<시리즈> 재료산업을 살리자 (4);연자성 페라이트

각종 전자부품의 자성재료로 가장 폭넓게 이용되고 있는 연자성 페라이트의 원천기술확보가 중요한 관건으로 떠오르고 있다. 연자성 페라이트기술을 확보하지 않고는 날로 고집적.고밀도.고주파화되고 있는 전자부품의 추이에 제대로 대응할 수 없기 때문이다.

보통 연자성 페라이트는 핵심원료인 산화철에 망간(Mn).니켈(Ni).마그네슘 (Ma) 등 금속계 산화물을 섞어 사용한다. 일반적으로 연자성 페라이트는 첨 가제에 따라 망간징크(Mn-Zn).니켈징크(Ni-Zn).마그네슘징크(Ma-Zn)페라이트 로 분류되는데 각각 특성이 달라 용도가 확연하게 구분된다.

현재 응용범위가 가장 넓고 기술진전도가 빨라 연구개발 또한 가장 활발한 분야는 Mn-Zn페라이트. Mn-Zn계 페라이트는 전기비 저항은 떨어지나 초투자 율과 포화자화값이 커 50KHz~1MHz대의 저주파영역의 각종 전압전환 스위칭전원 용 코어나 무선통신기기용 초정밀 자성재료로 두루 사용된다.

Ni-Zn페라이트는 전기비 저항이 높아 2MHz이상의 고주파안테나.EMI대책용 필터 등 소물코어류에, Ma-Zn페라이트는 TV브라운관용 대형DY코어 등에서 주로이용된다. 하지만 이들은 기술집적도가 상대적으로 떨어지고 공정기술도 비교적 간단해 연자성 페라이트개발의 중심에서 멀어진 상태다.

현재 Mn-Zn페라이트를 비롯한 세계 연자성 페라이트 시장은 TDK.토킨.무라 타.가와데쓰.마쓰시타 등 일본군단의 독무대다. 일본은 원재료 합성기술부터 공정기술에 이르기까지 전부문에서 세계를 선도하고 있다.

우리나라는 삼화전자를 중심으로 보암산업.이수세라믹 등 5~6개 업체가 참여 국산화가 상당히 진척돼 있고 기술경쟁력도 자성재료중에서는 가장 앞서있다. 그러나 대부분의 업체가 파우더 합성기술 등 원천기술확보에는 미흡한 수준이다. 지난해말 현재 국내 연자성 페라이트시장은 1천2백억원을 상회하는 것으로추산되며 이중 55%를 Mn-Zn계가 차지하고 있다. 업계관계자들에 따르면 국내 원자성 페라이트기술이 선진국수준으로 진입하는데 있어서 결정적인 변수 는 주원료인 페라이트 파우더의 합성기술과 공정기술이다. 실제로 고품질 페라이트 코어용 합성파우더는 대부분 일본에서 수입되고 있는 실정이다. 특히Ni-Zn 및 Ma-Zn계는 일본과 거의 대등한 기술력을 보유하고 있지만 Ma-Zn계 는 국내 최고기술력을 갖춘 삼화를 기준으로 해도 TDK 등 일본업체들과최소 한 5~6년정도의 격차를 보이고 있다는게 관계자들의 얘기다.

Mn-Zn페라이트 기술확보의 관건은 고투자율(Very-High-Permeability) 및 저손실 low-power-loss 페라이트재질의 개발이다. 투자율을 높이고 손실을 줄이는 것은 두마리의 토끼를 잡는 것과 마찬가지나 FBT.DY.EMI필터 등 응용부 품의 초소형화및 고성능화에 필수불가결한 일이다.

1백KHz、 2백mT(밀리테슬러)、 섭씨 1백도의 기준하에서 코어 손실(loss)은 현재 대부분의 일본업체가 세계최고수준인 당 2백50Wm대를 나타내고 있는 반면 우리나라(삼화전자기준)는 4백~5백Wm정도에 머물고 있다.

투자율도 일본이 최근 1만8천대까지 개발에 성공했으나 우리나라는 특수용(1 만대)을 제외하면 고작 7천대급이 일반적이다. 또 사용가능한 주파수대역도 일본이 거의 Mn-Zn페라이트의 한계인 2MHz까지의 상용화가 임박했으나 우리나라는 겨우 2백KHz대를 커버하는 수준이다.

따라서 연자성 페라이트산업의 기술자립은 물론 차세대 전자 및 정보통신기 기용 핵심부품의 "홀로서기"를 위해서는 저손실 및 고투자율 연자성재료의 개발이 시급하다는게 중론이다.

이를 위해 고품질 페라이트원료확보와 함께 조성제어기술.소결기술.미분쇄 및 입도분포제어기술.금형기술 등 관련기술의 총체적인 발전방안이 마련돼야할 것으로 지적되고 있다. <이중배 기자>