국내 유일의 전문 집적단지 으로 오십시오!!! 위 치 : 전남 목포시 대양로 26 준공일자 : 분양면적 : 17필지 80,920m2 분양가격 : 268,316원/m2(평당 887,000원) 필지당 면적 : 1,000평 ~ 1,500평 육 해 공

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2 국내 유일의 전문 집적단지 으로 오십시오!!! 위 치 : 전남 목포시 대양로 26 준공일자 : 분양면적 : 17필지 80,920m2 분양가격 : 268,316원/m2(평당 887,000원) 필지당 면적 : 1,000평 ~ 1,500평 육 해 공의 편리한 광역 연계 교통망 구축 - 무안국제공항(20분), 목포역까지 3km(5분), 서해안고속도로 목포IC 인접, 목포신항만까지 8km(10분), 대일 대중 컨테이너 항로 구축 각급 공공기관 및 국가 일반산단 밀집지역 - 전남도청, 전남교육청, 법원 등 170개 유관기관 목포권 밀집 - 대불국가산단, 삽진산단, 산정농공단지, 대양산단(조성중) 인접 주거 교육 의료 쇼핑 등 편리한 정주여건 - 사원주택용 아파트 : 용해2지구(2,762세대), 대성지구(1,391세대) - 각급 교육기관 49개소, 의료기관 31개소, 4개의 대형쇼핑센터 대학과 연계한 양질의 산업인력 양성 배출 - 목포대학교(신소재공학과), 목포해양대학교, 한국폴리텍V대학 등 입지 구 분 수도권 이전기업 신 증설기업 지원대상 수도권에서 3년 이상 사업 영위 상시 고용인원 30인 이상 기업 투자금액 10억원 이상 상시 고용인원 10인 이상 기업 보조금 지 원 토지매입비 설비투자비 30% 이내 12% 이내 기업당 3억원 지원 12% 이내 조 세 감 면 법인세 소득세 취득세 재산세 7년간 100%, 3년간 50% 감면 면 제 5년간 100%, 3년간 50% 감면 5년간 50% 감면 면 제 5년간 면제 금융지원 중소기업 발전자금 3억원까지 융자 알선(별도 1년간 이자 5% 지원) 토지매입비의 80%까지 융자 알선 분양문의 : 목포시청 투자통상과 ( ~4)

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6 C.O.V.E.R News in brief 046 Ceramic & Advanced Material News Special_3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 052 3D Printing 기술의 개요-최근 재료 및 응용 문명운_KIST 다원물질융합연구소 책임연구원 외 2인 063 3D 프린팅 기술과 고온 에너지소자 김병국_KIST 고온에너지재료연구센터 책임연구원 외1인 072 세라믹 소재를 이용한 바이오메디컬용 3D프린팅 윤희숙_재료연구소 분말/세라믹연구본부 책임연구원 Focus 084 세라믹 분야 직무능력표준 개발 사업 국제나노상용화 포럼 정책동향 090 미래성장동력 실행계획(안) 확정 세라믹라이프 095 세라믹스 아트숍 연구개발 096 전해질이 필요 없는 단순한 구조의 전기변색소자 개발 099 초미세 두께 소재의 열전에너지 변환 효율 측정 기술 국산화 성공 세라미스트광장 엔지니어링 세라믹스 심포지움 104 제20회 유리기술인 모임 비즈니스 106 세기원, 국가인적자원개발 컨소시엄 사업 성과 110 미래지향적 가치투자처 찾는다면 1 ceramic korea

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8 Solar Technology Brief 112 태양광 해외기술정보 Technology Brief 118 세라믹스 해외기술정보 문화 131 이달의 신간소개 전시회 132 Inside 3D Printing Conference & Expo 국제 LED & OLED 엑스포 2014 과학터치 138 강한 금속 만들기 : 단결정 초내열합금 단신 동정 142 단신 및 동정_취재부 Patent Information 144 세라믹스 원적외선 특허 공개목록, 내용 세라믹스 자료실 150 신설법인 캘린더 151 이달의 국내외 주요 행사 세라믹스 자료실 152 통 계 도자기류 수출실적(2014년 4월) 시멘트 수요 공급 현황(2014년 4월) 위생도기 업체별 생산 출하 현황(2014년 4월) 위생도기 품목별 생산 출하 현황(2014년 4월) 내장타일 생산업체별 생산 출하현황(2014년 4월) 바닥타일 생산업체별 생산 출하현황(2014년 4월) 유리품목별 생산 출하현황(2014년 4월) 내화벽돌 생산 출하현황(2014년 4월)

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10 광고목록 표지1 _ CERAMIC KOREA 표지2 _ 목포시청 표지3 _ 대호CC 표지4 _ 룩스커뮤니케이션 강원테크노파크 경동세라텍 고베스틸 대청세라믹 대한히타 대화프레스 동진기연 디엔텍 맥테크 백상기계 벤호 비전뉴세라믹 삼양세라텍 삼조실업 삼화제도 세라빌인터네셔널 신명 신성열연 아세아연마제 발행인 겸 편집인 Publisher 상무이사 CFO Executive Director 편집국 Editorial Dept. 편집국장 Editor in Chief 기자 Editor 디자이너 Designer 광고사업부 AD & Event Dept. 부장 Advertising Manager 대리 Assist. Manager 사원 Staff 총무부 Managing Dept. 과장 Manager 황호연 Hwang Ho-Yun 서승종 Seo Seung-Jong 서승종 Seo Seung-Jong 양대규 Yang Dae-Gyu 오은지 Oh Eun-Ji 백진 Baek Jin 문향진 Moon Hyang-Jin 박수야 Park Soo-Ya 심미연 Shim Mi-Yeon 박자경 Park Ja-Kyung 박중규 Park Joong-Kyu 이광호 Lee Kwang-Ho 박세은 Park Se-Eun 정우석 Jung Woo-Suk 아전가열산업 열전사 인베스트세라믹 전남세라믹산업종합지원센터 진산IT 코페코 크레퓨 태영전열 퍼유산업 포세라 한국파인세라믹스협회 한국화인썸 해륭 통신원 Correspondent. 김상호 Kim Sang-Ho (대구TP 나노융합실용화센터 미래전략기획실 책임연구원) 김왕현 Kim Wang-Hyun (강원TP 세라믹신소재산업클러스터사업단 기획조정팀 책임연구원) 박윤현 Park Youn-Hyun (한국세라믹기술원 기업지원본부 창업보육센터 센터장) 방일환 Bang Il-Hwan (전남TP 세라믹산업종합지원센터 기업육성팀장) 백승우 Baik Seung-Woo (맥테크 부설기술연구소 소장) 이범재 Lee Beom-Jae (대전TP 바이오나노 융합산업본부 기획운영팀장) 출력 및 인쇄 (주)케이피알 인쇄인 김정운 발행처 (주)월간세라믹스 서울특별시 서초구 서초대로40길 42(서초동, 대호B/D 4층) (우) TEL : ~6 FAX : http : // [email protected] 홍경산업 AMC MDT YJC 본지는 한국 간행물 윤리위원회의 윤리강령 및 실천요강을 준수한다. 이 책에 실린 어떤내용도 무단으로 복제해서 사용할 수 없습니다. 또한 인터넷 홈페이지에 무단활용을 금합니다. 복제나 활용이 필요시 저작권자와 협의 바랍니다.

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20 한국화인썸 주식회사

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46 Ceramic & Advanced Material News 세라믹기술원, 내마모성 10배 향상된 그래핀-세라믹 복합소재 개발 한국세라믹기술원(원장 김민) 이천분원 조우 석 김종영 박사와 성균관대학교 윤대호 교 수 공동연구팀은 내마모성이 10배 이상 향상 된 그래핀-세라믹 복합소재 를 개발하였다 고 밝혔다. 이번에 개발한 그래핀-세라믹 복 합소재는 양 소재의 장점을 극대화하여 기능 성이 향상되고, 활용범위가 확대될 것으로 기 대된다. 결함밀도가 낮아 기계적 강도가 높은 그래핀 을 세라믹 소재 알루미나와 복합화함으로써 기존 소재대비 취성은 3배, 내마모성은 10배 이상 증가됨을 보였다. 지르코니아 등 기존 세라믹소재가 금속소재 에 비해 인성(외력에 의해 파괴되기 어려운 재료의 질긴 정도)이 낮아 높은 기계적 신뢰 성이 요구되는 공정에 제한적으로 사용되는 것과 비교할 수 있다. 따라서, 디스플레이, 반도체 등 고신뢰성과 장수명이 요구되는 고정밀 극한환경용 제 조공정에서 사용되는 노즐, 챔버 등 내마모용 부품과 대전방지 분야에서 매우 유용하게 활 용될 것으로 예상된다. 또한, 상압소결공정으로 제조가 가능하여 양 산성 및 경제성도 향상되어 조기 상용화가 가 능하다. 기존 플라즈마 가압소결공정에 비해 부품의 대형화가 가능하고, 제조원가가 대폭 낮아질 것으로 기대된다. 현재, 세계적으로 사용되고 있는 기존 고가 의 내마모용 세라믹 소재 지르코니아는 일본 의 스미토모, 교세라 등이 독점하고 있다. 세 계 시장은 약 4조원, 국내 시장은 약 2,500억 원 규모로 전량 수입에 의존하고 있으나, 이 번 개발로 저가의 세라믹 복합소재(그래핀- 알루미나)로 수입 대체가 가능할 것으로 기대 된다. 앞으로 반도체, 디스플레이, 자동차 등 국내 주력산업의 경쟁력 향상 및 관련 소재 부품산업의 수출 확대에 기여할것으로 예상 된다. 이번 연구개발 결과는 세계적 권위의 학술지 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports) 6월 5일자에 게재되었 다. 이 기술은 현재 국내특허 출원을 완료하 고, 국내 중소기업에 기술 이전을 통한 상용 화를 추진 중에 있다. 한화큐셀, 프랑스 남부지방에 태양광 모듈 공급 한화큐셀이 프랑스 태양광 시장에서 첫 성과 를 올렸다. 독일과 영국 등 기존 유럽 내 주요 태양광 시장과 더불어 신규 수요처 확보에 성 공했다는 평가다. 한화큐셀은 마티퍼솔라가 프랑스 남부지방에 준공한 11MW 태양광 발전소에 모듈을 공급했 다고 지난달 26일 밝혔다. 마티퍼솔라는 향 후 유럽 다른 국가에서 건설하려는 30MW 규 모의 태양광 발전소에도 한화큐셀의 모듈을 쓰기로 했다. 한화큐셀은 마티퍼솔라와 협력 으로 유럽 태양광 시장에서 영향력을 더욱 강 화할 수 있게 됐다. 마티퍼솔라는 큐셀코리아 에 포르투갈의 17.8MW 태양광 발전소 프로젝 트를 맡겼던 회사다. 이번 성과는 한화큐셀이 프랑스 남부지방에 사무소를 개설한 이후 나온 첫 성과다. 한화 큐셀은 지난 3월 프랑스 남동부에 위치한 엑 상 프로방스에 사무소를 개소했다. 현지 사무 소에서 유지보수 등 전국 서비스를 제공하고 태양광 장비 설치 업체들과의 장기적 파트너 십을 강화하고 있다. 프랑스는 유럽에서 떠오르는 신흥 태양광 시 장이다. 남부 지역 일조량은 3.7시간 시간으 로 유럽 내에서도 성장 가능성이 높은 지역으 로 평가 받는다. 시장 조사기관 솔라버즈는 독일, 영국, 이탈리아 다음으로 프랑스 시장 의 수요 회복세가 빠를 것으로 예상했다. 한화큐셀은 국제 인증평가기관 서티솔리스 로부터 유럽산 제품임을 증명하는 메이드인 EU(made in EU) 인증을 취득했다. 프랑스 는 유럽산 인증 태양광 모듈에 보조금을 최대 10%까지 더 받을 수 있는 제도를 운영하고 있다. 향후 프랑스 태양광 시장에서 추가 수 주를 확보할 가능성이 크다는 평가다. 김희철 한화큐셀 대표는 태양광 시장에서 고 품질 프리미엄 제품 수요 확대로 한화큐셀 태 양광 제품 판매도 늘고 있다 며 유럽 일본 등 고품질 제품 수요가 활발한 지역에서 마케팅 을 계속 강화하고 있다 고 말했다. 친환경 에너지 수소 생산 쉬워진다 재료연구소, 3차원 구조를 이용한 수소 발생 광 전극 개발 친환경 에너지원인 수소를 쉽게 생산할 수 있 는 기술이 개발됐다. 재료연구소(소장 강석 봉)는 표면기술연구본부 임재홍 박사팀과 한 양대학교 유봉영 교수팀이 폴리머 구체를 이 용해 태양광 흡수를 극대화하여 수소를 발생 시키는 3차원 산화구리 광 전극 개발에 성공 했다고 밝혔다. 이번에 개발한 기술은 태양에 너지 이용을 극대화한 것으로 저비용, 친환경 적인 방법으로 수소를 제조할 수 있다. 기존의 광 전극은 평평한 평면구조로 만들어 져 빛의 반사로 인한 광 효율 손실이 많고 물 과의 표면 접촉 면적이 적어 수소 발생이 한 46 ceramic korea

47 Ceramic & Advanced Material News 정적이었다. 이에 연구팀은 금속 기판위에 300나노미터 크기의 작은 구슬과 같은 폴리 머 구체를 쌓은 물속에서 전해증착법을 이용, 용액 내에서 산화구리를 2~3마이크로미터 의 얇은 막으로 증착해 3차원의 광 전극을 만 들어냈다. 위 기술을 적용하면 빛의 흡수율과 접촉 면적이 극대화되어 광 전극의 효율이 2 배 정도 향상시킬 수 있다. 이번에 개발된 기술은 전기화학공정 및 풍부 한 구리 자원을 이용한 것으로 비교적 간단하 고 저렴하게 고효율의 3차원 광 전극을 제조 할 수 있는 장점이 있다. 또한 산화구리뿐만 아니라 다른 물질에도 적용 가능할 만큼 안정 적이기 때문에, 연구팀은 다양한 광 전극 개 발에 더욱 박차를 가할 것으로 보인다. 임재홍 박사는 이번 기술은 태양광을 이용해 저비용으로 효율이 높은 수소 생산에 큰 역할 을 할 것 이라고 말했다. 본 연구는 각각 글로 벌프론티어사업과 신재생융합원천기술사업 을 수행중인 두 팀이 협력하여 이뤄낸 결과로 Journal of Materials Chemistry A 에 게재 됐다. 산업부, 섬유 융 복합 첨단 기술인력 양성에 앞장 산업통상자원부(장관 윤상직, 이하 산업부) 가 섬유 융 복합 첨단 기술인력을 양성한다. 산업부는 지난달 11일 서울 섬유센터에서 충 남대학교, 경북대학교, 전북대학교, 효성, 휴 비스, 산업기술평가관리원, 한국섬유개발원, 다이텍연구원, 한국산업기술진흥원, 한국섬 유산업연합회, 한국화섬협회 등 20여명 참석 해 하이브리드와 슈퍼섬유 소재 전문인력 양 성을 위한 간담회 를 개최했다. 간담회에서 관련 업계와 학계의 의견수렴을 통해 14년도 하이브리드 및 슈퍼섬유소재 전문인력 양성 사업 발전방향을 논의했다. 최근 섬유산업은 아라미드, 탄소섬유 등 산업 용 섬유의 개발 확대로 산업구조가 의류용에서 산업소재로 전환되고 있으나, 업계에서는 수요 산업에 대한 이해도가 높은 첨단 섬유소재 관 련 전문인력의 부재와 고급 기술인력 양성 프 로그램이 없다는 애로사항을 제기해왔다. 이번 간담회에서는 기업과 학계의 애로사항 의 해소차원에서 탄소섬유나 슈퍼섬유 등이 기존소재보다 가볍고 강하여 자동차, 조선, 항공기, 전자재료, 국방 등에 폭넓게 사용되 고 있는 점에 주목하고, 변화하는 산업수요에 맞게 섬유융합 기술인재 양성을 대폭 확대해 나가야 하는데 의견을 같이 했다. 또한. 섬유융합 산업발전에 적합한 기술수요 예측 분석, 업계에서 필요로 하는 전문 기술 분야 조사, 미국 독일 등 산업용섬유 선진국 과의 기술협력 등을 통해 섬유융합 기술인재 양성을 체계적으로 추진해 나가기로 의견을 모았다. 산업부 관계자는 미래 첨단산업의 핵심소재 인 하이브리드와 슈퍼섬유소재가 국내외적 으로 중요해지고 있다. 라고 강조하고 앞으 로 이를 이끌어갈 첨단기술 인재양성에 산학 연 모두가 인식을 같이하고, 유기적인 협력 체계를 구축해 고급인재양성은 물론, 이를 통 한 관련 산업의 발전을 선도해줄 것을 당부하 고 향후 정부차원의 다양한 지원책도 강구해 나갈 것 이라고 설명했다. 산업부는 작년 7월 발표한 4대 전략산업 전문인력 양성방안 의 섬유분야 후속조치로 주력산업과 연계한 섬 유분야 첨단 기술인재 양성을 추진하고 있다. 이에 따라 하이브리드 및 슈퍼섬유소재 전문 인력 양성사업을 시행하고 섬유 소재군의 특 성에 따라 하이브리드 및 슈퍼섬유소재 융합 설계, 아라미드계 제조기반, 탄소섬유계 제조 기반으로 구분하였으며, 하이브리드/슈퍼섬 유소재 석박사급 연구개발 전문인력 양성을 위한 기술별 특성화 프로그램 운영 및 타 산 업과의 수요연계를 통한 맞춤형 인재 양성을 추진하고 있다. 김창수 박사팀, 은 나노와이어를 이용한 차세대 투명전극 개발 휘어지는 것을 넘어 종이처럼 구기거나 섬유 처럼 꼬아도 정상 작동하는 전자소자용 투명 전극을 제조할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 세계적인 관심을 받고 있다. 재 료연구소 소자기능박막연구실의 김창수, 김 동호 박사와 경북대학교 조성진 교수, 부산대 학교 진성호 교수팀이 공동으로 은 나노와이 어를 이용한 투명전극 제조 기술을 개발해 웨 어러블 전자소자(Wearable electronics) 상 용화를 앞당길 것으로 전망했다. 연구팀은 성형성이 뛰어나고 빛을 받으면 굳 는 성질을 가진 광경화성 폴리우레탄 기판 내 부에 은 나노와이어를 함몰시켜 웨어러블 전 자소자용 투명전극을 제작했다. 이 기술을 적 용해 제작한 투명전극은 1,000회 이상 접거 나 꼬아도 여전히 기능이 유지될 뿐만 아니라 태양전지에 접목시킬 경우 구겨진 상태에서도 태양빛을 충전할 수 있다. 간편한 인쇄 및 전 사공정으로 제작 가능해 상용화도 용이하다. 또한 이번 기술에 사용된 폴리우레탄 기판은 형상기억특성을 지니고 있어 구기거나 꼬아 도 원래 모양으로 쉽게 회복된다. 이를 이용 하여 향후 웨어러블 전자소자와 의료, 스포 츠, 섬유 및 식품산업과 같은 다양한 분야에 도 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 김창수 박사는 이번 연구개발을 통해 손목에 차는 스마트폰, 플렉서블 디스플레이 및 태양 전지, 웨어러블 컴퓨터와 같은 차세대 전자소 July

48 Ceramic & Advanced Material News 자의 상용화가 앞당겨지길 것으로 기대한다 며 현재 은 나노와이어 투명전극의 상용화 를 위한 연구개발과 더불어 휘어짐을 뛰어넘 어 잡아당겨도 문제없는 신축성 있는 투명전 극을 개발하기 위해 추가 연구를 진행하고 있 다 고 밝혔다. 웨어러블 전자소자는 인체에 착용 가능한 전 자소자로 단순히 액세서리처럼 몸에 착용하 는 것이 아니라 사용자 신체의 가장 가까운 위치에서 사용자와 소통할 수 있는 장치로 첨 단 기술로 주목받고 있다. 웨어러블 전자소자 시장은 현재 초기 단계 에 있으나 관련 연구개발이 가속화되고 글로 벌 기업들도 신제품을 속속 출시하고 있어 빠르면 2016년에는 약 67억불(한화 약 6조 8400억원) 이상의 시장을 형성할 것으로 전 망된다. 향후 스마트폰을 대체하는 미래 고부가가치 산업으로 전자분야 업체뿐만 아니라 나이키, 아디다스와 같은 스포츠 관련 업체 등 다양한 영역에서 시장선점을 위한 기술경쟁이 치열 해지고 있다. 한편 이번 연구결과는 미래창조과학부와 한 국연구재단이 추진하는 미래융합기술 파이어 니어 사업으로 수행되었으며, 네이처 자매지 인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 에 게재됐다. 인피니언테크놀로지스, 5세대 1200V SiC 쇼트키 다이오드 출시 인피니언테크놀로지스코리아(대표 이승수) 는 5세대 1200V 실리콘카바이드(SiC) 쇼트 키(Schottky) 다이오드 신제품 thinq! 를 출 시했다고 지난달 25일 밝혔다. 전류가 급격하게 증가하는 서지 현상 이 다 이오드에 미치는 영향을 줄이기 위해 일반적 으로 바이패스 다이오드를 따로 쓴다. 이 제 품은 150 온도에서 순방향 전압이 1.7V에 불과해 바이패스 다이오드 없이도 쇼트키 다 이오드가 작동할 수 있게 했다. 초소형으로 셀(cell)을 설계, 차동 저항을 줄 여 전력을 가장 많이 부하했을 때 이전 세대 에 비해 에너지 손실을 최대 30% 절감해 열 특성이 좋다. 전력 부하량이 높은 태양광 인버터, 무정전 전원장치(UPS), 3상 SMPS(Switch Mode Power Supplies) 등에 적합하다. 한전기술과 기계연, 해양 부유식 발전플랜트 개발 바다 위에 떠서 전기를 생산하는 발전소가 국 내 기술로 개발된다. 한국전력기술(대표 박 구원)과 한국기계연구원(원장 임용택)은 지 난달 25일 해양 부유식 발전플랜트 사업화에 관해 공동협력키로 하고 양해각서(MOU)를 교환했다. 해양 부유식 발전플랜트는 발전설비를 바지 (Barge)선에 얹어 전력이 필요한 곳에 공급 하는 방식이다. 자유롭게 이동이 가능하기 때 문에 전력망 연결이 어려운 도서 지역이나 전 력수요가 급증하는 지역에 탄력적으로 운용 할 수 있다는 게 장점이다. 게다가 육상 송전설비 건설에 따른 사회적 갈 등문제를 해결할 수 있어 최근 주목받고 있 다. 협정을 통해 한전기술은 상부 발전설비 계통설계와 육상 계통연계 등의 기술개발을 담당한다. 기계연은 해양 부유구조물 설계와 발전 주요기기 등의 기술개발을 맡는다. 박구원 한전기술 사장은 이번 MOU로 육상 발전소 한계를 극복하고 해양공간을 활용함으 로써 화력과 원자력 발전의 다양한 시장을 창 출하는 시발점이 될 것 이라며 양 기관 공동 협력으로 기술 융합 시너지는 물론이고 사업 화가 성공적으로 이루어질 것 으로 기대했다. 자동차부품연구원, 전기차 하이브리드 배터리 개발 세계 최초로 전기자동차 전용 하이브리드 배 터리가 국내에서 개발된다. 자동차부품연구 원은 리튬이온(Li) 이차전지와 납축(Pb) 이차 전지를 물리적으로 조합한 하이브리드 전지 를 8월에 선보인다고 밝혔다. 개발 막바지로 국제특허 출현까지 마친 상태 의 하이브리드 배터리는 리튬이온 장점을 부 각시키면서, 가격 등의 단점을 납축전지로 상 쇄해 제품 경쟁력을 높였다. 가속과 등판 등 의 고성능 리튬이온 전지의 장점과 함께, 주 행은 납축전지에 저장된 전기에너지를 이용 하는 방법이다. 납축전지는 리튬이온 전지에 비해 부피와 무게가 두 배가량 더 나가기 때 문에 에너지 밀도가 50% 가량 낮다. 그러나 절반 이하의 가격과 장시간 사용에 따른 방전 속도 기울기가 완만해 저속이나 근거리용 전 기차에 유리할 것으로 전망된다. 이번 개발로 배터리 수급과 연구 개발 등이 힘들었던, 중 소기업의 전기차 개발에도 많은 도움이 될 것 으로 예상된다. 자동차부품연구원이 이번에 개발한 배터리는 7MWh 용양으로 리튬이온 전지 30%와 납축전 지 70%, 배터리관리시스템(BMS) 등으로 구 성했다. 물리적으로 조합한 배터리 특성은 전 48 ceramic korea

49 Ceramic & Advanced Material News 기차 성능에 따라 납축과 리튬이온 구성 비율 조절도 가능하다. 이명훈 책임연구원은 하이 브리드 전지는 저속이나 근거리 전기차에 최 적화된 배터리로 다음달 실제 차량에 적용해 시범 테스트할 예정 이라며 틈새시장이지만 중소기업의 접근이 어려웠던 소형 근거리 전기차 기술개발이 보다 쉬워질 것 으로 기대 했다. 네오엔비즈, 세계최초 다이아몬드 연마재 개발 네오엔비즈(대표 이규태)는 사파이어 웨이퍼 용 나노 다이아몬드 연마재를 세계 최초로 개 발했다고 지난달 25일 밝혔다. 나노 다이아 몬드의 특성을 활용한 독자적인 분산 기술로 틈새시장을 개척할 수 있을 것으로 기대된다. 미세 소자용 연마재에 이어 이 회사가 만들어 낸 두 번째 나노 다이아몬드 연마재다. 네오 엔비즈 관계자는 연내 양산을 목표로 해외 고객사들과 협의 중 이라며 미세 소자용 연 마재를 포함, 나노 다이아몬드 연마재 시장을 적극 개척할 것 이라고 밝혔다. 이 회사가 내놓은 사파이어 웨이퍼용 연마재 는 웨이퍼 표면을 나노 다이아몬드로 고르게 갈아내 연마제거율(MRP)을 높여 생산성을 향상시킨다. 지구상에 있는 광물 중 가장 단단 하다는 다이아몬드의 고유 특성 덕에 다른 연 마재로 갈았을 때보다 표면거칠기(Ra)가 낮 다. 발광다이오드(LED)나 사파이어 글라스 등 고부가 완성품의 성능을 개선할 수 있다. 이 회사는 독자 기술로 나노 다이아몬드의 분 산성을 개선했다. 나노 다이아몬드 입자에 일 정 정도의 전하적 성격을 부여, 전기적 성질 이 같은 물질끼리 서로에게서 떨어지려 하는 성질(척력)을 이용했다. 물 알코올 오일 등 여러 용매에 적용, 다양한 재질의 물체를 연 마할 수 있다. 구현할 수 있는 최소 입자 크기 는 20나노(nm)다. 지난해 이 회사는 미세 소자용 나노다이아몬 드 연마재 NEOMOND-PM 을 출시했다. 미 세 소자는 마이크로(μm) 크기의 부품으로 반 도체 칩과 기기를 연결하는 커넥터가 대표적 인 예다. 소자의 표면이 거칠면 도금해도 전 기 전도성 효율이 낮다. 표면에 이물질이 낄 가능성도 있어 그 소자가 탑재되는 전자기기 의 성능이 떨어지고 제품 안정성이 저하된다. 그간 미세 소자 전문 업체들은 자체 기술로 이 를 극복해왔으나 소요되는 비용과 시간이 많 았다. 작은 크기 때문에 다루기 까다로워 아 예 연마를 하지 않는 때도 다수였다. 이 회사 관계자는 비용 시간을 쉽게 줄일 수 있어 연마를 피하던 업체는 물론이고 독자적으로 연마하던 업체들에서도 좋은 반응을 얻고 있 다 고 덧붙였다. 주성엔지니어링, 식각장비 미국 올버니 나노텍에 납품 주성엔지니어링(대표 황철주)은 차세대 반도 체 공정 장비를 미국 올버니 나노텍 캠퍼스에 공급한다고 지난달 23일 밝혔다. 올버니 나노텍 캠퍼스는 앤드류 M 쿠오모 뉴 욕주 주지사가 차세대 반도체 산업을 위해 집 중 육성하는 곳이다. 주성엔지니어링은 신소 재 금속층을 제거하는 식각 장비를 공급한다. 또 공간과 시간 분할을 동시에 할 수 있는 반 도체 증착 장비도 납품한다. 이 제품은 기존 화학증착(CVD)과 원자층증착(ALD)뿐 아니 라 질화(Nitridation), 산화(Oxidation), 도핑 (Doping)과 금속(Metal) 전극 증착 기능 등 다양한 공정에 적용할 수 있다. 주성엔지니 어링은 뉴욕주립대 나노스케일 과학 공학대 (CNSE)와 차세대 반도체 공정용 식각 및 봉 지 장비를 공동 개발하기로 합의했다. 황철주 사장은 우리가 공급한 장비는 새로운 금속물질을 식각하는 공정에 적합한 솔루션 이라며 미국 유명 대학과 협력해 차세대 반 도체 장비 시장을 선점할 수 있는 기반을 마 련할 것 이라고 말했다. 서울시, 미니태양광 보급사업 신청 7월말까지 연장 서울시가 베란다 등 일반 가정집에 설치하는 미니태양광 보급사업 신청기간을 늘린다. 서 울시는 미니태양광 보급사업 신청기간을 지 난달 20일에서 7월말까지 연장한다고 지난 달 24일 밝혔다. 미니태양광은 전격용량 200~260W의 태양 광 모듈과 인버터 등 설비를 말한다. 공동주 택 베란다 등에 설치할 수 있어 기존 가정용 태양광의 가장 큰 문제인 공간문제를 해결할 수 있다. 설치 가격은 65만~68만원 수준이 며 설치를 원하는 시민은 각 자치구 환경과에 신청하면 30만원의 보조금을 지급받는다. 한 달 최대 3000원 정도 전기요금을 절약할 것 으로 예상된다. 서울시는 총 8000가구에 대 July

50 Ceramic & Advanced Material News 해 보조금을 지원한다. 신청은 서울지역 공동 주택 거주자라면 누구나 가능하다. 특히 공동 주택은 1개 단지에서 30가구 이상 단체로 제 출하거나 에너지 자립마을로 지정돼있으면 우선 선정 대상이 된다. 일반 개인 신청자도 전체 8000개 중 5% 이내, 에코마일리지 가 입자 등을 우선으로 선정한다. 서울시는 한솔테크닉스(260W), 신성솔라 에너지(250W), 제이에스피브이(255W), 마 이크로발전소(200W 210W), 이앤에이치 (255W)가 생산하는 6개 제품을 대표 모델로 선정한 상태다. 현재 신청자를 대상으로 다음 달 초부터 설치에 들어간다. 서울시는 아파트 등에 미니태양광을 설치하면 홍보 효과가 발 생, 수요가 늘어날 것으로 기대하고 있다. 권민 서울시 녹색에너지과장은 미니태양광 사업은 초기 투자비 부담을 크게 줄일 수 있고 아파트 등에도 설치할 수 있어 앞으로 보급이 빠르게 늘어날 것으로 예상된다 며 아직 설 치 현장이 없어 신청에 나서지 못하는 가구가 많지만 실제 설치된 모습을 보거나 전력 생산 으로 인한 이익을 경험한 시민이 많아지면 수 요가 빠르게 늘어날 것 으로 예상했다. 비손테크, 산업용 마이크로웨이브 건조기 시장 진출 대용량 마이크로웨이브 장치 전문업체인 비 손테크(대표 정연실)가 산업용 마이크로웨이 브 건조기 시장에 본격 진출한다. 비손테크는 지난달 식품제조업체 P사를 비롯 해 산업용 소재업체인 S사, 특수농산물 제조 사인 K사와 대용량 산업용 마이크로웨이브 건조장치 공급계약을 잇달아 체결, 6월부터 9월까지 순차적으로 공급한다고 지난달 23 일 밝혔다. P사에는 하루 20만톤의 식품을 건조할 수 있 는 400kW급 마이크로웨이브 건조장치를 공 급하기로 했다. K사에는 50kW급 장비를 오는 9월까지 공급한다. 하루 6톤을 처리할 수 있 는 규모다. S사에는 가축사료와 건축자재 건 조처리용 마이크로웨이브 건조장치를 공급할 예정이다. 비손테크가 개발한 산업용 마이크로웨이브 건조장치는 기존 열풍 건조방식 장비에 비해 건조시간을 대폭 줄일 수 있는 것이 특징이 다. 기존 열풍 건조방식은 40시간정도 걸리 던 건조시간이 마이크로웨이브 컨베어 연속 방식으로 건조하면 몇시간이면 된다. 에너지 효율도 높아 생산량 증대 효과도 뛰어 나다. 마이크로파 가열은 피가공물 분자 가운 데 쌍극자나 이온 등을 진동시켜 내부에서 발 열시키는 방식이라 외부 가열과 비교해 급속 가열이 가능한 덕분이다. 마이크로파의 고주 파 전계가 살균작용까지 해주기 때문에 가열 과 동시에 살균과 곰팡이 방지 효과도 볼 수 있다. 특히 식품 포장 과정에서 발생할 수 있 는 오염요소도 포장 후 마이크로파를 조사하 는 것으로 97% 이상의 살균 효과를 제공한 다. 구운 과자나 포장한 떡 등 식품 살균 및 곰 팡이 처리 과정으로 활용, 안정성을 높일 수 있게 해준다. 정연실 비손테크 사장은 앞으로 마이크로웨 이브 기술을 이용해 음식물 슬러지와 바이오 매스 에너지 등 다양한 산업 분야에 진출할 계획 이라며 스리랑카 현지 업체와 구체적인 사업 협의를 진행하고 있다 고 말했다 탑전지, 대만에 전기스쿠터 배터리팩 공급 탑전지(대표 노환진)는 대만 정부가 정한 전 기스쿠터 전기자전거 충전인프라 구축사업 자 시티파워와 신서플러스에 배터리팩을 공 급할 예정이라고 밝혔다. 자사의 512W급 리 튬이온 이차전지 팩이 최근 두 회사의 제품 테스트를 통과돼 최종 협상만을 앞두고 있다. 대만 정부는 올해 300개 충전소를 시작으로 매년 300개씩 앞으로 10년간 국가 전역에 3000개 충전소를 세울 계획이다. 충전소당 90개 팩이 적재돼 올해만 약 2만7000개 팩 이 투입된다. 특히 이 충전소는 대규모 에너 지저장장치(ESS) 인프라도로 활용된다. 충전 소에 저장된 약 50kW의 전기를 국가전력망으 로 보내 전력피크나 비상전원으로 활용한다. 약 20가구가 하루 동안 사용할 수 있는 전기 를 충전소가 보급하는 셈이다. 무인으로 운영되는 충전소는 전기스쿠터 전 기자전거 이용자가 직접 배터리를 교환하는 방식이다. 사용한 배터리팩을 충전소 내 충전 박스에 삽입한 후 충전이 완료된 다른 배터리 팩을 자신 스쿠터에 장착하도록 설계됐다. 대 만 전기스쿠터는 출력용량에 따라 512W급 배터리팩 2개, 4개, 6개씩 장착하도록 규격 화됐다. 6개를 장착한 전기스쿠터 주행거리 는 110km로 배터리팩 한 개당 교환비용은 약 800원이다. 탑전지 배터리는 고온에서도 안정적인 충 방전 성능을 지원하는 리튬 코발트 마그네 슘(NCM) 리튬이온전지로 삼성SDI, LG화학, 50 ceramic korea

51 Ceramic & Advanced Material News SK이노베이션, 코캄 등과 함께 배터리 셀 개 발 생산력을 갖춘 국내 몇 안 되는 업체다. 이기수 탑전지 상무는 대만의 스쿠터 등록대 수가 1300만대 이상으로 스쿠터 한대가 배 출하는 탄소가스는 자동차 3배에 달할 만큼 환경오염이 심각하다 며 대만 정부의 주도 로 10년간 배터리 교환소를 3000~4000개 설치할 계획이서 배터리 공급물량은 점차 늘 것 이라고 말했다. 나노리소스, 순수 나노 다이아몬드 제조 공정 개발 나노 다이아몬드 전문업체 나노리소스(대표 권명택)는 자체 강화 화학 기계공정 기술로 불순물 투입 없이 순수 나노 다이아몬드 입자 를 분리했다고 지난달 22일 밝혔다. 공정 비 용 절감은 물론이고 적용할 수 있는 애플리케 이션도 늘어나는 계기가 될 것으로 보인다. 기존 나노 다이아몬드보다 순도가 높아 성능 이 좋고 금속코팅제 방열소재 등 다양한 분 야에 활용 가능하다. 나노 다이아몬드는 통상 고성능 폭탄을 터트 려 만든 원재료(Soot)에 금속 금속수산화물 등을 반응시켜 추출한다. 이 과정에서 금속 이온을 포함한 불순물이 나노 다이아몬드와 함께 빠져나와 이를 제거하기 위한 추가 공정 이 필요했다. 순도가 낮은 탓에 다른 소재와 반응도가 떨어져 만들 수 있는 응용 제품에 한계가 있거나 만들어도 품질이 좋지 않았다. 나노리소스는 원료에 화합물을 넣지 않고 순 도 99%의 나노 다이아몬드를 생산할 수 있는 공정을 자체 개발했다. 이 회사의 공정으로 생성된 나노 다이아몬드는 순도가 높기 때문 에 잘 퍼지고(고분산성) 여러 소재와의 반응 성 결합력이 뛰어나다. 나노 다이아몬드 분 말 용액은 물론이고 유도체(유사화합물)도 만들 수 있어 바이오 제약 등 다양한 산업과 접목시키는데 용이하다. 나노 다이아몬드 용 액 기준 평균 입자 크기는 20nm로 최소 5nm까 지 구현 가능하다. 나노 다이아몬드는 열 전도성이 높고 경도(표 면의 굳기)가 10으로 지구상에 있는 광물 중 가장 단단하다. 탄소나노튜브(CNT) 그래핀 (Graphene)보다 전기전도성이 낮다. 에너지 를 주입했을 때 자체적으로 빛을 내고 인체에 무해하다는 특성을 가져 차세대 소재로 주목 받는다. 전기차 시장 키우겠다 테슬라, 보유특허 무료 공개 테슬라가 보유한 특허를 모두 무료로 공개한 다. 완성차 업체가 보유 특허를 무료로 공개 하는 것은 사상 처음이다. 지난달 12일(현지시각) 로스앤젤레스타임스 에 따르면 머스크 CEO는 기술적으로 앞서 나가는 것은 특허 보유와 상관없으며 가장 뛰 어난 기술자를 끌어오고 그들에게 동기를 부 여하는 데 달렸다 면서 특허 공개를 선언했다. 그는 공개할 특허는 테슬라 전기차의 전기 구 동장치와 동력 전달 장치 등 핵심 기술과 관 련된 것이라면서 특허 공개는 전기차 산업 발 전을 촉진할 획기적인 진전이라고 밝혔다. 다 른 전기차 업체가 테슬라의 특허 기술을 마음 대로 가져다 사용해도 절대 소송을 걸지 않겠 으며 심지어 짝퉁 테슬라를 만들어도 상관 없다고 머스크는 덧붙였다. 테슬라는 또 미국 전역에 건설 중인 초고속 충전 기술과 충전소 네트워크 구축 기술도 공 개한다. 테슬라는 이미 충전소 네트워크를 BMW와 공유하는 방안을 논의 중이다. 테슬 라의 특허 공개라는 기발한 카드는 전기차가 미국 자동차 시장에서 고작 1%도 안 되는 소 규모이기 때문에 가능했다는 분석이다. 머스크는 우리 경쟁자는 소규모 전기차 제조 업체가 아니라 매일 수많은 자동차를 쏟아내 는 내연기관 자동차 업체 라고 말했다. 이번 결정은 전기차 생산을 촉진해 소비자들이 점 점 내연기관 자동차에서 벗어날 기회를 만들 어 줄 것이라고 그는 전망했다. 에너지관리공단, 주택용 태양광 대여사업 5개 컨소시엄 선정 에너지관리공단은 태양광 보급 활성화를 위 해 올해 시행하는 태양광 대여사업의 사업자 로 에스이아이비, LG전자, 한빛이디에스, 솔 라이앤에스, 한화큐셀코리아 5개 컨소시엄을 선정했다고 지난달 23일 밝혔다. 대여 사업자는 AS 우수성과 고객만족도, 사 업운영능력, 경영상태 등에 대한 전문가 평가 를 거쳐 선정했다. 소비자에게 대여기간(15 년-기본 7년, 연장 8년) 동안 안정적 유지보 수 서비스를 제공하기 위해 대여사업자, 제조 기업, 전문시공기업 간 컨소시엄 형태로 운영 된다. July

52 Special 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 3D Printing 기술의 개요 - 최근 재료 및 응용 - 조 원 진_ 한국과학기술연구원 다원물질융합연구소 Post-Doc 이 헌 주_ 한국과학기술연구원 다원물질융합연구소 선임연구원 문 명 운_ 한국과학기술연구원 다원물질융합연구소 책임연구원 1. 서 론 등 인터넷을 기반한 3D Printing 관련 시장의 급속 케익 제작부터 달표면에 집짓는 프로젝트까지 최근, 한 확대가 이루어지고 있다. 3D 프린터의 활용 가능성에 많은 국민들이 큰 관심 을 보이고 있다. 3D 프린터는 이제 막 개발이 시작 D Printing 산업의 국내외 현황 된 새로운 기술이 아니다. 1984년 최초로 개발된 이 3D 프린터와 관련된 시장은 매년 높은 성장률과 래 2000년대 초반까지 제품 모형이나 시제품을 제 함께 향후 제조업과 각종 산업 분야에서 혁신 동 작하는 범위에서 계속적으로 사용되어 왔다 (그림 력이 될 것으로 예측되고 있다. 세계 각국에서는 1). 최근 들어, 미국을 비롯한 국가들에서 제조업의 표 1에 제시한 것과 같이 3D Printing을 통한 혁신 글로벌 메가트렌드를 이끌 생산기술로 3D Printing 을 꾀하기 위해 국가 차원의 대대적인 지원 및 육 을 발표하면서 3D Printing의 맞춤형 다품종 소량 성이 이루어지고 있다. 미국의 경우 버락 오바마 대 생산의 특징이 크게 주목 받게 되었다. 단순한 제 통령이 2013년 공식석상에서 미국의 제조업 부흥 조 공정을 뛰어 넘어 스포츠, 문화, 생명, 나노과학 과 선도 및 새로운 일자리 창출을 위한 방안으로 등과의 융합 기술이 이루어져, 보석류, 완구류, 패션 3D Printing을 언급하면서 국가 주도적 산학연 중 및 엔터테인먼트 산업과 기술적 난이도가 높은 자 심의 로드맵을 작성하였다. NASA와 국립과학재 동차, 항공/우주, 방위산업 및 의료기 등 다양한 산 단, 국방부, 에너지상무부의 재정지원으로 국립 적 업 분야에서 제품 개발에 활용되고 있다 (그림 2). 층 가공(Additive Manufacturing, AM) 혁신연구 또한, 전 세계적으로 3D 프린터 시장을 양분하고 소(National Additive Manufacturing Innovation 있는 Stratasys사의 원천기술 특허가 2007년 만료 Institute, NAMII)를 개설하여 3D Printing 개발 및 되었고, 3D Systems사의 특허도 2014년 2월 만료 실용화에 집중 투자를 하고 있다 [2]. 한 분야에 치우 되면서 영국의 RepRap과 같은 오픈소스 프로젝트 치기 보다는 기술 개발을 세분화하여 디자인, 공정 가 시작되었으며 프린터 제작을 위한 중요한 기술적 모델링과 제어, 재료와 설비, 응용, 교육, 연구개발과 자료들이 인터넷에 공유되면서 폭발적으로 이 분야 센터 설립에 이르기까지 전분야에 걸쳐 체계적인 시 가 활성화되고 있다. 특히 Shapeway이나 Thingi- 스템을 갖추는 범위에서 진행하고 있다. 유럽연합은 verse 등 3D 소프트웨어 및 디자인 데이터의 거래 첨단기술 육성을 통해 현재 제조업이 총 GDP에서 52 ceramic korea

53 그림 1. 3D Printing 역사 및 발전 현황 [1] 그림 2. 3D Printing 기술 적용분야 (출처: Frost & Sullivan analysis, 2013) 차지하는 비중을 2020년까지 16%에서 20%까지 표하고 2018년 완성 시기를 목표로 소재 개발에 5 늘리는 프로젝트에 3D Printing을 중점과제로 내세 년간 총 30억엔(약 330억 원) 투자를 결정하였다. 우고 있다. 일본에서는 국가 산업 경쟁력 향상을 위 중국에서는 전자산업 연구를 포함해 항공, 고정밀 해 2013년 경제 산업성 3D 프린터 개발 계획을 발 부품 제조 연구개발 분야에 총 4,000만 위안(약 72 July

54 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 억 원)의 대대적인 투자를 하고 있다 [3]. 이러한 흐 라인 서비스에 대해 살펴보고 기대효과 등에 대 름과 경쟁 가치를 반영하듯 정보 기술에 대한 연구 해 다루고자 한다. 와 자문을 전문적으로 하는 가트너(Gartner, Inc)는 2014년 올해의 10대 전략기술 에 3D Printing을 선 정하였으며 특히 미래 혁신적 파괴 기술(disruptive 2. 3D Printing 개요 technology)로 구분하였다(그림 3). 3D Printing은 한 층씩 재료를 쌓아 올려 3차원 [4] 한국에서도 국내 3D 프린터의 활용 수요는 해가 입체를 만들어 내는 적층가공 기술의 일종으로 거듭될수록 고성장을 이루고 있다. 3D Printing의 서, 스캐닝이나 모델링을 통한 3차원 이미지 데이 순회 국제행사인 Inside 3D Printing Conference 터 정보를 기반으로 매우 복잡한 형상을 빠르고 용 & Expo 의 국내 1회차 행사 (2014년. 6월)에 약 9 이하게 구현할 수 있다. 3D Printing 과정은 크게 천명, 25개국 이상의 글로벌 및 국내 500대 기업이 참여했다는 보고는 한국에서도 3D 프린터의 활용 수요와 관심이 점차 증가하고 있음을 보여주는 일례 이다. 최근 들어, 박근혜 대통령의 3D printing 기 술의 언급과 더불어 국내에서도 3D Printing에 대 한 관심이 높아지는 가운데 2013년 산업통상자원 부는 산학연과 함께 3D Printing 산업 발전 전략 포럼 발대식을 개최하여 육성 방안을 고려 중이다. 또한, 2014년 1월 국가중점과학기술로써 3D Printing을 선정하는 등 (그림 4) 세계적 흐름 속에서 경 쟁력을 갖기 위한 시도를 점차 넓혀가고 있는 추세 이다. 하지만 주요 국가들이 3D 프린터 제조 및 관 그림 3. 가트너, 2014년 10대 전략기술 트랜드 련 기술에 대대적인 지원을 가하는 반면 국내 연구 나 투자는 미미한 수준이어서 제품 개발은 미약한 수준이다. 그로 인해, 3D Printing 관련 기술을 보 유한 업체는 양산체계를 구축한 캐리마와 로킷, 인 스텍을 비롯한 일부 중소/벤처기업과 조립형 판매 방식에 의존하고 있다. 본 논문에서는 전 국내외 로 급속한 확대가 이루어지고 있는 3D Printing 산업의 전반적인 동향과 소재, 응용 및 온 표 1. 3D Printing 산업에 대한 주요 국가들의 관련 보도 및 움직임 그림 4. 국가중점 과학기술전략로드맵 (2014/1/21) 54 ceramic korea

