[뉴테크놀로지]도자기의진화‘세라믹’
1000도열기에도끄떡없어…IT·BT등차세대핵심소재로
도움말국민대기계공학과이기성교수
입력:2007.10.1723:18
인류의역사는구석기·신석기·청동기·철기시대처럼그시대에주로사용된재료에따라구분된다.
그렇다면현대는어떤시대일까.과학계에서는오늘날문명을흙의시대,즉세라믹이좌우하는시대로규정하고있다.건축물에서부터각종전자제품,심지어화장품까지흙을소재로만든세라믹이들어가지않은곳이없기때문이다.
◆시계에서우주선까지응용무궁무진
세라믹(Ceramics)이란고대그리스어의‘케라모스(Keramos)’즉‘흙으로만들어진또는불에태워서만든물건’이란말에서나왔다.‘사람이인위적으로열을가해만든비금속무기재료’로정의된다.한자로는요업(窯業)또는요업제품이라고표현한다.
용어의정의로만보면세라믹은2만4000여년전구석기시대부터만들어진가장역사가오래된재료이다.하지만현대의세라믹은원료를정제해보다작은크기의입자로이뤄진고강도의재료를뜻한다.1970년대부터나오기시작한이런세라믹은최근입자크기가나노미터(10억분의1m)단위로까지줄어들정도로더정밀해지고있다.
세라믹의강점은도자기에서알수있듯열에무척강하다는것이다.섭씨1000도가넘는온도에서도끄떡없는것이많다.용광로에서쇳물을뽑아내려면열에강한세라믹스내화(耐火)벽돌이필수적이다.우주왕복선의외부표면이무려3만3000개의세라믹타일로덮여있는것도이처럼열에강한성질덕분이다.제철용세라믹스내화벽돌은1800년대만해도산업혁명의핵심품목으로꼽혀유럽여러나라에서국가원수가직접관리할정도였다.
마찰에도강해서세라믹시계케이스는다이아몬드다음으로예물시계에쓰이고있다.오랫동안흠이안나기때문이다.
세라믹이가장많이이용되는곳은역시건축이다.테헤란로에즐비한빌딩의75%는세라믹재료인시멘트·유리·벽돌·타일로이뤄져있다.
세라믹은흙을원재료로하지만전자제품재료로도각광받고있다.
반도체가대표적인예다.금속과달리전기를반정도만통과시키는성질을이용한것이다.또한세라믹은압력을받으면전기를흘릴수있거나,반대로전기가흐르면형태가변하는압전(壓電)효과도갖고있다.이를이용하면전기를흘려휴대전화기에서‘삐삐’소리를내게하거나가습기처럼떨어서물보라를일으키는것이가능해진다.
이처럼세라믹은크게건축-구조세라믹,가정용생활세라믹,TV나휴대전화등에쓰이는가전세라믹등으로주로사용돼왔다.그러나최근에는자동차나스포츠등레저분야,항균·세정등환경분야,연료전지등에너지분야,의료·생체분야등차세대융합기술의핵심소재로도각광받고있다.
세라믹은이미자동차에서결정적인역할을하고있다.자동차가움직이는것은휘발유가타면서만들어지는에너지덕분이지만,회전수에맞춰휘발유를태우는것은1900년대부터만들어진세라믹스파크플러그가담당한다.
환경문제의주범인자동차매연가스를잡는것도세라믹이다.세라믹허니컴촉매담체(honeycombcatalystsubstrate)가엔진이내뿜는매연가스를정화하는역할을맡고있다.
전기가흐르면모양이변하는피에조세라믹센서는자동차의충격흡수장치로도개발되고있다.무거운철제스프링을대체하는장치로자동차의중량을감소시켜진동을더욱감소시킬수있을것으로기대되고있다.
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