한국세라믹기술원, 압전단결정과 압전복합체 소재 개발
세라콤, 아이블포토닉스, 기노리 등 공동연구팀 협력

한국세라믹기술원(www.kicet.re.kr)은  최근 산업부 핵심방산소재기술개발사업의 성공적인 수행을 통해 세계 최고의 압전성능을 가진 단결정과 복합체 소재를 개발하였다고 밝혔다. 

현재 압전 소재는 국방용(Sonar, 수중 음향센서, 정밀제어용 액추에이터 등)은 물론 산업용 초음파 센서, 의료용 초음파 진단기 등 다양한 분야에 적용되는 핵심소재이다. 

한국세라믹기술원 임종인 박사와 ㈜세라콤(대표 백원선), ㈜아이블포토닉스(대표 이상구), ㈜기노리(대표 변동호) 공동연구팀이 개발한 압전단결정은 기존 소재보다 유전상수, 압전상수 뿐만 아니라 상전이온도까지 향상시켜 부품의 소형화 및 온도 안전성 등을 통해 활용분야가 확대되었다. 

기존의 압전단결정(PMN-PT계)은 우수한 압전 특성에도 불구하고 60도 이상에서는 활용분야가 한정적이었고 소재특성상 유전상수와 압전상수를 향상시키면 사용온도가 오히려 낮아지는 한계가 있었다. 

또한, 압전복합체는 소재와 공정을 개선하여 경량화 및 대형화는 물론, 응답성능 증가로 탐지력도 향상시켜 제품성능을 높인다. 

기존 압전복합체에서 압전세라믹이 차지하던 일부를 고분자로 대체하고 구조의 단순화로 경량화가 가능해졌고, 수작업 형태의 제조공정을 플라스틱 성형방법인 분말사출성형공법을 적용해 보다 균일한 특성으로 대형화 및 대량생산이 가능해졌다. 

특히, 분말사출성형 공법은 사출기를 이용한 성형방법을 사용함으로써 복잡한 3차원 형상의 소재 제조가 가능하고, 배열 및 후가공이 용이해 곡면형 대형 패널 형태로도 제조가 가능해져 무인 잠수정의 측면과 같이 국방용으로 적용 분야의 확대가 가능하다. 

현재, 미국, 프랑스 등 선진국에서는 압전단결정 및 압전복합체를 국방용으로도 활발하게 적용 중인 반면, 국내에서는 의료 등 일부 산업에서만 제한적으로 활용중이다. 미국의 HC Material, TRS, MSI 등에서는 압전 단결정 및 압전복합체 소재를 생산해 미 해군연구국(Office of Naval Research, ONR)을 중심으로 국방용 센서 시스템에 적용되고 있다. 

국내의 경우, 의료용 및 산업용 센서 소재로 일부 적용되고 국방용으로 개발중이다.