55 그림 5. KIST 다원물질융합연구소 연구진이 FDM 3D 프린터로 만든 beetle의 제작 과정 그림 6. 3D Printing 산업에 있어서 응용-기술-소재의 관계도 (출처: Frost & Sullivan analysis, 2013) 표 2. 3D 프린터의 조형방식에 따른 분류 분류 재료 기술명 고체 기반 압출 적층 열가소성 플라스틱, 나일론, 나무 FDM: Fused Deposition Modeling 와이어 또는 필라멘트 타입의 열가소성 소재를 열을 통해 녹인 후 노즐을 통해 압출되는 재료를 적층하여 제작함 SLS: Selective Laser Sintering 분말형태의 재료를 가열한 후 결합하여 조형함. 재료형태에 따라 접착제를 사용하거나 레이저를 사용함 파우더 기반 광경화성 액체 기반 라미네이트 열가소성 플라스틱류 파우더, 금속류 파우더, 세라믹 파우더 광경화성수지 (액체 형태의 포토폴리머) 종이류, 금속류 호일, 플라스틱 필름류 조형방식 3DP: Powder Bed and Inkjet Head Printing 석고타입의 분말 파우더가 도포된 층 위에 접착제(바인더)가 잉크젯 헤드를 통해 분사되어 형상을 제작함 EBM: Electron Beam Melting 고진공 상태에서 전자 빔을 이용해 금속 파우더를 용해하는 방식으로 적층함 SLA: Stereolithography 광경화성 수지가 담긴 수조 안에 레이저 빔을 투사하여 조형하고, 수조 안에 있는 조형물이 한 층씩 만들어질 때마다 층 두께만큼 수조가 하강함 DLP: Digital Light Processing 광경화성 수지에 조형하고자 하는 모양의 빛을 순간적으로 투사하면서 수지를 층층이 경화시키면서 제작함 Polyjet: Photopolymer Jetting 광경화방식과 잉크젯 방식의 혼합형으로, 프린터 헤드에 있는 수백개의 미세 노즐에서 재료를 분사함과 동시에 자외선으로 경화시켜 조형함 LOM: Laminated Object Manufacturing 칼이나 레이저로 종이, 플라스틱, 금속 라미네이트를 절단하고 각각의 층 들을 접착제로 접합하여 조형함 자료: 참고문헌 [2]의 자료를 기반으로 편집 July

56 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 Modeling-Printing-Finishing 단계로 구분된다. Modeling 과정에서는 CAD와 같은 컴퓨터 그래 [1] 픽 설계 소프트웨어를 통해 3차원으로 형상을 디 자인하고 3D 프린터에서 사용되는 STL 파일 포맷 으로 변환되어 저장된다. 다음의 Printing 과정에서 는 STL 파일을 각각의 3D 프린터에 포함된 전용 프 로그램에서 불러들이고 프린터 해상도에 따라 가 로 방향으로 레이어를 분할한다. 3D 프린터는 이 정 보를 입력 받아 단일 층(layer)을 적층하여 입체적 인 형상을 완성시킨다. 마지막으로 Finishing 과정 에서는 사용된 재료와 프린터 타입에 따라 경화 및 부산물 제거 등의 후처리 작업을 거치게 되어 최종 적으로 원하는 3D 출력물이 제작된다 (그림 5). 3D Printing을 통한 제조방식은 기존 공정에 비해 조립 비용을 크게 낮출 수 있으며, 제작에 소요되는 에너 지가 약 50% 이상, 소재는 약 90% 이상 절감할 수 있다고 알려져 있다 [5]. 그림 7. 다양한 열가소성 필라멘트와 FDM 프린터로 제작된 형상들 (출처: 대한 보급이 활발해지고 있다. 이러한 흐름의 중심 3D Printing 기술 방식에는 다양한 종류가 있으며 에는 저가형 3D 프린터의 대표 방식인 FDM의 확산 사용되는 재료에 있어서도 여러 가지로 분류된다 보급이 크게 기여했기 때문에 주 소재인 열가소성 (그림 6). 아래의 도표 2는 3D Printing의 주요 기술 플라스틱 필라멘트에 대한 개발이 가장 보편적으로 방식과 그에 따라 사용 가능한 재료를 보여준다. 대 이루어지고 있다 (그림 7). 각 소재의 특성에 따라 표적으로, 플라스틱 소재를 기반으로 하는 압출 적 출력물에 사용되기도 하고 출력물을 서포트하는 지 층방식과 파우더 기반 방식, 광경화성 액체 기반 방 지대로 사용된 후 특정 용액에 의해 제거되는 데에 식 등으로 분류되며 각각의 방식도 세세한 공정의 이용되기도 하며, 다양한 색상으로 염색이 가능하 차이로 다양하게 구분이 된다. 한 번에 적층되는 층 여 폭넓은 색상 구현이 가능한 이점들 때문에 건축, 의 두께와 선폭도 3D 프린터에 따라 약 16~100 μm 자동차 및 산업용 부품 소재, 의류에 이르기까지 광 (0.016~0.10 mm) 정도로 다양하다 [6-11]. 범위한 분야에서 사용되고 있다. 1) ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) 3. 3D Printing 소재 및 응용 ABS는 강도가 높고 융해온도가 도로 열에 강한 특성을 가지고 있다. 또한 가격이 저렴하고 압 3.1. 플라스틱 계열 소재 출 시 낮은 힘을 필요로 하여 작은 부품을 만들기 3D 프린터의 급성장과 더불어 소재산업 또한 커지 에 적합하기 때문에 대표적인 필라멘트 소재로 사 고 있으며 제품의 조형방식에 따라 사용되는 재료 용되고 있다. 하지만, 가열 시 강한 냄새가 발생하여 가 다르기 때문에 다양한 소재개발에 집중적인 투 반드시 환기가 필요하고 열수축 현상으로 인해 형 자가 이루어지고 있다. 그 중에서도 데스크탑 형태 상에 따른 변형이 동반되는 경우가 있어 초반 사용 의 저가 3D 프린터의 개발 확산과 오픈 소스 프로 에 비해 요즘에는 PLA 소재에 대한 관심이 더 대두 젝트 시스템이 가능해지면서 개인용 3D 프린터에 되는 추세이다. 56 ceramic korea

57 2) PLA (Polylactic acid) 제작에 용이하다. PLA와 비슷한 유지력을 가지고 FDM 방식에서 가장 보편적으로 사용되는 소재로 있다. 서 옥수수와 같은 작물에서 추출할 수 있는 생물 7) HIPS (High Impact Polystyrene) 분해성 고분자이다. ABS에 비해 가격이 다소 비싸 리모넨(Limonene)이라는 용매에 녹는 특징으로 인 지만 생체친화적 소재라는 강점과 열수축 현상이 해 주로 출력물의 지지대로 사용된 후 제거된다. 상대적으로 약하다는 점에서 이용이 점차 확대되고 8) HDPE (High Density Polyethylene) 있다. 융해온도는 도이며 유연성을 조절할 110도의 낮은 녹는점과 우수한 내구성을 보유한 저 수 있다. 렴한 필라멘트 소재로 알려져 있다. 쉽게 잘 뭉치는 3) PC (Polycarbonate) 성질과 변형으로 인해 사용이 까다롭다. 충격방지에 강한 특성 때문에 우주항공, 전기부품, 자동차 등 높은 강도의 제품 생산에 사용되고 있다 액상기반의 열경화성 수지 소재 생체친화적이며 내구성이 좋고 융해온도는 150도 SLA나 DLP 방식의 3D 프린터는 포토폴리머 액상 정도이다. 소재를 기반으로 레이저 조사에 의한 광경화를 특 4) Nylon 징으로 형상을 출력한다. 포토폴리머(Photopoly- 고정된 형상 제작에 한정적이었던 다른 소재에 비 mer)는 보통 모노머에 증감제나 중합개시제를 가 해 신축성이 있어 변형이 가능한 제품을 출력할 수 한 것으로 빛의 조사에 의해 모노에서 폴리머로 변 있다는 장점이 있다. 우수한 면 접착성과 염료 흡수 화하는 고분자 화합물이다. 액상소재를 사용하기 성을 보유하고 있고 높은 내구성과 강도를 가진다. 때문에 파우더나 분말 소재를 사용하는 프린터에 5) PA (Polyamide) 비해 출력물의 표면이 부드럽고 매끄러운 편이다. 하 PA의 출력물은 내마모성이 좋으며 충격강도가 상당 지만, 제작시 형상을 위로 매달고 올라가는 오버행 히 강하고 유연하다. 출력물의 표면은 모래와 같고, 구조일 때 파트가 무너지거나 떨어지는 현상을 방 과립 형태를 띠며, 약간 구멍이 많다. 지하기 위하여 지지대가 생성되는데, 정밀하거나 복 6) Laywood 잡한 형상일 경우 지지대를 제거하기가 용이하지 목재로 구성되어 있으며 40% 정도의 재활용 목재 않다. 또한, 레이저가 액상수지에 접촉할 때 액체상 를 사용하고 있어 나무 느낌을 구현하기 위한 형상 태에서 고체상태로 변화되는 과정에서 수평방향과 수직방향으로 경화 수축이 발생하기도 한다. 1) UV 레진 광 합성수지, 광 중합체 등으로 불리며 액체에서 경화되기 때문에 표면이 고르고 매끄럽다. 가격은 FDM 방식의 플라스틱 소재보다 현저히 고가이며 출력 후 표면에 남아있는 미끄러운 레진을 제거하 기 위해 후처리 공정이 요구된다. 그림 8은 광경화 성 수지를 사용하여 제작된 형상들을 보여준다 금속 분말 소재 금속 재료는 활용 범위가 매우 넓어 시장 규모가 큰 그림 8. 광경화성 수지를 사용하여 만든 형상들 편이지만 현재 상용되고 있는 3D 프린터의 경우 장 July

58 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 비 및 소재 가격이 고가일뿐더러 가공방법, 소결온 도 및 공정과정이 섬세하여 다른 열가소성 필라멘 표 3. 대표적 금속 분말 소재 및 특성 Type 트 소재에 비해 실질적인 사용은 특정 분야에 국한 되어있다. 금속 파우더를 레이저로 가공, 소결하여 Applications Drawbacks Titanium Alloy Light weight Biocompatible Bioadhesion Biomedical implants Aerospace Motor sport Expensive Stainless Steel Corrosion resistance Sterilisability High toughness High ductility Functional prototypes Engineering Medical Expensive 적층하는 SLS 방식이 대표적으로 주로 자동차, 산 업용 공구, 항공/우주, 에너지 및 금형 분야에까지 Properties (Positive points) 사용될 수 있다 (그림 9). 티타늄으로 항공용 부품 인 Bracket 제조 시 기존의 machining 가공법으로 는 buy-to-fly 비율이 33:1로 큰 원가상승을 가져 오지만, 3D Printing을 적용하면 1:1로 줄일 수 있 어 원가비를 크게 낮출 수 있다고 보고되었다 [3]. 한 Nickel Alloy High temperature resistance Functional prototypes High ferromagnetism High temp. turbine parts Expensive Cobalt/ Chrome High specific strength Biocompatible High corrosion resistance Gas turbine Medical Dental (implant) Expensive Aluminum Alloy Light weight High thermal conductivity Functional prototypes Automotive Expensive Easy to finish Fast build rate Injection mold tooling Test prototype Expensive 층씩 금속 분말을 갈아가며 레이저로 가공하면 파 우더 베드가 낮아지고 다음 층에 열을 가해 조형을 하는 프로세스가 반복된다. 높은 열의 레이저로 금 속 분말을 선택적으로 녹이기 때문에 접한 면에서 Bronze 분말들 사이에 접합이 이루어지거나 일부가 증착하 여 서로 연결되어 결합하게 된다. 대표적인 업체로 는 독일의 EOS와 스웨덴의 Arcam이 있으며 EOS 의 경우 세계 시장의 46%를 차지하고 있다. 주로 사 용되는 금속 분말 소재로는 티타늄, 알루미늄, 코발 트-크롬 합금 등의 고부가가치 소재가 연구 및 활용 되고 있다. 타입에 따라 우수한 기계적 성질과 부식 에 대한 내성, 낮은 비중량, 생체 적합성 및 가벼움 등을 특징으로 하며 표 3애서 보여지는 것처럼 자 동차 및 항공분야, 임플란트를 비롯한 다양한 분야 에서 사용빈도가 점진적으로 높아지고 있다. 그림 9. 금속 분말을 이용하여 만든 형상들 (출처: EOS) 3.4. 세라믹 소재 세라믹으로 만들어진 출력물들은 알루미나 실리카 세라믹 파우더를 사용하며 3DP방식과 유사하게 제 작된다. 롤러를 이용해 얇은 층의 세라믹 파우더를 도포한 뒤 프린트 헤드가 유기 결합체를 분출하며 형상을 따라가게 된다 [12]. 이와 같은 반복적인 공정 에 의해 완성된 형상은 3D 프린터에서 제거된 후 강 도를 높이기 위해 건조 오븐에서 구워진다. 세라믹 은 600도까지 열을 견딜 수 있으며 첫 번째 굽기 이 후 선 유약 코팅을 바른다. 이후 몇 번의 반복적인 유약 코팅과 건조 과정을 거친 후 최종적으로 빛나 58 ceramic korea 그림 10. 세라믹 소재를 이용하여 만든 형상들 (출처: i.materialise)

59 고 매끄러운 표면을 가진 형상물을 얻게 된다. 아직 4.2. 의료 업계 까지 고온의 건조 과정이 요구되고 물리적 손상이 3차원 스캔 이미지를 기반으로 맞춤형 제작이 가능 약하다는 취약점으로 인해 세라믹 소재에 대한 개 하다는 3D Printing 기술의 핵심이 가장 크게 적용 발과 응용이 낮은 편이지만 식기류 및 미술품 등의 될 수 있는 부분은 의학분야이다. 그로 인해, 인공 용도로 사용되고 있다 (그림 10). 혈관, 인공 장기, 보청기, 임플란트, 인공 뼈, 의학 보 조기 등의 다양한 분야에서 활발하게 연구가 진행 중이며 가장 큰 시장 중의 하나로 개발 및 투자가 4. 응용 분야 이루어지고 있다. 로봇팔: 미국 델라웨어 병원은 희귀성 근골격계 4.1. 자동차 분야 질환인 관절만곡증을 안고 출생한 환자를 위해 자동차의 대시보드, 바디패널 및 부품의 시제품에 3D 프린터를 이용해 의료용 로봇 팔을 제작하였 3D 프린터를 사용하고 있는 추세이다 [12]. 다. 어깨와 팔 등의 신체 크기에 맞게 제작된 로 고급 스포츠카 람보르기니는 Aventador 시제 봇 팔은 팔의 움직임을 도와줌과 동시에 성장 속 품 제작에 3D 프린터를 사용해 기존에 4달 동 도에 따라 제작 및 교체가 가능해졌다 (그림 12). 안 기존 40,000달러의 소요 비용에서 20일 동 인공 귀: 미국 코넬 의대에서 살아있는 세포로 안 3,000달러 수준으로 제조단가를 줄일 수 있 만들어진 주입용 겔과 3D Printing 기술을 사용 었다. 해 실제 귀와 동일한 모양의 인공 귀를 제작하였 비슷한 사례로 GM은 2014년 중형 세단 말리브 다 (그림 12). 제작시 3D 프린터를 사용하여 2년 정도 제작 시 간을 단축시켰다. 기존의 클레이 조각으로 만들 던 방식에서 SLS와 SLA를 혼합한 공정을 통해 비용과 시간을 줄이는 효과를 얻었다 (그림 11). 국내 회사인 현대모비스는 부품의 디자인 확인, 기류평가와 기능성 테스트를 위해 FDM 프린터 에 ABS 플라스틱 필라멘트를 사용해 주요 파트 들을 제작한 후 적합성을 확인하였다. 이를 통해 디자인 오류를 빠르게 발견하고 수정할 수 있어 3D 프린터에 대한 추가 보유 계획을 가지고 있다. 그림 12. (좌) 미국 델라웨어 병원에서 제작한 로봇팔 (출처: (우) 미국 코넬 의대에서 3D Printing 기술을 이용하여 만든 인공 귀 (출처: 교육 분야 그림 11. GM의 말리브 업데이트 시 제작된 3D Printing 사례 (출처: Chevrolet) 3D Printing을 이용한 수업은 학생들의 수업 이해 력과 창의력을 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 학생 July

60 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 여 인터넷과 SNS등을 통해 소셜 매뉴팩처링을 더 욱 가속화하고 있으며 전세계를 대상으로 생산, 유 통, 소비가 가능케 하고 있다. 창의적인 아이디어를 구현의 실현이 가능하게 하는 클라우드 펀펀딩 혹 은 소셜 펀딩의 대표 주자인 Kickstarter나 indiegogo 등이 활발한 활동을 하고 있다. Kickstarter 그림 13. 본 연구진이 제작한 3D Printing 기술로 만든 초등학교 5학년 시각장애학생들의 사회 촉각 교재 (좌로부터 성덕 대왕 신종, 발해 치미, 발해 돌사자상, 2014) 의 경우 개인이나 소규모 업체에서 좋은 아이디어 들이 직접 프린터를 제작하고 디자인을 설계, 형상 원을 모아서 프로젝트를 가능하게 하는 펀딩을 하 제작에 이르기까지 여러 각도에서 참여할 수 있어 여 창업으로 연결되게 도와주는 프로그램이다. 물 교육에서의 활용 분야는 무궁무진하다. 론 후원자들은 나중에 아이디어가 제품화되면 그 본 연구진은 시각장애학생들의 교과서 상에서 제품을 받을 수 있는 일종의 예약 구매가 가능하다. 생략되어 있는 그림들을 3D Printing 기술을 이 또한 Shapeways, Thingiverse, Thebobbleshop, 용하여 3차원 형상의 촉각 교재로 제작 및 보급 Cubify 등과 같은 온라인에서 3D 모형의 데이터파 하고 있다 (그림 8의 지도, 그림 13). 사회 교과 일을 사고 팔고 있는 마켓플레이스 (marketplace, 과정에서 배우는 역사 시대 유물과 유적, 지도 시장)가 생겨나고 있다. 또한 주문한 파일을 출력하 등을 초등학교 시각장애학생들의 인지력을 고려 여 배달하는 다양한 서비스 모델을 제시하고 있으 하여 적합한 크기와 형상의 정밀도를 맞춤형 방 며 온라인 마켓플레이스는 다양한 형태로 진화하고 식으로 제작하여 이를 실제 수업 시간에 사용하 있다. 고 있다. (프로젝트)가 제안되었을 때 일반인들을 상대로 후 이러한 3D 프린팅 서비스 모델을 제시하는 대표 적인 기업인 Shapeways는 네덜란드 회사로, 뉴욕 D Printing On-line Service 에서 3D 프린팅 마켓플레이스 및 서비스를 하는 회 이제 3D 프린터는 이제 단순한 제작 장치가 아니 사이며, 사용자가 디자인을 하고 이를 프린팅 가능 다, 이를 구동하기 위한 소프트웨어 또한 핵심 기술 한 파일로 Shapeways 웹사이트에 업로드를 한다 이다. 3D 스캐닝 및 창의적인 설계가 가능한 소프 (그림 14). 이후 Shapeways를 통해서 실제 모형 프 트웨어 등에서부터 프린팅을 통해 나온 제품의 부 린팅이 가능하며 이를 다른 사용자에게 팔 수도 있 가가치를 극대화하기 위한 ICT와 3D프린팅 서비스 다. 특히 3-D 프린팅 팩토리가 뉴욕에 설립되어 사 를 연계한 새로운 비즈니스 모델 개발이 이루어져야 용자가 디자인한 제품을 직접 프린팅하여 1년에 수 할 것이다. 최근 3D 프린팅 기술이 차세대 제조업에 백만 개의 유저 디자인을 만들어내고 있다. 중요한 역할을 할 것으로 기대하는 이유는 최근 급 속도록 발전하고 있는 ICT와의 결합 및 융합 가능 성 때문일 것이다. 현재는 스마트 네트워크나 클라 5. 3D 프린팅 기술의 발전 방향 우드 컴퓨팅 환경 그리고 3D 프린팅 기술에 의해서 3D Printing 기술 중 프린터 개발과 시스템 자체에 다양한 분야에서 디지털화가 이루어지고 있으며 이 대한 개발은 어느 정도 이루어졌다고 알려져 있다. 를 기반한 제조업의 디지털화가 빠르게 진행되고 있 하지만 이에 비해서 프린터에서 주요 수익원으로 알 다. 여기에서 새로운 비즈니스 모델과 생산/유통/소 려져 있는 소재에 대한 개발은 전 세계적으로도 아 비의 패턴들이 새롭게 형성되고 있다 직까지 미비한 실정이다. 3D 프린터 기술은 새로운. [13] 3D 프린팅 기술의 발전은 제조업을 디지털화하 60 ceramic korea 제조 산업에 있어서 획기적인 발전 가능성을 잠재

61 그림 14. 3D 프린팅 관련 인터넷 서비스 마켓플레이스 하고 있지만 기존 방식과의 경쟁력에서 앞서기 위해 기술에 있어 금속 소재 및 기능성이 추가된 특수 서는 현실적으로 당면하고 있는 문제점에 대한 혁신 소재에 대한 앞으로의 개발 및 투자는 크게 확대될 적인 솔루션 마련이 시급하다. 여러 가지 제약사항 전망이다 (그림 15). 많은 사람들이 지금 당장에는 이 산재하고 있지만 우선적으로 3D 프린터는 제작 기대치에 미치지 못할 지라도 적어도 10년 내에 하는 방식에 따라 사용되는 소재의 타입과 종류가 는 다양한 분야에서 혁신적인 아이템들을 쏟아 다를 뿐만 아니라 크기와 정밀도에 있어서도 상당 낼 것으로 기대하고 있다. 히 제한적이다. 이 또한 3D Systems (미국)와 같은 따라서 전통적으로 우리나라가 강점을 가지는 소 대표적인 해외 3D 프린터 업체들이 독점하고 있어 재 분야에서의 노하우를 3D Printing 기술에 접목 동일 회사의 프린터에 동일 판매 소재만을 사용하 한다면 이 분야에서의 주도권을 얻을 수 있을 것이 게 제작되어 새로운 타입의 연구 소재를 적용하는 다. 더불어 한국이 3D Printing의 세계 시장에서 주 데에 한계가 있다. 그럼에도 불구하고, 3D Printing 도권을 얻기 위해서는 국가 차원의 연구개발 투자가 지속적으로 이루어져야 한다. 또한, 산업계의 목소 리를 담아서 소재, 시스템, 서비스에 대한 기술적 요 구에 대응할 수 있어야 할 것이며 소재, 프로세스, 검증 및 응용 분야의 집중화와 다양화의 균등한 분 배를 통해 기술융합과 수요산업이 발전할 수 있는 그림 15. 3D 프린팅 재료의 한계 및 경쟁력 확보 방안 기반 구축이 필요하다. July

62 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 참고문헌 [1] S. Koskins, 3D printing for artists, designers and makers, Bloomsbury, [12] 3D 프린팅 (프린터, 소재) 시장, 기술 전망과 국 내외 참여업체 사업전략, Market Report, IRS Global, [2] 3D 프린팅산업 시장/기술동향과 주요 산업분 [13] 문명운, 3D 프린팅, 단순한 제조를 넘어 소셜 야별 활용사례분석, R&D정보센터, 지식산업정 메뉴팩처링으로, 융합4casting, 융합정책센터, 보원, 호, pp , [3] 장웅성, 이상훈, 정창용, 3D 프린팅 제조혁명에 대한 한국 금속산업의 대응전략, 한국산업기술 평가관리원 PD issue report, Vol. 13-6, [4] Gartner, Top 10 strategic technology trends for 2014, 조원진 박사 newsroom/id/ 전북대학교 기계항공시스템공학부 학사 [5] P angaea Blog, posted by Matthew 전북대학교 기계설계학부 석사 Cohen on Monday, Drexel University 기계공학과 박사 pangaeaventures.com/blog/additive 재미한인과학기술자협회 (KSEA) 정회원 manufacturing-printing-a-better-and 대한여성과학기술인회 회원 cleaner-world 2013-현재 한국과학기술연구원 다원물질융합연구소 Post-Doc 재직 [6] The material jetting system as used by Objet. Picture source: 이헌주 박사 고려대기계공학과 학사 com/objet-3d-printing-technology.asp Texas A&M Univ. 기계공학과 석사 [7] The binder jetting process. Picture source: MIT 기계공학과 박사 2013-현재 한국과학기술연구원 선임연구원 현재 융합정책연구소 NT-IT 전문위원 printing [8] Principle of Laminated Object Manufacturing (LOM) using rolls of product material (left) 문명운 박사 and a cutting laser. Picture source: 서울대학교 금속공학과 학사 서울대학교 재료공학부 석사 서울대학교 재료공학부 박사 [9] University of Utwente, Overview of major RM Processes 서울대학교 신소재공동연구소 선임연구원 opm/research/design_engineering/rm/ Harvard 대학교, 응용과학부 박사후 과정 RM%20processes.docx Brown 대학교, 기계공학부 방문연구원 [10] C. K. Chua, K. F. Leong, C. S. Lim, Rapid 한국과학기술연구원 선임연구원 2013-현재 한국과학기술연구원 책임연구원 Prototyping. World Scientific, p.124, 현재 한국과학기술연합대학(UST) 부교수 [11] Kalpakjian, Serope and Steven R. Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, 5th edition, pp , Pearson Prentice Hall. Upper Saddle River NJ, ceramic korea 공동기획

63 Special 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 3D 프린팅 기술과 고온 에너지소자 김 형 철_ 한국과학기술연구원 고온에너지재료연구센터 선임연구원 김 병 국_ 한국과학기술연구원 고온에너지재료연구센터 책임연구원, 센터장 1. 서 론 3차원 프린팅 (3-dimensional printing) 기술은 고갈되어 가는 화석연료와 증가하는 환경규제는 지 이와 같은 고온 에너지 소자의 실용화에 나타나는 금 현재 인류가 겪고 있는 심각한 에너지 위기와 미 기술적 난제들에 새로운 돌파구를 마련해줄 수 있 래 에너지 기술에 대한 불안을 대변하는 현상으로 는 공정기술의 하나로 최근 큰 관심을 끌고 있다. 생각할 수 있다. 이러한 에너지 위기 상황에 대응하 최근 수년간 3차원 프린팅은 제조업과 정보통신 기 위해 전 세계적으로 다양하고 새로운 형태의 에 기술 (information communication technology, 너지 변환 및 저장 소자의 개발이 진행되고 있다. ICT)과 융합으로 시제품 (prototype) 생산이나 소 그 중에서 고효율, 청정의 차세대 에너지원으로 관심을 끌고 있는 많은 에너지 소자들은 대부분 세 량 맞춤형 주문 생산의 대중화를 통해 새로운 산업 의 형태 창출이라는 목표에 집중해 오고 있었다1-4. 라믹 소재 기반의 고온 작동 시스템이라는 공통점 하지만 기존 제조공정으로는 구현할 수 없었고 을 가지고 있음은 아주 흥미로운 사실이다. 대표적 생산성이 떨어지는 제품의 생산과 성능 향상을 가 인 예로 고체 산화물 연료전지 (solid oxide fuel 능하게 함으로써 정체에 빠진 기존 산업이나 신기 cells, SOFC), 세라믹 전해셀 (ceramic electroly- 술의 개발에 큰 기회를 제공할 수 있음은 주지의 사 sis cells), 열전소자 (thermoelectric devices), 그 실이다. 실시간 설계 및 생산 특성을 통해 기존 전 리고 세라믹 멤브레인 소자 (ceramic membrane 자, 자동차, 항공 산업이 재도약을 꿈꾸는 것이나 인 device)를 고려해 볼 수 있으며, 모두 무기물 소재 공 뼈, 관절, 장기의 제작과 같이 이전에는 존재하지 기반의 전기화학, 고체 물리학, 이온공학의 원리를 않던 새로운 의료 및 교육 산업의 제품들은 이러한 활용한 고온 에너지 변환 및 저장 소자라 분류할 3차원 프린팅 기술의 잠재성을 여실히 보여주는 사 수 있다. 하지만 이러한 세라믹 소재 기반 고온 에너 례라 할 수 있다1-4. 지 소자들은 기반 소재가 가지는 열-기계적 물성의 또한 세라믹 소재는 다양한 분야에서 차세대 기 특수성, 공정의 어려움, 그리고 고온 운전에서 나타 능성 소재로 주목 받고 있고, 3차원 프린팅 기술에 나는 낮은 소자 신뢰성 및 복잡한 반응 기구 등의 접목 가능한 스마트 세라믹을 개발하고 활용하는 기술적 어려움들이 그 실용화를 가로막고 있는 것 것은 그 가능성을 더욱 극대화 할 것으로 기대되고 도 사실이다. 있다. July

64 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 이러한 세라믹 3차원 프린팅 기술에 대응하는 스 마트 소재 및 혁신적인 공정기술의 개발은 세계적 인 3차원 세라믹 프린팅 수요를 미래 원천기술의 선 점과 이익 창출의 기회로 활용할 수 있어 차세대 글 로벌 성장 동력으로 예상된다. 본 3차원 세라믹 프린팅 심층 기술동향 보고서에 서는 이러한 3차원 세라믹 프린팅 기술이 가지는 특 징과 기술 개발 동향을 간단히 살펴보고, 현재 개발 그림 1. 고체산화물 셀의 기본 개념도. (a) 고체 산화물 연료전지. (b) 세라믹 전해셀. 중인 다양한 고온 에너지 소자의 연구 개발에의 응 만, 본 보고서가 다루는 세라믹 기반 고온 에너지 용 가능성을 타진해 보도록 하겠다. 덧붙여 기존 세 소자라는 영역에서는 주로 SOFC가 그 핵심 범주에 라믹 산업이 앞으로 3차원 프린팅 기술을 활용하여 있다고 할 수 있다. SOFC는 이름 그대로 고체상 산 차세대 에너지 기술분야에 기술적 주도권을 확보할 화물을 그 구성요소로 하여 제작된 연료전지를 통 수 있는 다양한 접근법도 함께 소개하고자 한다. 칭하는 말이다. 일반적으로 이트리아 안정화 지르코니아 (yttria- 2. 고온 에너지 소자의 이해 stabilized zirconia, YSZ)라는 고성능 산소이온 전 세라믹 기반 고온 에너지 변환기술은 전세계적으로 도물질을 전해질로 사용하고, 니켈 (nickel) 과 YSZ 서서히 각광받기 시작하는 차세대 에너지 기술이 를 연료극 그리고 란타늄 코발타이트 (lanthanum 다. 특히 고효율, 청정 이라는 핵심어로 대표되는 cobalitite)계와 같은 페롭스카이트 (perovskite) 산 고온 에너지 변환기술은 여러 가지 항목에서 저온 화물을 공기극으로 사용하여 구성한다. 형 기술과 차별화 되고 있다. 사용되는 대부분의 구성원소가 세라믹계 산화물 고온형 변환기술은 주로 높은 에너지 변환 효율과 인 만큼 대부분의 공정이 일반적인 세라믹 공정들 다양한 에너지원의 사용, 귀금속 원소의 불필요함, (분말 분쇄 및 과립화, 가압성형, 스크린 인쇄, 소결) 그리고 대용량 에너지원으로의 확장성과 같은 장점 의 조합으로 이루어진다. 최근에는 다양한 조성과 들을 가지고 있다. 하지만 고온 운전이라는 특수성 미세구조 제어를 활용하여 셀 성능을 비약적으로 으로 인해 재료의 제한성, 공정 비용의 상승, 그리고 향상시키기 위해 솔-겔 (sol-gel) 또는 진공기반 박 소자 신뢰성 문제가 경쟁기술에 뒤져 있다. 막공정, 정전분무 (electrospray)와 같은 신공정들 이와 같이 특장점이 다양한 고온형 에너지 변환 도 다각도로 SOFC 기술에 편입되고 있다. 기술은 전세계에 걸쳐 미래 에너지 기술로 주목을 받고 있다. 하지만 고온 운전이라는 원천적인 기술 2.2. 세라믹 전해셀 적 어려움과 재료적 한계로 인해 아직 연구개발 초 고온형 세라믹기반 전해셀은 앞서 설명한 SOFC와 기 단계에서 기술적 성숙도를 높이고 있는 단계이 거의 동일한 구조로 셀을 구성한다. 연료전지 반응 다. 본 단락에서는 주요 고온형 에너지 변환소자의 이 전기분해 반응의 역반응임을 고려하면 동일한 원리와 특징에 대해 간단히 알아보고자 3차원 프린 SOFC 셀을 역반응으로 운전하는 경우 (즉, 전기와 팅 기술에의 응용 가능성을 타진 하고자 한다. 수증기를 공급) 전기분해 반응이 활성화되는 전해 셀이 탄생하게 된다 고체 산화물 연료전지 고온형 세라믹 전해셀은 사용되는 연료가스에 따 지금까지 다양한 소재와 서로 다른 작동원리를 가 라서 수증기 전해 (steam-electrolysis), 이산화탄 진 여러 가지 연료전지가 개발되고 연구되고 있지 소 전해 (CO2-electrolysis) 또는 수증기 및 이산화 64 ceramic korea

65 탄소 즉, 동시-전기분해 (co-electrolysis)로 구분하 기도 한다. 료는 Bi2Te3와 PbTe, SiGe 등이 있다. 하지만 이런 재료들은 모두 유독성 소재가 포함 되어 있고, 고온 산화 환경에 취약하고 낮은 열전변 2.3. 열전 소자 환효율을 가지고 있기 때문에 전세계적으로 새로운 열전소자는 제벡효과 (Seebeck effect)라 불리는 고효율 세라믹 재료에 기반을 둔 열전소자를 개발 현상을 활용하여 열 에너지 (온도 차이)를 전기 에 하고자 하는 다양한 연구가 시도 되고 있다. 너지로 직접 변환하는 에너지 변환 소자를 통칭한 다. 각 단위 셀은 아래에 도식화된 그림 2와 같이 서 2.4. 세라믹 멤브레인 소자 로 다른 타입의 반도체 조합으로 구성된다. 일반적인 멤브레인 기술은 가스나 액체에 포함된 이 두 가지 반도체 물질로 이루어진 열전 소자는 어떤 성분을 선택적 투과성의 막을 활용하여 서 온도 차이가 있는 두 영역에 놓여 있고 이것은 전자 로 다른 농도의 농축액과 투과액으로 분리하는 것 와 같은 하전입자의 흐름을 일으켜서 전위차를 발 을 말한다. 세라믹 기반 멤브레인 소자는 알루미나 생 시키게 된다. 즉, 열이 반도체에 유입되면 셀 내 (Al2O3), 타이타니아 (TiO2), 지르코니아 (ZrO2)와 부 전자의 에너지 준위가 올라가고 높은 에너지 준 같은 무기물로 이뤄진 인공의 멤브레인을 사용하여 위의 전자는 자유롭게 움직일 수 있게 된다. 주로 가스 분리 공정과 같이 서로 다른 비율을 가 그림과 같이 전자는 n-타입 반도체를 통하여 뜨 진 물질의 전달 현상 (농축액과 투과액)에 많이 활 거운 곳에서 차가운 곳으로 흐르고 회로의 한쪽 끝 용된다. 에서 전자들은 셀로 다시 들어가고 p-타입 반도체 또한 높은 이온전도도를 가진 세라믹 물질을 기반 의 정공을 만난다. 이와 같은 원리를 가진 열전소자 으로 산소이온이나 프로톤 (proton) 전달 특성을 는 가격이 비싸고 변환효율이 낮아 산업 전반에 걸 활용하여 가스의 분리와 정제에 활용하기도 한다. 친 폭넓은 응용에는 분명히 한계가 있다. 가장 기본적인 원리는 다음과 같다. 하지만 높은 신뢰성, 열에너지 직접 회수, 무진동 적절한 운전 조건 (즉, 온도, 압력 및 전기화학적 소자, 정밀한 온도 제어 및 쉬운 소형화이라는 특별 포텐셜)하에서 이온형태의 원소 성분은 아주 치밀 한 장점들로 인해 제한적이지만 특수한 응용 분야 하고 불투과성의 세라믹 멤브레인에 침투될 수 있 (예를 들어 자동차 폐열 회수, 마이크로 냉각장치, 으므로 초고순도의 투과 및 분리를 통한 가스 정제 우주용 방사성원소 발전기 등) 에서 이미 널리 사용 가 가능한 것이다. 이와 같은 세라믹기반 멤브레인 되고 있다. 현재 가장 많이 사용되는 열전소자용 재 소자는 아주 우수한 선택적 분리 및 정제 성능 (> 99%)을 달성할 수 있음이 널리 알려져 있어 현재 전세계적으로 많은 관심을 불러 일으키고 있다. 3. 세라믹 3차원 프린팅 기술 3.1. 기술 개요 3차원 프린팅 기술은 수평의 얇은 층으로 나뉜 디 지털 디자인 데이터를 사용하여 레이어 (layer) 를 적층하는 방식으로 3차원 물체를 만들어내 그림 2. 에너지 변환 열전소자의 작동원리. (a) 발전 모드. (b) 가열/냉각 모드. 는 공정을 통칭한다. 다른 이름으로 적층 가공 July

66 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 표 1. 세라믹 소재를 위한 주요 3차원 프린팅 기술5 분류 원리 특징 선택적 레이저 소결법 (selective laser sintering, SLS) - 파우더 (powder) 기반 세라믹 원료에 레이저를 조사하여 고형화 시키는 과정으로 막을 생성함. - 경우에 따라 함께 사용한 폴리머 바인더는 전기로에서 탈지하고 세라믹 결함을 이룸. - 파생 기술로 전자빔 용융법과 선택적 레이저 용융법이 있음. - Carl Dekard를 비롯한텍사스 대학 연구진과 DTM 기술진에 의해 1980년대에 개발됨. - 빠른 조형속도와 높은 정밀도 및 소재 다양성을 가지고 있어 실제 부품, 공구 제작에 다양하게 사용중임. 융합 증착 모델링 (fused deposition modeling, FDM) - 압출 (extrusion) 기반 공정으로 세라믹 원료를 가진 고상 필라멘트를 가열된 노즐을 통해 분사하여 막으로 형성. - 노즐은 원료를 녹일 수 있을 정도의 고열을 발산하며 노즐을 통과한 원료는 신속히 경화되어 쌓이게 됨. - Scott Crump가 창업한 미국 STRATASYS 사에 의해 1980년대에 개발됨. - 제작비용은 저렴하지만, 조형속도가 느림. - 다양한 폴리머 소재에 대해서는 상당한 상업화가 진전되어 있음. 리소그래피 기반 세라믹 제조법 (lithography-based ceramic manufacturing, LCM) - 설계된 디자인을 세라믹 파우더와 폴리머로 구성된 슬러리를 사용하여 리소그래피 공정을 복합화하여 성형체를 제조함. - 그린바디 (green body)는 전기로에서 후속 열처리 공정을 수행하여 최종 세라믹 제품으로 완성됨. - 세라믹 전용 3차원 프린팅 기술로 오스트리아 LITHOZ사가 최초 상용화. - 높은 치밀성 (이론 밀도의 99% 이상), 정밀성을 가지지만 제한적인 크기와 소재의 부품에 국한됨. (additive manufacturing) 또는 쾌속 조형 (rapid 3.2. 기술 특징: 고온 에너지 소자로의 응용 prototyping) 이라고 불리기도 한다1-4. 앞 절에서 살펴본 것처럼 세라믹 기반 고온 에너지 1980년대 초에 최초로 3차원 프린팅 기술이 개발 소자들은 다양한 형상, 치수, 소재의 조합으로 이루 된 이래로 2000년 초반까지 주로 제품의 모형이나 어 진다. 따라서 소재 제한성이 큰 현재의 3차원 프 견본 제작용으로 사용되어 왔었지만, ICT와 융합된 린팅 기술은 분명한 한계가 있고, 미래의 기술적 진 제조업이라는 트렌드 속에서 다양한 시장에서 그 보가 반드시 수반되어야 함은 자명한 사실이다. 본 영역을 넓히고 있다. 더욱이 주요 3차원 프린팅 기 절에서는 3차원 프린팅 기술이 세라믹 기반 고온 에 술의 특허권이 2015년 전후로 만료가 예정되어 있 너지 소자로 활용될 때 선행되어야 하는 몇 가지 기 어 학문적, 산업적 관심은 그 어느 때 보다 크다고 술적 요구 조건을 간단히 검토해 보고자 한다. 할 수 있다. (1) 형상 및 밀도 제어 기술: 선천적으로 3차원 프 세라믹 분야에 범위를 좁혀서 살펴보면, 다른 소 린팅 기술은 탁월한 형상 및 밀도 제어 기술을 가지 재 분야에 비해 이 분야의 3차원 프린팅 기술은 여 고 있다. 하지만 이것은 현재 복잡한 추가 치밀화 과 러 가지 이유로 인해 기술적 성숙도나 산업적 활성 정이 필요 없는 수지상 소재에 국한되어 있다. 특히 화가 상대적으로 부족한 상황이다. 현재까지 접근 소결 공정이 수반되어야 하는 세라믹 소재는 소결 가능한 세라믹기반 3차원 프린팅 기술은 공정적 접 수축에 의한 치수 및 밀도 변화가 제품의 품질에 절 근법에 따라 크게 세가지로 분류해 볼 수 있다. 대적인 영향을 준다. 우리가 다루는 고온 에너지 소 본 보고서에서는 현재 주류 세라믹 3차원 프린팅 자에서도 다양한 기공 변화를 제어하고 구속된 소 기술이라고 할 수 있는 선택적 레이저 소결법 (se- 결 공정을 적용하여 형상 치수를 제어하는 기술이 lective laser sintering, SLS) 과 융합 증착 모델링 반드시 필요하고, 3차원 프린팅의 슬러리와 같은 원 (fused deposition modeling, FDM), 리소그래피 료 소재 및 후속 공정의 정밀한 제어가 반드시 동반 기반 세라믹 제조법 (lithography-based ceramic 되어야 한다. manufacturing, LCM) 방식에 집중하여 기술하도 그림 3(a)와 (b)는 이러한 형상 및 밀도 제어 기 록 하겠다. 각 기술의 원리와 공정 별 특징 및 역사 술을 3차원 프린팅 기술로 구현하기 위한 기초 실 를 표 1에 간략하게 정리하여 독자들의 이해를 돕 험 결과로서 다양한 공정 기법으로 경사 기공 구조 고자 한다. (gradient pore structure), 수축 억제 기술을 이룰 66 ceramic korea

67 그림 3. 고온 에너지 소자 구현을 위한 새로운 기술적 난제들에 도전하는 3차원 프린팅 기술. (a) 세라믹 기반 경사형 기공 구조의 가능성을 제안한 메사추세츠 공과대학교 기술진6. (b) 치밀화 과정의 형상 치수 제어 기술7. (c) 전기영동법을 활용한 금속과 세라믹으로 이루어진 이종 소재 소자의 구현8. (d) 이종 수지상 소재의 복합 조성을 통해 구현한 광학 특성 변화9. (e) SOFC 소자의 단면 전자 현미경 사진. 수 있음을 보여주고 있다. (2) 이종 상 (heteroge- 또한 있지만 3차원 프린팅 기술을 활용한 이종 상 neous phase) 및 다종 재료 (multiple materials) 과 다종 재료의 복합 구조체 제조는 혁신적 소자 의 융합 기술: 기계적-화학적 성질이 전혀 다른 이 개발을 위해 반드시 구현해야 할 요소 기술이므로 종 상 및 이종 재료의 물질들을 동시에 고려하여 구 그 가능성과 가치는 크다고 할 수 있다. 조체를 만드는 것은 전통적인 공정에서 조차 아주 널리 알려진 바와 같이 3차원 프린팅 기술은 금 어려운 문제이고, 이것을 3차원 프린팅 기술로 실시 형의 한계나 절삭공정이 고려되지 않아 복잡한 형 간 구현하는 것은 3차원 프린팅 기술의 차세대 목 상을 실시간에 생산하고 원재료 손실이 적어 제조 표라 할 수 있다. 원가가 싸다는 장점을 내세우고 있다1-4. 하지만 세 하지만 세라믹 기반 고온 에너지 소자를 위한 3 라믹 소재는 후속 치밀공정의 필요성, 소재 제한성 차원 프린팅 기술은 이러한 목표를 반드시 필요로 으로 인해 이와 같은 기본적 장점들을 전면에 부각 하고 있다. 앞서 설명한 기본 소자들의 원리에서처 하기 힘들뿐만 아니라 수많은 2차적 난제를 가지고 럼 다양한 이종 상과 다종 재료의 조합은 이런 세 있어 그 경제성을 현재로서는 담보하기 힘들다. 라믹 기반 고온 에너지 소자의 당연한 개념이었다. 그림 3(e)에 제시된 SOFC의 단면 전자현미경 사 그림 3(a)는 3차원 프린팅 기술로 새롭게 고려하고 진에서 나타나는 것처럼, 실제 세라믹기반 고온 에 있는 변형된 전기영동 성막 (electrophoretic de- 너지 소자들은 모두 복합소재 다층 구조를 기반으 position) 기술을 활용하여 금속성 재료인 텅스텐 로 하고 있어, 앞서 정리한 두 가지 기술적 선결 과 (tungsten)과 산화물 세라믹인 알루미나로 만든 복 제가 반드시 해결되어야 한다. 긴 안목을 가지고 3 합 구조체를 보여주고 있다. 차원 프린팅에 사용되는 원료 소재부터 공정 및 프 또한 그림 3(b)는 3차원 프린팅 기술 기반으로 두 가지 재료의 조성 비율을 다르게 하여 혼합-제작 린팅 시스템 기술까지 체계적인 점검과 검토, 논의 를 거쳐야 할 것이다. 하였을 때 극적인 광학 및 열기계적 특성 변화의 가 능성을 보여주는 결과이다. 이와 같은 결과들은 아 직 실험실 스케일의 기초적 단계이고 소재의 한계 4. 국내외 연구 동향 July

68 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 4.1. 국외 1981년 나고야 산업연구소의 Hideo Kodama가 처음 인쇄된 3차원 물체를 만들어 보였고, 1984 년 Charles Hull이 디지털 데이터에서 3차원 물체 를 프린팅 하는 기술을 개발하여 발표한 것이 3차 원 프린팅 기술의 시초이다. 이후 지속적으로 산업 용 3차원 프린터를 전세계에 걸쳐 개발하고 있으 며 STRATASYS, 3D SYSTEM, OBJECT GEOMETRIES 같은 회사들이 주도하고 있다1-4. 미국을 위 시한 중국, 일본, 유럽의 주요국들은 3차원 프린팅 기술을 자국이 글로벌 제조업 패권을 회복하고 지 속적으로 유지하는 핵심기술로 인식하고 국가차원 의 지원사업 (예를 들어 관련법 정비, 산업 클러스 터의 형성, 산학연계 연구사업 지원)을 적극적으로 진행하고 있다. 특히 미국의 경우 오바마 정부가 의회 연두교서 에서 3차원 프린팅 기술의 허브를 증설하고 제조업 혁신을 이루겠다는 비전을 제시하였고, 이를 수행 그림 4. 국외에서 수행된 세라믹 3차원 프린팅 기술의 여러 사례들. (a) LCM 공정으로 제작된 알루미나 (Al2O3) 소재의 마이크로트러스 (microtruss)10. (b) 3차원 레이저 리소그래피 방식으로 제조한 나노스케일 마이크로트러스 구조11. (c) FDM 공정으로 제작중인 세라믹 3차원 구조체12. 할 제조업 혁신을 위한 컨소시엄 의 설립을 발표하 였다. 또한 민관합동연구소인 국립 적층 가공 혁신연구 소 (National Additive Manufacturing Innovation Institute, NAMII)를 설립하고 15개 관련 허브를 증 설할 계획이다. 2012년 발표자료에 의하면 산업용 3 차원 프린팅 시장의 64.4%를 미국이 장악하고 있 지만, 미국은 자국이 큰 강점을 보이는 의료, 제약업 계에서 3차원 프린팅을 활용한 응용 연구를 더욱 활발히 진행되고 있다1-4. 중국은 국가발전 연구계획 및 2014년 국가과학 기술 프로젝트 지침 에 3차원 프린팅을 포함시키고 총 4,000만 위안을 연구개발에 투자하고자 한다. 또 한 쿤산지역에 20여개 3차원 프린팅 기업이 밀집시 키고, 다양한 군수산업 응용분야에 3차원 프린팅 기술을 적용하는 연구를 수행하고 있다. 그림 5. 오스트리아 LITHOZ 사에서 출시한 세라믹 3차원 프린팅 장비인 CeraFab 있다. 일본은 미국과 유럽에 뒤쳐진 형태이지만 다양한 유럽지역에서는 영국과 독일, 오스트리아가 3차 소재를 활용한 3차원 프린터를 개발하는데 집중하 원 프린팅 기술을 선도하고 있다. 영국은 2010년 노 고 있으며, 정부차원의 기술 로드맵과 3차원 프린터 팅엄 및 셰필드 대학교에 3차원 프린팅 연구조직을 기술의 교육 인프라 구축을 통해 그 기초를 다지고 설립하고 연구개발 자금을 지원하였고, 이를 토대로 68 ceramic korea

