<시리즈> "재료산업"을 살리자 (8);압전재료(압전필터)

기계적 에너지를 전기적 에너지로、 혹은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꿔주는 이른바 "피에조효과"를 이용한 압전재료는 많은 기능성 전자재료중 에서도 특히 응용성이 뛰어나 차세대 핵심 전자재료로 떠오르고 있다.

압전재료는 현재 산업용 전자기기、 민생용 전자기기、 자동화기기 등의 핵심부품및 소재로 폭넓게 활용되고 있으며 최근에는 특히 이동통신기기의 급부상과 함께 전자부품의 소형.경량.고밀도화에 필수적인 기능성 전자재료로 매년 20%대의 성장을 거듭하고 있다.

압전재료는 대개 결정구조에 따라 단결정、 다결정、 고분자、 복합재료 등 여러가지로 분류되며 각 구조별로 오실레이터.리조네이터.소(SAW)필터.세라 믹필터.압전센서.음향부품.초음파부품 등 다방면에 걸쳐 활용된다.

이중에서도 다결정 압전재료인 이른바 PZT계(PbtiO⒂-PbZrO⒂)세라믹은 가공 성 및 압전특성이 뛰어나 세라믹필터나 압전센서 등의 핵심소재로 각광받으며 전체압전부품개발을 주도하고 있다.

PZT세라믹을 주원료로 하는 압전필터 즉 세라믹필터는 보통 10MHz이하의 중.

저주파수대역에 사용되는 대역통과필터. 대개 중대역(10~1백MHz)의 SAW필터 、 고주파대역(1백MHz~수 GHz)의 유전체필터 등과 연계되어 외부신호를 걸러 가청권내로 유도하는 핵심무선주파수(RF)부품으로 꼽힌다.

압전필터는 사용주파수에 따라 AM(중심주파수 4백55KHz)、 FM(10.7MHz)、 TV및 VCR용(4.5/5.5/6.5MHz) 등으로 분류되며 오디오.CATV.VCR.셀룰러폰.

페이저용등으로까지 사용이 확대되고 있다.

압전필터 기술확보의 관건은 두말할 것 없이 다양한 주파수대역에 대응할 수있는 고순도 압전체(piezoelectric ma-trial)의 개발이며 초소형 통신기기의 발달로 SMD화가 급진전되고 있는 것이 특징이다.

현재 PZT계로 대별되는 고기능성 압전재료 시장은 TDK.무라타.마쓰시타 등 일본업체들이 독점하고 있으며 우리나라는 원자재조성기술과 설계기술면에서일본의 50%수준에 머무르고 있다. 몇몇 업체가 압전필터를 일부 생산하고 있으나 그나마 원재료는 대부분 수입하고 있으며 특히 FM용이나 TV및 VCR용 은 기술수준이 낮아 거의 전량 수입하는 실정이다. 때문에 연간 4백억원으로 추정되는 국내시장을 모두 일본에 내주는 형편이다.

하지만 최근들어 고주파용 유전체필터와 함께 압전필터의 중요성이 높아지면서 이의 개발에 대기업및 중소업체가 잇달아 참여하는등 관심도가 크게 높아지고 있다.

현재 압전필터개발을 추진중인 국내업체로는 삼성코닝.동양화학.일진전기.경 원훼라이트 등 5~6개업체. 이중 경원 등 일부업체는 개발을 완료하고 현재 사업화를 추진중에 있으며 삼성.동양.일진 등은 개발에 적극 나서고 있다.

그러나우리나라는 압전필터관련 원천기술이 미흡하고 전문인력이 부족하며 다품종소량업종인 관계로 시장성이 떨어져 사업화에 성공할 수 있을지는 미지수다. KIST세라믹연구부 김현제박사는 "시장성이 떨어져 개발을 해놓고도 양산에 나서지 못하는 경우가 허다하다"며 "이는 압전필터는 물론 국내 전 압전부품 산업의 자립을 가로막는 최대의 걸림돌"이라고 지적한다.

따라서 많은 압전부품중에서도 압전필터의 국산대체를 위해서는 대기업의 막강한 자금력과 중소기업의 전문성이 철저히 결합되거나 처음부터 세계시장을 대상으로 사업화를 시도해야 한다는게 전문가들의 한결같은 지적이다.

<이중배기자>