[뉴 테크놀로지] 초기술 시대 : 꿈의 신소재..'세라믹엔진'

성능이 대폭 강화된 "뉴 세라믹"이 금속을 대체하고 있다.

특히 엔진 우주왕복선등 고부가 고난도 제품에 고성능 세라믹 소재가 잇따라
도입되고 있다.

사실 세라믹은 항아리 유리등의 재료로 오래전부터 인류와 가장 친숙한
물질중의 하나이다.

그럼에도 불구, 다른 산업과 달리 기술발전 정도가 도자기 수준에 머물러
있었던게 사실이다.

그러나 최근들어 원료 정제및 제조기술이 발전하면서 첨단 재료로 각광받고
있다.

이 세라믹 산업에서 기술적으로 가장 앞서고 구체화된 분야는 세라믹 엔진
이다.

미국 일본 등에서는 자동차 세라믹 엔진 시제품이 개발돼 시험중이며
터보차저엔진 등에는 일부 세라믹으로 만든 부품이 이미 실용화되고 있다.

미국의 경우 피니시라인 코팅스, 앨리슨, 일본에서는 교세라, NGK
인슐레이터 등 엔진부품업체들이 세라믹 엔진개발에 적극 뛰어들고 있으며
2000년대초 자동차용 세라믹엔진이 완전 실용화될 예정이다.

세라믹 엔진이 상용화되면 환경오염의 주범으로 꼽히고있는 차량이 무공해
제품으로 바뀌게 된다.

엔진의 온도를 지금 금속제품의 세배이상인 섭씨 3천도까지 높일수 있어
완전연소가 가능해진다.

따라서 불완전연소로 생기는 인체에 해로운 배기가스가 거의 나오지 않게
된다.

또 엔진오일 등이 필요 없어 차량이나 선박 엔진 폐오일로 인한 수질오염도
없어진다.

석유에 대한 의존도도 크게 떨어지게 된다.

세라믹 엔진은 해바라기 기름을 비롯한 식물성 기름, 양이 거의 무한대인
수소 등을 연료로 사용할수 있다.

시골에서는 소등 가축의 배출물에서 나오는 가스를 이용해 손쉽게 에너지를
얻을수 있다.

엔진의 에너지효율은 엄청나게 높아진다.

고온에서 엔진 작동이 가능해 열 효율이 금속엔진에 비해 75%이상 올라간다.

또 피스톤과 실린더의 마찰에 따른 에너지 손실이 줄어들고 금속엔진과는
달리 피스톤과 실린더를 보다 밀착시킬수 있어 열 에너지가 빠져나가는 것을
막을수 있다.

무게도 금속엔진에 비해 30~40%이상 가벼워 차량 전체의 에너지 효율이
올라가게 된다.

이에따라 14개월 가까이 쉬지않고 엔진을 작동시킨후에도 실린더 마모 등
엔진에 대한 이상이 전혀 없는 것으로 실험을 통해 나타나고 있다.

이와함께 엔진오일 물펌프등이 필요가 없어지면서 엔진 부품수가 줄어들어
가격은 떨어지고 대량생산은 오히려 쉬워진다.

세라믹은 항공기 기체 재료로도 활용된다.

특히 미국을 중심으로 한창 개발중인 극소음속 여객기의 경우 세라믹 사용이
필수다.

이 극초음속 비행기는 인공위성처럼 대기권을 빠져나가 마하25로 비행하다
다시 대기권으로 들어오는 방식이다.

대기권 진입때 공기와의 마찰로 인한 섭씨 1천3백도의 고온에 견디기
위해서는 세라믹 소재를 사용해야한다.

세라믹은 이밖에 의료 에너지 기계등 다양한 분야에서 신소재로 사용하는
방안이 활발히 연구되고 있다.

세라믹이 이같이 고부가 신소재로 급부상하고 있는 것은 세라믹이 갖고 있는
고유 성질 때문이다.

우선 열에 잘견디고 무게가 가볍다.

강도가 세고 팽창을 잘 하지않는다.

그러면서도 마모나 부식은 거의 되지않는 특성을 지니고 있다.

이같은 뛰어난 성질에도 불구하고 그동안 쉽게 깨지고 가공이 곤란하며
용접이나 접합이 어려워 실제 사용에는 한계가 있었다.

그러나 일부 세라믹 소재에서 엿가락처럼 길게 늘어나는 성질(초소성)이
발견돼 형체를 쉽게 변형시키거나 가공할수 있는 기반이 마련됐다.

여기에 뛰어난 가공 및 정제기술이 가세하면서 세라믹이 21세기 최고의
신소재중 하나로 등장하고 있다.

( 한 국 경 제 신 문 1999년 1월 5일자 ).