69 임피리얼 대학을 중심으로 3차원 프린팅 기술을 활 용한 SOFC 제작 프로젝트를 시작했다. 최근 국가과학기술심의회에서 3차원 프린팅 산업 육성 발전전략 안을 마련하고 국내외 동향 파악 및 독일의 경우 프라운호퍼 레이저연구소와 칼스루 추진전략에 대한 논의가 구체적으로 실시된 것은 3 헤 연구소를 핵심 허브로 3차원 프린터를 활용한 차원 프린팅 기술 발전을 위한 큰 첫걸음이라 할 만 소재 및 구조체 연구를 진행 중이다. 하다. 세라믹 3차원 프린팅 기술의 경우 포항공과대 년 오스트리아 비엔나 공대에서 시작된 학교, 서울대학교, 한국기계연구원과 같은 대학 및 LITHOZ 사는 이론밀도의 99.4% 이상의 치밀도와 정부출연연구소를 대상으로 개인연구사업 규모의 430 MPa에 이르는 강도, 40 μm급 해상도를 가지는 소규모 산발적 지원이 이루어지고 있는 실정이다1-4. CeraFab 7500 장비를 22만 유로의 가격으로 시판 주제를 구체적으로 살펴보면 주로 바이오 및 나노 하기 시작하였다. 비록 소재 제한성이나 제품 치수 분야의 응용 기술 연구와 프린팅 장비 개발 사업이 한계성이 있지만, 현재 전 세계에서 유일하게 상용 병행되고 있다. 몇 가지 주요 연구결과를 소개하면 화된 세라믹 3차원 프린팅 장비라는 것이 이 장비 다음과 같다. 13 가 가지는 중요한 의의이다. 세라믹 분야 3차원 프린팅 기술 연구개발 분야 에서 서울대 연구팀이 세라믹과 금속 적층형 3차 4.2. 국내 원 소자개발 과제를 진행하고 있고, 2014년 2월 한 국내는 3차원 프린팅 산업에 대한 준비와 활성화가 국세라믹기술원에서 잉크젯 (inkjet) 공정에 기반한 아직 미흡하고, 정부의 지원과 대응도 전무한 실정 Al2O3, BaTiO3를 60% 충진률로 3차원 구조체를 형 이었다. 2013년 한국경제신문의 보고에 따르면 국 성하여 PAM, 캐패시터등의 부품소자를 제작하여 내 3차원 프린팅 산업은 2012년 기준으로 약 300 발표한 성과가 있다. 덧붙여 세라믹 분야 3차원 프 억원 시장으로 추정되지만, 앞서 살펴본 주요 국외 린팅 국내 시장은 현재 전무한 실정이지만, (주)에이 기업들이 주도하고 있는 실정이다. 엠솔류션즈가 LCM 공정에 기반한 세라믹 3차원 프 1991년 삼성전자 생산기술센터에서 일본 미쯔 린터인 CeraFab 7500을 국내에 수입하여 독점판매 비시 (Mitsubishi) 의 고체 자외선 플로터 (solid object ultraviolet plotter) 장비를 도입한 것을 시 작으로 현대자동차, 손오공 같은 국내 제조업체에서 시제품 제작을 위해 부분적으로 3차원 프린터를 활 용하기 시작하였다. 하지만 3차원 프린터 시장은 주 로 외산 제품들이 대부분의 시장을 장악하고 있고 국내기업 중에는 2011년 양산체제를 구축한 캐리 마 (Carima)가 거의 유일하다고 할 수 있다1-4. 메닉스 (Menix) 와 인스텍 (Instec) 같은 일부 중 소 벤처기업들도 시제품을 개발하고 양산 초기단계 에 진입한 것으로 파악되지만 실제 보급까지는 시일 이 걸릴 것으로 판단된다. 하지만 2013년 박근혜 대 통령의 ICT 기반의 신산업을 육성 계획 발표를 기 점으로 국무회의, 과학기술인 신년 인사회에서 3차 원 프린팅 산업 육성과 발전전략에 대한 고려가 조 금씩 시작되고 있다. 그림 6. 국내에서 수행된 세라믹 기반 프린팅 주요 성과물. (a) 한국세라믹기술원에서 Al2O3, BaTiO3로 형성한 부품소자. (b) 서울대 연구팀의 세라믹 적층형 3차원 구조체. July

70 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 하기 시작함으로써 새로운 시장이 열릴 것으로 기 해 대형 국책사업의 발굴과 지원이 필요하다고 판 대한다. 단된다. 그 이유는 크게 세 가지로, 먼저 차세대 기 능성 소재인 세라믹을 에너지 소자에 적용하는 3 차원 프린팅 기술을 개발하여 세계적 수요창출과 5. 요약 및 전망 미래 원천기술의 선점 효과를 누릴 수 있어 글로벌 세라믹 소재는 다양한 분야에서 차세대 기능성 소 성장 동력으로 기대된다. 두 번째 단일 혹은 이종의 재로 주목 받고 있고, 3차원 프린팅 기술에 접목 가 세라믹 또는 금속-세라믹의 복합 다층구조를 활 능한 스마트 세라믹을 개발하고 활용하는 것은 그 용하여 산업, 사회, 문화 등 여러 분야에 접목, 확산 가능성을 더욱 극대화 할 것으로 기대된다. 특히 이 을 통한 고부가가치 융합형 신산업을 이루고 새로 종 세라믹 복합 다층구조를 필요로한 세라믹 에너 운 일자리 창출에 기여할 수 있을 것이다. 마지막으 지 소자 분야 (예를 들어 SOFC)는 세라믹 공정기 로 셀 신뢰성과 단가 문제로 실용화에 어려움이 있 술이 총망라되는 고도의 세라믹 공정기술 분야로 3 는 세라믹 에너지소자에 획기적이고 중대한 돌파구 차원 프린팅 기술이 도입되면 셀 신뢰성과 단가 문 를 3차원 프린팅 기술을 통해 확보할 수 있고, 이는 제로 실용화에 어려움을 겪는 SOFC 산업에 획기적 실용화의 기틀이 될 것임은 자명하다. 이를 통해 획 이고 중대한 돌파구를 확보할 수 있을 것으로 생각 득한 미래 에너지 변환 및 저장 기술은 국내의 미래 된다. 에너지 수요와 온실 가스 규제에 대응하고, 화석 연 차세대 고온 에너지 소자를 위한 세라믹 기반 3 차원 프린팅 핵심 기술은 초정밀 프린팅 제어 기술, 료 수입을 대체하는 핵심 에너지 기술로 발전할 것 으로 예측된다. 성형소재 기술, 그리고 실시간 실형상 소성 기술로 구분할 수 있다. 재료 제한성이 큰 3차원 프린팅 기 참고 문헌 술의 한계를 기능성 세라믹에까지 끌어올리기 위해 1. 한병준, 김영철, 허정은 (편집위원), 3차 산업혁 서는 계산과학기법을 도입하여 기존 세라믹의 열- 명, 3D 프린터 기술 현황과 시사점 한국연구재 기계적 특성의 한계를 극복할 수 있는 새로운 소재 단 Research Front 4 (2013). (결정질 혹은 비정질 단일상 또는 복합구조)를 설 2. 장웅성, 이상훈, 정창용, 3D 프린팅 제조 혁명 계하고, 개선된 세라믹 공정 기술을 활용하여 3차 에 대한 한국 금속 산업의 대응전략 KEIT PD 원 프린팅에 적합한 성형 소재, 즉 스마트 세라믹을 Issue Report 13-6, (2013). 개발해야 할 것이다. 또한 차세대 고온 에너지 소자 3. 김봉진, 3D 프린팅 기술의 발전과 광주의 정책 의 3차원 프린팅 구현을 위해 필요한 다종 세라믹 대응 전략 FOCUS 광주, 13-19, 1-25 (2013). 의 실시간 실형상 소성 기술은 초정밀 프린팅 제어 4. 조은정, 제조업 공정혁신의 기폭제 3D 프린팅 기술과 나노 구조 소재기술을 적극 활용하여 최소 한의 에너지로 최소한의 부피수축을 이루는 계면화 학 기술을 적용하고, 다종 세라믹의 특성에 따라 다 양한 파장의 에너지 전달 소성 기술을 고려하고 활 용할 필요가 있다. 산업 KIET 산업경제, 14-3, (2014). 5. 웹사이트, w w.me.utexas.edu/ news/2012/0712_sls_history.php 6. 웹사이트, 현재의 세라믹 3차원 프린팅의 국내 기술 수준은 7. A. Winkel, R. Meszaros, S. Reinsch, R. 선도국가에 비해 매우 미미한 수준으로 정부차원의 Muller, N. Travitzky, T. Fey, P. Greil, and L. 적극적인 투자와 지원이 절실한 시점이다. 이를 위 Wondraczek, Sintering of 3D-Printed Glass/ 해 원천기술의 확보와 산업기반의 육성 마련을 위 Hap Composites J. Am. Ceram. Soc., 95, 70 ceramic korea

71 (2012). 13. 웹사이트, 8. A.J. Pascall, F. Qian, G. Wang, M.A. Worsley, Y. Li, and J.D. Kuntz, Light-Directed Electrophoretic Deposition: A New Additive Manufacturing Technique for Arbitrarily Patterned 3D Composites Adv. Mater., 26, 김형철 박사 (2014). 서울대학교 기계항공공학부 학사 9. 웹사이트, 서울대학교 대학원 기계공학과 석사 미국 University of Michigan 기계공학과 박사 Printing/3DPrintingArticles/ArticleID/6696/ 현재, 한국과학기술연구원 고온에너지재료연구센터 선임연구원 USC-Researchers-Speed-Up-Multi-MaterialPrinting.aspx 10. 웹사이트, w w.fabbaloo.com/ blog/2012/12/5/the-cerafab d- 김병국 박사 printer.html 서울대학교 무기재료공학과 학사 서울대학교 대학원 무기재료공학과 석사 11. J. Bauer, S. Hengsbach, I. Tesari, R. 서울대학교 대학원 무기재료공학과 박사 Schwaiger, and O. Kraft, High-Strength 미국 Pennsylvania State University, PostDoc Cellular Ceramic Composites with 3D 현재, 한국과학기술연구원 고온에너지재료연구센터 책임연구원, 센터장 Microarchitecture, Proc. Natl. Acad. Sci., DOI: /pnas (2014). 12. 웹사이트, d-printed-ceramic-bricksdeveloped-for-large-scale-construction. 공동기획 html July

72 Special 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 세라믹 소재를 이용한 바이오메디컬용 3D프린팅 기술 윤 희 숙_ 재료연구소 분말/세라믹연구본부 책임연구원 1. 서 론 접근법이 도입되어 DIY (Do-it-yourself) 상품군으 3D프린팅, ASTM에 의하여 정식명칭 Additive 로 일반 사용자들도 다양한 방법으로 손쉽게 창작 manufacturing (AM) 즉, 첨삭가공이라 규정된 이 활동에 참여할 수 있게 되었다. 즉, 3D프린팅이라는 기술은 전혀 새로운 개념이 아니다. 1981년 일본의 명칭으로 기술의 대중화가 이루어지고 있다. 이러한 나고야 시립연구소 히데오 코다마에 의해 최초로 3D프린팅 기술에 대한 관심이 최근 과도하리만큼 개념이 제안되어졌고, 1984년 미국의 Charles Hull 뜨거워지고 있다. 이 디지털 데이터로부터 물리적인 3차원 개체를 인 아마도 첫째, 3D프린팅 시스템 관련 주요 원천특 쇄할 수 있는 과정인 Stereolithography를 개발, 특 허 기간이 만료되기 시작한 것. 둘째, 미국정부가 자 허를 출원하고 이후 3D Systems사를 설립, 1992년 국의 침체되어 있는 경기를 살리기 위해 제조업 혁 에 첫 입체인쇄술인 Stereolithogrphic apparatus, 신 역량 강화의 일환으로 3D프린팅에 본격적인 투 SLA를 개발 상용화한 비교적 오래된 기술이다. 자를 실시하고 2013년 오바마 대통령이 국정연설에 3차원 모델링을 통하여 획득한 데이터를 이용해 서 거의 모든 것을 제조하는 방법의 혁신 으로 기 원하는 형상을 3차원적으로 손쉽게 재현 가능한 술을 언급하면서 전 세계적인 이슈로 부상하여 EU, 그 특성상 제품개발에 필요한 시간과 비용을 크게 일본, 중국 등 각국이 발 빠르게 대형 기술 육성정 절감할 수 있어 종래에는 Rapid prototyping (RP) 책을 쏟아낸 것. 셋째, 3D프린팅의 다양한 적용분 즉, 쾌속조형이라는 명칭으로 주로 모형이나 시제품 야 및 적용방법은 일반인과 전문가 모두의 관심을 제작에 이용되어져 왔다. 끌어내고 욕구를 만족시킬 수 있어 기술의 활용범 기술의 고도화와 더불어 출력물의 완성도가 높 위가 매우 넓은 것 등을 주요 원인으로 생각할 수 아지고 적용 가능한 소재가 다양화 되면서 기존 공 있다. 예측되는 3D프린팅 기술적용 가능분야는 자 정기술의 한계를 극복할 수 있는 기술로써 재조명 동차, 항공우주, 의료, 건축, 로봇, 패션, 예술, 음식, 받기 시작하였다. 즉, 단순한 RP기술이 아닌 다양한 R&D 및 개인맞춤형 등 무궁무진하다. 가능성을 지닌 AM기술로 새로이 인식되기 시작하 이 중 개인 맞춤형 다품종 소량생산 이 가능한 였다. 더불어 저가형 3D프린터의 공급, IT기술의 발 3D프린팅 기술의 특징을 가장 잘 활용할 수 있는 달 및 무료로 디지털 데이터를 공유하는 오픈소스 분야는 단연 의료 바이오 분야라 할 수 있다. 수 72 ceramic korea

73 술보조, 인공기관 및 조직재생용 디바이스 등 다양 (98%)되어 있으며 다음 금속 (1%) 그 외 소재 (1%) 한 의료분야에서 환자 맞춤형 기술을 통한 치료효 로 세라믹은 3D프린팅 시스템과 세라믹 소재 각각 과의 극대화를 기대할 수 있다. 이미 형성되어 활 의 특성상 활용에 한계를 보이고 있다 (그림 1). 용되어 지고 있는 시장부터 미래시장까지 광범위하 하지만 3D프린팅 기술의 적극적 활용을 위해서 게 분포되어 있으며 시장규모도 다양하다 (표 1). 소재의 제약이 풀어야할 가장 큰 과제로 남아있으 Frost&Sullivan analysis and market participants 며 특히 극한소재, 국방소재, 아트 및 의료 바이오 의 분석에 따르면 현재 전체 3D프린팅 시장의 16% 소재로 활용도가 높은 3D프린팅용 세라믹 소재개 를 의료분야가 차지하고 있으며 향후 그 비율이 증 발은 더욱 그러하다. 의료분야에 있어 세라믹소재는 가할 것으로 예상되고 있다 (그림 1). 즉, 2020년까 인체의 운동기능과 직접 관련된 경조직 관련 치료 지 전체 3D프린팅 기술시장에서 25%의 수익 (GSV 즉, 정형외과 및 치과치료용 소재로 주로 활용되며, Capital, 2013)을 창출하는 분야로 소비자 맞춤형 예상되는 기술시장이 매우 크다. 이에 본고에서는 (20%) 및 가전제품 (20%)보다 앞선 가장 큰 시장 3D프린팅기술의 일반 개론은 생략하고 의료분야에 형성이 예측되고 있다. 현재 3D프린팅용 소재는 대 서의 3D 프린팅, 그 중 이를 위한 세라믹 소재라는 부분 열경화 혹은 광경화 고분자 중심으로 형성 관점에서 3D프린팅 기술을 재조명하고 최근 연구 표 1. 3D프린팅 기술시장의 시장규모 및 실용화 단계별 분류 (GSV Capital 2013) 동향 및 활용분야를 소개하고자 한다. 2. 본 론 2.1. 의료 바이오분야에서의 3D프린팅 기술 3D프린팅 기술이 적용 가능한 의료 바이오 분야 는 크게 의료기기 (medical device), 의료삽입물 (medical implant), 조직지지체 (tissue scaffold), 세 포가 포함된 조직지지체 (cell-embedded scaffold) 로 분류할 수 있다. 그 외 3D프린팅 기술은 유전물질 합성 및 생체물 그림 1. 3D프린팅 시장 및 소재 (Frost&Sullivan, 2014, Advanced materials enabling 3D printing, technical insights) July

74 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 질 조작 등에 있어 특성에 맞는 소자의 공간과 유로 의료삽입물 의 3차원 설계 및 최적의 설계변형을 효율적으로 활 의료삽입물은 임플란트/보철 개념으로 현재 3D프 용하는 마이크로 유체소자 (microfluidic device) 린팅 기술의 적용이 기대되는 가장 큰 시장이라고 분야에도 활용될 수 있다. 할 수 있다. 체내에 이식되어 사용되므로 사용되는 소재에는 생체적합성이 요구되나 생체기능 대체개 의료기기 념이므로 생분해성을 요구되지 않는다. 의료기기는 대부분 체외에서 사용되는 목적으로 주로 비분해성 금속 및 세라믹 소재가 활용될 수 있 진행되므로 일반적인 생체소재에 요구되는 생체적 으며 기계적인 강도를 요구하는 치아 또는 골이식 합성을 따로 요구하지 않는 경우가 많다. 재로 사용된다. 특히, 인공치아 제작의 경우 이미 치 3D프린팅기술이 적용되는 대표적인 의료기기 분 과에서 사용되고 있는 치아 스캐닝 기술과의 연동 야로는 수술 예행연습용 모형제작 (surgical guide) 으로 환자맞춤형 치아제조과정의 단축과 치료만족 이 있다. 의료현장에서 널리 활용되고 있는 CT/MRI 도 향상에 크게 기대되고 있으나 소재의 한계와 제 영상기술을 3D프린팅 기술과 접목시켜 3D프린팅 작물의 정밀도의 제어가 아직 과제로 남아있다. 정 기술의 장점을 극대화할 수 있는 분야이다. 즉, 복잡 형외과에서는 고관절 비구컵, 대퇴부, 두개골 등 골 한 외과수술이 필요한 경우 영상기술을 통해 수술 조직 기능대체물질 제조에 다양한 기술적용 사례가 이 필요한 환자의 정보를 확보하고 3D프린터를 통 해 수술부위를 그대로 재현한 3차원 구조체를 제조 하여 수술방법을 연구 연습하는 것으로 실수로 인 한 의료사고를 예방하고 치료효율을 증대시키는 것 에 유용하게 활용될 수 있다. 대표적인 사례로 2002년 캘리포니아 주립대 의 대에서 시행되었던 샴쌍둥이 분리수술이 있다. 매 우 복잡하고 위험도가 높아 수술 전 충분한 수술법 에 대한 검토가 필요하나 기존 기술로는 한계가 있 었다. 해당 의료진은 3D프린팅 기술을 이용해 미리 그림 2. 3D프린팅 기술을 이용한 수술가이드용 생체모사구조체 제조 및 그 활용printing, technical insights) 영상 데이터로부터 얻은 쌍둥이의 수술부위와 같은 조건의 모형을 제작하고 이를 이용하여 충분한 수 술법을 검토하여 기존 97시간 정도가 걸렸던 수술 을 22시간으로 획기적으로 감소시켰으며 성공적으 로 분리시킬 수 있었다 (그림 2). 2013년 어른의 간을 어린이에게 이식하는 수술을 성공시킨 예도 있다. 일본 코베대학 외과팀은 기증자 의 간을 3D 프린팅을 통하여 폴리비닐 알코올로 복 제한 후 실제 집도를 하여 간이식 수술을 어떻게 할 것 인지 이해하고 연습하는 것으로 이식수술에 성 공하였다. 수술보조용 모형제작 외에 각종 수술용 도구를 효율적으로 적용할 수 있게 유도하는 구조 물 제작 등에도 3D프린팅기술이 적용될 수 있다. 74 ceramic korea 그림 3. 3D프린팅 기술을 이용한 생체기능대체용 구조체 개발 예

75 보고되고 있다. 체내 삽입형 이외에도 3D프린팅 기 므로 생분해성 세라믹, 세라믹/고분자를 중심으로 술의 장점을 살려 체외적용 의족, 의수, 의안, 피부 활용되고 있으며 (그림 4) 최근 3D프린팅에 적용할 및 보청기 등 손상된 생체기능을 환자 맞춤형으로 수 있는 생분해성 금속개발연구도 시작되고 있다. 대체하는 보조기구로의 활용도 다양하게 제안되고 있다 (그림 3). 세포가 포함된 조직지지체 위의 조직지지체와 같이 체내에서 임시적으로 이용 조직지지체 되는 구조체이므로 생체적합성과 생분해성이 요구 조직지지체는 인체기능을 재생시키기 위한 임시구 된다. 세포가 포함된 조직지지체란 지지체의 개념보 조물의 개념으로 체내에서 이용되므로 생체적합성 다는 세포자체를 프린팅하여 3차원 구조체를 제작, 이 요구되는 동시에 조직의 재생과 더불어 분해되 조직재생을 유도하고자하는 개념으로 가장 최근에 어 없어져야하므로 생분해성이 요구된다. 형성된 연구분야이다(그림 5). 지지체는 손상된 인체조직을 기존의 대체 (re- 즉, 기존의 지지체의 경우 3D프린팅으로 지지체 placement)의 개념이 아닌 재생 (regeneration) 시 를 제작한 후 세포를 배양, 이식하는 개념이 적용되 키고자하는 조직공학 (Tissue engineering)의 한 나 세포를 3차원 지지체에 균일하게 분포시키기가 주요인자로 생체적합성, 생분해성 외 효율적 조직재 어려워 지지체의 역할을 충분히 이용하지 못하는 생을 유도하기 위하여 일정 크기영역의 기공이 3차 문제점이 있다. 원적으로 상호 연결되어진 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 이에 지지체와 세포배양을 분리하는 것이 아닌 3 차원 구조체를 만드는 프린팅 물질로 세포를 포함 3D프린팅 기술은 기존 지지체 제작법에 비해 높 한 매트릭스를 이용해 3차원 구조체 전체에 균일하 은 재현성을 가지고 기공구조의 면밀한 제어가 가 게 세포를 분포시키고자 하는 개념으로 세포를 프 능하며 이식부위 맞춤형 제작이 가능한 장점을 가 린팅하기 위한 매트릭스로 세포외기질 (ECM)과 유 진다. 인체 대부분의 조직을 재생시키는데 적용될 사성분 혹은 기능을 가지는 수화겔을 포함한 다양 수 있다고 기대되며, 아직은 근미래기술로 분류되나 한 물질을 이용하여 각종 인체조직재생유도에 적용 활발한 연구 활동을 통하여 매우 높은 실현가능성 되고 있다. 이 예상되고 있다. 경조직으로 분류되는 뼈와 치아를 제외한 연조직 2.2. 의료 바이오분야에서의 세라믹 소재 은 생분해성 고분자 소재를 이용하여 혈관, 피부, 근 생체용 세라믹스 즉, 바이오세라믹스란 인체 내에 육, 신장, 방광 및 기도 등의 재생을 유도하기위한 3 이식되어 단기간 또는 장기간 동안 손상된 인체 차원 구조체 제조에 적용되고 있다. 경조직은 재생 의 조직이나 기관의 기능을 치료 대체 회복시키 되는 기간 동안 일정한 기계적 물성유지가 요구되 는데 사용되는 세라믹 소재로, 골조직과 화학적으 로 유사하거나 우수한 기계적 특성 및 생체친화성 으로 인하여 경조직 재건이나 재생에 주로 이용된 다. 바이오세라믹스는 이식된 소재의 인체 내 생물 학적 반응성에 따라 생체불활성 (bioinert)과 생체 활성 (bioactive)으로 나뉘며, 생체활성 세라믹은 또 다시 흡수성 (resorbable)과 비흡수성 (nonresorbable)으로 분류된다. 그림 4. 3D프린팅으로 제조된 생분해성고분자-생체활성유리 복합 지지체 화학적 조성에 따라 알루미나, 지르코니아, 티타 July

76 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 니아, 인산칼슘계 등의 산화물계, 실리카를 포함하 는 유리계, 그리고 카본계로도 분류할 수 있다. 또한 그 형상에 따라서 분말, 섬유, 코팅, 벌크계 혹은 다 공체와 치밀체로 구분하기도 한다. 바이오세라믹스 의 응용분야로는 인공골, 인공관절, 골시멘트, 지지 체 및 인공치아 등이 있다 (그림 6). 인공골용 바이오세라믹스에는 골의 무기성분과 같아 생체친화성이 높은 아파타이트계 이외에 유사 그림 5. 상이한 두가지 세포로 3차원 프린팅된 세포가 포함된 지지체 한 효능이 기대되는 인산칼슘계 및 생체유리계 등 이 있다. 정형외과, 뇌신경외과 및 구강외과를 중심 흐름에도 크게 영향을 미치며, 일반적으로 치과용 으로 적용되고 있으며 그 용도에 따라 여러 가지 형 으로는 3분, 정형외과용으로는 8분에 가까운 것이 태로 전신에 걸쳐 적용된다. 인공관절의 경우 폴리 바람직하고, 말기 경화시간이 15분을 넘지말아야 에틸렌 수지제의 골반측 컵과 그것에 맞혀지는 인 한다고 알려져 있다. 공골두, 그리고 골두를 대퇴골에 고정하기 위한 금 골시멘트는 해면골처럼 자연골의 가장 약한 부분 속제의 지지봉 등의 부품군으로 구성되어 있다. 골 보다 강해야 충전재로서의 의미가 있으므로 10MPa 두 부분은 과거에는 금속중심으로 사용되어졌으나 이상의 압축강도가 요구된다. 인공치아로는 세라믹 현재는 알루미나 및 지르코니아와 같은 불활성 바 소재, 레진 (플라스틱)소재 및 금속소재가 제조되 이오세라믹 소재의 사용이 제안되어지고 있다. 알 고 있다. 루미나는 고강도, 고경도 및 치밀한 구면 표면가공 에 의하여 저마찰 특성이 실현되고 있다. 이중 세라믹소재는 내마모성, 내변착색성, 및 음식 물의 분쇄능력유지 특성 등 기능성, 심미성 및 생체 한편, 지르코니아의 경우 역학적 특성이 뛰어나 친화성이 우수하여 세계적으로 널리 사용되어지고 골두, 구개의 외경을 작게하여 골 절삭량을 감소시 있다. 원료성분은 도자기와 같이 장석, 규석 및 점토 키는 것이 가능하다. 일반적인 인공골 및 인공관절 등이 사용되며, 금속산화물로 이루어진 착색재를 등으로 사용되는 세라믹 소재는 소결형 소재이며 배합하여 제조된다. 복잡한 형상의 골결손부나 골절부 등을 충진하기에 인공치근은 골과의 친화성을 높이기 위하여 세라 는 한계가 있다. 의사들은 복잡한 형상의 환부에도 믹제의 인공치근 혹은 티탄 위에 생체친화성이 높 유연하게 대응할 수 있는 소재를 원하며, 골시멘트 은 아파타이트 세라믹 등을 코팅하는 여러 가지 방 는 점토상 혹은 패이스트상이기 때문에 이러한 요 법 등으로 활용되고 있다. 구사항을 충족시킬 수 있다. 골시멘트에 있어서 중 바이오세라믹 시장은 2010년 9.8억 달러로 연간 요한 특성은 경화시간, 주사성, 점착성 및 강도 (압 신장률 6~7%를 감안하면 2018년에는 18.5억 달러 축강도)이다. 규모로 예측되고 있다 (World medical ceramics 경화시간은 수술 시 의사의 조작 및 그 후 수술의 그림 6. 바이오세라믹스의 다양한 응용분야 76 ceramic korea market, Acmite market intelligence 분석).

77 2.3. 바이오세라믹소재 기반 3D프린팅 기술 bed fusion법이 대표적으로 사용된다. 혹은 복잡형 3D프린팅은 소재, 기술, 프린팅 방법에 따라 표 2와 상 제조가 용이한 고분자를 이용하여 음각상의 주 같이 분류될 수 있으며 모든 기술은 고분자 소재를 형을 3D프린팅법으로 제조한 후 이를 고분자 틀에 기본으로 한다. 분말을 원료로 사용하는 세라믹의 세라믹 슬러리를 주입, 고정, 소결공정을 통하여 고 특성상 함께 사용되는 바인더의 제거와 입자 결합 분자를 제거하는 방법도 적용되고 있다. 을 통한 3차원 형상유지를 위하여 고온소결공정을 대부분 동반하게 된다. 이 모든 공정은 공정 중 혹은 후에 고온열처리를 반드시 필요로 하게 된다. 이러한 세라믹의 공정특 세라믹 소재가 적용 가능한 3D프린팅 기술로는 성은 세라믹 소재의 3D프린팅 기술적용 분야 선택 대표적으로 광경화 고분자와 세라믹 분말을 혼합하 에 제한성을 두게 되며 현재 세라믹 소재의 3D프린 여 광에너지를 조사하여 경화시켜 3차원 형상을 제 팅 기술에의 적용은 고전적인 분야 즉, 토기와 같은 조하는 Photopolymerisation법과 액상 결합제를 예술품에 대부분 집중되고 있다 (그림 7). 선택적으로 세라믹 분말에 분사하여 형상을 제조 최근 원료소재 및 공정을 3D프린팅에 활용 가능 하는 Binder jetting법 그리고 세라믹 파우더에 레 하도록 개선 혹은 개발하려는 연구들이 활발히 이 이저와 같은 높은 열에너지원을 조사하여 선택적으 루어지고 있으며 그 응용범위도 소자, 건축 및 의료 로 용해, 응고시켜 3차원 형상을 제조하는 Powder 분야로 확대되고 있는 추세이다. 특히, 치과용 혹은 골재생 유도용 지지체 제작을 위한 소재 및 공정개 표 2. 3D 프린팅 기술 분류 (ASTM International, 2012) 기술분류 기술정의 소재 Vat Photopolymerisaion 액상의 광경화 고분자를 광에너지를 이용하여 선택적으로 경화시켜 3차원 형상을 제조하는 기술 광경화 고분자 세라믹 Material Jetting 액상의 적층 소재를 선택적으로 쌓아 올리면서 3차원 형상을 제조하는 기술 광경화 고분자, 왁스 Binder Jetting 액상 결합제를 이용해 입자상태의 소재를 선택적으로 결합하여 3차원 형상을 제조하는 기술 금속, 고분자, 세라믹 Material Extrusion 적층소재를 노즐을 통하여 선택적으로 공급하면서 3차원 형상을 제조하는 기술 고분자 Powder Bed Fusion 파우더 챔버 내에서 높은 열에너지원을 이용하여 선택적으로 용해 및 응고과정을 통한 3차원 형상 제조기술 금속, 고분자, 세라믹 Sheet Lamination 판재형태의 소재를 접합하는 방식으로 3차원 형상을 제조하는 기술 복합제, 금속, 세라믹 Directed Energy Deposition 집속된 열에너지에 의해 증착소재의 용해 및 응고과정을 통한 3차원 형상의 적층기술 금속: 분말, 와이어 발에 많은 연구가 집중되고 있다. 바이오세라믹 소재를 이용한 3D프린팅 기술에는 위에서 기술한 Photopolymerisation법과 Binder jetting법 외에 paste extruding deposition (PED) 법이 대표적으로 적용되고 있다 (그림 8). Photopolymerisation법은 높은 정밀도를 가진 고밀도 부품 생산이 가능하나 소형부품 생산에만 유용하며 기능화가 어렵고 광경화 고분자를 써야하 는 소재에 제한성이 가장 큰 단점으로 한다. Binder jetting법은 고다공성 물질 제조와 대 형부품제조 및 기능화가 가능하여 Photopolymerisation법의 단점을 모두 보완하나 기계적 안정 성이 떨어지고 잔재 분말을 제거해야하는 어려움이 있다. 한편, PED법은 작동원리가 간단하며 다양한 소 재를 적용할 수 있는 장점이 있으나 정밀도가 다소 떨어진다. 의료바이오 분야에서의 적용을 위해서는 목표 응용분야에서 요구되는 특성 즉, 생분해성 유 무, 골전도도 유무, 다공체/치밀체, 기능화 및 가격 등을 고려하여 원료소재와 원료소재가 적용 가능 한 3D프린팅 시스템을 선택해야 한다. 그림 7. 3D프린팅 기술을 이용한 세라믹 도기제작 예 July

78 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 그림 8. 의료부품 제작에 활용되는 대표적 3D프린팅 기술 조직지지체 표 3. 조직재생용 지지체 제조에 활용되는 3D프린팅 시스템 예 3D프린팅 기술의 장점을 잘 활용할 수 있는 분야 중 하나는 조직재생을 유도하기 위한 3차원 지지체 제작이다. 앞서 기술하였듯이 조직공학에서 이용되 는 지지체는 생체적합성, 생분해성, 3차원으로 상호 연결된 다공성 구조, 세포적합성이 우수한 표면을 비롯하여 경조직 재생의 경우 적당한 기계적 물성 과 더불어 골생성 유도 혹은 골전도도를 기본적인 요건으로 가져야 한다. 기존의 폴리우레탄 및 메틸셀룰로오즈와 같은 고 분자 템플레이트를 이용하거나 염침출, 동결건조, 가스팽창법 등으로도 대부분의 조건을 만족시키는 지지체를 제작할 수 있으나 기공구조, 크기, 연결성 제어에 있어 큰 한계점이 지적되고 있고 이식부위에 시켜 원하는 굵기의 고분자를 압출, 데이터로 제어 맞춘 기계적 물성치 제어에도 한계가 있다. 된 3차원 형상으로 제조하는 방법이 일반적으로 사 3D프린팅은 디지털 데이터로 다양한 형상과 자세 용되고 있다 (표3). 한 크기의 설계 및 제조가 가능하며 사용되는 소재 또한 제작된 3차원지지체에 세포접착성과 성장효 와 더불어 구조 디자인으로도 기계적 물성을 향상 율을 높이기 위하여 3D프린팅과 전기방사법을 동 시킬 수 있어 최근 주목이 집중되고 있다. 시에 사용하여 수 백 마이크로미터 크기의 기공과 경조직 재생용 지지체 제조에는 고분자, 고분자- 수 십 마이크로미터의 기공이 공존하는 계층형 구 세라믹 및 세라믹 소재가 주로 활용되고 있으며 소 조체를 제공하거나 약물을 함께 프린팅 혹은 코팅 재제어의 용이성과 3D프린팅 시스템의 활용 용이 하여 지지체의 기능성을 높이는 연구도 함께 진행 성으로 인하여 대부분 고분자를 중심으로 연구가 되고 있다. 진행되고 있다. 생분해성을 가지고 생체적합성이 우 하지만 경조직 재생용 지지체로써 사용됨에 있어 수한 PCL, PLGA, PLA, chitosan, gelatin, collagen, 서는 고분자 소재만으로는 기계적 물성 및 골형성 HA 등을 시작으로 다양한 소재가 적용되고 있으며 유도 및 골전도, 생체활성 등 요구되어지는 요건을 다양한 3D시스템을 이용하여 고분자 블록을 용융 만족시키기 어렵다. 따라서 바이오세라믹을 고분자 78 ceramic korea

79 지지체에 도입하는 방법이 시도되고 있다. 방법에는 주요 원료인 인산칼슘계 분말을 이용하여 3차원 파 2가지가 있다. 가장 일반적인 방법으로 고분자에 일 우더프린팅 (binder-jetting method에 속함)법으 정량의 세라믹 분말 (주로 인산칼슘계) 을 혼합한 로 3차원 지지체를 제조하는데 이미 널리 적용되고 페이스트를 원료로 사용하여 3D프린팅하는 것으 있다. 하지만 보고된 모든 공정은 프린팅 후 잔존 로 고분자-세라믹 복합체를 제조하는 것이다. 파우더를 제거하고 높은 온도에서의 소결공정을 동 생체활성과 골전도성이 향상된 것과 기계적 물성 반하였다 (표4). 도 일부 보완되고 있음이 보고되고 있으나 혼합할 한편, 2007년 Gbreck팀은 인산칼슘계 세라믹 파 수 있는 세라믹 량에 한계가 있다. 또 다른 방법으 우더에 경화액인 인산용액을 프린팅하여 3차원 지 로 세라믹 지지체를 제조한 후 고분자로 세라믹의 지체를 제작한 후 경화액에 재 침적시켜 고화를 완 단점인 취성을 보완하고자 하는 연구가 있다. 성시키는 방법으로 처음으로 소결공정을 거치지 않 고분자는 쉽게 열에 의해 분해되므로 반드시 3차 고 3차원 세라믹 지지체의 제조가 가능함을 보고 원 세라믹 지지체의 소결공정까지 마친 후에 고분 하였으며 동시에 약물을 프린팅하여 기능화 유도도 자는 세라믹 지지체 표면에 코팅이 된다. 이 경우 기 가능함을 보고하였다 (그림 9). 하지만 그 결과물의 계적 물성 (취성에 의한 깨짐)은 크게 보완되나 고 기계적 물성은 여전히 경조직 지지체로써 충분하지 분자가 세라믹을 덮고 있는 상태가 되므로 생체세 못하며 경화액으로 강산인 인산용액을 사용하므로 라믹의 장점인 생체활성과 골전도성을 충분히 이용 결과물의 충분한 생체적합성을 확보하지 못했다. 또 하게 되지 못한다는 단점이 있다. 한 파우더 프린팅법으로 제작되므로 기공구조 제어 만약 세라믹만으로 소결공정 없이 3차원 지지체 에 한계점을 보이며 제작 후 파우더 제거공정을 거 제조가 가능하거나 세라믹이 주요성분으로 세라믹- 쳐야 하는 번거로움이 문제점으로 남아있다. 한편 고분자 복합체 제조가 가능하다면 여러 가지 문제 본 연구팀에서도 같은 개념과 목적으로 연구를 진 점들을 보완할 수 있을 것이다. 더불어 3D프린팅으 행되고 있다. 즉, 소결공정을 하지 않고 안정적인 3 로 3차원 구조체 제작 시 동시에 단백질, 약물 혹 차원 세라믹 지지체를 제조하는 것과 지지체의 기 은 세포를 프린팅 할 수 있다면 지지체의 생체기능 능화를 꾀하는 것이다. 성을 크게 향상시킬 수 있을 것이다. 이를 위하여 최 본 연구팀에서도 소결공정을 대신하는 방법으로 근 제안된 것이 시멘트반응을 이용한 바이오세라믹 시멘트반응을 적용하였으나 적용된 3D프린팅법은 지지체의 실온공정이다. 시멘트반응은 본시멘트의 세라믹 분말을 사용하는 binder jetting이 아닌 압 표 4. 골재생용 지지체 제작을 위한 3D파우더 프린팅 예 출 페이스트를 사용하는 PED방법을 선택하였다. PED법은 binder jetting법에 소재의 선택영역이 넓 으며 잔존분말 제거공정이 필요 없고 지지체 기둥 내에 다양한 기공구조를 만들거나 기능성 물질을 직접 도입할 수 있는 장점을 가지고 있다. 의료용 시 멘트에 요구되어지는 시멘트 경화조건은 그 적용목 적에 따르나 완전히 유동성을 잃게 되는 초결시간 이 최대 8분 이하이다. 하지만 PED법에 적용가능 한 시멘트는 균일한 기계적 물성조건을 가지는 구 조체를 제조하고 원하는 형상과 크기로 지지체를 제조하기 위해서 시멘트 경화시간은 크게 연장되거 나 일정기간 억제돼야 한다. 시멘트 반응을 제어하 July

80 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 는 방법에는 입자크기, 종류, 경화액, ph, 온도, 분 용 페이스트에 단백질, 세포외기질 성분 및 약물을 액비 및 첨가물 등이 있으나 이들의 제어만으로 안 다양한 형태로 도입이 가능함이 확인되었으며 모든 정적인 3차원 구조체 제조가 가능한 충분한 반응시 공정 종료 후에도 안정적으로 도입된 기능성 물질 간 제어는 어렵다. 따라서 3D프린팅 공정과 시멘트 의 특성을 유지하고 있음이 확인되었다 (그림 10). 반응을 통한 경화를 분리하는 제조법을 제안하였으 또한 일반적으로 세라믹 지지체는 소결공정을 거 며 이를 통해 시멘트 반응과 상관없이 원하는 형태, 치므로 열에 의해 쉽게 분해된다. 이러한 생체기능 크기 및 조성을 가지는 지지체 제조가 가능함을 확 성 물질은 반드시 소결 공정 후 흡착에 의하여 지지 인하였다. 체 표면에 도입되는 것에 비하여, 지지체와 함께 프 즉, 시멘트 반응을 유도할 수 있는 인산칼슘계 혹 린팅이 가능하므로 지지체 전체를 통하여 균일하게 은 인산마그네슘계 세라믹 분말을 PED시스템으로 도입시킬 수 있다. 이를 통하여 초기방출특성 없이 적층조형 가능하도록 유동성과 작업성 등을 제어 서방형 지지체 확보가 가능하고 도입되는 약물의 하여 3차원 지지체를 우선 제조한다. 이때 시멘트 활용률을 크게 (>90%) 향상시킬 수 있음이 확인되 반응을 유도하는 경화액을 사용하지 않으므로 압 었다. 또한 가장 최근에는 열처리를 하지 않는 공정 출되어 나오는 페이스트는 찰흙과 같은 상태로 원 상 세라믹 지지체에는 도입이 불가능해 보였던 세포 하는 형상을 유지하나 경화는 일어나지 않으므로 프린팅 기술을 도입할 수 있음이 확인됐다. 즉, 세라 원하는 기공크기, 구조, 형상, 3차원 형상 모두를 충 믹을 코어로 하고 세포를 포함한 수화겔을 쉘로 하 분한 시간을 가지고 제어할 수 있다. 그 후 시멘트 는 코어-쉘 구조를 가지는 지지체를 PED법으로 제 반응액에 지지체를 침적시켜 충분한 시멘트 반응을 조하고 세포생존률을 높이 유지할 수 있는 공정법 거치면 우수한 기계적 물성을 나타내는 지지체를 의 개발로 기존 세포프린팅법으로 제조되는 수화 소결공정 없이 제조할 수 있었으며 어떠한 열처리 겔 지지체의 낮은 기계적 물성을 크게 보완하고 동 공정 없이 인체 해면골의 압축강도 (0.1~16 MPa)와 시에 수화겔의 탄성이 세라믹 지지체의 취성을 보 유사한 범위의 압축강도 (5~14MPa)를 나타내며 완할 수 있었다. 따라서 기존 지지체 제조 후 세포배 우수한 골재생 유도능을 가지는 지지체 제조법 개 양하는 방법의 문제점인 지지체 위 불균일한 세포 발에 성공하였다. 분포를 해결할 수 있음이 확인되어 경조직 재생용 본 연구팀에서 제안된 실온 공정이므로 다양한 가능성을 제공한다. 즉, PED공정에 사용되는 압출 지지체 제조의 새로운 가능성을 지닌 공정법을 제 안하였다. 그림 10. 3D프린팅 기술을 이용한 세라믹 소재기반 3차원 지지체 실온 공정 (좌측 지지체 위쪽 왼쪽에서 시계방향으로 인산마그네슘, 인산칼슘, 인산마그네슘-젤라틴/키토한/아파타이트 마이크로입자 복합체, 인산마그네슘-젤라틴 복합체) 80 ceramic korea

81 이와 같이 생체세라믹과 3D프린팅법을 이용한 조 정을 거치게 되며 치료에 요구되는 시간이 길다. 3D 직재생용 지지체 제조는 다양한 연구가 진행되고 프린팅 기술을 이용할 경우 스캐닝한 데이터를 3D 있으나 세라믹의 고온소결과 취성이라는 단점의 보 프린터에 인식시키고 목적에 맞는 물성을 가진 소 완은 3D프린팅 기술의 장점을 최대한 살리며 소재 재로 즉석에서 제작하면 환자는 기다림 없이 치료 의 효율성을 극대화하기 위하여 필요한 요건으로 당일 모든 치료를 끝낼 수 있을 것이다 (그림 11). 분석된다. 문제는 스캐너와 장비의 호환성, 소재의 적절성, 소 현재의 연구들은 대부분 시스템에 맞추어 소재를 재에 따른 시스템 선택 (소결유무) 등이다. 현재 몇 선택하는 방법들이 이용되고 있으나 새로운 응용분 몇 성공적인 치료예가 보고되고 있으나 아직 그 방 야를 찾고 3D프린팅 기술의 장점을 극대화하기 위 법이나 소재가 한정적이다. 해서는 응용분야에 맞는 소재를 선택하고 그 소재 한편 최근 환자들은 치아의 심미성에 대해서도 에 맞는 시스템을 선택 혹은 설계/디자인하는 방법 민감하다. 따라서 기존의 금속보다는 치아와 유사 으로 전환 할 필요가 있다. 이와 같은 방법으로 아 한 색감을 가진 세라믹 이식물을 선호한다. 특히, 지 직까지는 사용이 제한적인 3D프린팅기술과 바이오 세라믹 소재의 접목을 통한 바이오의료 디바이스 신기술 개발이 보다 적극적으로 이루어 질 수 있을 것이다. 인공치아 최근 치과용 3D프리터 및 소재개발에 관한 연구 및 투자가 활발히 이루어지고 있다. 아마도 현재 3D프 린팅 기술의 장점을 가장 잘 살릴 수 있는 의료기술 분야이기 때문일 것이다. 즉, 치과에서는 이미 스캐 닝 기술이 매우 발달되어 있다. 충치치료 혹은 발치 후 환자의 구강상태에 맞추어서 충진물 혹은 임플 란트가 제조되어져야 한다. 치아의 높이나 모양에 대한 환자의 민감도는 생각 보다 높다. 따라서 정확한 모양이나 높이를 조절하 기 위해서 현재는 치아 충진이나 임플란트 삽입 후 에 드릴 등을 이용해서 깎아내는 과정을 거친다. 또 한 임플란트의 모형을 만들이 위해서 여러 가지 공 그림 11. 3D프린팅기술의 치과치료 적용 예 (일본) 그림 12. 3D프린팅 기술을 이용한 지르코니아 임플란트 제조 예 (왼쪽부터 스캐닝 3D프린팅으로 임플란트 제작 이식) July

82 3D Printing 기술개발 동향 및 세라믹스산업 응용 전망 르코니아의 경우 대표적인 고강도 물질로 심미성과 (뼈 및 치아) 질환문제의 극복이 기대되는 3D프린 물성이 뛰어난 임플란트 소재로 주목받고 있다 (그 팅 기술의 적용에 대한 필요성을 더욱 높인다. 현재 림 12). 지르코니아는 소결공정 후에는 가공에 어려 과도하리 만큼 뜨거워지고 있는 3D프린팅 기술은 움이 따른다. 따라서 현재는 소결 후 지르코니아의 하지만 아직 해결해야할 문제들이 많다. 수축률을 예측하여 크게 가공한 후 소결공정을 거 특히 의료분야 적용에 있어서는 의료바이오에 사 치게 된다. 3D프린팅기술은 아마도 2가지 방법으로 용 가능한 3D프린팅 소재를 개발해야 하며, 소재의 적용이 가능하다. 특성을 잘 살릴 수 있도록 디자인된 시스템 기술과 치아는 고강도 고밀도의 결과물이 유도되어야 환자 정보를 정확히 읽을 수 있는 스캐닝 기술, 그리 하므로 photopolymerization 혹은 powder bed 고 이를 임상에 적용 가능하도록 하는 의료기술이 fusion법의 적용이 적당할 것이다. 전자는 소결전 필요하다. 면밀한 구조체 제작을 시도한 후 소결과정을 거쳐 현재 시스템 기술은 급격히 진화하여 많은 것을 치밀체를 얻는 방법으로 적합할 것이며 후자는 직 가능하게 하고 있으나 이에 비해 활용 가능한 소재 접 분말을 용해 경화시키는 방법으로 후소결 공정 가 국한되어 있어 그 실제적 응용범위 또한 매우 제 없이 치료시간을 단축시키는 효과를 기대할 수 있 한적이다. 특히, 3D프린팅용 세라믹 소재 혹은 세라 다. 이를 위해서는 바인더를 사용하지 않는 방법을 믹 소재가 사용가능한 3D프린팅 시스템 개발에 대 고안하여야하며 두 가지 공정 모두 아직 해결해야 한 연구는 국내외 모두 매우 느리게 낮은 수준으로 할 과제들이 많이 남아있다. 즉, 3D프린팅에 적합 진행되고 있으며 적극적 연구개발 투자가 시급하다. 한 소재조건 (입자크기, 종류, 경화원리, 분포도 등) 최종 목표물의 특성에 적합한 3D프린팅 시스템을 을 확보하는 것과 소재에 적합한 시스템을 개발하 선택하고 그 시스템의 원리에 맞추어 세라믹 소재 는 것이다. 특히 소재의 경우 현재 대부분의 3D프린 의 물성을 제어할 수 있는 기술 프로토콜을 확립하 팅용 소재가 그러하듯이 시스템과 소재의 호환성이 는 것으로 보다 소재와 3D프린팅 기술 특성을 극대 거의 없으며 시스템을 공급한 회사의 소재만을 사 화할 수 있을 것이다. 또한 세라믹 소재 활용에 동 용하여야 하는 체재로 되어 있다. 소재의 국산화 및 반되는 소결공정의 제어 및 혹은 이를 대체할 수 있 자체기술 확보가 시급한 상황이다. 3D프린팅 가능 는 기술개발이 3D프린팅용 세라믹소재의 활용 가 한 지르코니아를 비롯한 고강도, 비생체활성 원료 능성을 확대시킬 것이다. 3D프린팅용 세라믹 소재 세라믹 소재개발은 비단 치과용 응용만이 아닌 정 는 생체소재뿐만이 아닌 여러 응용분야에 있어서 형외과용 인공 관절 등에도 활용이 기대된다. 도 경쟁적 초기단계에 있으나 활용 시장은 큰 분야 이므로 선택적, 적극적 투자를 통한 기술선점으로 국가 기술 경쟁력 확보 및 세계시장 선점을 이끌 수 3. 결 론 있을 것이다. 맞춤형 제조가 가능하고 소량생산 사업군에 적합한 3D프린팅기술은 환자마다 요구되는 다른 조건을 가지며 대량생산이 요구되지 않고 고부가가치 사업 감사의 글 군인 의료 바이오 분야에 적용이 가장 적합하다 할 본 연구는 2011년 정부 (교육과학기술부)의 재원으 수 있다. 로 한국연구재단의 지원을 받아 수행 중으로, 이에 고령사회의 급격한 진행과 더불어 삶의 질 향상 에 대한 높은 갈망은 보다 빨리, 보다 효율적인 치 료효과를 유도하여 노화와 함께 증가하는 경조직 82 ceramic korea 감사드립니다 ( ).

