는 현대와 공동으로 성능시험을 성공적으로 마치고 티뷰론 자동차에 장착하여 엔진실장 시험도 성공적으로 마쳤음 - 기아자동차와 우진공업이 공동으로 세라믹 글로우 플러그를 개발하여 국제특허를 획득하였으며 현대자동차와 공동으로 상용차용 세라믹 접합 태핏을 개발하여 상업화를 위한 연구를 진행 요업기술원에서는 1980년대부터 연구를 시작하였으나, 2000년도부터 본격적인 연구 추진 - 생체하이브리드재료 개발, 섬유세라믹소재 개발, 세라믹공정 솔-젤 원천소재 응용기술개발 등 차세대 중장기 기술개발 추진 - 첨단핵심부품용 세라믹 초미립자 원료생산기반구축 등 인프라 구축 중 - 정부위탁 및 기업수탁과제 등 수행 및 기술이전 파인세라믹 기술은 초기의 모방기술에서 대등기술로 발전하고 있으며 최근에는 세계 일류기술까지 진전 - 향후에는 정보통신분야를 겨냥한 세라믹 박막기술, 세라믹 기능복합화 기술 등에서 고유기술 개발을 위한 연구가 활발하게 진행될 것으로 예상됨 연구개발시 애로사항으로는 자금조달이 37.5%, 기술정보 획득의 어려움이 34.4%, 연구인력의 확보가 31.3%로 가장 어려운 문제로 나타남 2. 파인세라믹산업의 연관산업과의 관계 파인세라믹 기술과 관련된 산업분야로는 전자, 정보, 통신산업, 자동차산업, 우주, 항공산업, 에너지산업, 건설토목산업, 중화학 산업 등 거의 모든 산업과 연관되어 있음 1) IT 관련 분야 전자, 정보, 통신산업 관련 소재들 중에서 화합물 도체재료, 다층세락믹 패키지재료, 고밀도 자기기록재료, 정밀감광재료 등은 기존 부품용 소재들로서 특히 기술집약도가 높은 소재들임 파인세라믹의 이용이 증대될 분야로는 IC기판, 페라이트 부품(자기헤드, 테이프, 디스크 등), 광통신용 부품, 레이져용 재료 등이 있음 이들 파인세라믹을 활용한 신소재 및 부품들은 저비용화, 고성능화, 소형, 경량화, 무해화, 재료의 복잡화, 각종 특성의 최적화가 이루어지는 방향으로 발전될 것으로 전망됨 2) BT 관련분야 생명과학과 관련된 분야는 아직 크게 발전되어 있지 않지만 신소재의 활용이 기대되는 분야임 생명과학에 활용되는 분야로서는 인체 친화적인 생체 재료분야로서 생체활성 인공뼈, 인공치아, 인공관절 등이 있음 나노기술과 합성된 생체모방형 유, 무기 제조기술 분야에 발전이 예상됨 - 특히, 나노 바이오 개념의 바이러스를 활용하여 다량의 단백질을 고속으로 제조하는 공정을 개발 - 유전자 개념을 도입하여 새로운 개념의 유전자 치료 기술에 활용 파인세라믹을 이용한 생명과학분야는 고신뢰성, 수명의 장기화, 저비용화가 이루질 것으로 보임 3) NT 관련 분야 나노기술을 이용한 분야로는 자기조립을 이용한 나노기술 개발로서 생체용 복합재료, 벌크소재 제조기술 개발 등이 있음 세부 기술분야로서는 무기(세라믹)소재합성기술, 생체용 복합재료제조기술, 벌크 소재 제조기술 등이 있음 나노기술을 이용한 소재의 고 강도성을 활용하여 국방용 고강도 소재의 개발이 가능 - 특히 고성능, 고강도 세라믹 소재의 개발이 가능 고감도성을 이용하여 전하, 자성, 광 등 각종 측정 감도를 대폭 증폭하므로써 고감도 센서의 개발에 활용 가능 4) ET 산업 환경 친화적인 소재의 개발을 통하여 환경보호 및 오염방지를 위한 각종 소재의 개발 가능 쪾CO2 흡수성이 우수한 세라믹 소재, 생분해성 플라스틱, 완전 재활용이 가능한 금속, 초내열성 및 초내구성 페라이트 등의 개발 가능 파인세라믹을 이용할 수 있는 분야로는 촉매담체용 하니컴 및 각종 센서류로서 구체적인 품목은 디젤차용 필터. 석탄발전용 발진 필터. 환경관련 촉매, 수질정화장치 부품, 폐기물처리 리사이클링 관련 장치 등을 들 수 있음 파인세라믹을 이용한 분야로는 폐기물처리, 리사이클링, 극한 환경 대응을 위한 소재 및 부품 등이 있음 5) 기타 분야 신소재를 개발하는 새로운 방법을 이용하여 다양한 소재의 개발이 가능 우주공간과 방사능 등의 극한 환경에서 이용할 수 있는 소재 및 부품, 자동차 엔진과 발전용 소재 및 부품, 고온 및 고인성 소재 및 부품, 항공기와 가스터빈용 복합재료, 코팅재료, 무인화 공장과 우주기지에서 사용할 수 있는 초내마모, 내마찰성이 있는 소재 및 부품, 반도체 제조 치구, 각종 공작기계 및 공구 등과 같은 세라믹을 이용한 새로운 소재, 부품, 제품의 개발이 가능 새로운 