열악한 국내 소재산업, 위기이자 기회 국내 소재산업의 기술수준은 현재 선진국대비 80%에 불과하고 국산화율은 60%에도 못 미치는 실정이다. 또한 원천기술이 포함된 첨단 부품 소재는 대부분 수입에 의존하고 있는 반면, 국내 부품, 소재기업의 대부분은 규모의 영세성으로 원천기술 확보에 필요한 대규모 R&D 투자여력이 부족한 상황이다. 주경(공학박사) (주)모노세라피아 사장은 “이러한 열악한 국내 소재산업은 소재를 하는 사람으로서 위기이자 기회라고 봅니다. 선배님들의 뒤를 이어 후배들이 해야 할 일이 많아요”라며 소재산업을 선택하게 된 계기를 담담하게 밝혔다. LED용 사파이어 단결정 국산화 성공, 국방용 방탄 및 기능소재로 다양하게 응용 기대 90년대 중반 이후 갈륨나이트라이드(GaN) 청색 LED가 개발되면서 LED를 이용한 총 천연색 디스플레이가 가능하게 됐으며 LED는 우리 생활 곳곳에 자리 잡기 시작했다. 가장 대표적인 예로 휴대폰의 액정표시장치(LCD)와 키패드용 백라이트를 들 수 있으며 이밖에도 LED를 이용한 디스플레이는 2002 월드컵에서 볼 수 있었던 옥외용 총천연색 대형 전광판, 교통신호등, 자동차 계기판, 가전제품, 네온 대체 간판, 의료 및 수술장비, 항만, 공항, 고층 빌딩의 경고등 및 유도등과 같은 다양한 곳에서 사용되고 있다. 이러한 GaN 성장용 기판으로 사파이어 웨이퍼가 사용되고 있으며 청색 LED 수요가 지속적으로 증가하는 만큼 사파이어의 수요도 계속적으로 늘어나고 있고 앞으로도 고도성장이 예상된다. 주경 사장은 바로 이러한 사파이어 단결정의 장래성을 예측했다. 그는 국내 최초로 헬륨가스 냉각을 이용한 HEM 장비를 자체 개발하여 특허를 출원하는 등 사파이어 단결정의 국산화에 성공하였다. 이 방법의 특징은 LED 기판으로 사용되는 사파이어의 결정크기를 대형화하면서 형상이 구형뿐만이 아니라 각형 및 라운드형 등 성장형상을 다양화시킬 수 있는 장점이 있다. “현재 일본에서는 4인치 사파이어 웨이퍼를 갈륨나이트라이드 용 기판으로 상용화 하는 것이 검토되고 있으며, 미국에서는 국방용 방탄 및 기능소재로서 다양한 형상의 사파이어 단결정이 사용되고 있어 향후 관련시장의 전망이 매우 밝다는 것”이 주경 사장의 견해이다. 해외 기술도입과 관련전문가 자문 통해 기술적 어려움 극복, 우리도 만들 수 있다는 집념의 결과물 ‘세라믹/세라믹복합체’ 주경 사장은 사파이어 단결정개발과 함께 국방 소재용 세라믹/세라믹 복합체 개발에도 관심을 기울이고 있었다. 주경 사장이 개발한 세라믹 복합체는 기존 세라믹이 갖고 있던 취성 및 형상, 크기에 구애됨이 없이 자유로이 성형과 가공이 가능한 고 인성 세라믹으로서, 공정온도가 200℃에 불과하다는 특징이 있다. 이 재료는 현재 국방관련 전파투과체로 활용되는 신소재이며, 앞으로 단열특성을 갖는 전자파 차폐재료 등으로 그 활용분야가 점차 확대될 것으로 예측되고 있다. 이에 따라 앞으로 관련 매출이 크게 늘어날 것으로 주 사장은 기대하고 있다. 기술개발에 어려움은 뒤따르기 마련이다. 국방 관련 기술은 대외적으로 고립된 기술로서 해외 기술유출이 거의 불가능한 분야였다. 세라믹 복합체 개발 초기, 개발 목표였던 200℃이하(그 이상의 온도에서의 공정은 비용과 기술적인 문제점이 많이 발생한다고 한다)에서 양생이 가능한 세라믹 접착제 개발 과정 중, 성공이 너무 쉽게 찾아오는 듯 했다. 하지만 수 일이 지나면 다시 역수화 되는 현상이 발생하고 수분에도 굉장히 취약한 성질을 나타냈다. 결국 주경 사장은 러시아행 비행기에 올랐고 그러기를 수차례 반복했다. 이 후 관련 자료를 조금씩 입수하고, 관련 교수들과 연구원 등의 많은 자문을 통해 세라믹/세라믹 복합체의 국산화에도 성공했다. 결국 세라믹 복합체의 개발은 우리도 만들 수 있다는 집념으로 이루어진 결과물이라 할 수 있다. 