83 참고문헌 3D scaffolds using high bioactivity of 1. Frontiers of Additive Manufacturing Research mesoporous bioactive ceramics, Hui- and Education, An NSF Manufacturing suk Yun et al, International Journal of Workshop Report, 2014 Nanomedicine, 6, , Advanced Materials Enabling 3D Printing (Technical Insights) D printing of ceramics bio materials, Philippe Chavanne, Bone tissue engineering using 3D printing, Susmita Bose et al, Materials Today 16, , D printing-ushering of a new healthcare era, Technical insight, Frost & Sullivan, D프린팅 기술 현황과 응용사례, 한국방송통신 전파진흥원, 2013, 6, A simultaneous process of 3D magnerium phosphate scafold fabrication and bioactive substrance loading for hard tissue regeneration, Jongman Lee, Materials Science Engineering C, 36, , Effect of gelatin addition ofn fabrication of 3D porous bioceramic scaffold using additive manufacturing system, M.M.Farag et al. Materials Letters, T he preparing method of core-shell structure sca ffold for ha rd tissue 7. 바이오소재의 지속적 개발과 3D프린팅 맞춤식 regeneration and the scaffold for hard tissue 기술활용 확대추세, 보건산업 동향, 1-16, 2013, regeneration thereby, 윤희숙 외 2, PCT/KR / 삶의 질 향상을 위한 바이오세라믹 소재, 월간세 라믹스, 22-27, Resorbable dicalcium phosphate bone substitutes prepared by 3D powder printing, Uwe Gbureck et al. Advanced Functional Materials, 2007, 17, Simultaneous immobilization of bioactives during 3D powder printing of bioceramic drug-release matrices, Elke Vorndran et al. Advanced Functional Materials, 2010, 20, 윤희숙 박사 University of Tokyo 재료학전공 박사 2004 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Japan 박사후 연구원 11. Three-dimensional mesoporous-giantporou inorganic/organic composite scaffolds 2005 Waseda University 강사 for tissue engineering, Hui-suk Yun et al. 2006~현재 재료연구소 엔지니어링세라믹연구실 책임연구원 Chemistry of Materials, 19, , ~현재 UST 신소재공학과 겸임교수 12. Design and preparation of bioactive glasses with hierarchical pore network, Hui-suk Yun et al, Chemical Communications, , 2007 공동기획 13. B iomimetic component coating on July

84 FocusⅠ 세라믹 분야 직무능력표준 개발 사업 - 한국세라믹총협회 6개 전통세라믹 제조분야 개발 참여 - 한국파인세라믹협회 4개 파인세라믹 제조분야 개발 참여 국가직무능력표준개발 NCS 대다수의 우리나라 청년들은 졸업 후 취업을 위해 학벌 학 점 토익점수 어학연수 봉사활동 등의 취업스펙에 매달리 고 있다. 심지어 요즘은 대학 입학과 동시에 스펙을 준비하 는 젊은이들도 있다고 한다. 조금이라도 더 좋은 직장에 들 어가기 위해서는 이런 스펙이 반드시 필요하기 때문이다. 기 업들이 채용과정에서 스펙을 보는 이유는 각각의 직무에 대 한 능력 평가의 기준이 없기 때문이다. 그래서 기업들은 직 업 직종과 상관없이 다들 학점 어학점수 등으로만 평가를 할 수 밖에 없다. 이런 절차를 통해 뽑힌 신입사원들은 업무 에 대한 능력이 전무하다시피 하기에, 회사들의 교육은 기초 부터 진행된다. 정부는 이와 같은 인력과 시간, 금전적인 손 실을 막기 위해, 모든 직종에 거쳐 직무능력표준 개발을 진 행하고 있다. 국가직무능력표준(National Competency Standards, 이 하 NCS)은 한 개인이 산업현장에서 자신의 업무를 성공적 으로 수행하기 위해 요구되는 직무능력(지식, 기술, 태도)을 과학적이고 체계적으로 도출해 표준화한 것이다. 정부는 앞 으로 이 NCS를 기반으로 교육과정을 개발하고 학습모듈을 바꿔, 산업현장에서 요구하는 직무능력 위주 교육을 가능하 게 할 예정이다. 그리고 기업 내에서도 NCS에 맞춰 사원을 평가하는 시스템을 도입해, 능력에 기반을 둔 효율적인 인사 NCS의 직무능력(지식, 기술 태도) NCS의 직무능력은 직무수행능력과 직업기초능력으로 구분한다. 직무수행능력은 필수직업능력, 선택직업능력, 산업공통직업능력으로 나눌 수 있다. 필수직업능력 - 해당분야에 특정 직무를 수행하기 위해 필요한 직업 능력으로, 해당 직업에 진입하기 위해 반드시 갖춰야할 직업능력이다. 선택직업능력 - 해당분야에서 기업 간 업무범위, 장비 등의 차이에 대한 유연성을 부여하기 위한 직업능력으로, 해당직업 진입을 위한 필 수요소는 아니지만, 기업체의 특성에 따라 갖춰야할 직업능력이다. 산업공통직업능력 - 해당분야에서 직업 직무에 관계없이 공통적으 로 갖춰야하는 직업능력이다. 직업기초능력은 직종이나 직위에 상관없이 모든 직업분야에서 직무를 성공적으로 수행하는데, 공통으로 필요한 능력이다. 직업기초능력은 아래와 같이 10개의 개발영역과 34개의 하위능력이 있다. 표1. NCS의 직무능력 개발영역 의사소통능력 자원관리능력 문제해결능력 정보능력 조직이해능력 수리능력 자기개발능력 대인관계능력 기술능력 직업윤리 하위 단위 문서이해능력, 문서작성능력, 경청능력, 언어구사력, 기초외국어능력 시간자원관리능력, 예산관리능력, 물적자원관리능력, 인적자원관리능력 사고력, 문제처리능력 컴퓨터 활용능력, 정보처리능력 국제감각능력, 조직체제이해능력, 경영이해능력, 업무이해능력 기초연산능력, 기초통계능력, 도표분석능력, 도표작성능력 자아인식능력, 자기관리능력, 경력개발능력 팀웍능력, 리더십능력, 갈등관리능력, 협상능력, 고객서비스 능럭 기술이해능력, 기술선택능력, 기술적용능력 근로윤리, 공동체윤리 84 ceramic korea

85 국가직무능력표준 홈페이지 ( NCS에 대한 자세한 내용이 설명되어 있다. 평가가 가능해진다. NCS는 이때까지의 학벌이나 인맥 위주 의 불분명한 기준이 아니라 우리사회 전반에서 능력위주의 평가를 할 수 있는 공정한 사회를 구현할 수 있다. 세라믹 분야에서의 NSC 국가직무능력표준(NCS)은 총 24개의 대분류와 77개의 중 분류, 226개의 소분류, 856개의 세분류로 나눠졌다. 이중 세 라믹은 24개의 대분류 중 재료에 속하며, 그중에서 요업재료 의 중분류로 나눠진다. 이후 전통세라믹제조와 파인세라믹 제조로 소분류가 나눠지며, 그 밑에 총 10개의 세분류가 존 재한다.(표2) 그리고 각각의 세분류들은 표3, 표4와 같이 제 품분류가 된다. 세라믹 분야의 NCS는 올해 처음으로 실행되어 제로베이 스에서부터 시작된다. 전통세라믹 제조의 6개 세분류는 한 국세라믹총협회에서, 파인세라믹 제조의 4개 세분류는 한 국파인세라믹협회에서 NCS 개발을 맡는다. 세라믹 분야의 NCS는 지난 6월 첫 워크샵을 시작으로 각각의 세분류별 산 업계전문가 7명, 교육계 전문가 3명을 기본으로 5차례의 워 크샵과 3차례의 검토회의를 통해 오는 10월까지 개발을 완 료하게 된다. 최초 전문가들의 브레인스토밍을 통해 세분류 표2. 세라믹재료 분류체계 재료 대분류 중분류 소분류 세분류 요업재료 전통세라믹 제조 파인세라믹 제조 1. 유리 법랑 제조 2. 내화물 제조 3. 연삭제 제조 4. 도자기 제조 5. 시멘트 제조 6. 탄소제품 제조 1. 전기재료 제조 2. 광학재료 제조 3. 내열재료 제조 4. 생체재료 제조 표3. 전통세라믹 제조 세분류와 분류별 제품 종류 세분류 유리법랑 제조 내화물 제조 연삭제 제조 도자기 제조 시멘트 제조 탄소제품 제조 제품종류 판유리, 디스플레이용 박판유리, 용기유리, 광학유리, 석영유리, 가공유리, 유리단섬유, 유리장섬유, 관유리, 벌브유리, 기타유리, 법랑 규석벽돌, 점토질 벽돌, 납석벽돌, 고알루미나 벽돌, 크롬질 벽돌, 포르스테라이트 벽돌, 크롬-마그네시아 벽돌, 마그네시아 벽돌, 돌로마이트 벽돌, 탄화 규소질 벽돌, 탄소질 벽돌 천연 연삭제 : 다이아몬드, 에머리, 스피넬, 규사 인조 연삭제 : 알루미나, 탄화규소, 탄화 붕소, 질화물 천연 연마제 : 점토질, 활석, 규산 인조 연마제 : 산화철, 산화크롬, 알루미나, 소성 돌로마이트 도기 자기 제조, 위생도기 제조, 애자 애관 점화전 애자 제조, 고주파 절연재 유전체 재료 제조, 타일제조, 점토벽돌 제조, 점토기와 제조 시멘트(기경성시멘트3 / 수경성시멘트11 / 특수시멘트2), 몰탈, 콘크리트, 시멘트 제품(콘크리트 블록, 시멘트판, 시멘트 기와, 콘크리트관) 흑연, CNT, 탄소섬유, 그래핀, 기능성 복합재료 July

86 한국세라믹총협회 이준영 전무가 전통세라믹 제조분야 NCS 개발에 대해 설명하고 있다. 한국파인세라믹협회 정승필 실장이 파인세라믹 제조분야 NCS 개발에 대해 설명하고 있다. 별 최소 10개 이상의 능력단위를 개발하고, 그것을 기반으 로 능력단위요소를 개발한다. 이후 5차에 걸쳐서 수행준거, 평가방법, 경로개발, 훈련기준 시안 개발 등의 절차를 진행 한다. 표4. 파인세라믹스 개발분야 직무능력 범위 세분류 기능 파인세라믹소재 응용제품 분야 전자기광학용 기계구조용 열적 원자력 부품용 화학생체 절연성 반도성 도전성 자성 유전성 압전성 광학 기타 공 구 고경 도 내마모 기타 고온 고강도 고온내식 반도체 원자력 기타 화학 생체생물 생활문화 하이브리드 집적회로, LED, CMOS이미지센서, 전자집적회로 부분품, 기타 인쇄회로기판, 기타 전기용 탄소제품, 전기 애자 및 절연용 물품 등 센서, 자동차용 센서, 기타 반도체 개별소자, 다이오드, GaAs제품, 트랜지스터 및 반도체 부품 등 탄소전극 및 흑연전극, 카본브러쉬, 축전지 부품, 바리스터, 초전도 부품, 기타 산업용 유리제품, 탄소피막형 고정저항기, 칩형 고정저항기, 기타 고정저항기, 탄소 가변저항기, 기타 가변저항기, 저항기 부품, 전기용 도자기 등 세라믹제 및 페라이트 자석, 페라이트 코어, 페라이트 분말, 전자코일 및 인덕터 부품, 마그네틱 스트라이프를 자장한 카드, 전자유도 코일 및 초크, 자기 및 광디스크 등 탄탈륨 축전기, 세라믹 유전체의 고정축전기, 기타 고정식축전기, 전자회로용 가변식 축전기, 전기고압용 축전기, 축전기 부품, 압전소자, 수정진동자 부품, SAW 필터, 무선통신기기의 부품, 스피커용 부품 등 광섬유, 광섬유 케이블, 전자 커넥터, 감광성 반도체 소자, 태양전지, 판유리, 유리장섬유, 유리단섬유, 유리섬유 제품, 차량용 안전유리, 기타 안전유리, ITO코팅 유리, LCD PDP 디스플레이용 기판유리, LCD, PDP, 광학렌즈, 기타 광학요소 관련품 등 금속절삭가공기계의 부품, 굴삭공구, 절단공구, 공업용 컷터, 지석, 지립, 금속성형기계의 부품, 압연롤, 분체성형, 라이너분쇄기, 연마휠, 연마석, 연마지 등 유압기기 부품 : 축메카니컬실, 베인, 인페라, 플란자, 변좌, 밸브류, 축수, 정밀축, 쇼트브래스트 노즐, 에어브래스트 노즐, 워터쇼트 노즐, 슬라이드웨이, 마모패드, 배관 라이너, 장갑판 등 섬유 의복 가죽 가공기계부품 : 섬유기기 노즐, 사도, 라이너 등 공압실린더 및 공압액츄에이터, 세라믹제 베어링, 세라믹제 기어 및 기어링, 기타 항공기 전용부품, 탄소섬유복합, 이형제 등 점화플러그, 터보차저로터, 로커암, 그로플러그, 타펫트, 밸브, 피스톤, 피스톤핀, 실린더 라이너, 포트라이너, 가스터빈부재 등 열처리치구 : 단결정인상 도가니, 로심관, 새터 등 고온 CC구조재 : 요도구, 머플튜브, 버너부재, 노즐, 도가니, 흑연 및 탄소제품, 히터 등 반도체 제조 장비부품 : 사세프터, 히터, 정전공구, 가스인렛, 샤프트, 튜브, 돔, 암, 반도체세정용구, 반응 그릇 등 핵연료 및 원자력 관련 부재 등 내열 단열 부재 등 자동차 촉매, 배기조직 및 부품, 촉매 컨버터 세라믹필터, 세라믹담체, 금속표면처리용 화합물, 합성수지 도료, 요업용 유약 등 기타 위생도기 제품, 기타 의약관련제품 등 비금속제 모조 장신용품, 기타 악기의 부품, 기타 낚시용구, 골프용품, 기타 운동 및 경기용구, 기타 제품 등 86 ceramic korea

87 산업인력공단의 NCS 담당자들이 참석한 세라믹 전문가들에게 NCS 개발 절차에 대해 설명하고 있다. 세라믹 분야 NCS 개발 워크샵 지난달 세라믹분야의 NCS 개발 워크샵이 한국세라믹총협회 와 한국파인세라믹스 협회의 주관으로 진행됐다. 한국세라믹총협회(회장 신재수)는 지난달 12일~13일 이틀 간 서울 센터마크호텔에서 전통세라믹분야 국가직무능력표 준(NCS) 개발 워크샵을 진행했다. 이번 워크샵은 전통세라 믹 제조 6개 세분류 중, 유리 법랑, 탄소제품을 제외한 내화 물, 연삭제, 도자기, 시멘트 4개의 세분류가 참석했다. 이날 참석하지 못한 유리 법랑과 탄소제품은 이후 개별적으로 워크샵을 진행했다. 한국파인세라믹협회(회장 전선규)는 지난달 19일~20일 이 틀간 서울 리베라호텔에서 파인세라믹분야 국가직무능력표 준 워크샵을 진행했다. 파인세라믹분야는 전기재료, 광학재 료, 내열재료, 생체재료 등 총 4개의 세분류로 이뤄져 있다. 파인세라믹협회는 첫날에는 전기재료와 광학재료 워크샵을 진행했고, 둘째 날에는 내열재료와 생체재료 워크샵을 진행 했다. 한국세라믹총협회와 한국파인세라믹스협회는 세라믹 업 계의 우수한 전문인력들과 교육훈련전문가들을 NCS 개발 담당자로 선정, 브레인스토밍 과정을 거쳐서 세라믹 산업 현 장에서 실질적으로 필요한 직무능력들을 뽑아서 개발을 진 행했다. 한편, 이번 워크샵 참여한 전문가 모두가 NCS 개발 사업이 향후 세라믹 산업의 우수한 인력 양성을 위한 중요한 사업임 을 인식하며, 책임감을 가지고 개발에 임했다. 양대규기자 전통세라믹 내화물 워크샵 전통세라믹 도자기 워크샵 전통세라믹 시멘트 워크샵 전통세라믹 탄소 워크샵 파인세라믹 전기재료 워크샵 파인세라믹 광학재료 워크샵 파인세라믹 내열재료 워크샵 파인세라믹 생체재료 워크샵 July

88 FocusⅡ 2014 국제나노상용화 포럼 - 나노인프라 설립 10주년 기념 행사 - 선진 6개국의 나노인프라기관 참여 포스텍 부설 나노융합기술원(원장 박찬경)은 지난달 11일 ~12일 이틀간 서울 르네상스호텔에서 2014 국제나노상용 화포럼 을 개최했다. 이번 포럼은 전국에 지역별로 구축된 나 노인프라 기관들의 설립 10주년을 기념한 행사로 선진 6개 국 나노인프라기관이 참여했다 국제나노상용화포럼은 미국, 독일, 일본, 프랑스, 노 르웨이 등의 해외 나노분야 선진국들의 나노인프라 기관 소 속 전문가들을 초청해 각국의 R&D 성공 사례 및 적용기술 의 상용화와 관련된 문제점 등에 대해 다양한 이야기를 나 눴다. 행사에 앞서 산업통상자원부 창의산업정책관 이인호 국장은 축사를 통해 나노분야에서 세계 상위권인 우리나라 의 나노산업 육성을 위해 여러 지원 정책을 준비 중이다. 며, 정부는 나노산업의 육성과 지원을 통해 창조경제의 원동력 으로 삼고, 이번 행사와 같은 나노산업 정책관련 행사가 많 이 이뤄져야한다. 고 밝혔다. 또, 포스텍 김용민 총장은 이번 행사는 정부, 지자체, 관 련기관들의 많은 관심이 있어, 성공적으로 준비했다. 며, 포 스텍과 나노융합기술원은 국가 나노기술발전 및 산업육성 에 노력을 아끼지 않을 것이다. 라고 말했다. 이틀에 걸친 행사는 개별 주제발표와 패널 토의로 진행됐 으며, 첫날에는 나노인프라 기관의 역할, 둘째날은 나노 기술의 상용화 을 주제로 토의가 진행됐다. 이번 행사에는 미국 Center for Nanoscale Materials의 미국 Center for Nanoscale Materials의 Dr. Daniel Lopez 프랑스 MINATEC의 Dr. Bruno Paing 포스텍 부설 나노융합기술원 박찬경 원장 88 ceramic korea

89 Dr. Daniel Lopez, 프랑스 MINATEC의 Dr. Bruno Paing, 포스텍 김용민 총장, 일본 NIMS의 Dr. Kazuo Furuya, 한국 나노기술연구협의회 이해원 회장, 미국 Nanotechnology Facility의 Dr. Stepano Cabrini, 독일 ISC의 Dr. Michael Popall, 한국 Ntrium의 정세영 대표, 한국 나노융합기술원 의 박찬경 원장, 노르웨이 NTNU의 Helge Weman 교수, 일 본 TIA-NANO의 Dr. Hiroshi Itawa 등의 나노인프라기관의 전문가들의 발표와 주제 토의가 있었다. 한편 행사를 주최한 나노융합기술원의 박찬경 원장은 한 국 나노인프라의 10주년을 기념하기로 한 이번 행사에서 나 노기술의 연구결과와 나노기술상용화에 대한 훌륭한 발표 가 진행됐다. 며, 이번 행사를 통해 나노 글로벌 네트워크를 구축하고 함께 상용화전략을 세울 수 있는 기회가 되기를 바란다. 고 밝혔다. 양대규기자 July

90 정책동향 13대 미래성장동력 2020까지 국민소득 4만불 정조준 - 제22차 경제관계장관회의에서 미래성장동력 실행계획(안) 확정 2020년까지 우리나라의 경제 성장을 이끌어 갈 13대 미래성 장동력에 대한 세부적인 청사진이 마련되었다. 정부는 지난 3월 선정한 13대 미래성장동력을 본격적으로 육성하기 위한 미래성장동력 실행계획 을 지난달 17일 확정 발표하였다. 13 대 미래성장동력은 창의와 융합을 기반으로 국가의 새로운 먹거리가 될 수 있는 9대 전략산업과 4대 기반산업으로 이 루어져 있으며, 9대 전략산업으로 1) 스마트 자동차, 2) 5G 이동통신, 3) 심해저 해양플랜트, 4)맞춤형 웰니스 케어, 5) 착용형 스마트 기기, 6) 지능형 로봇, 7) 재난안전관리 스마 트 시스템, 8) 실감형 콘텐츠, 9) 신재생에너지 하이브리드 시 스템과, 4대 기반산업으로 1) 지능형 반도체, 2) 빅데이터, 3) 융복합 소재, 4) 지능형 사물인터넷을 지난 3월 경제관계장 관회의에서 확정된 바 있다. 정부는 미래성장동력 육성을 위 해 미래 시장수요를 중심으로 핵심기술 및 서비스 연구개발 (이하 R&D)을 확대하고, 대기업 뿐 아니라 중소 벤처기업이 국가 미래산업의 중심이 될 수 있도록 부품 소재 국산화와 기술 멘토제 시행, 개방형 글로벌 파트너십 추진 등 지원정책 마련에 역점을 둘 계획이다. 주력산업 주력산업 분야는 우리나라가 기존에 상당한 경쟁력을 갖추 고 있는 분야로서, 자동차, 이동통신 등 주요 산업을 정보통 신기술(이하 ICT)과 융합하여 이들 산업을 고도화한다. 스 마트 자동차의 경우, 글로벌 스마트 자동차 산업 3대 강국 실현을 목표로 미래부 산업부 국토부가 협력하여 자동차- 도로-ICT 인프라를 연결한 스마트 자동차 생태계를 조성하 고, 부품업체 육성을 통한 스마트 자동차 확장 및 대중소기 업 상생 협력을 지원한다. 또한, 5세대(이하 5G) 이동통신 분 야에서는 5G 이동통신의 5대 핵심서비스를 창출하기 위한 사업을 추진하고, 주요 R&D에 중소기업 참여비중을 확대 (25%~40%)하는 동시에 중소기업의 제품화 개발을 지원함 으로써 시장창출을 촉진하고 20년 경 세계 최초로 5G 상용 서비스를 제공할 계획이다. 미래 신산업 미래신산업 분야에서는 새롭게 등장한 신기술 원천기술 확 보를 위한 R&D를 지원하고 시범 인프라 구축을 중점적으로 추진한다. 지능형 로봇은 2020년 로봇생산 9.7조원 달성을 목표로, 재난대응 고령자 헬스케어 의료 등 대형 테마 R&D 과제를 진행하고, 이를 상용화하기 위한 모의 실환경 테스트 베드, 안전성 기술지원센터 구축 및 부품 국산화를 통해 로 봇기업을 지원 육성한다. 착용형 스마트 기기는 스타제품 100개 사업화 및 글로벌 기술 선도를 목표로 반도체, 스마트 센서, 임베디드 SW등 핵심부품 기술을 개발하고, 국민 참여 90 ceramic korea

91 개방형 기술개발 방식을 도입하여 창의적 아이디어 활용을 극대화하고 건강 감성 생활과 연계한 제품과 서비스를 도출 한다. 또한, 기술개발이 완료된 유망제품의 시제품 제작 지원 으로 적기 상용화 신시장 창출을 달성할 계획이다. 공공복지산업 공공복지산업 분야에서는 재난 안전, 건강, 에너지 분야의 시스템 인프라 개발과 법제 체계화를 통해 국민의 복지 증 진과 동시에 개발된 시스템의 상용화 산업화를 추진한다. 맞춤형 웰니스 케어 분야는 일상생활에서 생체신호를 측정 할 수 있는 착용형 기기 개발을 바탕으로 응용 서비스 기술 콘텐츠를 개발하고, 이에 맞춘 시범사업을 추진하여 2020 년까지 맞춤형 웰니스 해외시장 세계 5위권에 진입하는 것을 목표로 하고 있다. 또한, 해외진출에 있어서도 지역에 따른 맞춤형 해외 진출 전략에 따라서 콘텐츠 개발 수출을 추진 한다. 국민적 관심이 높아지고 있는 재난안전관리 스마트 시스 템 분야에서는 우선적으로 재난 센싱 시뮬레이션 등 요소기 술을 개발하고, 지능형 사물인터넷과 연계한 센서 기반 재난 안전관리 시스템을 구축한다. 또한, 재난안전의 기반기술 및 시나리오를 분석하여 전문인력 양성 교육 커리큘럼을 특성 화 대학원에서 시범적으로 운영하고, 재난안전 및 소방 관련 법 제도를 정비한다. 시스템 개발에서 통합 서비스 플랫폼 콘텐츠 첨단화, 재난안전관리 시스템 산업화 등으로 단계적 으로 목표를 달성하여 현장 맞춤 통합 재난안전기술을 구현 한 Safe Korea 를 실현할 계획이다. 기반산업 기반산업 분야에서는 9대 전략산업과 연계한 특화기술 개 발과 시스템 인프라 구축 등 융합형 성장 기반 마련에 중점 을 두어 추진한다. 지능형 반도체는 사물인터넷, 스마트 자동 차, 착용형 스마트 기기 등 전략산업과 연계한 시범사업을 시 행하고 소프트웨어-SoC 융합 핵심기술의 국산화와 상용화 를 추진하는 동시에, 초기 유망기업에 대한 성장지원 프로그 램 활용과 산학 고용 연계형 R&D를 통해 강소기업 육성을 지원한다. 빅데이터 분야에서는 2020년까지 빅데이터 국내 시장 규모와 세계시장 점유를 각각 10억불 이상 달성을 목표 로, 고성능 컴퓨팅 기술, 실시간 스트림 빅데이터 처리 기술 을 개발하고, 기술 사업화 컨설팅 및 공정경쟁 환경 조성으 로 중소기업 육성을 위한 발판을 마련한다. 플래그십 프로젝트 민관합동 창조경제 추진단에서 발굴한 미래성장동력 플래그 십 프로젝트 또한 확정되었다. 플래그십 프로젝트는 미래성장동력 분야 내에서 민간의 투자를 바탕으로 단기성과를 창출할 수 있도록 기획된 민 관협업 프로젝트로서, 금번에는 ESS(Energey Storage System), 탄소섬유 복합재료, 비만관리 등 3개 과제가 선정 되고 논의된 바 있다. 민간은 시범사업, 기술개발 설비투자 등을 수행하고, 정부는 시범사업 추진을 위한 관련 규정 및 기준 마련, R&D 지원 등을 추진한다. 이번 3개 프로젝트에 민간에서는 약 7,400억 원을 투자할 계획으로 플래그십 프 로젝트를 통한 미래성장동력 조기 상용화와 시장창출이 기 대되고 있다. 향후 계획 정부는 이후 이행상황과 성과를 점검하기 위한 체계를 구축 한다. 미래성장동력 실행계획이 국가의 성장동력을 육성하는 장기 계획인 만큼, 13대 분야에 특화된 지표와 공통지표를 마련하여 하반기부터 단계적으로 적용 평가한다. 또한, 새로 운 이슈 전망 등 산업계 동향 변화와 계획 이행상황 등에 따 라 실행계획을 수정 보완하고 플래그십 프로젝트도 지속적 으로 발굴할 계획이다. <미래성장동력 실행계획(안) 요약> Ⅰ. 기본 방향 July

92 - 전략산업과 기반산업을 동시에 육성하여 분야 간 융합을 촉진하고 산업전반의 파급효과 제고 - R&D, 인력양성, 인프라 구축, 산업생태계 활성화, 법 제도 개선 등 패키지 形 지원전략 수립하여 가치사슬 전단계를 균형적으로 육성 - 민관협업 프로젝트로서 플래그십 프로젝트 별도 추진 - 3대 미래성장동력 분야 중 단 중기 성과 창출이 가능하고 민간의 관심이 높은 프로젝트를 지속적으로 발굴하여 플 래그십 프로젝트로 추진 우선 1) ESS, 2) 탄소섬유 복합재료, 3) 비만관리 등 3개 프로젝트 추진계획 확정( 角.5.26, 창조경제 민관협의회) Ⅱ. 비전 및 추진전략 - (비전) 국민소득 4만불을 실현하고 새로운 산업과 일자리 창출 - (목표) 1) 주력산업 고도화, 2) 미래신시장 선점, 3) 복지 산업 동반육성, 4) 지속성장 기반조성 - (추진전략) 1) 미래 수요 중심 R&D 추진, 2) 내수시장 활 성화 및 해외진출 지원, 33)동반성장 기반 중소 벤처기업 육성, 4) 산업발전 전주기 인력공급 체계 구축 Ⅲ. 분야별 실행계획 1. 주력산업 - (스마트 자동차) 글로벌 스마트 자동차 산업 3대 강국 실 현 핵심부품 독자기술 확보 ICT 기반 교통서비스 기반구 축 이용자 중심의 교통서비스 산업 활성화 (5G 이동통신) 20년 5G 표준특허 경쟁력 및 단말기 시장 점유율 세계 1위 Pre-5G 핵심 서비스 시연 5G 핵심 시범 서비스 실현 세계 최초 5G 상용 서비스 제공 - (심해저 해양 플랜트) 심해저 해양플랜트 엔지니어링 기술 확보 및 핵심기자재 국산화 핵심인력 양성체계 및 연구기반 구축 엔지니어링 역량 강화 및 핵심 기자재 국산화 글로벌 강소기업(핵심 기 자재) 육성 2. 미래신산업 - (지능형 로봇) 2020년 로봇생산 9.7조원 달성 테마 R&D(재난, 헬스케어 등) 타산업(교육 국방 등) 융 합 R&D 추진 안전인증 국제표준화 지원 및 로봇기업 육성 신시장 창출 - (착용형 스마트 기기) 착용형 스마트기기 스타제품 100개 사업화 및 글로벌 기술선도 센서 임베디드 SW 등 부품 소재 및 플랫폼 서비스 핵심 기술개발 + 감성 문화 융합 제품화 사업화 + 지속성장을 위한 생태계 조성 - (실감형 콘텐츠) 세계 미래 콘텐츠 시장 선점 및 점유율 확 대( 13: 0.2% 25: 5%) 융합형 전문인력 양성체계 구축 등 생태계 기반 조성 타 산업 연계(한류) 융복합 콘텐츠 사업 활성화 스타기 업 육성 및 해외수출 지원 3. 공공복지산업 - (맞춤형 웰니스케어) 2020년까지 맞춤형 웰니스 해외시장 5위권 진입 서비스 콘텐츠 및 플랫폼 구축 기술 개발 의료법 등 정 비 및 시범사업 추진 맞춤형 해외진출 - (재난안전관리 스마트 시스템) 현장 맞춤 통합 재난안전 기술 구현, Safe Korea 실현 IoT 스마트 센서 기반 재난 센싱 시뮬레이션 등 요소기 술 개발 통합 서비스 플랫폼 개발 및 콘텐츠 첨단화 스마트시스템 산업화 - (신재생에너지 하이브리드 시스템) 20년 전 세계 관련 시 장 10% 점유 발전원 간 융합을 위한 제도 정비 시스템 실증( 친환경 에너지타운 연계) 및 산업생태계 조성 국내/해외 맞춤 형 사업모델 개발 92 ceramic korea

93 4. 기반산업 - (지능형반도체) SW 및 SoC 경쟁력 확보를 통한 지능형 반 도체 강국 도약 SW-SoC 핵심기술 확보 IoT, 착용형 스마트 기기 등 미 래성장동력 특화 지능형 반도체 플랫폼 구축 및 연계 협업 생태계 활성화 - (융복합소재) 창의소재 및 고부가 산업용 소재 개발을 통 한 소재 4대 강국 실현 창의소재 연구단 등 융합연구체계 구축 Biz. Platform 등 소재기술 사업화 인프라 마련 소재수요 연계 산업생 태계 조성 - (지능형 사물인터넷) 초연결 디지털 혁명 선도국가 실현( 20년 국내 시장규모 30조원 달성 등) 창의적 IoT 서비스 플랫폼 창출 기반 조성 정보보호체 계 마련, 차량 ICT 기반 긴급구난 등 시범사업 통한 서비 스 확산 IoT 서비스 플랫폼 수출 - (빅데이터) 20년 빅데이터 국내 및 세계시장 점유 각각 10 억불 이상 달성 고성능 컴퓨팅 등 핵심 및 응용기술 개발 공공 민간 활 용 활성화 주요산업(의료, 제조 공정, 교통 등) 분야 선 도 프로젝트 추진 4. 기대 효과 - 주력산업 다변화와 산업경쟁력 강화로 양질의 일자리 창 출 및 경제성장 (빅데이터) 향후 연간 GDP 37.3조원 경제효과 추정 (5G 이동통신) 20~ 26년년 5G 기기 장비의 수출 및 내수를 통해 총 331조원의 매출과 국내 통신서비스부문 에서 68조원의 시장 창출 전망 - 공공 행정 효율화, 사회 복지 등에 기여하여 국민의 삶의 질 제고 (맞춤형 웰니스 케어) 만성질환 지속관리에 따른 건강보 험 적자 규모 축소 및 의료소외계층 300만명에 대한 ICT 기반 건강관리서비스 제공 (지능형 사물인터넷) 범인인식 추적 스마트 CCTV, 범죄 사고 자동인지 도입을 통한 사회간접 비용 약 15% 절감 5. 향후 계획 - (예산반영) 미래성장동력 실행계획의 원활한 추진을 위하 여 15년부터 국가연구개발사업 예산 편성과 실행계획 연계 - (이행점검 및 성과평가) 분야별 추진단 협의체가 이행점검 (반기1회)하고 미래성장동력 특별위원회가 총괄 관리 - (실행계획 수정 보완) 분야별 책임부처를 중심으로 외부 환경 변화와 실행계획 이행현황 등을 반영하여 주기적으 로 실행계획 수정 보완(연1회) 민관합동 창조경제추진단 을 중심으로 플래그십 프로젝 트 추진상황을 이행점검하며 산업계 수요를 지속적으로 파악하여 프로젝트 추가 발굴 추진 - (대국민 홍보) 미래성장동력 육성의 기본 추진방향과 더불 어 13대 분야의 구체적 내용, 기술적 요소, 미래상 등을 알 기 쉽게 홍보 주요 방송사의 특집 프로그램, 소책자, 만화 등을 통한 미 래성장동력에 대한 일반 국민의 정책 이해도 제고 및 관심 유도 <미래성장동력 : 9대 전략산업+4대 기반산업> 1. 9대 전략산업(Growth Engine) 1) 주력산업 1 스마트자동차 2 5G 이동통신 운전자와 자동차, 자동차와 주변 환경 및 교통인프라, 그리고 일상생활의 모든 요소들을 유기적으로 연결하는 연결성(Connectivity)을 기반으로, 교통안전 혼잡해소 뿐만 아니라 다양한 사용자 맞춤형 이동서비스 산업을 창출하는 ICT 융복합 스마트 자동차 산업 으로 진화 4G 대비 1천배 빠른 미래 이동통신 기술을 개발 활용하여 콘텐츠-플랫폼-네트워크- 기기가 융 복합된 창조적 서비스 생태계를 구축하여 ICT를 비롯한 산업 전반을 혁신하는 지식 정보 고속도로 구축 July

94 3 심해저 해양플랜트 수심 500m 이상인 심해에 매장되어 있는 석유 또는 가스를 채굴, 분리, 이송, 전처리 및 저장 하역을 수행하는 해상 해저 플랜트로서 기반구축 및 상용화를 통해 해양플랜트 산업 강국 달성 2. 4대 기반산업(Platform) 1 지능형 반도체 IT융합 제품(스마트 자동차, IoT, 착용형 스마트 기기 등)의 지능형서비스를 구현함으로써 신부가가치를 창출하는 SW 및 SoC 융합기술 2) 미래신산업 4 지능형 로봇 외부환경을 인식(Perception)하고 스스로 상황을 판단(Cognition)하여 자율적으로 동작(Mobility & Manipulation)하는 기계로 정의하며, 로봇 기술의 융복합화를 통해 지능화된 서비스를 창출하는 로봇화 개념으로 발전 2 융복합 소재 새로운 물리, 화학적 결합을 통해 초경량화, 고성능화, 다기능성을 극대화한 융복합 소재로 스마트자동차, 해양플랜트 등 전반적인 성장동력 발전의 기초로 역할 5 착용형 스마트 기기 6 실감형 콘텐츠 신체에 착용한 상태로 컴퓨팅행위가 가능한 기기와 일부 애플리케이션으로 밴드, 머리착용, 의류형태의 기기가 존재하며, 신체관리 의료, 생활 안전, 감성 오락, 소통 교류 분야의 다양한 서비스 제공 ICT 기술 기반으로 인간의 감각과 인지를 유발하여 실제와 유사한 경험 및 감성을 확장해 주는 참여형 차세대 콘텐츠를 의미하며, 오락 문화 교육 의료 등 다양한 분야에서 제공 3 지능형 사물 인터넷 4 빅데이터 사람, 사물, 공간, 데이터 등 모든 것이 인터넷으로 상호 연결되어 정보가 생성 수집 공유 활용되는 지능형 서비스로 디바이스(사물의 센싱, 동작), 네트워크(연결) 및 플랫폼(사물 간 연계 협업)을 통해 실현 3) 공공복지산업 7 맞춤형 웰니스 케어 IT, 의료정보, 생활정보, 유전체정보 등의 융합을 통해 개인의 행복을 증진시키는 서비스로서 건강관리 중심에서 사회 문화 교육 경제 등과 융합된 서비스로 확장 스마트폰 SNS 사물인터넷에 따라 폭증하고 있는 대량의 정형 비정형 데이터의 분석, 활용을 통해 새로운 가치를 창출하고 경제사회 전반에서 혁신을 주도하는 일종의 플랫폼 8 재난안전관리 스마트 시스템 공공 민간 영역에서 실시간으로 재난안전 관련 예측 감지 대응이 가능하도록 정보통신기술(ICT), 항공우주기술(ST), 로봇기술(RT), 나노기술(NT), 바이오기술(BT)을 융합한 재난안전관리 시스템 9 신재생에너지 하이브리드 시스템 신재생에너지를 포함한 둘 이상의 발전시스템과 에너지저장시스템을 결합한 전력공급 관리 시스템 태양광-풍력, 지열-태양광 등 둘 이상의 에너지원을 조합한 지역 맞춤형(부하 특성, 기상 조건 등) 전력 시스템 94 ceramic korea

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96 연구개발Ⅰ 전해질이 필요없는 단순한 구조의 전기변색소자 개발 - 스마트윈도우, 디스플레이, 변색거울에 응용 가능한 휘어지는 전기변색소자 개발 미래창조과학부는 지난달 11일 국내 연구진이 전해질 없이도 작동하는 전기변색소자를 개발했다고 밝혔다. 전해질 없이 작동하게 되면 스마트 윈도우나 디스플레 이 등에 다양하게 쓰이는 전기변색소자의 구조를 단순 화할 수 있을 것으로 기대된다. 성균관대 화학과 이효영 교수와 황은희, 서소현 연구 팀이 수행한 이번 연구결과는 미래창조과학부와 한국연 구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구) 및 한국전자통신연구원 등의 지원으로 수행되었고 재료 분야 국제학술지 어드밴스드 머터리얼스지(Advanced Materials) 6월 2일자 온라인판에 게재되었다. 전기신 호에 의해 색깔이 변하는 전기변색물질의 안정성을 높 이기 위해 화학 작용기의 첨가나 구조변화 등 다양한 시 도가 이뤄지고 있다. 특히 널리 쓰이는 비올로겐의 경우 끝부분을 화학적 으로 변형시키거나 다른 변색물질을 전극에 추가하는 방식으로 안정성을 향상시켰으나 소자 제작시 전해질이 반드시 필요하다는 것이 단점이었다. 연구팀은 비올로겐에 그래핀 양자점을 접목, 전해질 없이도 안정적인 전기변색성을 띠는 복합재료를 개발해 냈다. 전자전달을 매개하는 전해질의 역할을 양자점이 대신해 전기변색소자의 구조를 단순화할 수 있는 단초 가 될 것으로 기대된다. 또 그래핀 양자점이 비올로겐의 전기화학적 안정성을 도와 전체적으로 복합재료의 안정 성도 높아진다는 설명이다. 실제 개발된 복합재료를 이 용하여 적용한 전기변색소자는 고온(80 )이나 휘어진 상태에서도 안정적인 것으로 나타났다. 향후 연구팀은 완벽하게 휘어지면서 작동성능이 저하 되지 않도록 전기변색소자 전극표면에 변색물질을 안정 되게 고정하는 기술을 개발한다는 계획이다. 이 교수는 향후 정전기적 힘으로 강하게 결합된 그래핀 양자점과 비올로겐 복합재료를 전극에 고정화하면 전해질이 필요 없어져 휘어지는 전기변색소자의 발전에 기여할 것 이라 고 밝혔다. [ 연 구 결 과 개 요 ] 1. 연구배경 전기변색 물질은 스마트윈도우, 디스플레이 등에 쓰이는 전기변색 소자의 핵심요소로 소자의 기능 개선을 위해 서는 전기변색물질의 안정성을 높이는 것이 관건이었다. 96 ceramic korea

97 그림 1. 그래핀 양자점과 비올로겐 결합 모식도 그래핀 양자점(회색)과 비올로겐 복합재료(자주색)를 이용한 무전해질 전기변색소자의 단면을 나타내는 모식도로 양자점 말단과 평면상에서 정전기적 및 pi-pi 상호작용 방식으로 비올로겐이 안정적으로 결합할 수 있음을 보여준다. 그림 2. 전압을 가했을 때 소자의 투과도 (위) 그래핀 양자점과 비올로겐 복합재료의 휘어지는 소자의 산화-환원 반응에 의한 전기변색 사진으로 2.8 V 가했을 때 변색되어 자색을 띠는 것을 볼 수 있다. (아래) 휘어지지 않은 소자의 경우(a) 변색 전 투과도가 90 %에서 전압을 가했을 때 변색되어 자색을 띠며 35%로 감소한 반면 휘어진 소자의 경우(b) 변색 전 투과도 가 80 %에서 전압을 가했을 때 변색되어 자색을 띠며 65%로 감소하였다. 메탈산화물 무기 전기변색물질의 경우 이러한 기능 향 상을 위해 구조변화 또는 새로운 도펀트첨가 및 전극 표 면의 화학적 개질 같은 다양한 방법이 시도되었다. 반면 보다 유연한 전극에 사용될 수 있는 유기 변색물질에 대 한 연구는 고분자 전기 변색 물질에 국한되어 있었다. 전압을 가했을 때 유기 단분자의 장시간 구동(안정성) 이 유기 고분자에 비해 떨어지는 것에 기인하고 있다. 따 라서 저렴하면서 장시간 작동이 가능하며 쉽게 제작이 가능한 전기변색 물질의 개발이 절실한 상황이었다. 2. 연구내용 본 연구팀은 유기 단분자의 안정성 향상 연구 중 그래핀 양자점을 도입, 그래핀 양자점과 비올로겐 사이의 강한 정전기 인력을 이용해 전해질 없이도 산화-환원 반응을 안정적으로 수행해 전기 변색성을 보이는 복합재료를 개발하였다. 용매열 합성법(solvothermal method)에 의해 만들 어진 그래핀 양자점은 최근 다양한 연구에 응용되고 있 으며 꿈의 소재라 일컫는 그래핀을 이용해 만들었기 때 July

