<시리즈> "재료산업"을 살리자 (11);단결성 재료(SAW 필터)

정보통신기술의 급진전으로 다량의 정보를 빠르게 저장 및 전송할 수 있는꿈의 광정보통신이 기존 전기.전자통신을 급속히 대체해 나가고 있다.

광통신의 발달은 결국 광전세라믹스 등 핵심소재의 개발을 요구하고 있으며이에 따라 소형.경량.장수명.단파장에 광집속도가 뛰어난 많은 기능성단결정 재료가 새롭게 부각되고 있다.

단결정은 세라믹.강철 등 다결정 또는 다정질체와 달리 한개의 물질이 단지 한개의 결정구조로 구성돼 방향에 따라 물성이 다른 이른바 이방성 구조의 결정체를 말한다.

때문에 결정입계가 없어 특유의 순수한 특성을 지니며 전자나 광이 재료를 통과할 때 산란 등의 손실이 없어 방향성을 지니는 많은 기능성 전자재료로 활용가치가 높다.

단결정재료는 특성에 따라 반도체 단결정.자성체 단결정.유전체 단결정.압전체 단결정 등 매우 다양하게 분류된다. 지금까지 미국.일본 등 선진국의 연 구진에 의해 약 50여개의 단결정이 개발돼 각종 산업에 활용되고 있다.

단결정 고유의 특성인 "방향성"과 "순수성"을 이용、 유전체 필터와 함께 각종 통신기기의 광대역 주파수 필터로 크게 각광받고 있는 SAW필터(표면탄성 파 필터)는 바로 압전성 단결정의 대표적인 소산물이다.

SAW필터는 64년 발견돼 70년대말부터 상용화된 LN단결정(리튬니오베이트:LiN bO3)및 LT단결정(리튬탄탈레이트:LiTa3)의 탄성적 변형을 이용、 그동안 TV VCR의 VHF 및 UHF대 메가급 주파수 필터로 주로 사용돼왔다.

그러나 최근에는 휴대폰 등 이동통신기기의 급부상과 위성통신.무선LAN 등의 급진전으로 신규수요가 대거 창출되고 있으며 점차 주파수용 세라믹 필터와 유전체 필터 등을 두루 대체하는 유망통신부품으로 부각되고 있다.

현재 세계 SAW필터 시장은 매년 10.3%대의 성장을 지속、지난해에는 3천2백 억원에 육박한 것으로 추산되며 UCC.제니스(이상 미국)、 존슨매티(영국)、 도시바.소니.스미토모.야마주.히타치.후지쯔(이상 일본) 등 소수업체들에 의해 세계시장이 좌지우지되고 있는 실정이다.

80년대초부터 단결정 재료에 눈을 뜬 우리나라에도 산.학.연의 개발열기가 고조되고 있으며 이에 편승、 삼성전기.대우전자부품 등 대기업과 쌍신전기 등 중소전문업체들이 중심이 되어 SAW필터의 국산화에 적극 나서고 있다.

그러나 우리나라는 주요 소재중 하나인 LN단결정을 삼성종합기술원이 개발해 삼성전기로 이관、 일부 생산중인 것을 제외하고는 핵심요소기술인 LN 및 LT단결정 성장기술의 취약으로 아직 걸음마단계에 있다.

이로인해 단결정소자의 대부분을 수입에 의존하는 등 기술종속이 심화되고있으며 이에따라 9백MHz、 디지털통신용 수 GHz대역의 송수신용 SAW필터류 등 장차 거대시장으로 떠오를 공산이 큰 고주파제품은 앞으로도 전량 수입에 의존하게 될 형편이다.

SAW필터의 실질적인 국산화와 독자적인 기술개발을 꾸준히 추진하기 위해서는 무엇보다 단결정 성장기술、 특히 SAW필터 등 응용부품의 수율과 직결되는 고순도 대구경 LN/LT 단결정기술확보가 가장 시급한 것으로 지적된다.

서울대 무기재료공학과 정수진교수는 "서울대.부산대.한양대 등 학계와 KIS T.화학연구소 등 연구소、 삼성종합기술원.삼미특수강.RIST 등 산업체가 공동으로 다각적인 연구를 수행중이지만 최대 구경이 3인치 정도에 불과、 선진국수준 6인치급 에는 아직 크게 미치지 못하고 있다"며 향후 꾸준한 성장 기술연구가 진행돼야 할 것이라고 말했다.

전문가들은 이와함께 반도체 웨이퍼용 실리콘단결정 제조기술에 버금가는 초정밀 LN/LT 단결정 가공기술의 확보 *전극설계기술 *다이아몬드 박막코 팅 기술 *SMD대응기술 *LN/LT 대체재료개발 등 유관기술에 대한 치밀한 대책이 병행돼야 한다고 지적하고 있다. <이중배 기자>