첨단세라믹스
구조세라믹스

요업(세라믹)기술원·(주)데크

고강도 SiC 무기섬유 및 제조공정 기술 개발

4년간 연구 통해 국내 처음으로 개발 성공, 독자적인 촉매공정기술 이용
사용온도 1200℃ 고온강도 2GPa 세계최고 수준 근접, SCI 등 논문게재

요업(세라믹)기술원(원장 정수철) 류도형·김영희 박사팀에서는 최근 (주)데크와 공동으로 항공우주산업 등에 응용되고 있는 고강도 SiC 무기섬유 및 그 제조공정 기술을 국내 처음으로 개발했다.
이번 개발은 지난 2001년부터 약 4년간의 연구를 통해 이루어진 것으로, 국내 최초로 독자적인 촉매공정기술을 이용하여 저온 저압에서 폴리카보실란을 합성하는 원천기술 개발과 이를 통한 나노결정형의 SiC 섬유를 제조하는데 성공했다.
요업기술원에서는 이번에 개발한 SiC 섬유는 사용온도와 고온강도 면에서도 1200℃ 및 2GPa를 기록하여 세계 최고 수준에 근접한 것으로 나타났다고 밝혔다. 또한 국내 및 국제특허 출원 각 1건과 SCI 등 논문 게재 7건, 국내외 학회 발표 17건 등의 연구실적을 거둠으로써 국내외적으로 연구성과를 인정받게 되었다고 한다.
SiC 섬유는 1000℃ 이상의 고온에서의 사용을 목적으로 미국에서는 우주항공용으로 개발이 시작되었으나 현재는 에너지 및 자동차 등 일반 산업에 적용이 되고 있는 고부가가치의 첨단 소재이다. 전자산업의 쌀이 반도체라면 기능성 복합소재의 쌀은 전구체 및 섬유이며, 특히 전략물자 소재인 SiC 섬유는 수입제한품목으로 현재 전 세계적으로도 미국과 일본에서만 생산되고 있으며, 수입제한품목인 관계로 국내에서는 수입조차도 여의치 않은 상황인 것으로 알려지고 있다.
이러한 상황에서 이번 요업기술원 연구팀의 염가 원료를 사용한 SiC 섬유와 공정 개발 성공으로 앞으로 국내에서 양산화가 이루어질 경우 원료 조달에서의 안정성과 우수한 가격 경쟁력의 확보가 가능하게 되는 등 산업 전략적인 측면에서 성과를 달성한 것으로 평가되고 있다.

항공기·로켓·디젤엔진 등에 응용 기대
요업기술원은 2009년까지 원료 합성부터 SiC 섬유화까지 일련의 전 공정기술 및 Pilot 생산설비 확보를 최종 목표로 현재 총 3단계 연구과정 중 2단계를 수행 중에 있으며, 2010년에는 첨단제품부터 단계적으로 적용한 후 2013년부터 생산설비 증설을 통해 대량으로 양산하여 상업화할 계획이다.
이번 연구개발 결과를 활용하여 SiC 섬유를 상용화할 경우, 항공기용 브레이크, 로켓 노즐, 디젤엔진의 배기연료필터(DPF), 고급 자동차용 세라믹  브레이크 같은 최첨단 제품에 적용될 미래 시장인 초고온/고강도 복합재료 시장을 선점하고, 수입대체효과와 수출증대효과도 발생할 것으로 기대하고 있다.
요업기술원은 앞으로 다양한 SiC/SiC 복합재 제조공정기술 개발과 응용기술에 대한 지속적인 연구해 나갈 계획이다.

<사진>SiC섬유 미세구조