98 문에 다른 양자점 보다 독성이 적고, 생산시 비용이 저 렴하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 그래핀 양자점은 수십 나노미터 크기로서 비올로겐과 평면상에서 파이- 파이 상호작용을 할 수 있을 뿐만 아니라 그래핀 양자 점 말단의 카르복실기와 비올로겐의 양전하를 갖는 피 리디늄(pyridinium) 부분이 정전기적인 힘에 의해 강하 게 결합하여 나노 복합재료를 형성한다. 본 연구팀이 만든 그래핀 양자점, 비올로겐 나노 복합 재료는 기존의 다른 비올로겐 유도체와 비교하였을 때 비올로겐의 말단을 변화시키는 합성이 필요치 않으며 용액 상에서 그래핀 양자점과 빠르게 상호작용하여 간 단하게 만들어진다는 장점을 갖고 있다. 만들어진 나노 복합재료는 저전압(-2.8 V)에서 환원 되어 자색을 띄며 0 V에서 무색으로 회복되어 3000초 를 넘어도 뚜렷한 투과도의 감소 없이 변색성을 연속적 으로 보여준다. 소자에 적용 시 전해질 없이도 안정된 전기 변색성을 보여줬으며 이것은 그래핀 양자점이 평 면상에서 뿐만 아니라 말단에서도 비올로겐과 안정하게 결합되어 있고, 그래핀이 전자 이동의 매개체가 되어 비 올로겐의 환원을 원활하게 일어나도록 만든 것에 기인 한다고 볼 수 있다. 기존 전기변색 물질이 메탈 산화물과 유기 고분자에 국한되었던 것에 반해 그래핀 양자점을 이용해 변색가 능 한 유기 단분자의 안정성을 향상시켰다는 데에 큰 의 의를 두고 있다. 또 상온에서의 테스트와 더불어 열적으 로도 기존에 널리 쓰이는 전해질과 비교 시 보다 안정적 인 작동을 보였으며, 휘어진 상태에서도 전해질의 도움 없이 변색을 보였다. 3. 기대효과 향후 전극표면에 변색 물질을 고정화 시키는 연구를 통 해 자유자재로 휘어지는 전기변색소자를 구현할 수 있 을 것이라 판단되며 이것은 플렉서블 디스플레이나 스 마트 윈도우의 발전에도 크게 기여 할 것이라 기대하고 있다. 이효영 교수 경희대학교 화학과 학사 경희대학교 분석화학 석사 University of Mississippi 유기화학 박사 1997 ~ 1999 : 박사후연구원, North Carolina State University, 화학과 1999 ~ 2000 : 선임연구원, 포항공과대학교 화학과, 지능초분자 연구단 2000 ~ 2009 : 책임연구원, 한국전자통신연구원 분자메모리소자팀(팀장) 2009 ~ 현재 : 성균관대학교 화학과 교수 2006 ~ 현재 : 미래창조과학부 한국연구재단 리더연구자지원사업[창의적연구] = 용 어 설 명 = - 그래핀 양자점(Graphene quantum dot) 초미세 반도체, 유기반도체 소재, 질병진단 시약이나 디스플레이에 활용하기 위해 그래핀을 나노미터(nm) 크기 반도체 형태로 만든 물질 - 전기변색 소자(Electrochromic device) 전기화학적 산화환원 반응에 의하여 외부에서 전기적 신호가 인가되면 전류의 흐름에 의해 물질의 색깔이 변하는 원리를 이용한 소자. 건축용 창유리나 자동차 룸미러(room mirror)의 광투과도 또는 반사도를 조절하는 용도로 이용된다. 최근에는 적외선 차 단효과까지 알려지면서 에너지 절약형 제품으로의 응용 가능성에 주목받고 있다. - 비올로겐(Viologen) 전기변색 물질로 잘 알려진 4,4 바이프리딜의 4 암모늄 염의 변형된 화학종으로 전기적 자극에 의해 산화-환원 반응이 일어나면서 변색되는 물질 98 ceramic korea

99 연구개발Ⅱ 초미세 두께 소재의 열전에너지 변환 효율 측정 기술 국산화 성공 미래창조과학부는 지난달 17일 국내 연구진이 나노미 터 두께 이하의 금속 및 반도체 등 나노소재의 열전에 너지 변환효율을 측정할 수 있는 기술 을 개발하였다고 밝혔다. 한국표준과학연구원(KRISS) 송재용 박사의 이번 연 구는 미래창조과학부에서 지원하는 나노 소재기술개발 사업으로 수행되었고, 그 결과는 나노기술 전문 학술지 인 나노스케일 5월호에 논문이 게재되었다. 열전에너지 변환을 이용한 발전기 및 냉장고 제품의 상용화를 위해 서는 에너지 변환효율의 정밀측정이 필수적이다. 현재, 수 밀리미터 이상의 크기에 대한 열전에너지 변환효율 측정기술은 널리 보급되었지만, 나노미터 크기 소재의 경우 일부 선진국에서만 측정기술을 보유하고 있었다. 송재용 박사팀은 나노종합기술원의 나노미터급 반도체 공정기술을 활용하여 나노선, 나노판 등 100 나노미터 이하 두께 소재에 열전에너지 변환효율을 측정할 수 있 는 자체 마이크로 디바이스를 제작하여 나노소재의 열 전에너지 변환효율을 측정하는데 성공했다. 열전에너지 변환효율을 구하기 위해서는 소재의 제벡계수, 전기전도 도, 열전도도를 모두 측정해야 하는데 지금까지 나노소 재의 경우, 작은 크기로 인해 국내 기술로는 위 세 가지 물성을 동시에 측정할 수 없었다. 순수 국내 기술로 개 발한 이번 측정 기술은 나노미터 두께의 모든 나노소재 의 열전에너지 변환효율 측정에 범용적으로 적용될 수 있게 개발된 기술이다. 연구팀은 진공 속에서 100 나노 미터 두께 이하 금속 또는 반도체의 열전도도를 0.5 W/ m K(와트퍼미터켈빈)까지 측정하는데 성공했으며 이 는 선진국인 미국과 유럽의 수준 (0.3~0.5 W/m K)과 대등한 측정 능력이다. KRISS 송재용 박사는 나노미터 두께 소재의 열전에 너지 변환효율 측정기술은 선진국에서는 이미 개발되 었지만 국내에는 보급되어 있지 못한 실정 이라며 이번 연구로 개발된 기술이 향후 국내 연구진에 보급될 경우, 인체 열에너지를 이용한 웨어러블 디바이스, 모바일 디 바이스의 보조 에너지원 등에 쓰이는 열전 발전기 개발 에 필수적인 변환효율 측정을 위한 기반 기술로서 활용 될 수 있을 것 이라고 말했다. [ 연 구 결 과 개 요 ] 1. 연구 배경 열에너지와 전기에너지가 상호 변환될 수 있는 열전 현 상은 태양열, 지열, 인체열 뿐만 아니라 자동체폐열, 공 업폐열을 이용한 발전기, 무진동/무소음 냉장고 등을 구 July

100 그림 1. 나노선이 놓여 있는 나노 열전 측정용 마이크로 디바이스 상기 마이크로 플랫폼은 2x10-6 Torr 의 진공상태에 있음. 백금도선으로 이루어진 나노 발열체(붉은색)에 전류를 인가할 때 저항가열에 의해 발생하는 주 울(Joule)열을 이용해 나노선의 한쪽을 가열하면 나노선 양단에 온도차가 만들어짐. 이때, 형성된 나노선 양단간의 온도차는 제벡효과에 의해 나노선에 기전력을 생성하는데 이러한 기전력을 나노볼트(nV) 정밀도를 가지고 측정함. 또한 동일 한 나노선에 대해 전기전도도를 측정함. 나노선의 열전도도 측정을 위해, 아래쪽 이미지에서 보는 것처럼 나노선이 있는마이크로 플랫폼의 열전달량을 측정한 후, 나노선을 제거한 마이크로 플랫폼 의 열전달량을 측정하여 그 차이로부터 나노선에 의한 열전달량을 측정함. 그림 2. KRISS 송재용 박사가 열전에너지변환효율측정을 위해 나노선 시편을 제어하고 있다 현할 수 있는 매력적인 청정에너지원으로 1970년대까지 활발히 진행되었지만 상용화에 미치지 못하는 에너지 변환효율로 연구계와 산업계 관심 밖으로 밀려났다. 하지만, 나노기술의 발전과 함께 2000년대부터 다시 주목을 받고 있다. 즉, 열전소재가 나노미터 스케일에서 제벡계수가 매우 증가하고 열전도도가 매우 낮아진다 는 연구 결과가 보고된 후, 많은 과학자들은 기존의 열 전에너지 변환효율을 극복하고 상용화를 이룰 수 있는 열전 나노소재를 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 고효율 나노소재를 개발하기 위해서는 열전에 너지 변환효율을 나노미터 크기에서 정밀하게 측정할 수 있는 기술이 개발되어야 한다. 미국과 유럽에서는 나 노스케일 열전에너지 변환효율 측정기술을 보유하고 있 었지만 국내에는 아직 보급되지 않았다. 100 ceramic korea

101 2. 연구 내용 열전에너지 변환효율은 소재의 고온부에서 저온부사이 에서 열에너지가 어느 정도의 전기에너지로 변환되는가 를 측정하는 것으로 제벡계수, 전기전도도, 열전도도를 정밀하게 측정해야 한다. 제벡계수와 전기전도도는 전기 적 특성을 측정하는 것으로 비교적 정확한 측정이 가능 하지만, 열전도는 방사적으로 일어나는 현상으로 열흐 름 제어가 매우 어렵다. 따라서, 열전에너지 변환효율 측 정에서 정확한 열전도도 측정이 매우 중요하다. 특히, 크 기가 매우 작은 나노소재의 열전도도 측정은 벌크 소재 보다 더욱 난해한 기술이다. 본 연구에서는 나노종합기술원이 보유한 반도체 공정 기술을 이용하여 마이크로 디바이스를 설계 제작하고, 마이크로 디바이스위에 놓인 나노소재의 온도(0.1 측 정정밀도)와 전기적 특성(100 나노볼트 (nv), 10 나노암 페어(nA) 측정정밀도)을 모니터할 수 있는 측정 장비를 자체 제작하였다. 약 40 m x 40 m 크기의 마이크로 디 바이스 위에 발열체, 온도계, 전극을 형성한 후 (첨부 그 림 1), 진공 속에서 온도변화(20 ~ 300 켈빈(K))에 따라 제벡계수, 전기전도도, 열전도도를 함께 측정할 수 있는 기술을 개발하였다. 측정 가능한 나노선 또는 나노판의 크기는 100 나노미터 두께 이하의 금속 또는 반도체로 0.5 W/m K 의 작은 열전도도까지 측정가능하다. 또한 다양한 나노소재에 적용 가능하도록 수백 나노 미터 두께의 나노소재를 마이크로 디바이스에 옮기는 기술도 함께 구현하여, 실리콘 나노선, 백금 나노선, 비 스무스 텔루라이드 나노선의 열전에너지 변환효율을 측 정하는데 성공하였다. 특히, 상온에서 고효율 열전재료 로 상용화된 비스무스 텔루라이드 나노선의 캐리어 농 도를 조절하여 제벡계수를 증가시키고, 쌍정결함을 나 노선 내부에 삽입하여 열전도도를 낮추어 열전에너지 변환효율을 향상시킬 수 있음을 증명하였다. 3. 기대효과 본 연구개발 성과인 나노스케일 열전에너지 변환측정 기술과 결함엔지니어링 기술은 국내 연구진에게 보급되 어 나노기술을 이용한 고효율 열전소재 개발을 앞당기 고 폐열의 재활용을 이용한 열전 발전기 및 열전 나노디 바이스 개발을 촉진할 것으로 기대된다. 송재용 박사 서울대학교 금속공학과 학사(1989~1993) 서울대학교 금속공학과 석사(1993~1998) 한국과학기술원 신소재공학과 박사(1999~2003) 2004~2005 : 네덜란드 금속연구소 박사후연구원 2009~현재 : 과학기술연합대학원대학교 나노계측학과 교수 2010~현재 : 한국표준과학연구원 책임연구원 2011~현재 : 한국표준과학연구원 나노소재평가센터 센터장 = 용 어 설 명 = - 열전소재 (thermoelectric material) : 열에너지가 전기에너지로 또는 전기에너지가 열에너지로 변환되는 물성을 갖 는 소재 - 제백계수 (Seebeck coefficient) : 소재 양단간의 온도가 다를 때 고온부와 저온부 사이에 발생되는 기전력의 크기. 제벡계수가 클수록 열전에너지 변환효율이 높음 - 캐리어 (carrier) : 기전력에 의해 전류를 흐르게 하는 전자나 정공을 말함 - 결정결함 (crystal defect) : 소재는 원자의 규칙적 배열인 결정으로 구성되는데, 부분적으로 이러한 규칙적 배열이 깨 지는 부분을 결정결함이라고 함. - 쌍정결함 (twin defect) : 결정속에 존재하는 많은 결정결함중 하나로, 결정구조가 거울면 대칭을 이루면서 형성되는 이차원 결함 - 결정결함 엔지니어링 (defect engineering) : 결정결함의 크기나 밀도를 조절하여 소재의 전기적, 열적, 광학적, 화학 적 특성을 제어하는 기술 July

102 세라미스트 광장Ⅰ 2014 엔지니어링 세라믹스 심포지움 - 미래 퍼스트 무버 산업을 위한 엔지니어링 세라믹스 한국세라믹학회(학회장 임대순)는 지난달 26일~27일 이틀간 구미 호텔 금오산에서 2014 엔지니어링 세라믹스 심포지움 을 개최했다. 학회 엔지니어링 세라믹스 부회(부회장 하조웅)의 주최로 치러진 이번 행사는 산 학 연 엔지니어링 세라믹스 관련 전문가 100여명이 참석해 자리를 빛냈다. 이번 행사는 엔지니어링 세라믹스 하조웅 부회장의 인사말과 세라믹학회 임대순 학회장의 축사로 시작됐다. 하조웅 부회장은 이제 세라믹 산업은 패스트 팔로어 (Fast Follower)에서 퍼스트 무버(First Mover)로 바 뀌고 있다. 며, 세라믹계에 퍼스트 무버 기업의 전망 에 대해 15분의 전문가를 초청해 이번자리를 준비했 다. 고 참석자들에게 인사말을 전달했다. 이후 임대순 학회장은 축사에서 전통적인 것에서 새로운 분야의 연구가 세라믹 산업의 발전을 이끈다 며, 지금 세라 믹 산업계의 많은 긍정적인 변화가 보이고 있다 고 세 라믹계의 발전을 기원했다 엔지니어링 세라믹스 심포지움의 참석자들의 단체사진 총 4개의 세션으로 이틀 동안 진행되는 이번 심포 102 ceramic korea

103 표 엔지니어링 세라믹스 심포지움 초청강연 내용 좌장 주제 강연자 소속 반도체 공정에서의 소재기술 동향 최정식 삼성전자 세션Ⅰ 세션Ⅱ 세션Ⅲ 세션Ⅳ 송인혁 김원주 박영조 이성민 Development and Materials Issue of SiC Composites for Accident Tolerant Nuclear Fuel Cladding 김원주 한국원자력연구원 수처리용 세라믹 분리막 응용 현황 임재림 한국수자원공사 핵융합에너지 상용화를 위한 고온 재료 개발 현황 조승연 국가핵융합연구소 엔지니어링 세라믹스의 유도무기 응용 백승수 국방과학연구소 전기차용 이차전지 소재개발 동향 김도형 RIST 항공우주 산업발전 전략관점에서의 소재기술 육성의 중요성 및 해외기술동향 안오성 한국항공우주연구원 Ceramic Materials and Components Technologies in the Display R&D Roadmaps 문대규 순천향대 LNG 저장 및 운송 설비의 단열기술 전망 황종현 현대중공업 디스플레이 제조공정 및 장비 기술 김선민 LG 디스플레이 Thermal Conductivity of Liquid Phase Sintered SiC Ceramics 김영욱 서울시립대 투명 세라믹스의 소결 및 응용 박영조 KIMS ORNL의 최근 엔지니어링 세라믹스 연구 이성민 KICET 미래산업용 세라믹스 개발 현황 이재원 월덱스 대경권 첨단세라믹 및 융합소재부품 발전방향 권상구 대경지역사업평가원 지엄은 15명의 인사들을 초청해, 수송기기, 반도체, 디스플레이, 항공우주, 환경, 에너지 및 국방 원자력 등의 주 요 이슈에 대한 강연을 진행했다. 한국수자원공사의 임재림 연구원은 기존의 고분자 분리막에서 세라믹 분리막으로 교체시의 이점을 이야기하 며, 약 11조원 규모의 분리막 시장에서 세라믹 분리막의 선전을 기대했다. 또, 한국원자력연구원 김원주 책임연 구원은 원전사고에도 안전한 SiC재료의 사용에 대한 발표를 해서 주목을 끌었다. 이번 행사는 삼성전자와 LG디스플레이, 현대중공업 등의 산업계와 한국원자력연구원, 한국수자원공사, 국가 행융합연구소, 국방과학연구소 등의 다양한 연구기관들, 그리고 학계의 전문가들이 세라믹 산업의 발전을 위한 시간을 가졌다. 한편, 이번 심포지엄에는 쌍용세라비트, 월덱스, 금오공대, FCT&Consultants, 이영세라켐 등이 후원했다. 양대규기자 한국세라믹학회 엔지니어링세라믹스부회 하조웅 부회장의 인사말 한국세라믹학회 임대순 학회장의 축사 한국원자력연구원 김원주 책임연구원이 원전에 안전한 SiC재료에 대해 발표하고 있다. 한국수자원공사 임재림 수석연구원이 수처리용 세라믹 분리막에 대해 발표를 하고 있다. July

104 세라미스트 광장Ⅱ 배출권 거래제, 요업계도 준비 시급하다 - 유리기술인모임, 내년 시행하는 배출권거래제 에 초점 맞춰 - 정부기관에 피력 충분한 양의 배출권 확보가 관건 지난 달 27일 여의도 중소기업중앙회관에서 유리기술인 모임 20돌을 맞이해 유리관련 업계 관련 기술자들을 위한 강연과 교류회를 마련했다. 국내 유리관련 과학기술자들간의 정보공유와 네트워크를 위해 생겨난 유리기술인 모임은 한국세라믹학회 유 리부회와 한국유리공업협동조합 주최로 매년 열리고 있다. 유리부회 김기동 회장은 디스플레이와 식기, 판유 리 등 관련 산업의 성장세가 둔화되고 있다 며 현재 유리산업이 직면한 어려움에 대해 토로했다. 때문에 그는 원가절감 및 새로운 돌파구 마련이 절실한 상황 임을 강조하며 전문가들의 혁신과 노력을 바랐다. 올해는 신기술이나 시장동향에 대한 강연과 더불어, 새롭게 수정된 정부의 온실가스 규제 방안에 대해 무게 를 둔 모습이었다. 관련 내용을 전했던 아주대학교 박영구 교수와 (주)에코시안 이병진 그룹장에 참가자들의 많 은 질문과 관심이 쏟아졌다. 104 ceramic korea

105 김기동 회장이 개회를 선언하고 있다. 지금까지 정부의 탄소배출관리 정책은 목표관리제였기 때문에 미리 정해놓은 배출량 목표 범위만 넘지 않으 면 됐다. 그러나 2015년인 내년부터 본격 시행될 예정인 배출권거래제는 전혀 다른 개념이다. 부문별 업종별 적 합성을 따져 기업에 배출권 할당량을 제공하고, 이 할당량 허용범위를 초과하거나 미달됐을 때 거래소를 통해 서로 사고 팔 수 있는(일종의 주식처럼 사고파는) 제도다. 탄소배출권 컨설팅 업체인 (주)에코시안의 이병진 그룹장은 배출권 자체가 매매가 가능한 하나의 자산으로 인정되기 때문에 정부는 세금을 물리는 등 세수마련 방안이 논의되고 있다 며 시행이 얼마 남지 않는 시점임에 도 그 중요성에 대해 인식하지 못한 업체들이 많다 고 우려했다. 기술과 마케팅 뿐 아니라 기업들마다 정책과 재 무관련 대응이 필요한 이유다. 또한 그는 요업관련협회들의 역할에 대해 요업과 관련한 배출권 허용량을 최대한 많이 확보해야 한다 며 건 설경기에 따른 편차가 크기 때문에 이를 피력하기 위해서라도 정부관계자와 긴밀한 관계를 유지해야 할 것 이라 고 조언했다. 한편 에너지경제연구원 노동순 박사는 CO 2 저감과 에너지 효율향상을 위한 연소기술 로 청중의 이목을 끌었 다. 그는 2009년부터 정부가 온실가스 규제를 시작하면서 업계는 그야말로 마른수건 짜기 를 계속 강요받고 있 는 현실 이라며 연소를 해야만 에너지가 생성되는 화석연료의 특성상 CO 2 의 발생은 필연적이기 때문에, 배출되 는 탄소를 이용해 에너지 효율을 높이는 연구를 진행하게 됐다 고 전했다. 이 외에도 폐유리를 활용한 스마트 유 리 재활용 기술과 유리섬유, 초고온 세라믹 발열체, 유리 용해로용 내화물 기술 등 유리 관련 전문 기술들이 소 개됐다. 백진기자 [email protected] 제 20회 유리기술인 모임 강연주제 및 발표자 강연명 CO 2저감 및 에너지 효율향상 연소기술 포스트 2020 체제 수립과 요업업종 전망 배출권 거래제도 도입에 따른 기업리스크와 대응방안 자동차 Windshield 폐유리를 포함한 폐 스마트 유리의 재활용 유리섬유를 이용한 복합재료 초고온 세라믹 발열체의 제조공정 및 응용분야 유리 용해로용 고강도 내화물 기술 발표자 에너지경제연구원 노동순 박사 아주대학교 박영구 교수 (주)에코시안 이병진 그룹장 고등기술연구원 윤진호 박사 (주)한국화이바 복합재료연구소 안치운 소장 Winner Technology(주) 박용준 상무 ZIBO KENHAN REFRACTORIEIES MATERIALS CO. LTD(원진 R&S) July

106 세라믹스 비즈니스Ⅰ 세기원, 국가인적자원개발 컨소시엄 사업 성과 - 수료율 90% 상회, 수강생 호응도 높아 구조세라믹 제조공정 및 실습에서 참가자들이 HOT PRESS 실습을 하고 있다. 7월이 다가오면서, 어느덧 올 한해의 절반이 지나갔다. 이제 대부분의 기업 기관들은 상반기에 대한 평가를 하며, 하반 기의 새로운 목표를 다짐하는 시간이다. 세라믹분야 최고의 연구기관인 한국세라믹기술원도 상반기동안 많은 사업과 연 구를 진행했다. 그중 기업지원본부에서는 세라믹계의 향후 10년을 책임질 세라믹 인재육성을 위한 사업인 국가인적자 원개발 컨소시엄 사업 을 진행했다. 상반기를 정리하는 시점 에서 많은 세라믹 산업 종사자가 수료한 이번 컨소시엄 사업 의 성과를 분석해보고자 한다. 한국세라믹기술원(이하 세기원)은 작년 3개월간 시범적으 로 고용노동부의 국가인력자원개발 컨소시엄 사업 을 실행 했다. 그리고 올해부터 본격적으로 본 사업을 진행했다. 컨 소시엄의 실제 교육은 올해 3월 시작되어, 2014년 5월 30일 기준 전체 교육의 약 40%가 진행됐다. 6월말 현재 약 300여 106 ceramic korea

107 명이 수업을 수료할 예정으로, 수료율은 전체 수강생의 약 90%를 보인다. 노동부 평가기준인 80% 수료율을 훨씬 능가한다. 특히 지 난 5월까지는 수업 이탈자가 거의 없어 100%에 육박하는 수치를 보였다. 이렇게 높은 수료율을 보이는 가장 중요한 이유는 무엇보다 수업 자체의 높은 질이라고 할 수 있다. 이는 다음의 수강생들 반응을 보 면 알 수 있다. 세라믹최신기술 시장동향(이론수업) 한국세라믹 기술원의 혁신적인 기여도와 진정성이 느껴진다. 한국세라믹기술원에서 섭외한 강사들의 사심없는 기초이론교육 이 타 유료교육기관의 주마간산 교육과 차별화 된다. 최신기술 및 시장동향의 경우 분야가 다양하여 신사업 발굴에 영향을 준다. 대형세라믹 제조공정 최적화 WIP 실습 제조공정 실습 과정 교육을 위한 사전준비, 진행과정, 교육내용과 질 모두 어떤 사교육 기관보다 월등히 좋다. 적당한 교육 인원으로 교육의 집중가 높다. 세라믹 제조 공정 실습 및 이론을 동시에 교육받을 수 있어 활 용성이 높다. 제조 공정에 사용되는 설비를 직접 다뤄볼 수 있는 맞춤형 교육 이다. 열정적인 강의와 훈련시간내의 교육질이 상당히 높다. 적층세라믹 제조공정 최적화 X선 회절분석 세라믹제품 품질관리 및 신뢰성평가 중 ICP실습 July

108 2014 하반기 한국세라믹기술원 컨소시엄 사업 훈련 일정표 108 ceramic korea

109 대부분의 수강생들이 수업에 대해 매우 호의적으로 평가 하고 있다. 특히 많은 전문가들의 사명감있는 교육이 많은 수강생들의 마음을 잡는 비결이었다. 대부분의 사설 유료수 업은 교육기간이 짧고 수박 겉핥기식으로 진행되면서, 평균 40만원 이상의 수업료를 내고 들어야 한다는 단점이 있다. 그러나 세라믹기술원의 컨소시엄사업은 현재 현장에서 연구 중인 전문가들이 직접강의를 하여, 수업의 질이 높아지는 효 과를 보이고 있다. 또, 노동부에서 직접 교육비용을 지불하 기 때문에 참석업체들의 비용은 거의 들지 않는다. 컨소시엄 사업 40여개의 전략분야 중 세라믹 관련 교육은 세기원의 사업이 유일하다. 전체 사업을 총괄하는 기업협력센터 김경자 센터장은 수 요자인 업체에서 가장 필요로 하는 과목을 개설해 진행해 야, 세라믹 산업에 도움을 줄 수 있다. 며, 세라믹 업체들의 적극적인 참여로, 업체들이 원하는 과목만 진행하면 사업은 성공적일 수밖에 없다. 며 세라믹 업체들의 적극적인 참여를 부탁했다. 한편 세기원에서 진행 중인 국가인적자원개발 컨소시엄 사업은 재직자 육성과정 외에도, 구직자 양성과정을 병행 하고 있다. 양성과정은 취업예정자를 대상으로 훈련을 무료 로 진행하는 사업으로 현재 서초동 세라믹기술원 교육장에 서 2014년도 1차과정이 진행되고 있다. 기업협력센터는 세라 믹 산업의 발전을 위해 2015년부터 양성과정을 늘일 예정이 다. 2015년 양성과정은 기업들의 수요조사를 통해, 업체의 특성에 맞는 취업예정자를 훈련할 것이다. 업체에 맞는 인재 를 원하는 기업들은 지금 세라믹기술원 기업지원본부로 연 락하면 상담 가능하다. <기업지원본부 Tel , 양대규기자 세라믹 최신기술 및 시장동향(이론수업) July

110 세라믹스 비즈니스Ⅱ 미래지향적 가치투자처 찾는다면 - 소재부품 분야, 민간투자 활성화에 시선 돌린다 - 민간투자협력네트워크 발판삼아 적극적 활로 찾아나서 소재부품 분야 관련기업과 투자자들이 지난달 10일 노보텔 앰베서더호텔에 모여 정보를 교류했다. 산업통상자원부(장 관 윤상직) 주최하고 한국부품소재투자기관협의회(KITIA, 회장 신장철)와 한국산업기술평가관리원 주관으로 열린 이 번 포럼은 소재부품 분야의 투자활성화를 위해 마련됐다. 국내 소재부품분야 기업들의 민간 투자유치 비율은 선진 국들에 비해 크게 낮은 상황이다. 이러한 분위기를 탈피해 보고자 지난 2월 말 산업부와 KITIA은 민간투자협력네트 워크* 를 출범시키며 민간투자 활성화의 발판을 마련했다. KITIA 김호 상근부회장은 외국 기업들의 경우 자금조달 비율 중 민간자본 투자 비중이 미국은 50%, 영국은 30%에 가깝지만 우린 1%에 불과하다 는 현실을 지적했다. 국내 중 소기업의 자금조달 경로가 대부분 은행권 담보대출이나 정 부 정책에 따른 연구보조금이 전부인 상황에서 민간투자 유 치 활성화는 필수적인 작업일 수밖에 없다. 산업부 최태현 국장도 중국의 제품과 기술의 추격속도가 상상을 초월하는 시점이지만 정부가 지원하는 기업관련 예 민간투자협력네트워크 사업은 기업발굴 성장 컨설 팅 민간투자의 3단계로 진행되는 것으로, 우선 기업현 장을 잘 알고 있는 업종별 협회와 한국산업기술평가관 리원 등 전문 연구기관이 함께 성장 유망기업을 발굴한 다. 선정된 기업은 전문 컨설팅 기관의 투자유치 자문을 받을 수 있으며 기술성 평가 및 투자유치컨설팅에 대한 비용은 정부가 90%까지 지원하게 된다. 발표중인 구중회 상무와 경청중인 참가자들 110 ceramic korea

111 김영우 애널리스트가 객석에 질문을 던지고 있다. 산증액에도 한계가 있다 며 민간투자의 중요성을 역설했다. 포럼은 앞으로 두 차례 더 진행될 예정이며, 하반기인 10 월과 12월에 계획돼 있다. KITIA 투자지원팀 안영민 대리는 올해 첫 열린 포럼이지만 앞으로 꾸준히 소재부품 분야의 투자협력이 원활히 이뤄질 수 있도록 도울 계획 이라고 밝 혔다. 소재부품 분야 벤처캐피탈은 미래형 투자 이날 행사는 민간투자협력네트워크 출범 후 열린 첫 모임이 었으며, 사업취지와 목적에 대한 설명 외에도 현재 소재부품 시장전망, 수요시장의 환경변화와 대응에 대한 내용들도 마 련됐다. 소재부품 분야는 기술집약적 특성으로 인해 타 산업군 에 비해 가시적 성과가 나오기까지 기간이 길다. 일반 기업 이 상장하기까지 8년의 시간이 걸린다고 가정했을 때, 소재 부품 기업은 평균 12년이 걸린다. 그만큼 투자 미래지향성이 강한 가치투자라고 볼 수 있다. 때문에 기업들은 투자유치를 위해서 탄탄한 사업계획서를 준비해야 하며, 투자자들은 사 업성과 성장성, 시장성, 지속성 등 단계별 검토를 통한 장기 투자에 대비해야 한다. 강연을 맡은 엘비인베스트먼트 구중회 상무는 사업계획서 의 꼼꼼함에 대해 거듭 강조했다. 기업들이 간과하는 것 중 하나가 기술만 탄탄하면 된다 는 생각 이라며 엔지니어들 이 가진 경험과 프로세스도 물론 중요하지만, 상장 등 장기 적 관점에서 회사운영을 바라보고 경영과 관련된 회사법 등 법무관련 내용도 숙지하고 있어야 한다 고 말했다. 포화된 시장, 소비자들은 새로운 것을 원한다 한편 소재부품 분야의 최대 수요처 중 하나인 디스플레이 산업이 처한 현 시장상황의 어려움과 이를 극복하기 위한 방 법, 앞으로의 산업전망에 대한 전문가들의 분석을 엿볼 수 있는 자리도 마련됐다. 김영우 애널리스트는 업계 선두를 달리는 삼성과 엘지를 향해 쓴소리로 강연을 시작했다. 시장은 이미 포화상태이 며, 소비자에게 더 이상 새로울 것이 없는 화질과 기능 향상 만으로는 경쟁력을 잃을 수밖에 없다 며 웨어러블 디바이스 등 획기적인 무언가를 내놓아야 시장에서 살아남을 수 있을 것 이라고 평가했다. 산업 정책이슈와 기술동향에 대한 설명도 이어졌다. 한국 산업기술평가관리원 이정노 PD는 소재부품 시장이 앞으로 어떤 산업 군에서 활약하게 될 것인지, 어떤 분야에 전망 있 고 매력적인 투자처인지를 설명했다. 그는 현재 기술로 구현 가능한 접이식 스마트폰 디스플레 이와 자동차나 생활가전, 전자기기 등 다목적 디스플레이 시 장이 가까운 시일 내에 떠오르는 수요처가 될 것 으로 예측 했다. 백진기자 July

112 Solar Technology Brief PID 열화 없는 産 總 硏 CIGS태양전지 개발 産 業 技 術 總 合 硏 究 所 태양광발전공학연구센터의 增 田 淳 태양전 지모듈 신뢰성평가연대연구체장 등은 PID라고 불리는 열화현상 이 일어나지 않는 CIGS(구리, 인듐, 갈륨, 셀렌) 태양전지 모듈을 개발했다. 모듈을 보호하는 봉지재에 금속이온과 고분자 합성수 지인 아이오노마를 사용한 결과, PID에 의한 출력저하가 일어나 지 않는다는 것을 확인했다. 태양광 발전 시스템의 신뢰성 향상으 로 이어지는 기술로 기대된다. PID는 특정 조건 하에서 태양전지 모듈에 고전압이 가해져 사용 후 몇 개월 만에 출력이 대폭 저하 되는 현상. 메가솔라의 경우 잘 일어난다. 지금까지 PID의 원인은 태양전지의 표면을 싸고 있는 커버글라스에서 나트륨 이온이 확 산되기 때문이라고 알려져 왔다. 연구팀에서는 차세대 태양전지인 화합물계 CIGS태양전지에서도 같은 형상이 일어난다는 것을 확인했다. 따라서 봉지재를 통상의 수지( 樹 脂 )에서 실리콘계 태양전지에 대해 높은 PID 내성을 가진 다고 알려진 아이오노마로 바꾸었다. 그 다음, 인공적으로 PID를 일으키는 가혹 조건 하에서 통상의 CIGS태양전지 모듈과 아이오노마를 이용한 모듈을 비교했다. 일 반 모듈은 14일 후에 출력이 30% 저하되었지만 아이오노마 모듈 은 28일 후에도 열화되지 않았다. 일간공업 1,000m 용수로에서 태양광발전 니가타시( 新 潟 市 ) 농업사업자 단체가 농지를 위한 용수시설을 위 해 발전설비를 도입하였다. 해수면 보다 낮은 용지가 펼쳐져 있기 때문에 펌프설비가 대량의 전력을 필요로 한다. 그 중 10% 이상 을 용수로의 사면(법면) 등에 설치한 태양광발전시스템이 담당하 는 형태이다. 카메다고우( 亀 田 郷 )에서는 양수시설과 배수시설을 사용하지 않으면 농업이 이루어지지 않는다. 이러한 시설을 이용 하기 위해 연간 600만~700만 kwh의 전력이 필요하다. 2014년 4월에 완성한 태양광발전시스템을 사용하여 그 중 80만 kwh를 담당할 계획이다. 양수시설과 배수시설이 필요한 이유는 지리적인 조건 때문 이다. 카메다고우는 큰 하천에 의해 만들어진 지대로 약 1만 1,000ha(동서 약 12km, 남북 약 11km)의 토지 중 2/3가 해수면 아래에 있다. 자연적인 물의 흐름에 맡길 수 없어 물의 관리가 필 요하다. 강으로부터 물을 취하고 오래 된 물을 배출할 필요가 있 다. 양수시설은 대규모가 4군데, 이것을 보완하는 중규모가 10군 데 있다. 배수시설은 대규모가 4군데이다. 니가타현은 단작( 単 作 ) 지대에 위치하기 때문에 4월부터 9월까지 양수시설과 배수시설 을 작동시킨다. 태양광발전시스템으로 얻은 전력을 도호쿠전력에 충전하여 시설의 전기요금을 충당한다. 쌀농사 지대에서 태양광발전을 대규모 도입하려면 충분한 면적 의 토지를 어디에 마련할 것인가가 과제이다. 그래서 농업용 배수 로의 사면(법면)을 이용하였다. 2011년 8월부터 실증실험을 개시 하였다. 출력 4kW의 태양전지 모듈을 설치하고, 실용적인 발전이 가능한지 확인하였다. 법면에는 풀이 자라기 쉽고, 제초비용도 증 가한다. 그래서 지표면의 상태 및 식생에 따라 더미(dummy) 패널 을 설치하여 제초효과도 확인하였다. 태양전지 모듈을 제공한 솔라프론티어에 의하면 실증실험은 성공 적이었다. 이 회사의 CIS 박막 태양전지 모듈은 실제 발전량이 높 으며, 부분적인 그림자가 모듈에 미치는 영향이 적었다. 니가타는 눈이 많이 온다. 실증실험 결과, 눈이 미끄러져 떨어지기 쉬운 것 도 확인할 수 있었다. 유지관리 비용이 낮고, 전원의 경관을 헤치 지 않는다는 것도 평가되었다. 실증실험의 성공으로 실제 운용에 견딜 수 있는 설비의 기본설계 를 개시하여 2013년 6월에는 사업비 5억 7,900만 엔 중 농어촌 활성화 프로젝트 지원 교부금 사업 으로서 국가로부터 50%의 보 조를 받는 것이 결정되었다. 그림 1. 카메다고우의 범위와 물의 흐름 112 ceramic korea

113 거의 정방형의 평지(약 5,200m 2 )에 설치하였다. 태양전지 모듈 을 2,620장 설치하였다. 출력은 432kW이며, 예상 연간 발전량이 43만 2,000kWh인 발전소를 완성하였다. GTB 그림 2. 잡초 대책 시험 내용 그림 3. 배수로 발전시설의 외관 법면을 사용하는 형태와 평지에 설치하는 형태의 태양광발전시스 템을 구축하였다. 어느 토지라도 임대비용은 필요하지 않다. 법면 은 유지관리사업의 부대사업으로 발전에 사용한다. 평지는 보조 정비사업을 위해 각 농가가 토지를 제공하고 있는 시설용지를 이 용하였다. 배수로 발전설비는 길이 약 3km의 배수로 중 합계 약 1km의 법면을 이용한다. 법면의 각도는 약 30도, 태양전지 모듈 은 법면과 평행, 즉 약 30도로 설치되었다. 약 3,000m 2 의 토지에 2,232장의 모듈을 설치하여 출력을 368kW로 하였다. 연간 예상 발전량은 36만 8,000kWh이다. 이번에 이용한 받침대는 나사식으로 고정되어 있기 때문에 물의 유출은 없고 수밀성이 유지된다. 블록을 깔아 수밀성을 높이고 있 는 관리수위보다도 설치위치가 높다. 예상 이상의 수해 등이 없다 면 문제가 없을 것으로 생각된다. 마츠야마( 松 山 ) 발전시설에서는 태양전지 단결정 승부 교세라라는 이름만으로 격렬해질 예감 발전효율 향상, 신기술에 주목 설마하니 교세라가 단결정을 할 줄이야-. 교세라가 단결정 실리 콘 태양전지의 개발을 발표하자 경합 타사로부터 놀라움의 목소 리가 터져 나왔다. 일본 메이커에서는 이 회사만이 다결정 실리콘 태양전지를 생산해 왔다. 다결정에 대한 열정도 강하여 양산 레벨 에서 세계 최고 성능의 다결정을 개발했다. 발표한 단결정은 발전 도상이지만 경합에는 위협이 될 듯하다. 교세라는 지난 2월 말에 도( 都 ) 내에서 열린 전시회를 통해 단결정 실리콘 태양전지를 처 음으로 공개했다. 4월부터 주택용 태양광 패널에 탑재하여 판매 한다. 이 회사 부스에는 새로운 패널을 보려고 업계 관계자가 대거 몰려들었다. 놀라울 정도는 아니었다. 한 일본 메이커 간부는 이렇게 감상을 술회했다. 교세라가 만든 단결정의 빛을 전기로 바꾸는 변환효율 은 셀 베이스로 19.0%. 중국 메이커와 비교해도 높다고 할 수 있 는 수준은 아니었다. 그러나 미국 태양전지 메이커 간부는 교세라라면 기술을 집중시 켜 더 효율을 높일 것이다. 라고 전망한다. 실제로 교세라는 몇 년 후에 셀 베이스의 효율을 22% 이상으로 높이는 로드맵도 제시하 였다. 보급할 실리콘계 태양전지에는 다결정과 단결정이 있다. 기본 성 능을 비교하면 다결정은 생산원가가 저렴하지만, 변환효율은 단 결정에 뒤진다. 파나소닉은 발전효율에서 우위인 단결정을 생산 하고 있다. 다결정과 단결정 둘 다를 생산하고 있는 三 菱 電 機 는 2012년, 단결정에 포인트를 맞췄다. 샤프는 다결정 셀은 조달하 고 자사에서는 단결정 셀을 양산한다. 교세라는 다결정을 재료부터 일관 생산하며 몇 %씩 착실하게 효 율을 높여 왔다. 이 전시회에서는 양산 레벨에서 18.6%로 세계 최고 효율의 다결정 셀도 공개했다. 효율 면에서 불리하다고 알려 진 다결정도 기술 개량을 거듭하여 단결정과 맞서왔다. 한편 수면 아래에서 단결정을 개발해 왔다. 池 田 一 郞 솔라에너지 July

114 마케팅 부장은 판매점에서 단결정을 요구하는 목소리가 많아져 이 시기가 적당하다고 보고 시장 투입을 결정했다. 고 밝혔다. 앞 으로의 일이지만 20% 이상을 만들려면 새로운 기술을 도입해야 한다는 것이 일본 메이커의 일반적인 견해이다. 파나소닉은 단결 정에 박막 실리콘을 조합시킨 하이브리드형으로 22.0%의 셀을 양산. 미국 썬파워는 전극배선을 셀 이면에 성형한 백컨턱트식(이 면전극) 단결정으로 24.2%를 양산하고 있다. 교세라가 채용할 것 으로 보이는 신기술도 주목을 끌고 있다. 교세라는 계속 다결정을 주력으로 하지만 일본 4개사가 단결정을 갖추었다. 일본 시장에서 일본 메이커 전체 회사의 점유율은 70% 이다. 수요도 왕성하므로 일본 메이커끼리 점유율을 다투는 일은 없을 것이다. 그러나 앞으로 수요가 감소 국면에 들어서면 일본 메 이커가 수주를 다투는 장면도 나올 듯하다. 단결정끼리 승부하는 만큼 경합도 발전효율의 향상에서 간과할 수 없게 된다. 일간공업 태양광 발전을 효율성을 높이는 반도체 안정화 기술 전세계적으로 태양열을 물 분해에 이용하고자 하는 연구가 활발 히 진행되고 있다. 물 분해로 얻어지는 수소는 청정 에너지 연료로 사용될 수 있다. 여기에는 태양광을 흡수하여 물을 분해하는 화학 적인 작용에 필요한 고효율의 소자가 필요하다. 실리콘, 갈륨 아세 나이드 반도체는 이러한 소자에 적합한 매우 뛰어난 소재로 태양 전지패널에 널리 활용되고 있다. 그러나 이러한 물질은 수용액 속 에 장기간 노출될 때에는 부식과 같은 문제점이 발생한다. 그림. 광화학 측정장치를 조작하는 Shu Hu박사(논문의 주 저자)와 그의 동료 연구진 이번에 캘리포니아공과대학(Caltech) 산하 인공광합성연구센터 (Joint Center for Artificial Photosynthesis, JCAP) 연구진은 태양광을 효과적으로 흡수하고 반도체의 부식을 막을 수 있는 새 로운 기법을 개발하는데 성공했다. 이번 연구는 태양 연료 발전기 에서 이러한 반도체 재료의 사용에 대한 새로운 길을 여는 계기를 마련한 것으로 평가 받고 있다. 지난 반세기 동안 이러한 소재가 안고 있는 부식 문제는 반도 체를 사용한 데에서 큰 걸림돌이 되었다 고 캘리포니아공과대 학 George L. Argyros 교수는 설명했다. 우리는 이번에 새로 운 시스템을 개발하여 이러한 문제를 예방하고 이러한 반도체 사 용이 얼마나 효과적인가를 알게 되었다 고 말했다. 연구진은 이 번 연구결과를 저널 Science에 Amorphous TiO 2 coatings stabilize Si, GaAs, and GaP photoanodes for efficient water oxidation 이라는 제목으로 발표하였다. 태양 연료 발전기 시스템은 크게 두 영역으로 나뉠 수 있다. 물의 산화작용으로 산소 가스를 발생시키는 것과 물의 환원으로 수소 가스가 발생하는 작용으로 구분된다. 각각의 반응에는 모두 빛을 흡수하여 광전극의 역할을 하는 소재가 요구된다. 광전극 소재는 동시에 화학작용을 일으키는 촉매로서의 역할도 요구된다. 또한 두 반응으로 발생하는 물질의 폭발적인 혼합을 막기 위해서 서로 를 나누어주는 장벽과 같은 물리적인 구분이 필요하다. 지금까지 태양광을 흡수하여 산소를 발생시키는 안정적인 소재를 만드는 것은 매우 어려운 과정으로 여겨졌다. 연구진은 이번에 태 양광을 흡수하는 반도체에 코팅을 통하여 이러한 문제를 해결하 는 방법을 개발하는데 성공했다. 이번 기술은 여러 가지 복잡한 기 술과 다양한 소재를 사용하지 않고 코팅 기술만 적용한 것에 큰 의 미가 있다. 반도체의 부식을 막고 수용액의 영역을 적절하게 구분 하는 장벽의 역할을 하는 배리어층을 만드는 것 또한 이러한 시스 템의 성공을 결정짓는 중요한 부분을 차지한다. 연구진은 이번에 부식을 예방하고 촉매 반응을 활성화하면서 영역을 가로지르는 전자의 흐름은 방해하지는 않는 배리어층을 만들 수 있게 되었다. 연구진은 원자층증착법(atomic layer deposition)이라는 공정 기술을 이용하여 이산화티탄(titanium dioxide, TiO 2)을 실리콘 과 갈륨 아세나이드에 코팅하였다. TiO 2는 전자의 흐름은 전혀 방 해하지 않는 리키(leaky) TiO 2 라고 불린다. 연구진은 TiO 2의 이 러한 특성을 이번 연구에 활용했다. 이러한 특성은 그 동안 다른 영역에서는 골칫거리로 작용했지만 이번 시스템에는 오히려 완벽 히 요구되는 특성이다. 4나노에서 143나노까지 적용된 여러 두께 에서도 TiO 2는 완전히 광학적으로 투명하여 반도체가 빛을 흡수 하는데 전혀 장해가 되지 않고 있다. 동시에 반도체의 부식을 완 114 ceramic korea

115 벽하게 막아주면서도 전자의 흐름을 방해하는 것을 최소화할 수 있게 되었다. 이번 연구는 태양광을 이용하여 물 분해 시스템을 만드는 데에 매 우 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 연구진은 향후 이 러한 코팅층을 형성하는 방법에 대한 추가적인 연구를 통해서 값 싸고 관리가 쉬운 공정 기술을 개발할 수 있기를 바란다고 밝혔 다. 또한 더욱 안정적이고 효율적인 시스템을 개발하기 위한 연구 를 계속할 수 있기를 바란다고 밝혔다. GTB 건물의 외벽에서 태양광 발전 三 菱 化 學 과 大 成 建 設 2mm 두께, 의장성( 意 匠 性 ) 보유 三 菱 化 學 과 大 成 建 設 은 사무실 빌딩의 외벽에서 태양광 발전이 가능한 유기박막 태양전지 외벽 유닛을 개발했다. 大 成 建 設 기술 센터( 橫 浜 市 戶 塚 區 )에 건설 중인 실증동( 實 證 棟 )에서 5월부터 실증 실험을 시작한다. 두께 약 2밀리미터로 얇고 가벼워서 지금 까지의 태양전지 패널에서는 곤란했던 빌딩의 외벽에 의장성을 손 상시키지 않고 설치 가능. 에너지 절약과 함께 재해 시의 기능을 유지하는 도시형 제로에너지 빌딩(ZEB)용으로 2015년도의 사업 화를 목표로 한다. ZEB 실증동 은 3층 건물로 연면적 약 1000평방미터. 유리제 외 벽의 안쪽에 유닛을 최대 356장 부착할 수 있다. 빛을 전기로 바 꾸는 에너지 변환효율은 약 5%. 발전능력은 10킬로와트로 노트 북 컴퓨터 약 300대를 움직이는 에너지에 상당한다. 사업화까지 변환효율을 10% 이상으로 끌어올리는 이외에 생산 원가의 삭감 도 추진한다. 이 유닛에는 유기반도체 재료를 수지 필름에 도포한 三 菱 化 學 의 유기박막 태양전지를 사용. 이 전지를 극박 글라스에 끼운 뒤에 알루미늄 판을 대어 유리제 외벽 안쪽에 부착했다. 유기박막 태양 전지는 롤투롤(롤로 감는 연속생산 방식)로 생산하기 때문에 유 닛의 크기를 설치 조건에 따라 변경할 수 있다. 실증동에 채용한 것은 다크그린인데 색채도 고를 수 있다고 한다. 三 菱 化 學 은 올해 까지 3년 동안, 유기박막 태양전지의 조기 실용화를 위해 新 에너 지 産 業 技 術 總 合 開 發 機 構 (NEDO)의 조성을 받았다. 2013년 10 월에는 실내에 들어오는 햇빛을 조정하는 날개판의 수광면에 유 기박막 태양전지를 부착할 루바의 실증실험을 竹 中 工 務 店 과 공 동으로 시작했다. 大 成 建 設 은 쾌적성을 손상시키지 않고 소비 에너지량을 75% 삭 감하고 나머지 25%를 재생가능 에너지 등으로 조달함으로써 연 간 에너지 소비량을 제로로 만드는 ZEB를 추진. 실증동에서는 유 기박막 태양전지 이외의 에너지 절약 시스템도 탑재하여 ZEB를 실증한다. 經 濟 産 業 省 은 에너지 기본 계획으로 2020년까지 신축 공공건축물 등에, 2030년까지는 신축건축물에 평균적으로 ZEB 를 실현할 것을 공표하고 있다. 東 日 本 大 震 災 이후 에너지 절약에 대한 분위기의 고양과 함께 2020년의 도쿄 올림픽을 위한 인프라 투자로 실용화에 탄력이 가해질 것 같다. 일간공업 태양전지 변환효율 16% 유기계 탄뎀형 東 大, 새 색소로 달성 東 京 大 學 先 端 科 學 技 術 硏 究 센터의 瀨 川 浩 司 교수, 木 下 卓 巳 특임 조교 등은 색소를 이용한 색소증감과 결정구조의 일종인 페브로 스카이트 구조 두 개의 태양전지를 조합시킨 유기계 탄뎀형 태양 전지를 개발했다. 종래의 유기계 탄뎀형 태양전지와 비교하여 빛 에너지 변환효율은 4포인트 정도 높은 16.2%. 새로 개발한 장파 장의 감도가 우수한 색소를 이용했다. 앞으로 구조와 구성재료의 개량을 거듭하여 보다 높은 변환효율을 추구해 나갈 것이다. 탄뎀형 태양전지는 이용파장 등 다른 성질의 태양전지를 조합시 켜서 높은 빛에너지 변환효율을 실현하는 태양전지이다. 연구팀은 가시광에서의 변환효율이 우수한 페로브스카이트형 태 양전지에 새로 개발한 색소 DX3 를 사용한 색소증감 태양전지를 조합시켰다. 색소 DX3 는 분자가 빛을 흡수할 때 전자가 가진 스핀의 방향을 반전시킬 수 있다. 에너지의 손실을 억제하여 장파장 영역의 이용 을 가능케 했다. 페로브스카이트형 태양전지와 조합시킨 뒤에 특 정한 파장의 빛을 반사하는 다이크로이크 미러로 가시광과 장파 장을 분광, 각각의 태양전지에 조사( 照 射 )한다. 광범위의 파장을 이용할 수 있기 때문에 높은 빛에너지 변환효율을 실현했다. 현재 보급되고 있는 태양전지의 대부분은 무기의 실리콘계. 유기 계 색소증감 태양전지는 저가로 유연성이 높은 등의 특성을 가져 차세대를 담당할 태양전지로 보급이 기대되고 있다. 단, 변환효율 이 무기계에 비해 낮아 변환효율 향상이 과제가 되어 왔다. 연구개발은 內 閣 府 의 最 先 端 硏 究 開 發 支 援 프로그램(FIRST)의 일환이다. 일간공업 July