제조기술을 통하여 각종 절삭공구 및 연마제로 활용할 수 있는 near-net 성형, 비파괴검사장치, 복합화 소재 및 부품, 시너지 세라믹 재료 등이 있음 이러한 분야는 높은 신뢰성과, 저렴한 비용이 가능한 프로세스, 이종재료의 복합화 등이 필요함. <표 Ⅲ-2> 세계 BaTiO3 생산 현황 (단위: ton) 지 역 업 체 생 산 량 Market Share 村田製作所 3,100 TDK 310 일 본 太陽誘電 490 82 Sakai Chemical 2,100 (13,200) Kyoritsu 2,400 Fuji Titan 2,900 일본 화학공업 2,000 기 타 Ferro, TAM, Cabot, 롱프랑 외 1,800 12 (1,800) 합 계 15,000 100 <표 Ⅲ-3> 세계 BaTiO3 시장 규모 및 전망 (단위: ton) 구 분 2000년 2001년 2003년 2005년 MLCC 9,800 7,000 8,900 10,900 Dielectric Filter & Others 5,200 3,000 4,500 5,800 Total 15,000 10,000 13,400 16,700 <표 Ⅲ-4> 각 사별 제조기술과 특징 기 업 명 사카이 화학 후지티탄공업 일본화학공업 Kyoritsu 동방티탄 제 조 기 술 수열합성법 수산법 고상법 수산법 졸겔법 건식고상법 합성콜로이드법 특 징 수열합성법에 의한 초미립자 티탄산바륨 제조. 순도도 타사제품 보다 높음. 수산법에 의한 고순도 티탄산바륨은 Ni 페이스트 전극에 유리함. 수산법으로는 B특성 상품에는 활용하지 않음. B 특성을 수산법, F특성을 졸겔법으로 생산, 수산법으로는 정밀한 분포가 나오지 않음 건식고상법 채용, 티탄산바륨의 특성에 경쟁력이 있으므로, 인스턴트재로 부가가치와 가격으로 승부. 유전특성이 우수, 0.5㎛ 사이즈 입경에 강함 <표 Ⅲ-5> BaTiO3 분말의 물성 비교 구 분 Fuji Titan 바티오 제조 공정 옥살레이트 옥살레이트 순 도 99.99 9.98 Ba/Ti 몰비 1±0.02 0.99±0.03 입자 * 0.1 0.2 크기 D50 0.3 0.35 D90 0.56 0.6 비표면적 3±0.5 5-6 국가 일본 미국 중국 특 징 전세계 파인세라믹 시장을 과점(50% 이상) 기술 및 시장 지배력이 너무 큼 세계적인 선도 업체를 보유 일본에 이어 파인세라믹 분야의 세계 제2의 국가 전세계 파인 세라믹 시장의 30% 정도 점유 첨단전자재료 기초 연구분야에서 두각을 나타내고 있음 파인세라믹 분야의 후발국가로서 전 세계 시장에서의 영향력 미미함 제품, 기술, 품질 등 모든 면에서 낙후되어 있음 그러나 희토류 분야에서는 세계 최대의 규모를 갖추고 있음 저기능 파인 세라믹의 생산 기지로서의 역할이 예상됨 구분 협회 센터 협(학)회 구 성 업계 위주의 단체 민간 주체의 산?학?관 의 제휴기관 민간업체 중심 기관 주 요 역 할 산업, 시장 동향 등을 조사하여 새로운 분야의 진출을 위한 기획 및 입안 산업기반 정비 산·학 제휴 추진 다른 업종과의 교류 촉진 지적기반 정비 연구개발 지원(시험 및 평가 등) 경쟁환경 정비 산·학·관의 연계 촉진 등 산업정보 수집제공 및 기획조사연구 표준화, 규격화 조사 국제협력 촉진 및 산학연 연계협조 <표 Ⅳ-4> 파인세라믹 분야별 기술개발동향 구 분 전자세라믹 구조세라믹 바이오세라믹 환경세라믹 품 목 절연재료 유전재료 압전재료 자성재료 광기능분야 절삭공구 산업용 세라믹 생체재료 정화재료 기술개발동향 고주파의 절연재, 정밀기계부품 일부 응용기술과 분말처리 등 생산관련 기술 세라믹 적층컨텐서 생산 및 국제경쟁력확보 분말합성 및 전극재료는 일부 생산 중이며 기술개발 활발하게 추진 원료배합기술, 소형화기술, 자동화 기술은 미흡 초음파진동자, 세라믹 필터, 압전부저 등 생산 Sheet 제품 생산 자성체제품 생산기술 보유로 경쟁력 확보 원료배합, 분말처리 기술의 고품질화 타 분야에 비해 전반적으로 낙후 세라믹 절삭공구의 제조, 판매 및 수출 다이어몬드 박막 코팅 공구 연구중 원료합성 및 제조공정 제어기술 개발중 정밀가공기술, 메탈라이징, 대형제품 및 복합형상 제조기초기술 확보 치과용 도재 등 일부소재 개발 수산화 인산염계 골절 국산화 알루미나, 천연광물 응용제품 국산화 재활용기술, 청정무해제품, 정화도 향상화 (다음호에계속)