현재 러시아, 미국 등 기술 선진국을 제외하고 이 기술을 보유한 나라는 없다고 한다. Process와 부품소재 산업과의 중요성에 주목 고온·고압·고진공관련 기계 사업부 신설 주경 사장의 (주)모노세라피아는 지금 새로운 도약을 준비하고 있다. 소재 제조 공정에 실질적 도움이 되는 기계사업부의 신설은 그 도약의 발판이다. 지금까지 소재업체와 장비업체는 제살 깎아 먹기식 경쟁을 해온 것이 사실이다. 그 결과 영세성을 벗어나지 못하는 악순환의 굴레에서 좀처럼 빠져나오기 힘들었던 것이다. 주경 사장은 “앞으로는 speed의 싸움입니다. 누가 얼마나 빨리 좋은 제품을 개발하느냐 하는 것이죠. 이런 의미에서 소재산업을 알고 있는 입장에서 기계사업부의 신설은 대단한 의미를 가질 수밖에 없습니다. 장비는 소재를 위해 존재하지만, 제대로 된 장비에서 좋은 제품이 나오는 것입니다”라는 말로 입장을 정리했다. 특히 (주)모노세라피아에서는 세라믹 업체에서 사용하는 일반적인 로는 제조하지 않는다. 한마디로 극한 기술을 다루는 장비만을 고집한다. “2000℃ 이상, 3000기압 이상의 극한 환경을 제공하는 장비를 만든다"는 것이다. 소재 전공자나 기계 전공자들도 입이 떡 벌어질 정도의 극한 기술을 소재에 적용할 수 있는 HIP, CIP, Hot Press 등이 (주)모노세라피아에서 제조하는 장비들이다. 이와 같은 기계제조는 제조에 대한 신뢰성과 안전성이 우선되어야 하는데, 이 부분을 한국 생산기술연구원 박훈재 박사의 도움으로 해결할 수 있었다. 즉 기존의 모노블럭 형식의 고압용기는 위험예측에 상당한 어려움이 있다. 그래서 해외에서는 와이어 와인딩을 통하여 이를 극복하고 있으나, 그 기술은 국방관련 기술로 분류되어 해외유출이 금지 되어 있는 고도기반기술이다. (주)모노세라피아에서는 앞으로 이러한 장비를 개발 공급하여 대부분 수입에 의존하고 있는 각종 항공, 우주, 국방 관련 고기능성 부품을 국산화하는데 밑거름이 되고자 한다고 밝힌다. SiC, Si3N4, AlN, TiC TiB2, B4C 등의 난소결성 소재들은 제조 기술이 고난도일 뿐만 아니라, 제조에 있어서도 고가의 공정인 HIP 혹은 Hot Press 등의 장비가 소요된다. 이러한 소재들은 국방관련 분야 외에 반도체, 자동차, microwave 부품 등에 널리 사용되는 고부가가치 소재이나, 국내에서는 그 개발, 생산 속도가 제대로 나지 않고 있다. 이는 수입 장비의 가격이 고가이고 또 원하는 사양을 마음대로 만들 수 없기 때문이다. 현재는 국제경쟁에서 살아남아야 한다. 그러기 위해서는 고기능성을 갖는 소재를 생산하여야 하는데, 고기능성을 만들기 위해서는 극한 기술의 활용이 필수적이나, 극한 기능을 부여하는 장비들은 국가간 거래가 제한을 받는다고 한다. 따라서 우리나라의 소재산업이 발전하려면 소재를 생산하는데 필수적인 장비의 국산화가 반드시 이루어져야 한다는 것이 주경 사장의 강력한 주장이다. 실제로 현재 (주)모노세라피아에서는 C, B, N 계열의 고기능성 세라믹 소재에 대한 분말 합성부터 제조에 이르기까지의 기술력을 일부 보유한 상태이기 때문에 장비가 필요한 회사에 장비뿐만 아니라, 제조프로세스에 관한 기술도 공급이 가능하다. 바로 이 점이 앞으로 (주)모노세라피아를 주목해야만 하는 충분한 이유인 것이다. 주 경 사장의 나이는 현재 40대 중반, 그러나 그의 머리는 60을 바라본다. 그 동안 그가 걸어온 인생 역경을 그대로 보여준다. 모노세라피아의 전형태 선임 연구원은 아랫사람으로서의 고충을 한마디로 표현한다. “사장님 집에 좀 들어가시라고 하세요.” 주경 사장의 흰 머리카락 속에서 (주)모노세라피아와 우리나라 세라믹산업의 밝은 미래를 보는 듯하다. 정리 - 박미선 기자 주 경 사장 약력 한양대학교 무기재료공학과 졸업 한양대학교 무기재료공학과 석사 졸업 한양대학교 무기재료공학과 박사 졸업 동양시멘트중앙연구소 주임연구원 영도산업기술연구소 연구실장 독일결정성장연구소 포닥연구원 한양대학교 CPRC 연구조교수 고려진공(주)부설연구소 소장 (주)모노세라피아 대표이사