116 태양광 발전용 축전지 캐나디언솔라 제안력 높여 캐나디언솔라 재팬( 東 京 都 新 宿 區, 사장 孫 臺 圭 )는 주택 내에 두 는 정치형 축전지 두 개 제품의 수주를 3월부터 시작했다. 충전용 량은 1.44킬로와트 시( 時 )와 2.88킬로와트시로 모두 소형이다. 태양광 패널로 발전한 전력의 충전과 비상시의 전원으로 활용할 수 있다. 이 회사가 축전지를 발매하기는 이번이 처음이다. 축전지 제품을 갖추어 태양광 발전 시스템의 제안력을 높인다. 전지는 리튬이온 2차 전지를 채용. 두 제품 모두 폭 388밀리, 높 이 588밀리, 깊이 589밀리미터. 케이블을 꼽기만 하면 간단히 설 치할 수 있다. 바퀴가 달려 있어 필요한 장소에 즉시 이동할 수 있 다. 4.3인치의 터치 패널 화면을 탑재하여 조작하기 쉽다. 평상시 에는 전력수요의 평준화, 긴급 시는 비상전원 등의 동작 모드가 있어 전력 계통의 상황에 맞는 자동 전환도 가능하다. 일간공업 三 菱 電, 태양광 패널 증산 능력 40% 증가 연 65만kW로 三 菱 電 機 는 태양광 패널의 생산능력을 종래 대비 40% 이상 증가 한 연 65만 킬로와트로 끌어올렸다. 일본 내의 왕성한 수요에 대 응하기 위해 재생가능 에너지에 의한 전력의 전량 고정 가격 매입 제도 개시 후에는 2번째의 증강이 된다. 외부조달과 일부 공정을 외부에 생사 위탁함으로써 투자액은 낮추었다. 2014년도의 판매 는 2013년 전망의 약 30% 증가한 65만 킬로와트를 목표로 한다. 태양전지 셀을 조합시켜서 패널로 마무리하는 모듀로하의 라인을 京 都 공장( 京 都 府 長 岡 市 )에 증축했다. 투자액이 큰 셀의 증강은 보류했다. 飯 田 공장( 長 岡 縣 飯 田 市 )의 셀 생산능력은 연 30만 킬 로와트 그대로이다. 대신에 35만 킬로와트 분량의 셀을 해외 메 이커로부터 조달한다. 표면에 배선이 4줄 있는 독자 구조의 단결 정 셀은 해외 메이커가 생산한다. 또 모듈 공정에서는 일부를 생 산 위탁한다. 이 회사는 2013년 봄 모듈화의 라인을 증강하고 생 산 능력을 종래 대비 36% 증가한 동 45만 킬로와트로 확대. 조업 시간의 연장으로 동 50만 킬로와트를 공급할 수 있는 체제로 만 들었다. 그러나 주택용과 함께 대규모 태양광발전소(메가솔라)등 산업용도 수요가 급증하여 추가 증강을 결정했다. 현재 대형 안건 은 이미 2015년도 건의 상담에 들어가 있어, 올해 생산 분의 수주 를 거의 확보했다. 태양광 발전협회에 따르면 2013년 태양광 패널의 일본 내 출하량 은 전년 대비 3배인 750만 킬로와트. 일본 내 태양전지 메이커는 수요확대에 대한 대응에 쫓기고 있다. 교세라는 2013년도의 판 매를 당초 계획 대비 20% 증가한 120만 킬로와트로 상향 수정. 생산의 효율화로 공급량을 늘리고 있다. 솔라프론티어( 東 京 都 港 區 )는 宮 城 縣 에 새 공장을 건설한다. 일간공업 에코그린 태양광 발전에 참여 에너지프로덕트와 새 회사 자연 에너지 사업 확대 에코그린은 태양광 발전 사업에 참여한다. 자연에너지의 시스템 설계, 시공 등을 하는 에너지 프로덕트( 東 京 都 千 代 田 區 )와 공동 출자하여 태양광 발전 사업 회사를 지난 3월에 설립했다. 총사업 비는 3억 7000만 엔. 5월에 태양광 발전 시설을 착공, 8월 중순 에 운전 개시할 예정이다. 신설할 합동회사 四 街 道 太 陽 光 發 電 所 (동 中 央 區 )의 자본금은 8000만 엔으로 에코그린이 80%, 에너지프로덕트가 20%를 출 자. 대표는 石 井 光 暢 에코그린 사장이 맡는다. 千 葉 縣 四 街 道 市 에 발전 설비를 설치한다. 5월부터 시작하는 제1기 공사에서 출력 1400킬로와트의 설비를 설치하고 8월 중순에 운전 개시할 계획이다. 이르면 2015년 1-3 월에 동 1700킬로와트의 발전설비를 가동시킨다. 에코그린이 자금조달과 시설의 정기조사를 담당하고 에너지프로 덕트가 시설의 설계시고오가 지속적인 설비관리를 담당한다. 지금까지 에코그린은 폐목재의 재자원화 사업을 전개해 왔다. 이 번 태양광 발전 사업에 참여로 자연 에너지 분야로 사업영역을 넓 혀 갈 방침이다. 일간공업 태양광 검은색 패널 샤프, 삼각형 추가 지붕의 빈 공간 유효 활용 샤프는 검은색의 태양광 패널 블랙솔라 에 삼각형을 추가하여 주 택용도로 4-6월에 발매한다. 통상의 사각 패널을 설치하고 남은 공간에 삼각형 패널을 설치함으로써 지붕 전체에 패널을 깔 수 있 게 한다. 태양광 발전 시스템이 도입자는 지붕 면적이 같아도 패널 의 설치 매수를 늘릴 수 있기 때문에 발전량을 증대시킬 수 있다. 116 ceramic korea

117 블랙솔라는 태양전지 셀 표면에 은색 전극배선이 없는 백콘덕트 (이면전극)식. 셀 표면이 검은색 일색이므로 의장성이 우수하여 주택에 설치하기 적합하다. 발매할 삼각형 패널은 셀 20장으로 구성. 사각 패널은 42장과 30 장의 2종류를 전개하고 있다. 일본 주택에 많은 귀마루 지붕은 사 격 패널을 17장 설치하고 생긴 빈 공간에 삼각 패널을 14장 추가 할 수 있는 예도 있다고 한다. 전체의 발전 출력은 50% 증대될 수 있다. 백콘덕트식은 표면에 빛을 차단하는 부분이 없기 때문에 수광량 이 많아 보통 패널보다 발전량이 늘어난다. 삼각형을 추가하여 백 콘덕트식 주택용도에 대한 제안을 강화한다. 일간공업 CIS 태양전지 에너지 변환효율 박막계에서 세계 최고 솔라프론티어 솔라프론티어( 東 京 都 港 區, 사장 玉 井 裕 人 )은 자사의 CIS(구리, 인듐, 셀렌)태양전지에서 박막계에서는 세계 최고의 에너지 변환 효율을 달성했다. 약 0.5평방 센티미터(1.65m2)의 태양전지 셀에 서 20.9%를 기록하여 독일의 ZSW연구소가 2013년 10월에 기 록한 20.8%를 상회했다. 게다가 더 어려운 카드뮴을 포함하지 않 는 조건에서 달성했다. 에너지 産 業 技 術 總 合 開 發 機 構 (NEDO)와 공동연구의 성과. 유럽 최대의 응용연구기관인 독일 프라운호퍼 硏 究 機 構 의 검증을 거쳤 다. 제조 공정의 박막 프로세스에서 광흡수층의 개량과 투명도전 막의 고성능화로 효율을 높였다고 한다. 인체에 유해한 카드뮴을 포함하지 않는 박막계의 최고 기록은 지 금까지 솔라프론티어가 가진 19.7%. 이것을 1포인트 이상 경 신했다. 현재, 이 회사에서 생산되고 있는 양산품의 변환효율은 13%대. 이번 성과를 제조 현장에 순차적으로 적용하여 양산품의 발전 시스템을 개발했다. 빛을 감화하는 수광 센서를 탑재하고 있 어 항상 태양의 방향을 향하므로 고정식에 비해 발전량을 최대 5 배 가까이 높일 수 있다. 가격은 2500만 엔을 상정. 유휴지의 유 효한 활용과 같은 용도를 전망하고 있다. 개발한 것은 경사( 傾 斜 ) 구동형 솔라 추미 발전 시스템. 패널의 사이즈는 6.6미터 4미터 로, 발전 능력은 4킬로와트. 패널의 중심을 직경 약 30센티미터, 높이 3.5미터의 기둥이 받치고 있다. 독자 개발한 전천후 광원 시 각 센서 의 정보를 바탕으로 기둥에 있는 두 개의 실린더가 패널을 동서남북으로 자유롭게 이동시킨다. 설치 면적을 사방 1미터로 억 제할 수 있기 때문에 주차장에 설치해도 주차공간을 제한하지 않 는다. 소비전력은 하루 5와트시( 時 )정도이다. 神 奈 川 縣 産 業 技 術 센터와 공동으로 배 위에서 실증실험을 한 결 과, 고정식에 비해 봄에는 1.8배, UFMA에는 1.4배, 겨울에는 4.7 배의 발전량 증가를 확인했다. 연간 평균으로는 1.7배 증가한 것 이라고 한다. 태양이 지상에 뜨기 전의 밝은 단계부터도 발전을 시 작할 수 있기 때문에 발전하는 시간이 길어져 발전량의 증가로 이 어진다. 또 태양을 자동 추미하므로 앞으로는 배나 자동차와 같은 이동물 체에 대한 적재도 전망할 수 있다. 일반적인 추미식은 태양의 위치 를 예측하여 프로그램으로 동작을 제어하기 때문에 미리 정해놓 은 각도와 방향으로만 움직였다. 그리텍스인터내셔널리미티드은 계측기기와 같은 전자기기의 수탁생산 이외에 커플링 등을 제조 하고 있다. 일간공업 효율 향상으로 이어 나갈 것이다. 일간공업 태양광발전 패널 태양의 방향을 자동으로 추적 발전량 최대 5배 수광센서 탑재 그리텍스인터내셔널리미티드( 神 奈 川 縣 平 塚 市, 사장 森 下 조 惠 石 )는 방향에 따라 패널을 자동 조정하는 추미식( 追 尾 式 ) 태양광 July

118 Technology Brief 東 芝, 급속충전기 개발 전기버스용 시내에서 실증 운행 東 芝 는 전기버스의 급속충전기를 개발, 東 京 都 港 區 에서 실제 노 선을 이용한 실증실험을 시작했다. 전기자동차(EV)의 급속충전 규격 CHAdeMO방식 에 비해 3분의 1이라는 짧은 시간에 충전 을 완료할 수 있다. 전기버스는 충전 시간을 확보할 수 있기 때문 에 디젤버스와 같은 운행시간에 운행할 수 있다. 東 芝 가 급속충전 기를 개발하기는 처음이다. 東 芝 는 東 京 都 港 區 의 커뮤니티버스 치이바스 의 노선을 이용한 전기버스의 실증운행에 개발한 급속충전기를 도입했다. 環 境 省 으 로부터 실증, 연구사업 위탁을 받아 실시하게 된다. 전기버스를 田 町 역 앞에서 新 橋 역 앞까지 하루 6번 왕복, 합계 100킬로미터 이 상 달리게 한다. 개발한 급속충전기에 東 芝 에서 만든 리튬이온 2 차 전지 SCiB 를 탑재했다. 전기버스의 전지에도 SCiB를 채용했 다. 충전기의 전지에 일단 전력을 모아 전기버스의 전지에 충전한 다. SCiB는 충전과 방전을 단시간에 할 수 있기 때문에 버스에 급 속충전을 실현할 수 있다. 실증에서는 버스의 운행에 필요한 양의 충전을 5분 만에 완료할 수 있다. CHAdeMO방식 은 전력 계통에서 EV에 직접 전력을 공급한다. 도심부에서는 정체와 신호대기가 빈번하므로 전기의 충전이 많이 소비된다. 전기버스를 운행시간 대로 운용하려면 충전시간의 확 보가 과제가 되었다. 東 芝 의 충전기로 단시간 충전이 가능해져 버 스에 탑재하는 전지도 줄어든다. 東 芝 는 충전과 방전의 반복에 의한 전지의 열화 상태를 해석하여 전지의 교환 시기를 예측하는 기술도 검증하여 전기버스의 보급 을 뒷받침한다. 충전기를 실용화하여 차량 탑재나 주택, 전력계통 용으로 전개할 SCiB의 용도 개척에도 이어진다. 일간공업 희토류 회수 순도 99.9% 씨엠씨 技 術 開 發 수용액의 비중차 활용 네오디뮴 자석부터 産 總 硏 과 연구 씨엠씨 技 術 開 發 ( 岐 阜 縣 各 務 原 市, 사장 河 辺 憲 次 )는 네오디뮴 자 석에서 레아어스(희토류)인 디스프로슘(Dy)을 99.9%라는 고순 도로 추출하는 기술을 개발했다. 자석을 전처리하여 희토류 수용 액으로 만든 후에 유기용매와 수용액의 비중차를 활용하여 추출 한다. 日 本 原 子 力 開 發 機 構 와 産 業 技 術 總 合 硏 究 所 의 기술을 활용 했다. 디스프로슘은 네오디뮴 자석을 많이 사용하는 희토류다. 분 리기술은 있었지만 비중차를 활용하는 간단한 방법은 거의 없었 다. 개발한 기술은 에멀션프로 추출이라고 불리며, 原 子 力 機 構 가 기 반기술을 확립했다. 통 모양의 용기 위에서 희토류 수용액을, 아래 쪽에서 유기용매를 주입하면 교반하지 않아도 비중차로 용기 중 간 부분에서 혼합되어 수용액 속의 디스프로슘 이온이 용매에 섞 인다. 디스프로슘을 받아들인 용매는 산성의 수용액을 혼합하여 처리하여 산화물로 추출한다. 추출기술의 개발은 産 總 硏 과 연대했다. 기존의 분리기술의 대부 분은 날개에 의해 유기액층과 수용액층을 교반하는 장치를 이용 한다. 이번에 개발한 기술은 비중차만으로 혼합하기 때문에 장치 전체를 소형화할 수 있다. 씨엠씨 技 術 開 發 은 개발형 벤처기업. 이미 네오디뮴 자석에서 복 수의 희토류가 혼합한 산화물을 회수하는 기술을 확립했다. 자석 메이커는 디스프로슘을 사용하지 않는 자석을 개발하고 있는데, 시중의 출시된 가전제품이나 전자기기에는 디스프로슘을 사용하 는 자석이 많다. 이 회사에서는 재활용 기술의 확립으로 디스프로 슘의 유효 활용에 공헌할 수 있으리라 보고 있다. 일간공업 GE, 새로운 자기 냉동기 기술 발표하다 최근 GE 어플라이언스(GE Appliances)는 더 자연친화적이고 에 너지효율적인 차세대 냉장고를 위한 자기 냉동연구에 집중하고 있 다고 발표하였다. Business Wire지의 보도 자료 에 의하면, GE의 기술은 냉매 나 압축기를 사용하지 않으며 현 재 사용되는 기술보다 20퍼센트 더 효율적이다. 또한 그 기술은 GE 어플라이언스의 Michael HVAC와 같은 다른 열펌프에도 Benedict(좌측)와 Venkat Venkatakrishnan(우측)이 차세대 적용될 수 있으며, (미국)가정의 가전제품을 위한 자기 냉동기를 시험한다. 평균 에너지 소비의 거의 60 퍼센트에 영향을 줄 가능성을 지니고 있다. GE의 기술이사 Venkat Venkatakrishnan은 보도 자료에서 우 리는 압축기나 화학냉매 없이 열이나 냉기를 발생시키는 방법을 118 ceramic korea

119 발견해냈다. 이러한 돌파구로 냉장고를 더 좋은 효율로 작동시킬 수 있으며, 본 기술이 기존의 냉매들을 포함하지 않기 때문에 냉 장고의 수명이 끝났을 때 재활용하는 것이 더 쉽고 저렴해질 것이 다. GE는 차세대 냉동 혁명의 개발을 이끌고 있다. 고 설명했다. Sans 냉매 시스템은 일련의 자석들을 회전시켜 펌핑된 자기 열량 물질을 포함한 물 기반의 유체를 사용한다. phys.org 에 의하면, 이 시스템은 현재 니켈-망간 합금을 사용한다. 하지만 GE의 연구 자들은 새로운 합금을 개발하는 데에도 힘쓰고 있다. 간단하게 들릴지 모르나, 냉장고가 압축기 없이 잘 작동하게끔 하 는 것은 간단한 문제가 아니다. GE 연구자들은 몇 년 동안 시스 템의 규모를 가볍게 하기 위해 연구해왔으며, 시스템이 소형 냉장 고 크기의 부품으로 축소되기 위한 연구가 아직 남아있다. 그러나 GE는 향후 5년 안에 가정용 자기 열량 냉장고를 내놓기 위한 진행 이 순조롭게 이루어지고 있다고 한다. GE 어플라이언스 그룹 외 에도 GE 글로벌 연구센터(GE Global Research)와 오크리지 국 립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 연구자들이 이 입력신호 CNT박막 고속변조된 발광 그림 1. 고속 변조 카본 나노튜브 흑체 방사 발광소자 전극 전극 발광 그림 2. 카본 나노튜브 발광소자의 직류 전압 인가 시 발광의 광학 현미경에 의한 근적외카메라 사진 기술을 연구하고 있다. ACB 실리콘 위, 초고속 카본나노튜브 발광소자 개발에 성공 게이오의숙대학 이공학부 물리정보공학과 연구팀은 직경 약 1nm 의 미세한 1차원물질인 단층 카본 나노튜브를 이용하여 기가비 트/초에서 초고속 변조가 가능한 실리콘 위 고집적 발광소자 개발 에 성공하였다. 정보통신분야의 급속한 발전에 따라 현재 금속 배선에 의한 전기 적인 신호처리 및 전달에서는 고속화와 저소비전력화의 양립에 한 계가 나타나고 있지만, 이것을 해결하기 위한 새로운 기술 중 하나 로 광기술의 이용이 있다. 대표적인 광기술로서는 광섬유를 이용 한 광통신이 장거리, 저소비 전력화의 기술로서 이미 실용화되어 있지만, 장래 광기술의 역할은 장거리 통신뿐만 아니라 칩 내, 칩 사이 등 광 인터커넥터 및 광, 전자 집적회로기술로 대표되는 고집 적 광기술에까지 확대되고 있다. 발광소자를 중심으로 하는 광원기술이 그 핵심이지만, 현재 이러 한 발광소자의 대부분은 화합물 반도체를 모재로 하여 제작된다. 그러나 종래 화합물 반도체를 이용한 광원은 실리콘 위에 직접 집 적화가 어렵다. 또한 복잡한 디바이스 제조 프로세스가 필요하고, 대형 광변조기를 이용한 외부변조가 필요하다는 문제가 있어 현 발광강도(a.u.) 시간(ns) 그림 3. 폭 0.8~10ns, 첫 동작시간 0.7ns의 직사각형 전압을 인가한 경우, 발광소자로부터의 발광시간 분해 측정 실험 재 일렉트로닉스를 지원하는 실리콘 기술과의 융합 및 고집적화가 곤란하기 때문에 고집적 광기술의 실현을 방해하는 원인이 된다. 이것은 화합물 반도체의 재료 자체가 안고 있는 문제이며 화합물 반도체로 이것을 해결하기 위해서는 많은 노력이 필요하기 때문에 고집적 광기술과 같은 차세대 광기술의 실현을 위해서는 전혀 새 로운 재료분야에서의 발광소자 개발이 필요하다. 한편 카본 나노튜브는 그 1차원 구조에 유래하여 특이한 물리적, 화학적, 기계적 특성을 가진 새로운 재료로, 트랜지스터 및 센서 등 다양한 전자디바이스 응용에 제안되었다. 카본 나노튜브를 이 용한 디바이스는 기존 반도체 디바이스를 뛰어 넘는 성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 실리콘 기판 위에 직접 집적할 수 있으며, 탄 소원자만으로 구성된 재료로 인듐 등 희소금속 및 비소 등 유해원 소를 사용하지 않고 간단하게 합성 가능하다. 때문에 고성능화를 July

120 추진하는 원소전략 및 환경에너지 문제를 해결하는 신소재로서 주목을 받고 있다. 최근에는 카본 나노튜브의 광물성도 주목을 받 고 있으며, 광여기에 의한 포토발광 및 전류주입에 의한 발광소자 도 보고되고 있으며, 광디바이스로의 응용도 기대되고 있다. 이번 연구에서는 카본 나노튜브 박막을 이용한 발광소자에 의해 고속변조가 가능한 초소형 발광소자를 실리콘 칩 위에서 제작하 는 데 처음으로 성공하였다. 본 소자는 카본 나노튜브 박막을 화 학기상법으로 실리콘 칩 위에 성장시키고, 그 박막에 전극을 형성 한다는 간단한 프로세스로 제작되었다. 제작한 소자에 전압을 인가함으로써 주울 가열에 의한 흑체 방사 로 발광한다. 이번에 대부분의 카본 나노튜브가 기판에 접촉한 얇 은 박막을 이용하여 발생한 열을 신속하게 기판에 전달하는 소 자구조를 실현함으로써 기존 금속 필라멘트에 의한 전구와 비교 하여 100만배 이상 고속이 되는 1Gbps에서의 고속변조 및 반 치폭(half-width) 140ps의 펄스광 발생에 처음으로 성공하였 다. 또한 발광 메커니즘의 이론적인 해명도 진행하여 이론적으로 물 헤테로구조의 광 유도된 도핑이 p-n 접합과 다른 유용한 도핑 을 만드는데 사용될 수 있으면서 재료의 높은 전자 이동도를 유지 할 수 있다는 것을 증명했다. 이번 연구진은 가시광선을 이용했을 때 높은 캐리어 이동도를 희 생하는 일 없이 그래핀/붕소 질화물 헤테로구조 속에 전하-도핑 의 쓰기(writing) 및 제거를 유도할 수 있다는 것을 증명했다. 가시 광선을 사용했을 때 놀라울 정도의 유연성을 가지고, 정전기 게이 팅과 화학적 도핑과는 달리, 샘플 품질을 감소시키는 다단계 제조 프로세스를 필요로 하지 않는다. 또한 서로 다른 패턴들은 임의적 으로 부여하고 제거될 수 있는데, 이것은 그래핀/붕소 질화물 헤 테로구조를 위해 이전에 사용되는 도핑 기술로는 불가능했던 부 분이다. 10Gbbs 이상 고속 변조가 가능하다는 것을 나타내었다. GTB 그래핀/붕소 질화물 헤테로구조를 도핑하기 위한 새로운 방법 미국 연구진은 광유도 방법을 이용해서 그래핀/붕소 질화물 헤테 로구조를 도핑할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 그래핀은 실리콘보다 더 얇고 더 강하며 더 우수한 전자 전도체이 기 때문에 전자 산업을 위한 차세대 재료로서 각광을 받고 있다. 그러나 그래핀은 에너지 밴드갭이 없기 때문에 트랜지스터와 전 자장치에 적용하는데 심각한 결함을 가진다. 다양한 기술들이 이 문제를 해결하기 위해서 개발되었다. 가장 유망한 방법 중의 하나 는 2차원 헤테로구조를 가진 붕소 질화물을 삽입하는 것이다. 이 런 이중층 하이브리드는 순수한 그래핀만큼 빠르고, 장치를 만 드는데 적합하다. 그러나 그래핀 붕소 질화물의 전기적 특성을 조절하는 것은 화학적 도핑 또는 정전기 게이팅(electrostaticgating)과 같은 까다로운 작업을 수반한다. 버클리 연구소(Berkeley Lab)와 캘리포니아 대학 버클리 캠퍼 스(University of California Berkeley)의 연구진은 그래핀 붕 소 질화물 헤테로구조의 전기적 특성이 가시광선에 의해서 변 화될 수 있다는 것을 증명했고, 이 연구결과를 저널 Nature Nanotechnology에 게재했다. 이번 연구진은 그래핀/붕소 질화 그림 1. 빛을 이용해서 도핑된 그래핀과 붕소 질화물로 만들어진 반도체. 그래핀/붕소 질화물 헤테로구조가 빛(녹색 화살표)에 노출될 때, 양 전하는 그래핀 층(보라색)에서 붕소 질화물 층(청색)으로 이동한다. 그림 2. 광유도된 변조 도핑 후의 그래핀/붕소 질화물의 전달 특성. 그래핀은 육각형 격자 속에 탄소 원자들이 배열된 단일 층 구조를 가지고 있다 붕소 질화물은 유사한 육각형 격자를 가진 적층형 화 합물이다. 실제로, 육방정계 붕소 질화물을 백색 그래핀 이라고 불리기도 한다. 반데르발스 힘이라고 불리는 상대적으로 약한 분 자간 인력을 이용함으로써, 그래핀/붕소 질화물 헤테로구조들은 높은 전자 이동도를 가진 트랜지스터, 광검출기와 태양전지와 같 은 광전자장치를 위한 플랫폼으로서 높은 잠재력을 가지고 있다. 이번 연구팀이 개발한 광 유도된 변조 도핑(modulation doping) 방법은 반도체 산업에서 폭넓게 사용되는 광리소그래피 구조와 유사하기 때문에 이런 요구조건을 충족할 수 있다. 백열등을 이용 한 그래핀/붕소 질화물 헤테로구조의 조사( 照 射 )는 붕소 질화물 120 ceramic korea

121 층 속에 양 전하의 분산을 유도함으로써 그래핀 층 속에 전자-전 달을 변화시킬 수 있다. 이번 연구진은 광 유도된 도핑이 그래핀/붕소 질화물 헤테로구조 속에 광학적 및 전기적 반응을 불러올 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 붕소 질화물 속의 결함 변화로 인한 광학적 여기, 그래 핀 속의 전기적 전달, 붕소 질화물과 그래핀 사이의 전하 전달 등 을 들 수 있다. 이것은 고품질 반도체를 위해서 최초로 개발된 변 조 도핑과 유사하다. 샘플을 어둡게 하면 그래핀/붕소 질화물 헤 테로구조의 광 유도된 변조 도핑이 며칠 동안 지속되지만, 광에 노 출되면 이런 효과를 제거된다. 며칠 동안의 변조 도핑이 과학적 탐 구에서 새로운 길을 여는데 충분하고, 몇몇 적용 분야에서는 장 기 안정성과 재쓰기(rewritability) 능력을 제공한다. 또한 이 기 술은 그래핀 재료 속에 비균일 도핑을 할 수 있기 때문에, 새로운 과학적 연구와 적용에 새로운 길을 제공할 것이다. 이 연구결과 는 저널 Nature Nanotechnology에 Photoinduced doping in heterostructures of graphene and boron nitride 라는 제목으 로 게재되었다. GTB 세라믹 열 차폐 코팅, 3배 더 오래 지속된다 제트엔진의 효율에는 뜨거운 것이 더 좋다. 하지만 스코치에서 살 아남기 위해서 엔진은 격렬한 온도 변화로 겪는 응력으로부터 보 호해줄 고성능 열 차폐 코팅이 필요하다. 그림. 제트엔진을 더 안정적인 새로운 열 차폐 코팅으로 코팅하기 위한 서스펜션 플라즈마 용사. 스웨덴 웨스트 대학교(University West)의 과학자들은 제트엔진 을 위한 우수한 세라믹 나노입자 열 차폐 코팅을 개발하였으며 그 코팅이 엔진의 수명을 300% 증가시킨다고 보고한다. 연구는 Nicholas Curry의 박사학위 연구이며, 그는 새로운 코팅 이 이트리아 7wt%를 함유한 표준 세라믹 이트리아 안정화 지르 코니아(YSZ)라고 한다. 그러나 Curry는 그 차이가 좋은 특성과 안정성을 주는 구조적 효과가 주 라고 했다. 기존의 표면층은 층 위에 층이 쌓인 샌드위치와 같은 모습을 하 고 있다. Curry는 웨스트 대학교의 보도 자료에서 추가적인 설명을 했다. 우리가 새로운 방식으로 만들어낸 표면층은 서있는 기둥들에 더 비할 만하다. 이는 층을 더 유연하고 쉽게 관찰할 수 있게 만든다. 그리고 표면이 완전히 매끄러운지와 상관없이 금속에 접착된다. 가장 중요한 것은 재료 자체가 아니라, 재료가 얼마나 다공질인지 이다. 다공성은 코팅이 팽창하고 수축할 수 있도록 하여, 엔진의 급격한 온도변화로 인한 축소/팽창 순환을 견딜 탄성과 강도를 지니게 한 다. 과학자들은 서스펜션 플라즈마 용사를 이용하여 엔진 표면에 0.5mm 두께의 YSZ 나노입자층을 더하였다. Curry는 그들이 이 세라믹 층이 가동 중인 엔진의 온도 변화를 견 딜 수 있다는 것을 확실하게 하기 위하여 열 충격 시험에서 수천 회 시험하였다고 한다. 코팅은 견뎌냈고 세 가지 요소에 있어 기존 코팅들의 내구성을 뛰어넘었다고 한다. Curry는 그의 팀이 개발 을 진행하고 있다는 것을 메일로 확인해주었다. 현재 우리의 연구 그룹에서는 이 주제에 대한 몇 가지 프로젝트 들을 진행하고 있다. 구체적인 사항에 대해서는 말할 수 없다. 고 한다. 현재의 의도는 산업계 협력자들이 전체 공정이 안정적이고 반복가능하다는 것에 만족하면 엔진 부품들에 시험하는 단계로 나아가는 것이다. 향후 12-18달 안에 그렇게 진행되길 바라고 있 다. 앞으로의 연구도 증착과정을 더 이해함으로써 공정을 더 개선 하고 공급 원료로 사용되는 세라믹 현탁액을 개선하기 위한 연구 가 될 것이다. 보도 자료에 의하면, 본 연구는 GKN 우주항공(GKN Aerospace, 이전 볼보 항공(Volvo Aero))과 지멘스 산업 터보기기(Siemens Industrial Turbomachinery)의 긴밀한 공동 작업으로 이루어졌 다. 고 한다. ACB 초소형 진공로 개발 프루테크 실험용 장치에 버팀다리( 軸 足 ) 프루테크( 大 阪 府 八 尾 市, 사장 古 田 吉 雄 )는 손으로 들 수 있는 초 소형 진공로를 개발했다. 2013년 11월부터 발매하고 있는 소형 전기로를 개량, 전기로라면 산화물만 실험이 가능했었지만 진공 가열처리에 의한 환원과정을 테스트할 수 있었으므로 시료 등의 July

122 실험용도로의 폭이 넓어진다. 가격은 40만 - 50만 엔 정도로 3월 20일부터 발매, 연간 1000대의 판매를 전망한다. 대학이나 연구 기관용 실험용 소형장치로 존재감을 높여 산업으로 연구기기 개 발형 기업 으로 변화를 분명하게 해 나간다. 산업용 진공로는 대형장치가 많다. 단 연구용은 적은 시료면 되므 로 소형장치면 충분한데 장치의 강도와 제어 측면에서 소형화가 어려웠다. 프루테크는 大 阪 大 學, 日 本 大 學 등과 연대한 개발장치 가 풍부하여 축적된 노하우를 살린 독자기술로 진공로의 소형화 를 실현했다. 초소형 진공로의 사이즈는 폭 120밀리 깊이 330밀리 높이 300밀리미터이며 중량은 4킬로그램. 로내( 爐 內 ) 사이즈는 직경 26밀리미터, 깊이 50밀리미터와, 직경 43밀리 깊이 60밀리미 터 2종류를 갖추었다. 소비전력은 800와트, 3분 만에 최고 온도 1200 에 도달한다. 진공로는 연료전지의 전극과 태양전지의 재 료, 초전도 자석의 개발, 소재접합에 꼭 필요하다. 전기로로는 불 가능한 진공상태에서 시료 실험이 가능하다. 프루테크는 산업용 전기로를 주력으로 하고 있는데, 앞으로는 연 구개발장치의 거래 증가를 전망한다. 현재는 매상 기준으로 산업 용 60%, 연구용 40%의 비율인데, 연구용을 70%로 끌어올릴 계획이다. 연구용 강화를 위해 부재의 일괄조달을 추진하고 용접 과 프레스 등 설비도 증강했다. 즉납 수주에 응할 수 있도록 지금 까지 없었던 외주처를 4곳 확보했다. 일간공업 철계 초전도 물질 새로운 반강자성역( 反 强 磁 性 域 ) 발견 高 에너지 硏, 東 工 大 초전도 구조 해명에 길 高 에너지 加 速 硏 究 機 構 物 質 構 造 科 學 硏 究 所 의 원소전력, 전자재 료연구팀은 東 京 工 業 大 學 응용 셀믹스 연구소의 飯 村 壯 史 조교, 동 대학 원소전략연구센터의 細 野 秀 雄 교수, 松 石 聰 준교수와 공 동으로 철계 초전도물질에 새로운 반강자성 영역이 존재한다는 것을 발견했다. 초전도 상태에서 전자농도를 높임으로써 반강자 성 상태로 전환하는 영역이 있다는 것을 실증했다. 새로운 초전도 의 메커니즘 해명에 유력한 단서가 되리라 기대된다. 이번 연구에선 철, 비소, 란탄, 산소에 의한 결정구조인 철계 초전 도 물질을 사용하여 이루어졌다. 이 물질을 구성하는 산소를 수 소로 바꿈으로써 전자농도를 높였다. 그 결과, 전자 농도가 0.4를 넘고, 0.5를 초과할 때까지의 영역은 반강자성 상태가 존재한다 는 것을 발견했다. 지금까지 이 물질에서는 전자 농도가 0.05 이하에서 반강자성 상 태가 있다는 것은 알려져 있었다. 또 이 농도가 0.05에서 0.4까지 는 전기저항이 제로가 되는 초전도 상태 영역이라는 것도 실증된 바 있었다. 연구팀은 이번 발견으로 철계 초전도 물질에서는 반강 자성 상태가 초전도 상태와 마치 한 쌍 을 이루고 있다고 보고 있 다. 일간공업 백색 LED광을 위해 상용 유리 분말(glass frit)과 형광체 동시소결하다 LED 광원의 기술적 장애물 중 하나는 고품질 백색광의 개발이다. Journal of the American Ceramic Society지의 새로운 논문은 현재 변환 기술의 몇 가지 문제를 서술한다. 에폭시의 투과율과 효율, 굴절률을 감소로 인해 백색의 내부 전 반사와 효율 저하, 그리고 상업용 백색광 LED로 쓰이기에 충분히 따뜻하지(붉지) 않은 색 온도 에 이르게 하는 에폭시 수지의 열화 에 대한 내용을 포함하고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서, 포항공과대학교(Pohang University of Science and Technology)와 공주대학교(Kongju National University)의 연구자들로 이루어진 한국 기반의 그룹 에서는 에폭시 대신, 형광체를 유리 분말에 첨가했다. 그룹은 고 굴절, 상용 유리분말을 Ce 3+ :YAG 형광체와 섞어서 복합체를 동 시소결하였다. 이들은 고납 붕규산염의 성분인 50PbO B 2O 3 SiO 2(mol %)을 사용하였다. 이 성분은 각각 1.8과 1.83의 형광체에 근접한 굴절 률을 지닌다는 장점이 있어서 인광체-모재의 계면에서의 전반사 로 인한 손실을 제거하였다. 또한, 이 조성은 낮은 연화점을 지니고 있었다. 연구자들은 소결온도가 에폭시 의 구동온도보다 높아야 했음에도 불 구하고 형광체 열화를 막기 위해 공정 온도를 낮게 유지하고 싶어 했다. 연구자들은 형광체와 유리 모재 사이 에 어떤 화학반응도 일어나는 것을 발견 하지 못 했고, 형광체는 소결 중에 열화 그림. 황색 형광체는 일부 청색 LED광을 변환하고 남는 청색광과 혼합해서 얻으려는 유효한 백색광 LED 전구를 만든다. 122 ceramic korea

123 하지 않았다. 발광 특성은 상업용 에폭시 시반의 파장 변환기들과 비슷하거나 더 나은 정도였다. 그룹은 또한 백색광의 색을 더 붉거나, 따뜻하게 개선하는 실험을 하였다. 이들은 620~710nm 파장대의 빛의 발광을 증가시키기 는 것을 목적으로 Eu 3+ 와 Mn 2+ 를 Eu 2O 3와 MnO의 형태로 유리분 말에 더하였다. 이 방식은 성공적인 것으로 나타났으며, 백색광의 색 온도 를 7,000K에서 약 4,000K로 낮출 수 있었다. ACB 금, 규소 포함 화합물 초전도 상태로 物 質 材 料 硏 究 機 構 의 초전도물성 유닛 强 相 關 物 質 探 索 팀의 磯 部 雅 朗 그룹리더 등 연구팀은 금(Au)와 규소(Si)를 포함하는 화합 물로서는 최초로 초전도체를 발견했다. 1.6K(K는 절대온도, 마이 너스 )의 저온에서 전기저항이 제로가 되는 초전도 상태 가 되었다. 자장에 강한 새로운 초전도 재료의 개발로 이어질 것 으로 기대된다. 연구팀은 금, 규소, 규화스트론튬(SrSi 2)을 1500, 6만 기압(1 기압은 약 10만 파스칼)이라는 초고온, 고압 하에서 화학반응시 킴으로써 초전도체 SrAuSi 3 를 발견했다. 이 물질은 BaNiSn 3 형 구조라고 불리는 화합물군( 群 )에 속한다고 한다. 또 새 물질의 전자구조를 이론계산 해석한 결과, 원자 번호가 큰 금으로 치환함 으로써 전자 수가 늘어나 전자의 자기적 성질과 궤도 상호 작용이 강해졌다고 한다. 일간공업 광합성의 반응, 안테나 단백질 복합결정구조 해명 京 都 大 學 大 學 院 理 學 硏 究 科 의 三 木 邦 夫 교수, 竹 田 一 旗 강사, 丹 羽 智 美 대학원생 등 연구팀은 茨 城 大 學 의 大 友 征 宇 교수 등과 공 동으로 광합성반응의 중심(RC)와 빛을 모으는 안테나 단백질 복 합체의 결정구조를 X선 해석으로 밝혀냈다. 광합성의 에너지 전 달 해명에 이용하여 인공광합성의 분자설계 등에 대한 응용을 기 대할 수 있다. 태양을 이용하여 전분 등의 구조를 합성하는 광합 성인데, RC와 집광단백질, LHI가 결합한 구조는 복합하기 때문에 완전한 해명이 이루어지지 못했다. 三 木 교수 등은 온천 내에 생식하며 열을 좋아하는 광합성 세균에 주목. 대형방사광 시설 스프링8 등으로 X선 데이터를 해석한 결 과, 원자 레벨에서 LHI-RC의 분자구조를 알아냈다. 그 결과, 16 개의 α고리와 β고리, 박테리오 클로로필 등으로 구성된 타원상의 LHI 고리를 RC가 둘러싸고 있었다고 한다. LHI에는 칼슘이온이 결합된 부위가 있다는 것도 확인했다. 한편 LHI의 막 관통 부분에 는 틈새가 존재하고, 이 틈새가 광합성에 의해 발현된 화학에너지 를 운반하는 역할을 한다고 보고 있다. 일간공업 전기 2중층 커패시터 목면을 탄화, 전극으로 佐 藤 工 務 所 등이 개발 전도성, 안정성 향상 佐 藤 工 務 所 ( 島 根 縣 奧 出 雲 町, 사장 佐 藤 和 彦 ), 松 江 工 業 高 等 專 門 學 校 의 福 間 眞 澄 교수, 島 根 縣 産 業 技 術 센터(소장 吉 野 勝 美 )등 연구팀은 목면의 전극과 수계( 水 系 ) 전해액을 이용한 전기 2중층 커패시터(EDLC)를 개발했다. 전압은 낮지만 도전성이 우수하고 안전성이 높다는 것이 특징이다. 또 물에 접촉되는 환경에서도 사 용할 수 있다. 저가로 양산할 수 있기 때문에 조기에 실용화시킬 계획이다. 목면제 타월을 탄화, 부활( 賦 活 )하여 활성탄을 작성한다. 이산화 탄소로 부활시키는 공정에서 표면에 요철을 형성하여 표면적을 증대시키는 것이 포인트. 구체적으로는 가스치환로( 爐 )에서 질소 분위기 가운데, 약 500 로 가열하여 탄화한다. 세정한 후 이산 화탄소를 도입한 가스 치환로에서 질소 분위기 속에서 약 1000 로 가열한다. 전해액에는 수산화칼륨을 채용했다. 또 집전극도 저 가의 재료를 채용하고 또 셀을 나무상자에 봉입하는 등, 전체적으 로 가격을 낮추었다. 유기계 전해질을 사용한 EDLC와 비교하여 전압이 1.23볼트 이하 로 낮으며, 에너지 밀도도 낮으므로 복수 개의 셀을 직렬로 연결 하여 사용한다. 전해질이 수소이므로 인화의 우려가 없고 물이 섞 여 들어가도 특성이 열화되지 않는다. 또 마이너스 30 의 환경에 서도 기능하므로 실외에서의 사용에 적합하다. 태양전지와 조합 시키면 관리할 필요 없이 계속 사용할 수도 있을 것이다. 이미 실외 조명등이나 야간점멸등, 방재대응 라디오 등으로 실증 실험을 하고 있다. 연속 충격 실험과 연소 실험, 못 박기 실험 등을 계속하고 있다. 또한 로의 대형화를 도모하는 등 실용화를 위해 박차를 가한다. 일간공업 July

124 해양 연체동물, 보다 강한 세라믹에 영감을 주다 새로운 연구가 해양 연체동물이 세라믹에 있어 영감을 주는 혁신 이라는 것을 보여주고 있다. 프랑스 국립과학연구센터(French National Centre for Scientific Research, CNRS)의 연구자들 은 진주층, 혹은 진주모가 보다 강도 높은 세라믹을 만드는 새로 운 방식에 영감을 주었다고 보고한다. Nature Materials지에 게 재된 이 연구는 세라믹 재료로 진주층의 나노벽돌 적층 구조를 성 공적으로 재현한다. 팀은 물에 현탁된 알루미나 분말을 사용하여, 현탁액을 얼림으로 써 진주층의 튼튼한 미세구조와 유사한 적층 판상체를 얻기 위해 얼음결정의 성장을 조절하였다. 고온 치밀화가 기존의 알루미나 세라믹보다 10배 더 강한 결과물 을 완성시킨다. CNRS의 보도 자료에 의하면 이는 균열이 진행하 기 위해서는 알루미나 벽돌 하나하나의 주변으로 돌아가야 하기 때문이라고 한다. 이러한 지그재그 진행이 균열이 재료를 쉽게 통 과하는 것을 막는다. 찬가지로 Nature Materials지에 게재된 MIT의 연구는 층층이 쌓 인 다이아몬드형의 결정들에 조개의 calcite 이 배열되어있어, 강 도는 미세구조에서 온다는 것을 또 한 번 보여준다. 연구자들은 결정이 변형에 정확히 어떻게 반응하는지 밝혀내기 위해 압입 시험과 고해상도 영상을 사용하였다. MIT 보도 자료에서는 재료는 초기에 각각의 세라믹 빌딩블록에 서 쌍정 이라 불리는 원자규모의 과정을 통해 손상을 고립시킨다. 결정은 나비의 날개처럼 공통계면을 공유하는 거울상 영역 두 짝 으로 쪼개어진다. 이러한 쌍정 과정은 응력을 받은 영역 전반에 걸 쳐 일어나며, 손상이 퍼져나가는 것을 막는 계면의 형성을 돕는 다. 고 설명한다. 논문의 초록에서는 이 과정은 계면 및 결정 간 나노균열, 계면 유 기 재료의 점소성 스트레칭, 그리고 나노결정립 형성 및 재배열과 같은 일련의 추가적인 비탄성 에너지 분산 기제가 일어나게 한다 고 한다. 보도 자료는 이 연구가 향후 보호용 가시( 可 視 ) 방어구 및 창문을 포함한 상업적, 군사적 목적을 위한 인공 재료의 개발을 뒷받침해 줄 것이라고 시사한다. 본 논문은 Nature Materials지에 Pervasive nanoscale deformation twinning as a catalyst for efficient energy dissipation in a bioceramic armour 의 제목으로 게재되었다. ACB 창유리 굴 조개에 만들어진 압입 자국을 둘러싸고 있는 부분의 주사형 전자 현미경 사진(SEM). 해당 부위에 가해진 손상의 국부화가 즉시 응력을 둘러싸는 모습을 확인할 수 있다. 해당 논문의 초록에 의하면, 저자들은 고온(600 C)에서 기계 적 특성을 retain 하는 연성 상 없이, 그리고 고강도(470 MPa), high 고인성(22 MPa m1/2), 그리고 고강성(290 GPa)의 독특한 조합을 지닌 벌크 세라믹의 합성 이라 보고하고 있다. 공정은 판상체를 형성하는 그 어떤 세라믹 분말에도 적용될 수 있 으며, 즉, 산업적 규모로의 확대가 가능하다고 시사한다. 매사추세츠공과대학교(Massachusetts Institute of Technology)의 연구자들 또한 생물학적으로 영감을 받아 강도 높은 세라믹을 만들었다. 그들이 선택한 생물은 Placuna placenta 혹은 창유리 굴로, 광 학적으로 투명하나, 놀라울 정도로 강한 껍질을 지니고 있다. 마 연료전지의 백금촉매 삭감 입경, 거리 제어 활성 8배로 향상 九 州 大 學 大 學 院 工 學 硏 究 院 의 藤 ヶ 谷 剛 彦 준교수, 中 嶋 直 敏 교수 등은 연료전지의 촉매에 사용하는 백금의 사용량을 줄이는 방법 을 개발했다. 카본나노튜브(CNT)의 표면에 특수한 수지로 백금 미립자를 부착시킬 때, 입경을 작게 하거나 미립자 사이의 거리를 조정하는 등의 제어로 최저고하. 백금의 단위 중량 당 표면적이 커 져 질량 활성이 통상보다 8배 정도 향상되었다. 연료전지에 사용 하는 고가인 백금의 양을 낮추는 방법으로 기대할 수 있다. 연구팀은 전에 특수한 수지로 덮은 CNT의 표면에 백금 미립자를 부착하여 성장시키는 기술을 확립했다. 이 기술을 발전시켜 백금 의 질량활성을 높임으로써 사용량의 삭감을 꾀했다. 구체적으로 124 ceramic korea

125 는 백금을 성장시킬 때 백금의 바탕이 되는 백금염의 양을 조정함 으로써 입자경과 입자간의 밀도를 임의로 제어했다. 그 다음, 입경 1.2나노미터의 백금 미립자(CNT에 대해 4중량%) 와 촉매로 일반적인 크기인 입경 3.7나노미터의 백금 미립자(동 45중량%)를 사용하여 각각 연료전지를 제작하여 비교했다. 입경 1.2나노미터의 미립자는 단위 중량 당 표면적이 커져서 고활성화 함으로 입경 3.7나노미터의 미립자보다 질량 활성이 8배 정도 높 아졌다. 이온 교환막을 이용하는 고체고분자형 연료전지(PEFC) 는 보통 촉매로 고가의 백금을 사용하므로 연료전지의 보급에는 백금 사용량의 삭감이 과제가 되고 있다. 일간공업 질화규소 세라믹스 열전도율 2배로 향상 神 奈 川 科 學 技 術 아카데미(KAST)의 高 藤 拓 實 연구원, 多 々 見 純 一 연구대표자( 橫 浜 國 立 大 學 교수)는 長 岡 技 術 科 學 大 學 의 田 中 論 준교수와 종래 대비 2배인 1미터. 1K(K는 절대온도)당 149와 트라는 높은 전도율의 질화규소 세라믹스를 개발했다 에 서 동 10분의 1인 6시간 만에 소성할 수 있다. 전기자동차(EV)등 의 전력변환소자에 사용되는 탄화규소 파워 반도체 모듈용 절연 방열 기판으로 이용이 기대된다. 2020년까지 실용화할 계획이다. 연구에서는 질화규소 재료의 열전도율을 향상시키기 위해 1열전 도율을 방해하는 요인을 제거한다. 2방열방향에 질화규소 입자 의 높은 열전도성을 가진 방향을 일정하게 함과 동시에 해결할 수 있는 제조 프로세스를 검토하여 제작했다. 연구팀은 이번 성과를 바탕으로 고강도이며 긴 수명 고열전도율 질화규소 세라믹스의 실현을 위해 미세한 구조 설계와 제조 프로 세스의 개량을 추진할 계획이다. 多 々 見 교수는 세라믹스 구조에서 재료의 스케일 향상은 큰 과제 라고 하며 보다 과학적인 시점에서 세라믹스의 분체 프로세스 해 명과 개량이 필요 하다고 보고 있다. 일간공업 새로운 광학 산광기로써의 유리 데비트라이트 결정 소다 석회 실리카 유리의 실투로부터 만들어지는 결정상 혹은 돌 유리 산업에서 데비트라이트 결정의 바늘로 겹쳐진 부채는 버 려진지 오래이다. 하지만 최근 버밍엄대학교(University of Birmingham, United Kingdom) 미세공학 및 나노기술의 조교수 그림. 편광현미경법이 열처리된 소다 석회 실리카 유리에서 자라난 데비트라이트 결정이 복잡한 아름다움을 지닌 부채꼴 바늘들을 형성함을 보여준다. Haider Butt는 데비트라이트의 새로운 광학 산광기로써의 쓰임 을 발견하였다. 케임브리지대학교(Cambridge University, United Kingdom)에 서 공부하는 동안, Butt는 재료과학자 Kevin Knowles가 결정과 그 특성을 설명하는 논문을 몇 편 써왔기에 그에게 연락하여 데비 트라이트의 샘플을 부탁하였다. Butt는 보도자료에서 연구자로서, 나는 항상 이전에 시도되지 않 았던 일들을 찾는다. 왜냐하면 나는 뭔가 새로운 것을 연구하는 편이 이미 이루어져있는 것을 개선하는 것보다 더 쉬우면서, 더 적 은 연구를 요로 한다고 생각하기 때문이다. 고 설명했다. Butt와 그의 동료들은 반투명 반구형 스크린에 결정의 적색 레이 저의 확산을 시험하였다. 그리고 데비트라이트가 빛을 폭넓은 각 으로 확산시킨다는 것을 발견하였다. 저자들은 논문에서 다음과 같이 적고 있다. 다른 세라믹들과 광물들과 마찬가지로 데비트라 이트의 굴절률은 파장에 의존하여 다른 값의 광학적 파장이면 다 른 상 억제를 보인다. 현재 쓰이는 많은 광학 산광기들이 복잡한 방식으로 나노공정되 었기 때문에 가격이 비싸다. 그러나 데비트라이트는 저렴한 비용 으로 생산해내기 쉽기 때문에 이를 대체할 수 있을 것이다. 논문 에서 저자들은 적용가능한 분야가 광학 이미징, 태양전지, 그리고 포토리소그래피는 물론 확산기로 열 에너지 의료기기, 시각 디스 플레이 시스템, LED로 다양하다고 한다. Knowles는 메일에서 말했듯이 Haider와 나는 광학 분광기로 써의 데비트라이트에 대한 관심이 이 재료에 대한 새로운 관심으 July

126 로 이어지기를 깊이 바라고 있다. 고 한다. 본 논문는 Devitritebased optical diffusers 란 제목으로 발표되었다. ACB 리튬 전지 정밀 분석 차량 탑재용 등 KRI, 수탁평가 확대 KRI( 京 都 市 下 京 區, 사장 住 友 宏 )은 리튬이온 배터리(LIB)등의 수 탁연구, 평가 서비스로 비행시간형 2차 이온 질량분석계(TOF- Sims)를 사용한 분석평가를 시작했다. 리튬이온의 분포 등을 정 밀하게 측정할 수 있다. 고출력과 긴 수명과 같은 요구가 지금까지 이상으로 강한 차량 탑재용 LIB 등에서는 신규 재료개발이 활발 하게 이루어지고 있다. 이에 따른 연구와 평가해석의 위탁 요구의 증가를 수용한다. 배터리 충방전 과정에서 리튬이온이 전극재료의 결정구조에 들어 있는가, 또는 전극 표면에 있는가 등을 TOF-Sims로 정밀하게 측 정할 수 있다. 고객의 요망에 따라서 기존 설비의 투과전자현미경 - 전자에너지 - 손실분광법(TEM - EELS)로 구분하여 사용할 수 있다. 차량 탑재 LIB는 컴퓨터 등의 정보가전에 사용하는 민생용도에 비해 고용량과 고출력, 충방전에 의한 열화의 억제 등이 한층 요 구된다. 여러 가지 화합물이 시도되는 정극재( 正 極 材 )와 함께 부 극재( 負 極 材 )에서도 주류인 흑연계를 대신하여 하드카본계와 실 리콘계 재료의 채용 혹은 개발이 진행되고 있다. 리튬이온 전극 부근의 동태와 화학반응에 대해서는 분명히 밝혀지지 않은 부분 도 많아 개발평가에 대한 요구가 높다. 일간공업 연료전지 가정용으로 유럽 시장 참여 東 芝 燃 料 電 池 시스템 독일 회사와 개발, 판매 東 芝 燃 料 電 池 시스템( 橫 浜 市 磯 子 區, 사장 住 吉 幸 博 )은 유럽의 가정용 연료전지 시장에 참여를 시작했다. 독일의 대형 난방기기 메이커인 BDR서메어의 그룹 회사와 유럽용 연료전지의 개발, 판 매로 제휴했다. 2014년도 발매를 목표로 한다. 일본의 가정용 연 료전지 메이커의 유럽 참여는 파나소닉에 이어 두 번째이다. 東 芝 燃 料 電 池 시스템은 일본에서 실적이 있는 에네팜 의 전지 유 닛을 공급하고, BDR서메어 그룹 회사 박시 이노테크 가 저장과 급탕, 전체 제어시스템을 개발한다. 박시는 독일의 가정용 연료전 지 실증실험에 대한 참가 실적이 풍부하다. 유럽 각국에 판매망을 가지고 있어 東 芝 燃 料 電 池 시스템은 개발, 판매 양면에서 상승효 과를 전망한다. 일간공업 금속 나노와이어 부직포 전극재 열화하지 않고 축전용량 개선 京 都 大 學 大 學 院 工 學 硏 究 科 의 松 原 英 一 郞 교수 등 연구팀은 리 튬이온 2차 전지(LIB)등 축전지용으로 금속 나노와이어를 이용한 부직포 모양의 전극재를 개발했다. 원재료에는 니켈, 구리, 코발 트 등 폭넓은 금속과 합금이라도 적용할 수 있다. 기존의 전극재에 사용되던 합제전극에 비해 충방전에 의한 팽창으로 전극이 열화 되지 않는다는 특징이 있으며, 충방전 횟수도 약 이상인 3000회 규모라고 한다. 특허 출원은 완료된 상태이며, 3년 후에 실용화할 생각이다. LIB는 축전지의 주류를 이루고 있는데 축전용량의 개선을 위해 실리콘을 부극에 활용하는 등이 검토되고 있다. 단, 입자상의 활 물질이 충방전 시의 반복으로 체적 팽창하므로 전극재의 열화로 이어지기 쉬운 과제가 지적되어 왔다. 종래형 2차전지의 전극에 기본 설계가 되는 합제전극은 그라파이 트 등의 부극활물질, 결착제가 되는 폴리머, 도전조제를 알루미늄 박( 箔 ) 등의 집전체 위에 편다. 松 原 교수는 이 4가지 기능을 통합 하여 일체화한 전극을 개발했다. 결착제, 도전조제는 사용하지 않 아도 된다고 한다. 현재의 리튬이온 축전지의 전극 : 합제전극 전기화학반응 활물질(Li의 저장) 결합제(폴리머) 도전조제(전자의 패스) 집전체(전자공급, 담체 알루미늄 박, 구리 박) 금속나노와이어 부직포를 이용한 전극 : 통합형 전극 전기화학반응 표면 피복(활물질) 금속 나노와이어 (전자의 패스 + 집전체) (결착제 및 도전조제 불필요) 松 原 교수는 나노입자가 가진 자성에 주목. 자장 속에서 늘어서면 서 와이어로 성장하는 특성을 살려서 길이와 입경을 제어하어 부 직포와 비슷한 시트 상태의 전극으로 가공했다. 만드는 방법은 우 선 유기용매 속에 금속이온을 녹인다. 그것을 자장 속에서 다룸으 126 ceramic korea

127 로써 균일한 와이어를 만들어 조합시키면 부직포 상태가 된다. 파 친코 구슬을 자장에 넣으면 고리 모양으로 이어지는 원리와 같은 메커니즘이다. 이번에 개발한 통합형 전극은 단순한 구조이며, 합제 전극의 5배 이상의 충방전 횟수에 대한 내용( 耐 用 )과 100% 충전까지 걸리는 시간을 반감할 수 있기 때문에 대용량의 충방전에 대한 대응과 제 조공정의 간략화에도 공헌할 수 있을 전망이다. 松 原 는 현재의 LIB는 정착되어 있으므로 차세대 축전지용 전극의 개발에 이 기 술을 살리고 싶다. 현재, 체적 팽창하기 쉽고, 전극 변형으로 연결 되기 쉬운 마그네슘도 응용 실험에 도입했다 고 한다. 일간공업 전극재, 백금 티탄 이용, 높은 내식성 SDC 田 中 이 대체 재료 SDC 田 中 ( 大 阪 市 住 吉 區, 사장 田 中 信 一 )은 大 阪 府 立 大 學 나노과 학, 재료연구센터와 공동으로 백금과 대체가 가능한 내부식성이 있는 재료를 개발했다. 티탄을 모재( 母 材 )로, 플라즈마 침탄( 浸 炭 )기술을 이용하여 유리상( 狀 ) 카본(GLC)막을 피복한 재료. 2차 전지의 전극과 연안부의 구조 부재, 도가니(감과, 항아리), 인공관 절부재 등에서의 용도 전개를 모색하여 올해 안의 실용화할 계획 이다. 마이크로펄스 전원의 출력 전압, 전류, 펄스의 폭과 간격을 컴퓨터 프로그램으로 제어함으로써 침탄하면서 GLC막을 형성. 강도와 내마모성, 내부식성을 가진 재료로 만들었다. 앞으로 티탄 이외의 소재 개발도 추진한다. 염화물 이온 등의 할로겐화물 이온을 많이 포함하고 부식성이 높 은 그리냐르 시약을 베이스로 하는 전해액으로 전극으로서의 내 식성을 확인했다. 다른 금속재료의 경우는 공식( 孔 食 )이 관찰된 데에 비해 백금과 GLC피막재료에는 확인되지 않았다. 빅커스 경 도( 硬 度 )는 1000HV 전후. 스크래치 실험에 의한 밀착성 실험은 40-50뉴톤이었다. 이 소재가 실용화되면 전극 분야에서는 고가 인 백금이 필요치 않게 되어 원가의 절감을 전망할 수 있다. 또 인 공관절 분야에서는 주변 세포의 괴사나 알레르기를 유발할 가능 성이 있는 마모가루와 이온 용출의 억제로 이어진다고 한다. SDC 田 中 은 앞으로 제안형 영업을 추진하여 수탁가공과 장치판 매 두 분야에서 사업화할 방침이다. 大 阪 府 立 大 學 나노과학ㆍ재료 연구센터는 마그네슘전지의 집전체 재료의 후보 중 하나로 연구 를 진행할 예정이다. 일간공업 암호 데이터 개찬( 改 竄 ) 검지 NTT 三 菱 電 고기능 암호방식 개발 NTT와 三 菱 電 機 는 福 井 大 學 과 암호화 데이터의 개찬을 검지할 수 있는 새로운 암호방식을 개발했다. 지금까지 개별적으로 제공 되어 왔던 정보의 비익화( 秘 匿 化 )와 개찬 검지 기능을 안전하게 조합시켜서 하나의 기능으로 사용할 수 있다. 시스템 설계자가 암 호기능의 설계에서 취약성을 감출 가능성을 줄일 수 있다. 암호연 구자 들이 실시하는 개찬 검지 암호 콘테스트 CAESAR(시저) 의 평가를 받아 2017년도 이후에 실용화할 계획이다. 개발할 방식은 안전성의 수학적 증명된 골조와 여러 가지 해독방 법에 대한 안전성 평가를 받은 구성부품으로 구성한다. NTT가 구 성부품의 설계, 하이엔드 소프트웨어의 실장( 實 裝 ), 안전성 설계 를 담당했다. 三 菱 電 機 가 그 골조의 설계, 조합 소프트와 하드웨 어의 실장을 담당하고, 福 井 大 가 역시 골조의 설계를 담당했다. 이 새로운 방식을 이용하면 복호( 復 號 ) 처리의 중간 데이터를 출 력해도 암호문이 위조될 우려는 없다. 복호한 데이터를 모으지 않 고 축차( 逐 次 ) 출력할 수 있기 때문에 메모리 용량이 적은 반도체 소자라도 큰 데이터를 다룰 수 있다. 또 넌스 라고 불리는 개찬 검 지 암호를 사용할 때에 변수를 입력하거나 같은 넌스의 값을 사용 해도 문제가 발생하지 않는 설계이다. 이밖에 한꺼번에 암호화할 수 있는 평문의 길이는 종래의 상한이었던 64기가바이트에 대해 사실상 무제한으로 긴 평문을 이용할 수 있다. 일간공업 저온 소성 세라믹스 파나소닉으로부터 매수 아다만드(アダマンド) 의료, 항공을 개척 아다만드( 東 京 都 足 立 區, 사장 下 田 洋 一 )은 파나소닉으로부터 저 온소성 세라믹스(LTCC)사업을 매수한다. 양사는 지난 3월 31일 합의했다. LTCC라고 불리는 소형 모듈 기판은 스마트폰의 기지국 이나 차량 탑재 기기용으로 수요가 증가하고 있어 아다만드가 새 사업으로 육성한다. 의료와 항공분야에 대한 공급도 꾀한다. 한 편, 파나소닉은 반도체 등 비핵심 사업의 구조 개혁을 서두른다. July

128 구조의 산화물 이온 전도체를 발견했다. 기존의 재료와는 다른 안 정적인 새 구조의 재료로, 원자 스케일로 효율적으로 이온 전도체 를 설계할 수 있다는 것을 실증했다. 앞으로 차세대 연료전지와 센 서, 효소 분리막 등의 개발로 이어질 것으로 기대된다. 발견한 재료는 Nd 0.9Ba 1.1InO 4. 갖가지 원소의 설계구조에 관한 연구와 조합에 의한 실험을 실시하는 가운데 발견했다. 구체적으 로는 Nd, Ba, In 분말을 대략 1대 1대 1의 비율로 균일하게 섞고, 아다만드가 생산하는 LTCC기판 정식 발표를 통해 5월 말에 사업 양도를 완료한다. 파나소닉의 LTCC 사업 규모는 수억 엔 정도로 보인다. 아다만드는 파나소닉 으로부터 LTCC의 생산시설과 지적 재산, 상권 등을 취득. 공업용 보석의 정밀가공기술 등 자사 기술과 조합시켜 주력제품으로 육 성할 생각이다. 수치 목표와 인원 등 구체적인 사업전략은 이후 추 가할 것이다. 반도체 메이커와 협업하여 LTCC에 반도체를 실장한 복합부품의 개발도 검토한다. 아다만드는 직류(DC)모터를 다루는 並 木 精 密 寶 石 ( 東 京 都 足 立 區 )의 자회사이다. 반도체 기판 실장에 사용하는 캐피러리와 광파 이버의 접속에 사용하는 페를르(フェル-ル, 압착단자)등 정밀가공 부품이 주력으로 2013년 4분기의 매상고는 111억 엔. 기존 사업 은 저가의 해외세가 대두하고 있어 재료를 포함하여 기술력이 있 는 파나소닉의 사업에 주목했다. LTCC는 고주파수대의 전파를 안정적으로 송수신할 수 있는 이 외에 열팽창률이 작아 고밀도 실장이 가능하다는 것이 특징이다. 村 田 製 作 所 등이 재료에서 기판까지 일관하여 다루는 등 일본세 가 강하다. 파나소닉은 2014년도부터 성장 노선에 방향을 바꾸어 자동차와 주택분야를 더욱 신장시킬 계획. 대규모 구조 개혁은 일 단락됐지만 앞으로는 반도체와 부품사업 등 산적한 과제 사업의 정리를 착실하게 실행에 옮길 계획이다. 일간공업 산화물 이온전도체 안정된 결정구조 발견 네오딤, 바륨, 인듐 혼합 원자 스케일로 효율적 설계 東 京 工 業 大 學 理 工 學 硏 究 科 의 藤 井 孝 太 郞 조교, 八 島 正 知 교수 등 연구팀은 네오딤(Nd), 바륨(Ba), 인듐(In)에 의한 새로운 결정 1톤 - 2톤 정도의 압력을 가해서 1400 에서 연소시켜서 제작 한다. 그것을 X선 회절장치로 관찰하여 확인했다. 결정구조 자체 는 8면체의 정점에 마이너스 원자를 가진 산화인듐 원자(InO 6)과 Ba, Nd 각 원자가 규칙적으로 안정된 원자 배열 상태가 되어 있 다. 연구팀에 따르면 산화물 이온 전도체로 알려져 있는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)의 전도율은 850 에서 1센티미터 당 0.1인데 비해, 이번에 발견한 재료는 약 850 에서 동 이 되었다. 藤 井 조교는 이 새 재료에 대해 전도율은 낮지만, 원소를 일부 바 꾸는 등의 개량으로 1 자릿수나 2자릿수 전도율이 올라가는 일도 있다. 개량을 진행함으로써 실용적인 것을 만들 수 있을 가능성이 있다 고 말했다. 일간공업 日 本 板 硝 子 는 글라스코드의 수요 확대에 기대 고무벨트 보강재 자동차용 공급 강화 새로운 시장을 만들어내고자 하는 움직임에 대해 시장 점유율이 높은 기존 제품을 더욱 신장시키고자 하는 노력도 보인다. 日 本 板 硝 子 는 자동차용 고무벨트의 보강재로 사용되는 글라스코드에서 70% 이상의 세계 점유율을 자랑한다. 또한 유럽의 자동차 메이 커에 대한 공급 강화를 겨냥하여 올봄 부터 영국 머지사이드주( 州 )의 공장 에서 재료부터 일관 생산한 글라스코 드를 출하하기 시작했다. 글라스코드는 유리 장섬유를 특수 가 공하여 매트릭스고무와 밀착성을 높 인 것이다. 굴곡피로가 가해지는 자 동차와 사무기기의 이붙이 벨트(톱니 형 벨트, Toothed belt)등의 보강재 128 ceramic korea

129 로 성능을 유지할 수 있다. 이 회사는 2018년의 신차용 타이밍벨 트의 수요가 2012년 대비 약 1.5배로 확대될 것으로 본다. 고급 자동차와 오토바이 등에도 사용되고 있는데, 원가 면에서의 대응 이 과제 ( 森 田 嘉 和 고기능 글라스 사업부문 펑크셔널 프로덕트 사 업부장)라고 한다. 재료를 현지에서 생산하여 원가 삭감을 꾀하고 있다. 일간공업 광학효율 9.9%로 향상 LED베이스 라이트 三 菱 電 機 照 明 이 투입 三 菱 電 機 照 明 ( 神 奈 川 縣 鎌 倉 市, 사장 中 村 俊 夫 )는 발광다이오드 (LED) 라이트 유닛형 베이스라이트 My시리즈 를 5월 21일부터 발매한다. 고( 高 ) 반사, 고확산의 2층 커버를 부착하여 고반사 기 판에 의한 광학효율을 종래 제품 대비 9.9%로 향상시켰다. 형광 등과 비교하여 51%의 에너지 절약을 실현. 용도에 맞추어 집광, 그레어커트 등 4개의 배광 타입을 갖추어 전체 800기종을 전개 한다. 점포와 시장을 중심으로 확대판매를 추진한다. 퀵바네(クイックバネ)라는 에지를 둥글게 가공한 판 용수철을 채 용, 안전하며 간단하게 기구를 시공할 수 있다. 고유 에너지 소비 효율(발광효율)은 업계 최고 수준인 1와트 당 163.5루멘. 일반, 전력절약형은 모두 광속( 光 束 ) 5200루멘, 소비전력은 38.1와트. 그레어컷 타입과 집광 타입의 광속 4650루멘으로 소비전력은 38.1와트. 가격은 1대 2만 만 24엔(소비세 포함)이다. ( 銅 ) 코어 속에 적층 세라믹 콘덴서와 코일 등을 탑재하여 기판 사 이에 끼운 구조로 단말기의 소형, 슬림화는 물론 노이즈의 영향을 방지할 수 있다는 특징이 있다. 태양유전은 스마트폰의 카메라 모듈에 탑재되는 이미지센서를 내 장한 이오민을 양산. 지금까지처럼 기판 위에 이미지 센서를 실장 ( 實 裝 )하는 경우에 비해 카메라 모듈의 두께가 0.2밀리 - 0.3밀 리미터 줄어들어 스마트폰의 두께를 얇게 만들 수 있다. 현재, 대 형 스마트폰 메이커 2개 사가 채용했다. 지금의 생산능력은 사방 10밀리미터 사이즈 환산으로 월 300만 개. 이것을 2016년도를 기준으로 동 1200만 개로 끌어올린다. 스마트폰용에서는 전력증 강기(파워앰프) 등 통신 디바이스용이나 스마트폰 이외의 제품에 서는 센서의 탑재 수가 늘어나는 산업기기, 노이즈 대책이 요구되 는 의료기기용으로 문의가 늘어나고 있는 상황에 대응한다. 생산 증강에 맞추어 생산설비는 물론 기판 공급을 협업할 기판 메이커 를 늘린다. 富 士 키메라 總 硏 에 따르면 2016년의 부품 내장 기판의 출하금액 은 2012년 대비 11배인 447억 엔, 2020년에는 동 30배인 1224 억 엔으로 확대할 전망이다. 太 陽 誘 電 이외의 부품 메이커로는 TDK가 반도체를 내장한 부품 내장 기판을 개발하여 웨어러블 단말용으로 양산을 시작했다. 지금까지는 기판 메이커 등이 부품 내장 기판을 컴퓨터나 휴대전 화용으로 공급한 사례가 있다. 단, 일본 내 세트 메이커의 사업축 소 등으로는 연결되지 않았다. 일간공업 일간공업 부품내장기판 太 陽 誘 電, 생산 4배 2016년도 기준 전용설비 확충 太 陽 誘 電 은 부품내장기판의 생산능력을 2016년도까지 현재 대 비 4배 인상한다. 스마트폰용 카메라모듈이나 통신 디바이스, 산 업기기용으로 수요가 늘어나기 때문으로 郡 馬 縣 내의 생산거점 에 전용 설비를 순차 확충한다. 부품내장기판은 기판 내부에 부품 이 들어가 있다. 실장면적의 삭감이나 제품의 슬림화 등에 도움이 되는 이외에 세트 메이커의 개발 부담이 줄어든다. 고기능 부품이 하나로 판매 수익의 기둥으로 육성할 계획이다. 부품내장기판 EOMIN(이오민) 을 증산한다. 독자 개발한 구리 큰 유리 메이커 새로운 시장 개척 본격적인 보급이 기대되는 제품 속속 출하 에어컨 냉매 환경 배려 요구 겨냥 旭 硝 子 는 올봄, 오존층에 영향이 없어 지구온난화에 영향을 약 6 분의 1로 줄인 공조기기용 새 냉매 아모레아 를 개발했다. 오존층 보호와 지구온난화 방지의 관점에서 새로운 냉매 개발에 대한 요 구에 대응. 앞으로 일본 내 거점에서 이 냉매를 생산하기 위한 새 로운 플랜트 건설을 예정하고 있으며, 2018년의 상업생산개시를 목표로 한다. 아모레아의 개발은 新 에너지, 産 業 技 術 總 合 開 發 機 構 (NEDO)의 조성사업의 일환으로 이루어졌다. 지구온난화 계수(GWP)를 낮 추기 위해 이중 결합의 특징을 가진 불소화합물 하이드로플로 올 July

130 올레핀(HFO)-1123 을 주성분으로 하는 혼합 냉매를 만들었다. 田 中 秀 實 가스, 용제 비즈니스 총괄부장은 실용에 적합한 내구성 을 확인하였다 고 말하며, 앞으로의 전개에 의욕을 보였다. 새 냉매가 타깃으로 하는 것은 가정용 에어컨. 에어컨용 냉매는 일찍이 특정 프론(CFC)이 주류였으나, 오존층 파괴에 대한 영향 이 커서 1990년대에 제조가 중단되었다. 다음으로 등장한 하이 드로 클로로 풀 올 카본(HCFC)도, 같은 이유에서 앞으로 단계적 으로 생산을 삭감하기로 결정되었다. 선진국에서는 오존층을 파괴하지 않는 하이드로 풀 올 카본 (HFC)로의 전환이 진행되고 있는데, HFC는 온실효과 가스의 하 나이므로 지구온난화의 관점에서 배출 삭감이 요구되게 되었다. 현재는 대체 냉매의 후보로 오존층에 대한 영향이 없으며 GWP가 HFC-410A 에 비해 약 3분의 1인 HFC-32 도 등장. 이에 대해 아모레아는 HFC-32의 대략 반까지 GWP를 낮추고도 종래 제품 과 동등한 냉매성능을 확보했다. 양산품인 룸에어컨용으로 채용하기 위해서는 원가 절감을 위한 개발이 테마가 된다 고 小 室 則 之 가스, 용제 부장은 말했다. 환경 배려에 그치지 않고 얼마만큼 경쟁력을 갖게 하는가가 열쇠이다. 일간공업 고효율, 청정 숯불 같은 즉시 난방, 원적외선 효과 메트로 電 氣 工 業 적외선 램프히터 퓨어탄히터 (순탄소질발열체, 純 炭 素 質 發 熱 体 ) 메트로 電 氣 工 業 ( 愛 知 縣 安 城 市, 사장 川 合 誠 治 )는 1913년 창업 이래, 특수전구와 히터류, 발광다이오드(LED)관련제품 등 광원 과 열원 전문 메이커로 독자적으로 제품 개발, 제조를 해 왔다. 전 기 고타츠용 히터유닛으로는 일본 점유율 70% 이상을 자랑한다. 2005년 6월에 발매한 적외선 램프히터 퓨어탄히터 (순탄소질발 열체)는 석영유리관 내에 아르곤가스 등의 불활성 가스와 함께 탄 소질 99.8%, 적외선 방사율 85%의 특수한 가공을 한 탄소필라 멘트를 봉입한 카본히터이다. 용도는 가정용 전기스토브에서 업 무용 열건조까지 폭넓다. 숯불과 같은 빛이 즉시 난방과 원적외 선 효과를 가져와 열이 속까지 전달된다 ( 丸 山 義 男 영업기획실 실 장)는 것이 특징으로 소비전력의 대부분이 빛(전자파)으로 변환 되는 고효율이며 청정한 에너지원이다. 물이나 사람 피부의 흡수파장(가장 따뜻하게 느끼는 파장)인 2.5 마이크로 - 3.5마이크로미터를 많이 방사한다. 倉 田 征 治 기술부 제1기술과 과장은 할로겐히터에 비해 약 30%의 에너지절약 효 과가 있으며, 고분자계 재료의 가열에 가장 효율적으로 효과를 발 휘한다. 고 말했다. 지금까지 할로겐 히터 등 텅스텐 금속이 발열 체(필라멘트)인 경우, 스위치를 넣으면 동시에 다량의 전류가 흘 러나오는 돌입전류( 突 入 電 流 ) 가 발생하여 위험했다. 퓨어탄히터는 탄소필라멘트로 함으로써 과제를 해결하였다. 예비 점등이나 보호회로, 슬로우 스타트도 필요치 않다. 스위치를 넣으 면 약 5초 만에 적외선 방사가 풀파워로 일어나, 대기시간이 적어 전기요금의 절약에도 기여한다. 보통 순탄소를 사용한 카본히터는 와트 조정(저항조정)이 어렵고 설계 자유도는 거의 없다. 그러나 탄소필라멘트를 섬유상의 두께 0.3밀리미터의 박판( 薄 板 )으로 가공하고, 독자의 슬릿 가공을 실 시함으로써 저항조정이 가능하며 요청에 따른 발광장( 發 光 長 ), 소 비전력의 오더 설계에 대응한다. 현재 필라멘트 온도 , 색온도 1600K, 공업용 전 원인 200볼트용을 상품화했다. 직관형 이외에 U자형과 환형( 環 形 ), 유리관을 2중으로 한 강도를 늘린 2중관 가공형, 공간 절약 으로 저가화를 실현할 반사판 내장 2중관형 등도 갖추었다. 식품 가공, 주방기기(육류, 어류 구이기), 자동차의 도장건조, 액정 패 널과 태양광 패널의 건조공정 분야에서 활약 중이다. 또 일본 일렉트로 히트센터의 제 8회 일렉트로히트 심포지엄 기 술발표 특별상을 수상했다. 앞으로 고색( 高 色 ) 온도화를 진행하여 가열대상의 소재를 구분 하지 않고 가열할 수 있는 히터를 목표로 하여 각 회사의 경비 삭 감에 공헌하고 싶다. 고 倉 田 征 治 기술부 제1기술과 과장은 의욕 을 보이고 있다. 일간공업 130 ceramic korea

131 새로 나온 세라믹 관련 서적이나 전문가의 서적을 본지 편집부( , 알려주시면, 신간소개란에 책을 소개해 드리겠습니다. 노벨과 수리공_ 저자는 그동안 엔지니어링 을 과학보다 뒤처진 학문으로 바라보고, 과학자 와 엔지니어를 차별하는 세태에 반기를 들었다. 비행기를 만든 라이트 형제, 발명에 심취한 아인 슈타인, 그리고 노벨 과학상을 제정한 위대한 엔 지니어였던 노벨 등을 통해 우리가 몰랐던 엔지 니어링의 진면모를 만날 수 있다. 또한 인류의 역사와 함께 발전해온 엔지니어링의 역사를 바 탕으로, 엔지니어링이 우리 삶에 얼마나 다양한 발전을 도모해 왔는지 설명하고 있다. 저자_ 권오 출판사_ 미래의창 홀릭_ 1부터 200까지 수를 향해 떠나는 지적 모험. 기본적인 수학 원리에서부터 풀리지 않은 고대 정리에 이르기까지, 또 진지한 이론에서부 터 유쾌하고 우스꽝스런 시시콜콜한 내용과 자 연, 과학, 스포츠, 문학, 대중문화 등에서 발견할 수 있는 수의 다양한 면모를 파헤친다. 저자의 다양한 수 이야기들을 따라가다 보면, 독 자들은 유클리드에서 오일러까지, 또 들어보지 못했을 여러 뛰어난 현대수학자들에 이르기까지 여러 사람들을 만날 수 있다. 저자_ 데릭 니더만 출판사_ 경문북스(경문사) 누구나 알아야 할 모든 것 발명품_ 나일론 과 바퀴, 전화기, 너트와 볼트 등 세상을 바꾼 위 대한 발명품 96가지를 통해 흥미진진한 발명품 의 탄생과 발전, 발명자와 그에 따른 재미있는 사건사고들을 그림에 담았다. 삶을 풍요롭게 한 재미있는 발명품과 65000년 인류 역사를 완성한 96가지 발명품을 선정해 이 들을 시대, 인물, 그리고 그 형태의 변화와 사회 상을 한 장의 그림으로 설명하고 있다. 따라서 누구나 쉽게 이해 가능한 과학 속 발명품의 세계 가 펼쳐진다. 저자_ 마이클 히틀리, 콜린 솔터 출판사_ Gbrain(작은책방) 물리학 패러독스_ 외계인들은 대체 어디 있 는가? 우주의 95%를 차지한다는 암흑물질과 암흑 에너지는 대체 무엇으로 되어 있는가? 등 시공간의 본질과 우주의 거시적, 미시적 성질에 대한 깊이 있는 질문들을 다룬다. 헛간 속의 장 대 문제, 쌍둥이 패러독스, 할아버지 패러독스 같이 어떤 것들은 보기에 다소 이상할 수 있는 이론적 예측들이지만 이론의 뒤에 숨어있는 아 이디어를 주의 깊게 살펴본다면 이해할 수 있는 것들이다. 할 것이다. 저자_ 짐 알칼릴리 출판사_ 인피니티북스 심슨 가족에 숨겨진 수학의 비밀_ 페르마 의 마지막 정리 로 세계적 명성을 얻은 과학 저 널리스트 사이먼 싱이 지은 유쾌한 수학책이다. [심슨 가족]이라는 애니메이션에 숨겨진 수학의 비밀을 찾는다는 제목은 다소 뜻밖이지만, 애니 메이션 곳곳에 담긴 수학 개념을 중고생도 쉽게 이해할 수 있도록 설명했다. 심슨 가족의 손가락 이 8개라는 사실에서 8진법, 10진법, 16진법을 풀어 설명하거나, 무한의 개념을 끝없이 방이 나 오는 호텔 이야기로 깔끔하게 풀어준다. 저자_ 사이먼 싱 출판사_ 윤출판 다윈의 서재_ 인간에 대하여 과학이 말해준 것들 을 통해 인문학의 틀에서 벗어나 과학적 탐 구까지 포괄한 새로운 인간학 을 제안한 서울대 학교 장대익 교수의 신작이다. 이 책은 전작의 연장선상에서 새로운 교양의 지침서, 즉 우리 시대의 과학 고전 을 소개하는 과학 서평집이다. 찰스 다윈부터 에르빈 슈뢰딩거, 에드워드 윌슨, 칼 세이건, 리처드 도킨스, 장회익, 말콤 글래드 웰, 제러미 리프킨까지 46명의 저자가 쓴 56권 의 책이 시공을 초월하여 만난다. 저자_ 장대익 출판사_ 바다출판사 July

132 전시회Ⅰ 제 3의 산업혁명 몰고 올 3D프린팅 을 엿보다 Inside 3D Printing Conference & Expo 2014 앞으로는 3D 프린팅 기술이 향상될수록 누구든지 복잡한 제품을 스스로 디자인하고 만들 수 있게 될 것이다. 전통적 제조와 관련된 자원과 기술의 장벽은 점점 사라져 혁신을 민주화 하고 갇혀 있던 인간의 창조성을 해방시켜 줄 것이다. - 호드 립슨, 멜바 컬만 <3D 프린팅의 신세계> 중에서 - 명암에 따른 적층방식으로 입체적인 사진의 느낌을 표현해냈다. 지난달 12일부터 13일까지 일산 킨텍스에서 3D프린팅 분 야 글로벌 순회 전시인 Inside 3D Printing Conference & Expo 2014 가 국내최초로 개최됐다. 제 3의 산업혁명을 불 러올 것이라는 기대를 모으고 있는 분야인 만큼 작은 규모 에 치러진 행사장임에도 전시 오픈과 종료시간 내내 사람들 로 발 딛을 틈 없이 분주한 모습이었다. 본 행사는 국내 유일의 3D 프린팅 분야 단독 전문 전시컨 퍼런스로, 작년 초 미국 뉴욕에서 시작해 세계 8개국 이상 을 순회하는 3D프린팅 분야 국제행사다. 20여개국 8000명 에 달하는 기업, 투자가, 바이어, 창업가를 비롯해 3D프린팅 에 관심 있는 일반인들의 참여가 이를 증명하고 있다. 기업들은 일반용 산업용 3D프린터와 스캐너, 소프트웨 132 ceramic korea

133 어, 3D스튜디오, 렌탈 서비스, 정부, R&D 등 다양한 전시 품목을 집중적으로 선보였다. 비교적 저가인 FDM(Fused deposition modeling,융용 수지 압출조형)방식 3D프린터 의 시연, 주재료인 필라멘트와 완성품의 후처리 가공 등 평 소 접하기 힘든 내용들로 꾸며져 관객들의 흥미를 더했다. 한편 이와 함께 열린 국제컨퍼런스엔 총 19명의 국제 3D 프린팅 분야 전문가들과 정부기관, 법조인들이 행사장을 찾 았다. (주)로킷 유석환 대표는 글로벌 경제 변화에 한국의 3D프링팅 산업의 역할과 중요성에 대해 역설했으며, 산업부 와 미래부 관계자들은 3D프린팅 산업의 발전방안과 정책방 향에 대해 제시했다. 행사장을 찾은 한 기업 관계자는 금년 초 미국 라스베이 거스에서 개최된 세계 최대의 가전쇼인 CES 내에 나온 3D 프린팅관보다도 훨씬 많은 기업과 다양한 품목을 볼 수 있 었다. 또한 규모에 비해 참가자들의 수가 굉장히 많고 부스 를 찾는 바이어들의 전문성과 구매력 등 질적 수준도 높았 다 고 전했다. 본 행사는 전세계적으로 3D프린팅 산업이 확 대되는 추세에 따라 매년 6월 개최될 예정이며, 내년의 경우 하루 늘어난 6월 24일부터 26일까지 총 3일 간으로 확대 진 행될 예정이다. 국내 사무국 총괄 정형필 팀장은 3D 프린팅은 기존의 제 조업, 법률, 문화의 패러다임을 바꾸는 혁신적인 분야로 정 부의 지원 및 유저 기반의 빠른 확대와 더불어 지속적인 성 장세를 보일 것이며, 인사이드 3D 프린팅 행사는 이러한 세 계적인 트렌드를 선두하고 가속화할 것 이라고 말했다. 또한 전시와 함께 치러지는 컨퍼런스에 관해선 내년엔 더 욱 다양하고 폭넓은 국제 3D프린팅 연사들의 강의를 들을 수 있을 것 이라며 세계 최고의 3D프린팅 컨퍼런스에 걸맞 는 유명 연사들을 다수 초청할 예정 이라고 밝혔다. 백진기자 로킷의 3D프린터기로 출력한 도자기. 기능과 외양 모두 기존 도자기와 흡사하다. 재료와 출력기술이 발전할수록 더 정교한 작업이 가능할 것이다. 여러 형상들 중 광택이 나는(왼쪽 물방울과 사람모형) 오브제들은 아세톤 증기를 이용해 후처리 작업을 거치면서 표면을 매끄럽게 다듬은 것이다. 3D프린터 재료로 많이 사용되는 수지소재 재료인 필라멘트 노즐에서 녹은 필라멘트를 설계도에 맞게 출력중인 3D프린터기 July

134 전시장을 가득 메운 관람객들. 사람들은 업체부스에서 끊임없이 질문하고 사진을 찍고, 시연을 지켜보는 등 이틀 내내 전시 열기가 끊이지 않았다. (좌)캐논코리아에서 직접 개발한 기술로 일본 본사에까지 판매되는 3D프린터기 마브, (우)로킷의 에디슨 시리즈 중 초기에 만들어진 저가형 모델. 행사장엔 FDM 3D프린터기를 전시한 경우가 많았다. FDM방식 보급형은 주로 100만원 초중반으로 가격이 형성돼있다. 독일 엔비전택(Envisiontech)사와 파트너쉽을 맺고 3D프린터 사업에 진출한 원익큐브. 치과재료용 전문 3D프린터기 분야로 독일에 제품과 서비스를 납품하고 있다. 최근 서울대병원에서는 국내최초로 원익큐브의 치과용 3D프린터기를 도입해 활용중이다. 기존보다 적은 비용과 소요시간으로 치아 모형 제작이 용이해졌다. 134 ceramic korea

135 3D프린팅에 관심 있는 이들이라면 지난 5월부터 사비나미술관에서 열리고 있는 관련 미술전시도 참고해볼만 하다. 사비나미술관은 3D PRINTING & ART : 예술가의 새로운 창작도구전 을 기획, 3D프린터기를 활용하거나 이를 주제로 담은 조각, 영상, 설치, 회화 등 복합장르 작품 50여점을 전시중이다. 21명의 작가가 참여한 국내 최초로 시도되는 3D 프린팅과 아트 콜라보레이션으로 첨단 기술과 예술이 융합된 이례적인 전시이기도 하다. 최근 3D 프린팅 기술은 전 세계적인 이목을 끌고 있음에도 불구하고, 실체를 확인한 극소수를 제외한 일반 대 중들은 3D 프린터에 대한 추측과 상상으로 이해하고 있다. 이에 사비나미술관은 3D 프린터에 대한 궁금증과 호 기심을 시각예술을 통해 다양한 사례와 의미를 보여주고자 본 전시를 기획했다. 전시는 이달 6일까지 이어지며 사비나미술관 전관(지하, 지상 1,2층)에서 전시한다. (문의: ) 미술관 로비에 마련된 3D프린터기 왼쪽부터 노세환, 류호열, 요아킴바인홀트, 김석 July

136 전시회Ⅱ LED 너마저 숨가쁜 중국의 추격, 국내 시장도 위태롭다 - 국제 LED & OLED 엑스포 2014 전시장에서 확인한 대륙의 힘 LED 산업은 친환경 녹색산업이면서 고효율을 바탕으로 블랙아웃 위기를 줄일 수 있는 신성장산업으로 성장하고 있다. 세계 각국 정부와 기업도 LED 조명의 보급 확산과 아울러 시스템조명, OLED 조명 등 차세대 신 조명 시장의 선점을 위해 노력중이다. OLED 조명은 향후 기술개발과 상용화 촉진을 통해 OLED의 장점이 부각되면서 인간친화형 감성 조명으로 활용돼 융합시장을 주도할 것으로 전망 된다. 백진기자 [email protected] 였다. 여기에 다양한 컨퍼런스와 LED라이트를 접목한 아트 페어, 빛 공해 사진전 등 참관객을 위한 이색 볼거리로 즐거 움을 제공했다. 그러나 전구나 패키지 업체 외에 관련 장비, 소재기업의 참여가 예년에 비해 많이 줄었던 점은 다소 아 쉬운 부분이다. 이번 행사에는 국내 외 15개국에서 260여개 업체가 참여 했으며, 신기술개발 우수 기업으로 선정된 유양디앤유, 필룩 스, 이츠웰, 케이디지전자, 한영이엔지 등 5개 기업에 대해 정 부 포상도 수여됐다. 행사 개막식에서 김재홍 산업통상자원부 제1차관은 국제 LED & OLED 엑스포가 지속해서 세계적인 전시회로 성장 해 국내 LED 산업이 세계의 중심이 될 수 있는 발판이 되길 기대한다 며 정부도 LED 산업의 성장을 위해서 신기술개발 과 LED 융합 신시장 창출에 노력할 것 이라고 말했다. 인테리어적 요소를 가미해 구성한 한양반도체의 LED전구 지난달 24일부터 나흘 간 일산 킨텍스에서는 국내 최대 규 모 발광다이오드(LED)와 유기발광다이오드(OLED) 전시회 인 국제 LED & OLED 엑스포 2014 가 개최됐다. 국내 최대 규모의 LED전문 전시회인 본 행사는 LED/ OLED 관련 조명, 장비, 부품, 애플리케이션, 소재 등을 선보 중국 LED 업체들의 확대 이번 전시가 지난 전시와 차별화된 점은 중국 LED 업체의 참가 비중이 눈에 띄게 늘어났다는 점이다. 한 업체 관계자 는 불과 2년 전만 해도 국내 LED 전시회에서 중국 LED패 키지 회사를 찾기 힘들었으나 이번 행사를 포함한 최근 전 시회에는 중국 업체들이 전시회장의 1/3 이상을 차지하고 있다 고 전했다. 특히 올해 전시장에는 LED 패키지 분야가 대부분 중국 업체들로 채워져 있었고 이들 대부분 자체 생산 칩을 사용 136 ceramic korea

137 식물재배, 3D영상 설치물로 응용한 LED조명들 행사장 전경과 부스내부 하는 경우가 많았다. 제조업 전반에 걸친 중국의 무서운 추 격이 LED산업에서도 여실히 드러나는 대목이었다. 해 소비자들이 더욱 합리적인 가격으로 스마트 전구를 만나 볼 수 있을 것으로 기대된다. 대형 조명업체, 다양한 제품군과 부가기능 강조 대형 조명업체들은 교체비용이 큰 사무실, 산업용 수요를 목 표로 부스를 꾸미고 참관객들을 맞이했다. 최근 산업군 전 반에 부는 스마트화 열풍에 조명업계도 합류했다. 대표기업 인 필립스는 전통 조명부터 OLED 평판 조명까지 모든 제품 군을 전시하는 동시에 스마트 전구 휴(Hue)를 전면에 내세 웠다. 밝기조절, 타임설정, 보안, 사용량 체크 등 스위치가 없 어도 스마트폰만 있으면 다양한 조작이 가능하다. 전시장에 서는 이런 대형 기업뿐 아니라 중소 업체들의 스마트 전구도 종종 찾아볼 수 있었으며, 지속적인 기술개발과 경쟁을 통 기술격차 감소로 브랜드파워 가격 등 강점 명확히 해야 중국 LED패키지 업체들은 낮은 가격을 무기로 한국과 대만 업체에 위협적인 존재로 성장하고 있다. 따라서 한국과 대만 패키지 업체들은 안정성이 중시되는 하이엔드 시장, 또는 선 진국 고객에 집중해야 할 것이란 분석이 업계의 지배적인 의 견이었다. 한 대형 조명업체 관계자는 업체 간의 기술 격차 가 사라지고 LED칩과 패키지 업체들이 얻는 부가가치도 하 향 안정화될 것 이라고 전망했으나 LED 패키지 부문에서 사양 차이가 해소되더라도 업체별 신뢰성, 안정성 문제는 여 전히 존재 한다 며 철저한 시장분석의 중요성을 강조했다. LED조명을 이용한 아트페어 전시품들도 흥미로웠다. July

138 과학터치 한국연구재단의 주관으로 마련된 금요일에 과학터치는 세금으로 수행되는 연구 결과를 국민들에게 되돌려주기 위하여 마련된 강 연이다. 세라믹코리아에서는 금요일에 과학터치 강연을 한국과학재단의 협조로 매달 1~2편 소개하고 있다. 이번호에서는 지난 4월 25일 대구광역시립중앙도서관에서 진행된 창원대 신소재공학부 이재현 교수의 강한금속 만들기: 단결정 초내열 합금 을 소개한다. - 편집부 - 강한 금속 만들기 : 단결정 초내열합금 창원대학교 신소재공학부 이 재 현 교수 연구배경 가스터빈 엔진은 항공기, 선박, 발전용 엔진으로 적용되고 있다. 가스터빈 엔진은 국가 기반 및 국방에 직접적인 산업인 전 력 및 항공 산업의 핵심 설비이다. 따라서 현재 미국, 유럽 선진국만이 가스터빈 엔진 기술을 보유하고 있으며 최근 일본에 서는 발전용 가스터빈을 상용화하고 있으며 중국에서는 항공용 가스터빈 제작 기술을 보유하고 있다. General Electronic사의 GE ceramic korea

139 가스터빈 엔진의 고성능 고 효율화를 위하여 엔진 입구 공기를 압축시키 는 압축비를 올리며 가스터빈 연소온도를 높이고 있다. 엔진의 연소온도를 높이기 위하여 터빈부 고온부품 및 재료 개발이 진행되며 고온부품(터빈블 레이드, 베인)의 단열코팅과 냉각기술을 적용하여 연소온도를 증가시키고 있다. 이와 같이 초고온소재 및 부품 개발, 고효율 단열코팅 기술, 복잡한 냉각 시스템을 적용하여 가스터빈 효율 증가에 큰 역할을 하고 있다. 초내열합금은 1950년대 진공 용해법의 도입으로 Ni기지에 Cr, Mo, W 등 고온 강화원소와 Al과 Ti등의 석출강화 원소를 다량 함유하는 강한 재료의 개발에 따라 단조에 의한 부품 제조가 불가능해지고 진공 정밀 주조에 의 해 제조하게 되었다. 진공용해법은 합금원소 성분을 정확히 조절할 수 있고 불순물과 가스의 함량을 줄이고 초내열합금의 고온 크립 특성에 악영향을 주는 저융점 미량 원소를 제어하여 고온 특성이 우수한 양질의 초내열합금 개발에 새로운 전 기를 마련했다. 정밀 주조기술의 발달과 함께 복잡하고 다양한 모양의 터빈블레이드와 블레이드 내부에 미세한 냉각구조를 갖는 중공형 블레이드의 개발이 이루어져 가스터빈의 열효율을 높일 수 있었다. 진공 주조된 초내열합금은 다결정 조직을 갖게 되는데, 다결정 응고법에 의한 터빈 블레이드는 고온에서 사용 중 결정입 계에서 우선적으로 일어나게 된다. 때문에 응력과 수직 방향의 결정입계를 제어하기 위한 노력으로 1970년대 초 일방향 응 고 주조법이 개발되어 고성능 터빈블레이드 제조법으로 실용화 되었으며, 초내열 합금의 고온 크립 특성을 크게 개선할 수 있었다. 또한 결정입계를 완전히 제거한 단결정 주조법도 개발되어 최신전투기의 터빈블레이드로 단결정을 사용하고 있으며 최근 발전용 터빈엔진에도 단결정 터빈블레이드가 적용되고 있다. 단결정 블레이드의 실용화로 고온 크립 특성과 열피로 특 성을 현저히 증가 시킬 수 있었으며 단결정 터빈 블레이드에 적합한 고온특성이 더욱 우수한 단결정 합금이 계속 개발되고 있다. 현재까지 개발된 단결정합금은 초기의 제1세대 합금에서 현재 강화 효과가 우수한 Re을 포함한 제 3세대 단결정합금 이 적용되고 있으며, Re, Ru, Pt 등 고온합금이 적용되는 제 4,5세대 단결정 합금이 개발되고 있다. 터빈 블레이드의 결정립(EQ:다결정, DS:일방향, SX:단결정) July

140 강연내용 응고는 용융된 금속이 냉각될 때도 냉각속도에 따라 미세한 수지상과 미세한 결정립이 형성되며 고상 금속이 형성된다. 액 상에서 고상 형성 시 핵생성에 의해 고상이 형성되며 핵은 원자의 적층방향이 모두 다르게 형성되며 이와 같이 다른 방향의 핵이 고상으로 성장하며 각 핵으로부터 형성된 고상이 만나는 계면이 결정입계로 형성된다. 아이스바를 이용한 결정립 예시 이 결정입계는 응력에 따라 원자의 이동(미끄러짐)을 정지시켜주는 역할을 하기도, 원자의 결함이 끊어진 결함으로 작용 하기도 한다. 액상으로부터 일반적인 냉각에서는 다결정의 결정립이 형성되나 열전달이 한쪽 방향으로 전달될 때 결정립은 일방향 결정립이 형성되며, 일방향 결정립 중 한 개의 결정립을 선택하여 성장시킬 때 단결정이 된다. 결정립은 상온에서는 강도를 향상시키는 역할을 하지만 고온에서는 결함으로 파단의 원인이 된다. 단결정은 고온 부품에서 높은 고온강도를 유지 하며, 전자 전기재료에서는 전기적 효율이 우수한 특성을 얻을 수 있다. 일방향 응고는 Bridgman 방식의 금속을 녹이는 노와 열전달을 아래 방향으로 시키는 냉각판로 구성되어 냉각판을 노로 부터 움직이며 결정을 일방향으로 성장시키게 된다. 열전달을 일방향으로 시켜 결정립을 일방향으로 성정시킨 터빈블레이드 를 일방향 터빈블레이드라고 한다. 여러 일방향 결정립에서 결정립 선택 장치(Pig-tail grain selector)를 통하여 한 개의 결 정립을 선택하게 되면 단결정 터빈블레이드를 만들 수 있다. 본 강연에서는 응고의 과학적 기본 원리에서부터 금속의 결정립, 수지상 형성, 금속 미세조직 형성에 응용하고 이 기술을 이용하여 항공용 및 발전용 가스터빈의 고온용 부품인 초내열합금 단결정 터빈 블레이드의 주요 제조 공정 기술과 산업동 향을 살펴보고자 한다. 140 ceramic korea

141 연구팀 및 연구 소개 창원대학교 신소재공학부 이재현 교수는 2011년도 교육과학기술부와 한국연구재단이 주관하는 선도연구센터지원사업 공 학연구센터(ERC)사업에 선정되어 메카트로닉스 융합부품 연구센터를 운영하며 메카트로닉스 부품소재 적용을 위한 구조 및 기능성 부품소재의 기초연구를 통하여 미래 지향적인 선도융합기술을 개발, 산업화 적용을 위한 연구를 수행하고 있다. 연구팀은 응고의 기초 기술을 연구하고 이를 활용하여 항공 및 발전용 가스터빈의 초내열합금의 고온 주조품 기술 개발, 고성능 고기능성 금속 주조품, 대형 잉곳 제작 기술 연구를 수행하고 있다. 응고이론의 기초연구를 통하여 국내외 우수 논 문을 활발히 발표하고 있으며 응고 기초연구를 산업화에 응용하여, 금속 및 주조 산업체 기술지원 및 산업화 연구를 수행 하고 있다. 미국 에임즈 연구소와 무중력상태에서 응고 연구를 수행하고 있으며 일방향 응고를 통하여 알루미늄 스테인리스강, 초내 열합금 등 다양한 합금에서 응고계면, 편석, 결정립 등 응고조직형성 거동에 대한 연구를 수행하여 우수한 연구논문을 발 표하고 있다. 이 기술을 응용하여 고강도 알루미늄 연속주조 합금 개발, 가스터빈 고온 주조품 개발, 고온 내식 밸브 주조 품, 산업용 주철 주강 소재 부품 개발 등 주조 산업체와 산업화 연구를 수행하고 있으며 활발한 산학협력을 통하여 산학협 력부분 대통령 표창을 받은바 있다. July

142 단신 및 동정 인사 미래창조과학부 운영지원과장 이태희 에너지관리공단 홍보실장 우영만 자금지원실장 김명록 신재생에너지육성실장 우재학 인천지역본부장 김창구 전 북지역본부장 박관순 경남지역본부장 직무대리 태경봉 한국산업기술평가관리원 경영관리 김기원 평가관리 장세찬 창의산업평가 하상태 시스템산업평가 김홍연 전자전기산업평 가 한성룡 중소기업평가 김창훈 경영혁신 신성윤 대외협력 이현숙 평가총괄 강정윤 소재부품기 획 소순종 소재부품평가 황수언 혁신디자인평가 양종수 섬유화학금속평가 윤홍준 기초과학연구원(IBS) 분자활성 촉매반응 연구단 그룹리더 홍승우 부고 한국디스플레이산업협회 김경수 부회장 모친 6월 18일 별세 빈소 익산시 원광대병원 장례식장 203호 발인 에너지관리공단 변종립 이사장 빙부 6월 17일 별세 빈소 삼성서울병원(일원동) 장례식장 1호실 발인 쌍용머티리얼(주) 김진영 대표이사 빙모 6월 12일 별세 빈소 분당 서울대병원 장례식장 2호실 발인 ceramic korea

143 동정 세라트 은경아 대표 세종대왕 나눔봉사 대상 아름다운 대한국인상 수상 세라믹 부품소재 전문기업 세라트의 은경아 대표가 2014 세종대왕 나눔봉사 대상 에서 대상을 수상했다. 특별대상인 아름다운 대한국인( 大 韓 國 人 ) 상 도 받았다. 세 종대왕 나눔봉사 대상 은 한국국제연합봉사단이 주관해 지난 1년간 봉사활동으로 대한민국을 빛낸 개인이나 단체에 수여하는 상이다. 은 대표는 사회로부터 받은 혜 택은 사회에 돌려줘야 한다 는 경영철학으로 2009년 회사 설립 이후 국내 저소득층 학자금과 노인 복지를 지원하고, 장애인 일자리를 창출한 점이 높은 평가를 받았다. 세라트는 지금도 전체 직원의 10% 이상을 장애인 근로자로 고용하고 있다. 김상욱 교수, 탄소소재 원천기술로 6월 이달의 과학기술자상 수상 미래창조과학부와 한국연구재단은 탄소 소재의 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 원 천기술을 개발한 KAIST 신소재공학과 김상욱 교수를 이달의 과학기술자상 6월 수 상자로 선정했다. 김 교수는 탄소 소재에 실리콘 반도체 공정에서 널리 쓰이는 도핑 기술을 도입해, 기존 방법으로 구현하기 어려운 탄소 소재의 물성을 구현한 업적을 인정받았다. 김 교수는 탄소 소재에 질소, 붕소 등의 이종원소를 도입하는 방식으로 탄소소재의 전 기적 물성 등을 미세하게 조절할 수 있음을 알아냈다. 나아가 이를 유기 태양전지, 유 기 발광소자, 플렉서블 메모리 등 다양한 소자에 적용함으로써 그 소자의 성능을 극대화하였다. 또 자기조립 방법으로 탄소나노튜브와 그래핀의 구조를 자유롭게 변형, 다양한 3차원 소재로 개발하여 탄 소소재의 응용 가능성을 넓혔다. 특히 크기 조절이 가능한 나노기공이 있는 3차원 그래핀 젤(gel)을 만들고 이를 에너지변환 소자인 슈퍼커패시터 전극으로 응용할 수 있는 가능성도 입증했다. 김 교수는 지난 3년간 국제학술지에 53편의 논문을 발표하는 등 탄소소재 분야 연구성과를 인정받아, 어드 밴스드 머티리얼스지 25주년 기념 특별리뷰 논문에 초청됐다. 결혼 KIST 오영제 박사 장녀 오유진양 결혼 일시 6월 21일(토) 오후 6시 장소 서울 강남구 호텔리츠칼튼서울 그랜드볼륨 July

144 Patent Information 세라믹스 관련 주요 특허출원 공개목록 내국인 번 호 명 칭 출 원 인 2014년 5월1일~5월31일 세라믹 시트 연속 박리 적층장치 (Ceramic Sheet Peering Apparatus) (주)이노시엠 방사성 세슘이 포집된 세슘 폐필터 세라믹 잉곳 및 이의 제조방법 (Ceramic ingot of spent filter trapped radioactive Cesium and a method of making the same) 한국원자력연구원, 한국수력원자력 주식회사 항균 다공성 세라믹 타일 및 이의 제조방법(ANTIMICROBIAL POROUS CERAMIC TILE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME) (주)엘지하우시스 용접용 세라믹 백킹재 (CERAMIC BACKING MATERIAL FOR WELDING) 에스티엑스조선해양 주식회사 오폐수 내에 함유된 중금속 제거용 세라믹파우더를 이용한 수처리 방법 (Manufacturing method of ceramic powder for removing heavy metals and water treatment method thereof) 주식회사 중앙환경기술 세라믹 슈트 라이너 및 그 제조방법 (CERAMIC CHUTE LINER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF) 인베스트세라믹(주) 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 및 세라믹 강화재의 제조 방법 (A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating) 한국원자력연구원, 창원대학교 산학협력단 외국인 2014년 5월1일~5월31일 번 호 명 칭 출 원 인 관상 세라믹 구조체 제조방법 (PROCESS FOR PRODUCING TUBULAR CERAMIC STRUCTURES) 와트 퓨얼 셀 코퍼레이션 세라믹 형상화된 연마 입자의 제조 방법, 졸-겔 조성물, 및 세라믹 형상화된 연마 입자 (METHOD OF MAKING CERAMIC SHAPED ABRASIVE PARTICLES, SOL-GEL COMPOSITION, AND CERAMIC SHAPED ABRASIVE PARTICLES) 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 세라믹 글로 플러그 (CERAMIC GLOW PLUG) 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 큰 제노타임 세라믹 블럭 및 이의 건식 제조방법 (LARGE XENOTIME CERAMIC BLOCK AND DRY PROCESS FOR MAKING THE SAME) 세브 에스아 치아 수복재, 이의 제조 방법 및 잉곳 (DENTAL RESTORATION, METHOD FOR ITS PRODUCTION AND INGOT) 데구덴트 게엠베하, 비타 찬파브릭 하. 라우터 게엠베하 & 코.카게 분말 사출 성형에서 금속 또는 세라믹 성형물을 제조하기 위한 결합제 및 방법 (BINDERS AND PROCESSES FOR PRODUCING METALLIC OR CERAMIC MOLDINGS IN POWDER INJECTION MOLDING) 바스프 에스이 멀티텍스쳐 성분들을 구비한 알루미나 층 (ALUMINA LAYER WITH MULTITEXTURE COMPONENTS) 쎄코 툴스 에이비 144 ceramic korea

145 주요 등록특허 공개내용 2014년 5월1일~5월31일 콜로이드 입자 안정화 세라믹 폼을 코팅한 세라믹 소재 및 이의 제조방법 출원번호 등록번호 특허권자 한국기계연구원 발 명 자 하장훈 외 2명 본 발명은 콜로이드 입자 안정 화 세라믹 폼을 코팅한 세라믹 소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 세라믹 재질 로 형성되는 지지체와, 상기 지 지체의 일면에 코팅되는 세라믹 폼 코팅층을 포함하며, 상기 세라 믹 폼 코팅층은 콜로이드 입자 안정화 방식으로 제조되어 셀룰라 형태의 기공구조를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 세라믹 소재의 제조방법에는 소결 또는 소결 이외의 방법으로 세라믹 재질의 지지체를 성형하는 지지체 성형단 계와, 원료 분말과 계면 활성제를 준비하는 재료준비단계와, 상기 재료준비단계에서 준비된 원료 분말과 물을 혼합하여 혼합물을 형 성하고, 계면 활성제를 첨가한 이후 콜로이드 입자 안정화 폼을 제 조하는 세라믹 폼 제조단계와, 상기 지지체 성형단계에서 성형된 지지체의 일면에 상기 세라믹 폼 제조단계에서 제조된 세라믹 폼을 코팅하여 코팅층을 형성하는 세라믹 폼 코팅단계와, 상기 지지체와 세라믹 폼 코팅층을 건조하는 건조단계 및 건조된 지지체와 세라믹 폼 코팅층을 소결하는 소결단계가 포함된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 세라믹 폼 코팅층과 지지체가 이종의 접합제 없이 서로 접 합 되며 세라믹 소재의 강성이 유지되면서 세라믹 폼에 의한 열전 도도 제어가 가능한 이점을 가진다. 세라믹이 포함된 친환경 성형용 칩 출원번호 등록번호 특허권자 황주연, 김형기 발 명 자 황주연, 김형기 본 발명은 세라믹이 포함된 친환경 성형용 칩 제조방법에 관한 것 이다. 세라믹이 포함된 친환경 성형용 칩 제조방법에 있어서, 세라 믹 성분을 400~800mesh로 분쇄하여 파우더의 형태로 제조하는 세라믹 분말 제조단계; 파우더 형태의 세라믹 분말의 제조가 완료 되면, 이 세라믹 분말과 폴리프로필렌 수지 및 첨가제에 포함된 수 분을 제거하는 수분 제거단계; 수 분이 제거된 세라믹 분말과 폴리 프로필렌 수지 및 첨가제를 혼합 하여 혼합물을 구성하고, 이 혼합 물을 교반하는 혼합 및 교반단계; 상기 혼합물을 용융 및 교반시켜 폴리프로필렌 수지 내에 세라믹 분말이 분산된 혼합체를 형성하 여 성형용 칩 제조를 위한 용융물을 형성하는 혼합물 용융 및 교반 단계; 및 상기 용융 및 교반단계를 통해 제조된 용융물을 압출 성형 기를 통해 압출 성형하여 성형용 칩을 제조하는 성형용 칩 제조 단 계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹이 포함된 친환경 성형 용 칩 제조방법을 제공한다. 방사성 세슘이 포집된 세슘 폐필터 세라믹 잉곳 및 이의 제조방법 출원번호 등록번호 특허권자 한국원자력연구원, 한국수력원자력 주식회사 발 명 자 신진명 외 4명 본 발명은 방사성 세슘이 포집된 세 슘 폐필터의 단순한 세라믹 잉곳 제 조방법 및 내침출성, 열적안정성, 세슘 함유량이 향상된 세슘 폐필터 세라믹 잉곳에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세슘이 포집된 세슘 폐 필터를 분쇄 후 혼합하고, 고화제를 첨가하여 소결시키는 단계를 포함하는 세라믹 잉곳을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 세슘 폐필터 세라믹 잉곳의 제조방법은 단순한 분쇄 및 소결 에 의해 세슘 폐필터 자체만으로도 세슘 폐필터 세라믹 잉곳을 제 조할 수 있고, 또한 적은 양의 고화제 첨가만으로도 세슘 폐필터 세 라믹 잉곳을 제조할 수 있으며, 본 발명의 세슘 폐필터 세라믹 잉곳 은 밀도가 높고, 열적 안정성이 향상되었으며, 방사성 물질의 누출 속도가 현저하게 낮은 향상된 내침출성을 나타내므로, 방사성 세 슘이 포집된 세슘 폐필터를 안정한 세라믹 잉곳으로 제조하는데 유 용하게 사용될 수 있다. July

146 콜로이드 입자 안정화 방식을 이용하여 이중 기공 구조를 가지는 세라믹 소재 및 이의 제조방법 출원번호 등록번호 특허권자 한국기계연구원 발 명 자 오은지 외 3명 본 발명은 세라믹 소재 및 이의 제 조방법에 관한 것이다. 본 발명은 콜로이드 입자 안정화 방식을 이용 하여 제조되는 세라믹 소재에 있어 서, 상기 세라믹 소재의 원료분말은 개기공 구조 또는 불규칙한 형상을 가지는 원료분말로 형성되며, 상기 원료분말이 계면활성제와 혼합 된 이후 건조 및 소결되어 폐기공인 제1기공과 개기공인 제2기공이 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 세라믹 소재의 제조방법에는 원료분말과 계 면활성제를 준비하는 재료준비단계와, 상기 재료준비단계에서 준 비된 원료분말과 물을 혼합하여 혼합물을 형성하고, 계면활성제를 첨가한 이후 콜로이드 입자 안정화 폼을 제조하는 세라믹폼 제조 단계와, 상기 세라믹폼 제조단계에서 제조된 세라믹 폼을 건조하는 건조단계 및 건조된 세라믹 폼을 소결하는 소결단계가 포함되며, 상기 재료준비단계에서는 원료분말로 개기공 구조 또는 불규칙한 형상을 가지는 원료분말을 준비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 세라믹 폼에 이종의 기공 유도 물질 없 이 이중 기공 구조를 가지는 세라믹 폼을 제조할 수 있게 된다. 생체세라믹 다공체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공체 출원번호 등록번호 특허권자 고려대학교 산학협력단 발 명 자 고영학, 안민경 본 발명은 기계적 특성이 향상된 생체 세라믹 다공체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체 세라믹 분말, 바인더, 분산제, 동결방지제 및 동결매체로 세라믹 슬러리를 제조하는 단계; 상기 세 라믹 슬러리를 진공 하에서 발포시 켜 거대 기공을 가진 다공체를 형성시키는 단계; 상기 거대 기공을 가진 다공체를 동결매체의 어는점 이하에서 동결 성형시키는 단 계; 상기 동결 성형된 구조체를 동결건조시켜 동결매체를 제거하 여 다공성 세라믹 그린 바디를 형성시키는 단계; 및 상기 다공성 세 라믹 그린 바디를 열처리하는 단계를 포함하여 동결방지제를 이용 하여 날카로운 형태의 동결 결정상을 제어하며, 거대 다공성 구조 를 가지는 세라믹 지지체의 강도를 부여하여 높은 기계적 특성과, 높은 생체 적합성을 동시에 가지는 생체 세라믹 다공체의 제조방법 에 관한 것이다. 적층형 세라믹 콘덴서 제조를 위한 고온용 진공압착 백 출원번호 등록번호 특허권자 금정산업 주식회사 발 명 자 안용배, 안상우 본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이 트(PET)와 중합필름 및 고온용 접 착제를 사용하여 제조한 고온용 진 공압축 백 시트로써, 160 이상의 작업온도에서 적층형 세라믹 콘덴 서의 제조가 가능한 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 콘덴서 제 조를 위한 고온용 진공압착 백에 관한 것으로, 160 의 작업조건에 서 적층형 세라믹 콘덴서를 진공압착함에 따라 적층형 세라믹 콘덴 서의 산화현상을 급격히 떨어뜨려 품질향상을 시킬 수 있고, 또한 진공압착 백(bag)이 열처리 후 알루미늄 플레이트(plate)에 달라 붙는 현상을 방지할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 효과 가 있다. 접합층에 수지층을 부가하여 다공성 세라믹 필터를제조하는 방법 출원번호 등록번호 특허권자 주식회사 칸세라 발 명 자 임호연 외 4명 본 발명은 세라믹 세그먼트 다수 개를 상호 접합시켜 다 공성 세라믹 필터를 제조하는 방법으로서, 세라믹 세그먼트 상에 제 1 접합층을 도포하 고, 상기 제 1 접합층 상에 접합층 구성 성분들이 투과되지 않은 수 지층을 도포하며, 상기 수지층 상에 제 2 접합층을 도포한 후 세그 먼트들을 상호 접합하고, 건조 및 소정의 형태로 외형가공한 뒤 필 터의 외벽 도장층을 형성하는 과정을 포함하는 것으로 구성된 방 법을 제공한다. 본 발명의 방법에 따르면, 접합공정 중에 무기바인더 또는 유기바 인더 등에 포함된 수분성분이 세그먼트의 다공성 구조 내부로 흡 146 ceramic korea

147 입됨으로써 접합층 내부에 거대 기공 또는 이로 인한 크랙이 발생 하는 현상을 방지함으로써, 필터의 열적, 기계적, 화학적 강도를 증 대시킬 수 있으며 접합된 세그먼트들 간에 매우 우수한 결합력을 제공할 수 있다. 유전체 세라믹 적층 세라믹 콘덴서 출원번호 등록번호 특허권자 가부시키가이샤 무라타 세이샤쿠쇼 발 명 자 야오타카유키 유전체 세라믹층이 박층화되어 도 신뢰성, 특히 부하시험에서 의 수명특성이 뛰어난 적층 세 라믹 콘덴서를 제공한다. 적층 세라믹 콘덴서(1)에 구비되는 유전체 세라믹층(2)을 구성하는 유전체 세라믹으로서, 주성분이 (Ba, R)(Ti, V)O 3계 또는 (Ba, Ca, R)(Ti, V)O 3계(R은 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y에서 선택되는 적어도 1종)이며, V 및 R의 쌍방이 주성분 입자 내에 균일하게 존 재하고 있는 것을 이용한다. 용접용 세라믹 백킹재 출원번호 등록번호 특허권자 현대중공업 주식회사 발 명 자 진윤근 본 발명은 용접용 세라믹 백킹 재에 관한 것으로서, 맞대기 용 접용 모재의 X 자 홈 형상으로 이루어진 용접부 어느 일측에 삽입되어 다른 일측 용접부의 용접 작업 시 용융금속의 흘러 내림을 방지하도록 된 세라믹 백킹재로서, 상기 세라믹 백킹재는, 맞대기 용접용 모재의 용접부 개선면부에 접하는 V 자형 양측 경 사면을 형성하며, 상기 양측 경사면의 수렴되는 상부면을 함몰형 곡면으로 형성하고, 상기 양측 경사면의 확산되는 하부면을 평면으 로 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 용접 모재의 개선면부와 동일한 각도로 접지되는 양측 경사면을 형성함으로써 백킹재가 모재의 개선면부에 밀착되도록 할 수 있고, 백킹재의 상부면을 용접 모재의 개선면부 끝단에 연장 되는 만곡진 곡면으로 제작함으로써, 용융금속이 흘러내리는 것을 방지하는 동시에 양호한 백 비드를 형성함으로써, 용접품질이 향상 되는 이점을 갖는다. 내열성이 개선된 복합 방적사 직물 및 이의 제조방법 출원번호 등록번호 특허권자 (주)피앤티디 발 명 자 박종한, 백윤정 본 발명은 내열성이 개선 된 현무암 복합사 직물 및 이의 제조 방법에 관 한 것이다. 보다 구체적 으로, 본 발명은 현무암사를 코아로 하고, 아라미드 섬유, 탄화 섬 유, PBO 섬유, PBI 섬유 및 세라믹 섬유로 구성되는 군으로부터 선 택되는 하나 이상의 섬유를 포함하는 방적사가 상기 코아의 외측을 감고 있는 복합 방적사를 직조하여 제조된 복합 방적사 직물 및 이 의 제조 방법에 관한 것이다. 청색 베타-석영 유리-세라믹 물질, 그 제품 및 제조 방법 출원번호 등록번호 특허권자 유로케라 발 명 자 로타르 본드레첵 본 발명은 주요 결정상으 로써 β-석영 고형 용액 을 포함하는 청색 투명 유리-세라믹 물질 및 그 제조방법을 개시한다. 상 기 유리-세라믹은 TiO 2(조핵제), 황 및 적어도 하나의 산화물, 바람 직하게는 MgO 및/또는 ZnO를 포함한다. 상기 유리-세라믹 물질 을 제조하는 방법은 유리-세라믹 물질의 전구체 유리를 용융하는 단계에서 환원제로 ZnS 및/또는 MgS와 같은 금속 황화물을 포함 한다. 삼차원 인공지능 지지체용 조성물 출원번호 등록번호 특허권자 안동대학교 산학협력단 발 명 자 김종영 외 2명 본 발명은 생체세라믹 재료를 주요성분으로 함으로써, 우수한 생 체적합성, 생체친화성 및 생체활성을 가지며, 인공 지지체 형성 시 시린지(syringe)에서 용이하게 토출될 수 있는 삼차원 인공 지 지체용 조성물에 관한 것으로, 25~35중량%의 생체세라믹 미립 자; 액상으로 제공되는 42~58중량%의 분산제; 파우더로 제공되 July

148 는 3.6~4.5중량%의 점성제; 및 젤 형태로 제공되는 13.4~18.5중 량%의 응집제;를 포함하여 이루어진다. 유전체 및/또는 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을 갖는 공동을 갖는 정전 척 어셈블리, 그 사용방법 및 그것을 포함한 장치 출원번호 등록번호 특허권자 램 리써치 코포레이션 발 명 자 렌즈에릭 외 3명 유전체를 갖고, 및/또는 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을 갖는 공 동 을 갖는 정전 척 어셈 블리가 개시된다. 정전 척 어셈블리는 전도성 지지대 및 정전 척 세라믹 층을 포함한다. 유 전체 층 또는 삽입물은 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이에 위치한다. 공동은 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 위치할 수 있 다. 임베드된 폴 패턴은 정전 척 어셈블리에 선택적으로 포함될 수 있다. 정전 척 어셈블리의 제조 방법은 플라즈마 프로세싱 공정 동 안 워크피스 상부의 플럭스 필드의 균일성을 개선시키기 위한 방법 으로 개시된다. 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기 출원번호 등록번호 특허권자 최재윤, 주식회사 스폰코리아 발 명 자 최재윤 본 발명은 금속이나 비금속이 소재 표면에 비점착성 친환경 무기질 나 노세라믹 코팅제를 제조, 도포하여 코팅층을 형성함으로써, 우수한 내 마모성, 내열성을 지니고, 뛰어난 비점착성으로 인해 세척이 용이하 며, 다양한 색상을 구현할 수 있는 동시에 인체에 무해하며 친환경적인 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은, 용 제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수 용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오 일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 포함하는 제1 용액; 및 결 합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 포함하는 제2 용액을 포함한다. 세라믹히터를 이용한 자동차 내장부품 가공용 융착 툴 어셈블리 출원번호 등록번호 특허권자 한일이화주식회사 발 명 자 이찬주, 김태윤 본 발명은 세라믹히터를 이용한 자동차 내장부품 가공용 융착 툴 어셈블리를 제공한다. 본 발 명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 이용한 자동차 내장부품 가공용 융착 툴 어셈블리는 상 단에 공기가 유입되는 에어노즐 이 형성된 중공형의 융착하우 징과, 상기 융착하우징이 결합 되고 동력부에 의해 상하이동 가능한 고정지그와, 상기 융착하우징의 하단과 결합되는 융착팁 과, 상기 융착하우징의 하단 외주측과 결합되어 상기 융착하우징 을 따라 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 슬라이드 캡, 및 상기 융 착팁의 내부에 수용되고, 상기 융착하우징 내부로 유입되는 공기 를 가열하는 세라믹히터를 포함하며, 상기 에어노즐을 통해 상기 융착하우징 내부로 유입되는 공기는, 상기 융착팁 내부에서 가열되 어 상기 융착팁의 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다. 초발수성 코팅용액 조성물 및 코팅 조성물의 제조방법 출원번호 등록번호 특허권자 동국대학교 산학협력단 발 명 자 박상권 본 발명은 윈도우에 적용될 수 있는 고투명 초발수 코팅 용액 조성물 및 코팅 조성물 의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 코팅 조성물은, 투명도가 우수하고 자기세정 기능성의 구현이 가능하므로, 건축용 및 자동차용 윈도우용에 적용이 가능 하다. 건축용 윈도우뿐만 아니라 유리 및 세라믹 재질의 건축용 외 장 및 인테리어 소재에 적용할 경우, 자기세정 기능성 구현에 의하 여 그린환경 조성에 일조할 수 있으며, 궁극적으로는 이산화탄소 배출 감소에도 작지 않은 역할을 할 수 있다. 148 ceramic korea

149 치과용 글래스 조성물 및 글래스 침투 세라믹 수복재 출원번호 등록번호 특허권자 (주)메덴트솔루션 발 명 자 김명호, 이상혁 침투용 글래스는 35 내지 45중 량%의 란타늄 산화물(La 2O 3), 14 내지 24 중량%의 실리카(SiO 2), 14 내지 24 중량%의 알루미나 (Al 2O 3), 12 내지 21 중량%의 산 화붕소(B 2O 3), 2 내지 6 중량%의 산화나트륨(NaO), 1 내지 3 중 량%의 산화칼슘(CaO), 2.5 중량% 이하의 산화마그네슘(MgO)의 조성을 가진다. 산화마그네슘(MgO)이 포함되면 글래스가 세라믹 코어에 보다 효과적으로 침투되어 치과 수복제의 기계적 특성과 내구성이 향상된다. 효과 안료 출원번호 등록번호 특허권자 메르크 파텐트 게엠베하 발 명 자 디에츠요한 외 3명 본 발명은 합성 운모 플레이크를 기초로 한 높은 백색도를 갖는 황 화 안정성 은백색 효과 안료, 및 이것의, 도료, 래커, 프린트 잉크, 플라스틱, 버튼 페이스트, 세라믹 물질, 유리에서의, 씨드 착색을 위한, 플라스틱 및 종이의 레이저 표시를 위한 도판트로서, 플라스 틱의 레이저 용접용 첨가제로서, 식료품 및 의약 분야 및 화장용 제 제에서 착색용 첨가제로서, 그리고 안료 조성물 및 건조 제제의 제 조를 위한 용도에 관한 것이다. 반도체장치 및 그 제조방법 출원번호 등록번호 특허권자 후지 덴키 가부시키가이샤 발 명 자 니시무라 요시타카 외 4명 및 절연기판(2)과 방열 베이스(6)의 접합에 납 프리 땜납 을 이용 한다. 또한, 절연기판(2)과 방열 베이스(6)의 접합시에는, 접합 전에 미리 방열 베이스(6)에 절연기판(2)이 땜납접합되는 면과 반대되는 면쪽에 접합 후에 평탄하거나 평탄함에 가까운 상태가 얻어지도록 볼록한 형상의 휨을 부여해 둔다. 이로써, 방열 베이스(6)를 냉각 핀 등에 부착하였을 때, 이들의 열저항이 낮게 억제되어 반도체 칩 (4)의 열이 효율적으로 방산되어 비정상적인 온도상승이 방지된다. 나이오베이트 유전체 조성물 및 이를 사용하는 나노시트 박막 출원번호 등록번호 특허권자 한국과학기술연구원 발 명 자 최지원 외 7명 본 발명은 하기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학 식 3으로 표시되는 나 이오베이트 유전체 조 성물 및 이를 사용하는 나노시트 박막을 제공 한다. KCa 2(1-x)Sr 2xNb 3O 10 (화학식 1) HCa 2(1-x)Sr 2xNb 3O 10 (화학식 2) Ca 2(1-x)Sr 2xNb 3O 10 (화학식 3) (상기 식에서, x는 0003c#x 1임) 본 발명에 따르면, 높은 유전상수를 유지하면서 매우 낮은 유전손 실을 보이며 선형적인 유전 특성을 나타내므로 적층 세라믹 캐패시 터, 마이크로파 유전체, 트랜지스터용 게이트, 차세대 TFT의 유전 막 등에 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 나노 시트는 나노 레 벨에서도 우수한 유전 특성을 가지므로 나노 레벨의 MLCC에 기능 성 유전 박막으로 응용될 수 있다 본 발명은 환경에 미치 는 영향을 고려한 고신 뢰성의 반도체장치를 제공한다. 세라믹기판(2a)의 양면 에 도체층(2b,2c)이 형성된 절연기판(2)이 방열 베이스(6) 위에 땜 납층(5)을 사이에 두고 땜납접합되는 동시에, 그 절연기판(2) 위에 IGBT 등의 반도체 칩(4)이 땜납층(3)을 사이에 두고 땜납접합된 파 워반도체모듈(1)을 형성할 때, 절연기판(2)과 반도체 칩(4)의 접합, July

150 신설법인 세라믹스 신설법인 회사명 대표자 자본금(백만원) 업 종 주 소 2014년 5월 8일~2014년 6월 4일 서울 브이앤아이그룹 이명관 50 마이크로웨이브를 이용한 발열체, 보일러, 서울특별시 서초구 방배로 93, 3층 (방배동,보령빌딩) 소각로, 용융로, 산업기계 제조및 판매업 티디비젼 정지홍 50 TFT LCD 모니터 제조 및 판매업 서울특별시 금천구 가산디지털2로 14, 405호 (가산동, 대륭테크노타운12차) 에코뱅크코리아 황성수 1 탄소나노튜브 제조, 판매업 서울특별시 강남구 테헤란로25길 20, 514호 (역삼동, 역삼벤처텔) 씨엠티코퍼레이션 곽철우 50 반도체 원자재 수출입업 서초구 강남대로47길 20 (서초동, 2층) 맥테크놀로지 김수규 50 엘이디 방폭등 및 방폭기기의 제조 및 판매업 강동구 천호대로 1082, 301호 (성내동, 경남빌딩) 지오엔 안정애 50 제올라이트 제조 및 판매업 용산구 새창로 217, 570호 (한강로2가, 토투밸리) 한국케이화인 김동빈 100 정밀화학,무기화학 등 화학제품 수출입 및 수출입 알선업 서초구 서운로6길 14, 2층 202호 (서초동, 보광빌딩) 세종하이테크닉스 김창권 50 반도체, LED 부품 및 LED 조명제품 개발 및 도 소매업 광진구 워커힐로 93 (구의동, 정립회관) 비에쓰케이 장철환 20 반도체 소자 제조 및 판매 서울특별시 송파구 충민로 66, 제티-6130호 (문정동, 가든파이브라이프) 울티멈테크 신정일 10 반도체 및 디스플레이 장비, 부품의 개발, 제조 및 도소매 서울특별시 송파구 마천로15길 9-34, 501호 (오금동, 신영주택) 인천 도림 박준희 100 자동차 부속품 제조업 인천광역시 남동구 만월북로44번길 8-24 (간석동, 나라산업) 위즈베리 임명일 50 에어로젤 기반 소재 및 그 응용제품의 판매업, 도매업, 중개업 인천광역시 계양구 아나지로462번길 16, 2층 (서운동) 에이켐텍 양우형 5 디스플레이 소자용 절연막의 개발 제조 및 판매 인천광역시 서구 가재울로 9, 4층 (가좌동, 에이피엠) 에스앤지 박영민 100 전자부품 제조업 부평구 경원대로 1395, 301호 (부평동, 부평일번가빌딩) 진성에너텍 이창호 100 전자금형 제조및 판매업 계양구 봉오대로894번길 19 (서운동) 에버텍 김재설 50 유무선통신기기 제조업 계양구 마장로517번길 17 (효성동) 에스에이이엔지 조창섭 80 자동차 부품 제조업 인천광역시 남동구 능허대로 755 (고잔동) 대전 엘엠테크놀로지 이용만 20 반도체 제어 장비 제조 및 판매 유성구 가정로 152, 408호 (장동, 한국에너지 기술연구원 창업보육센터) 포휴먼스 양우철 20 공작기계, 정밀기계, 동력기계, 차량, 산업기계, 서구 가수원중로57번길 99 (가수원동) 계측제어기기 및 동 부분품, 기기용 자동측정 원데이치과기공소 류해목 5 치과기공소업 대전광역시 중구 대종로 645 (중촌동, 부원빌딩) 제이에이치건설 박우재 20 철근콘크리트공사업 대전광역시 서구 갈마중로7번길 42, 1동 802호 (갈마동,동산맨션) 대구 선마 은장권 50 전기전자재료 제조업. 북구 대학로 80, 407호 (산격동,창업보육센터) 감마스펙트라 김헌덕 850 다이오드, 트랜지스터 및 유사 반도체소자 설계 및 제조, 생산 판매 달성군 유가면 용리 대구테크노폴리스연구6블럭1로트대구임베 디드소프트웨어연구센터중소기업동 티디아이 권형우 100 광학계측장비 제조 북구 대학로 80, 103호 에이호 (산격동, 경북대학교 창업보육센터) 한국소재 정수환 125 기술사업화를 통한 이익창출 달성군 현풍면 테크노중앙대로 333, 405호 대구경북과학기술원 산학협력관 (상리) 엔코어테크놀로지 곽문규 10 의료, 정밀 광학기기 및 시계 제조업 대구광역시 북구 대학로 80, 공대3호관 204호 (산격동, 경북대학교) 제이씨테크 박지명 5 시험기계 제조업 대구광역시 달서구 성서로 229, 205호 (갈산동,성서지식산업센터) 광주 남광세라믹 최영미 10 타일 위생도기 도.소매업 광주광역시 동구 독립로 314 (계림동) 대진기업 서상준 100 태양광 발전 모듈 프레임 제작 및 설비업 광산구 하남산단천변우로 104 (도천동) 윤원바이오 이순현 30 치과재료 및 의료용구 연구 및 개발업 서구 풍암중앙로 45, 3층 (풍암동) 의성주택 한기민 100 철근콘크리트 공사업 광주광역시 서구 상무오월로15번길 28-3 (쌍촌동, 3층) 부산 한국툴텍 백원호 100 절삭공구 도.소매업 부산광역시 사상구 괘감로 37, 12동 126호 (괘법동, 산업용품유통상가) 대성화공기계 우규범 50 화학반응기 및 열교환기 제조업. 강서구 맥도길585번길 17 (대저2동) 울산 세인테크 김대성 50 산업기계제작업 남구 남중로80번길 21-1, 2층 (삼산동) 아크로이엔지 지충경 50 열처리기계 제작업 남구 신복로 24, 6호 (무거동,무거시장) 아이앤테크코퍼레이션 김춘후 5 전자부품제조업 북구 매곡산업1길 12 (매곡동,엠티케이(주)) 한양금속 신동권 100 알류미늄 및 비철금속 제조, 가공 판매업 울산광역시 울주군 청량면 온산로 754 (상남리) 150 ceramic korea

151 캘린더 이 달 의 세 라 믹 스 주 요 행 사 안 내 July Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat Nanofair 2014 일시_ 07.01~07.03 장소_ 독일 드레스덴 홈_ 3D프린팅 유저 콘퍼런스 2014 일시_ 07.02~07.03 장소_ 삼성 코엑스 그랜드볼룸 105호 홈_ 3D 프린팅 활용 전략과 활성화 방안 모색 세미나 일시_ 장소_ 베스트웨스턴 프리미어 강남호텔 홈_ 국제첨단세라믹전시회(ACE 2014) 일시_ 07.02~07.04 장소_ 삼성 코엑스 홈_ 국제나노융합대전(NANO KOREA 2014) 일시_ 07.02~07.04 장소_ 삼성 코엑스 홈_ Semicon West 2014 일시_ ~ 장소_ 미국 샌프란시스코 The Moscone Center 홈_ semi.org 신성장 동력을 위한 ALD 워크샵 일시_ 장소_ 테헤란 포스코 P & S 홈_ 제5회 희소금속산업기술 국제 워크숍 일시_ 장소_ 인천테크노파크 홈_ 대한민국 과학기술연차대회 일시_ 장소_ 삼성 코엑스 홈_ kstam.kofst.or.kr/ NPD Solarbuzz Korea PV 컨퍼런스 일시_ 장소_ 삼성 코엑스 컨퍼런스룸 홈_ solarbuzz.sysforu.co.kr/ 2014 Korea Touch Conference 일시_ 장소_ 삼성 코엑스 컨퍼런스룸 317호 홈_ KIDS Display school 일시_ 07.21~08.12 장소_ 홍익대학교 홈_ / APNN & MAPWiST 일시_ 07.29~08.01 장소_ 서울 이화여자대학교 ECC 홈_ June

152 세라믹스 자료실 통계 도자기류 수출실적 년 월 품 목 2014년 4월 30일 현재 (단위 : 천불) 식 기 타 일 위생도기 합 계 3 1, , , , , ,097 2, , ,653 1, ,571 1, , , , , , , , , , , ,489 1, , ,099 자료제공 : 관세청 시멘트 수요 공급 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : 천톤) 년 월 항 목 수요 내 수 수 출 계 생 산 수 입 계 공급 재 고 3 3, ,338 4, , , ,114 5, , , ,412 5, , , ,898 4, , ,690 3, ,378 4,221 4,353 4, ,419 4, , ,248 4, , , ,066 4, ,939 4, , ,258 5, , , ,651 4, , , ,695 3, , ,468 3, ,149 4,548 2,929 4, ,972 4, , ,217 5, , 자료제공 : 통계청, 관세청 위생도기 업체별 생산 출하 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : 개) 업체명 구 분 전월재고 출 하 생 산 내 수 수 출 계 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 당월재고 계 림 요 업 161,859 43, ,222 69, , , , ,205 대림비앤코 113,427 84, ,600 78, , ,256 78, , ,521 아이에스동서 79,279 55, ,588 56, , , ,033 78,261 세 림 산 업 129,336 33, ,046 43, , , , ,143 계 483, , , , , , , , ,130 자료제공 : 대한도자기 타일공업협동조합 152 ceramic korea

153 위생도기 품목별 생산 출하 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : 개) 구 분 전월재고 생 산 출 하 내 수 수 출 계 당월재고 업 체 명 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 양 변 기 95,268 68, ,904 79, , , ,807 83,499 대 변 기 소 변 기 36,480 11,276 41,214 9,588 38, ,590 38,145 38,166 세 면 기 219,318 75, ,863 89, , ,837 89, , ,028 탱 크 59,017 29, ,520 39, , , ,316 49,113 기 타 73,690 31, ,778 30,546 97, ,546 97,637 75,019 계 483, , , , , , , , ,130 자료제공 : 대한도자기 타일공업협동조합 내장타일 생산업체별 생산 출하 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : m 2 ) 구 분 전월재고 생 산 출 하 내 수 수 출 계 당월재고 업 체 명 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 대동산업 1,305, , ,940, , ,864, , ,864, ,347, 대보세라믹스 459, , ,392, , ,362, , ,362, , 삼영산업 192, , , , , , , , 삼 현 288, , ,136, , ,061, , ,061, , 아이에스동서 230, , , , , , , , 이화산업 181, , , , , , , , (주)KT세라믹 104, , , , , , , , 태영세라믹 128, , , , , , , , 계 2,891, ,384, ,380, ,338, ,248, ,338, ,248, ,937, 자료제공 : 대한도자기 타일공업협동조합 바닥타일 생산업체별 생산 출하 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : m 2 ) 구 분 전월재고 생 산 출 하 내 수 수 출 계 당월재고 업 체 명 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 당 월 누 계 대동산업 1,162, , ,283, , ,082, , ,082, ,191, 대보세라믹스 , , , 삼영산업 67, , , , , , , , 삼 현 19, , , , , , , 선경산업 42, , , , , , , , 성일요업 160, , , , , , , , , , 아이에스동서 668, , ,478, , ,353, , ,353, , (주)한보요업 375, , , , ,159, , ,159, , 태영세라믹 , , , (주)KT세라믹 178, , , , , , , , 계 2,676, ,620, ,510, ,651, ,442, , , ,654, ,473, ,643, 자료제공 : 대한도자기 타일공업협동조합 July

154 유리품목별 생산 출하 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : 톤) 품목 구분 단위 출하 생산 재고 내수 수출 전월 당월 전월 당월 전월 당월 전월 당월 유리장섬유 M/T 10,694 10,689 8,525 9,028 2,575 2,316 21,777 20,692 차량용안전유리 m2 3,274,779 3,436,554 3,277,941 3,449, ,375,746 2,362,972 유리용기 M/T 56,709 51,647 56,778 59,251 6,435 2, ,518 99,735 자료제공 : 통계청 내화벽돌 생산 출하 현황 2014년 4월 30일 현재 (단위 : 톤) 년 월 항 목 생산 출하 내수 수출 계 재고 3 8,498 8, ,119 33, ,333 8, ,602 33, ,214 8, ,475 33, ,423 7, ,715 32, ,583 7,473 7,425 8, ,675 7,721 10,296 31,932 30, ,634 8, ,271 28, ,858 8, ,593 30, ,050 7, ,134 30, ,740 8, ,423 18, ,858 8, ,568 16, ,533 7,681 8,051 7, ,058 8,249 8,329 16,959 16, ,181 7, ,787 17,810 자료제공 : 통계청 154 ceramic korea

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156 세라믹코리아 2014년 7월 5일 발행 통권 314호 1988년 3월 10일 등록(라-3485호) 우) 서울시 서초구 서초대로40길 42 (서초동, 대호B/D 4F) TEL ~6 FAX 정가 14,000원