산업자원부 자료제공 편집자주 : 산업자원부에서 내놓은 파인세라믹산업 중장기 발전계획 보고서 요약본 전문을 3회에 걸쳐 게재한다. 3. 파인세라믹산업의 산업연관효과 (1) 산업연관분석의 의의 쪾한 산업에서 생산된 상품이 다른 산업의 상품생산을 위한 원재료로 투입됨으로써 각 산업은 직·간접으로 서로 밀접한 연관관계를 맺고 있음 - 산업과 산업간의 연관관계를 수량적으로 파악하고자 하는 분석기법이 산업연관분석(input-output analysis 또는 interindustry analysis)임 쪾산업별 생산활동은 최종수요의 상품구성은 물론 각 산업의 생산기술구조와 그에 따른 각 산업간의 직·간접적인 상호연관관계에 달려 있다고 볼 수 있음 쪾또한 각 산업의 투입과 산출관계를 통한 상호연관관계에 기초한 분석기법이므로 한 산업에 대한 수요변화는 관련되는 다른 산업의 공급변화를 의미한다는 점에서 국민경제의 수요와 공급을 산업별로 세분하여 고려해야 하는 경제예측이나 계획수립 등에도 유용한 분석도구로 활용 쪾생산유발계수는 최종수요가 1단위 증가하였을 때 이를 충족시키기 위하여 각 산업부문에서 직·간접으로 유발되는 생산액 수준을 나타냄 - 전방연쇄효과는 모든 산업부문의 생산물에 대한 최종수요가 각각 한 단위씩 발생할 때 어떤 사업이 받는 영향, 즉 전방연쇄효과가 어느 정도인가를 전산업 평균에 대한 상대적 크기로 나타내는 계수임 - 후방연쇄효과는 어떤 산업부문의 생산물에 대한 최종수요가 한 단위 발생할 때 전산업부문에 미치는 영향, 즉 후방연쇄효과의 정도를 전산업 평균에 대한 상대적 크기로 나타내는 계수 (2) 산업연관분석에 의한 파인세라믹산업의 생산유발효과 1) 전방연쇄효과 쪾402기본 부문 수준에서 생산유발계수표를 가로로 보았을 때, 파인세라믹과 연관성이 높은 먼저 상위 30부문을 보면 다음과 같음 - 파인세라믹은 저항기 및 축전기에 대한 수요가 1단위 발생하였을 때 0.059131의 생산이 유발되어 가장 큰 것으로 나타났으며, 다음으로 기타 전기장비(0.044515), 기타 전자부품(0.037513) 등의 순으로 나타났음 - 파인세라믹의 생산유발을 견인하는 제품으로는 상기한 3가지 이외에 전기 및 전자제품, 그리고 기계 등 조립가공업종의 주요 연관품목임을 알 수 있음 2) 후방연쇄효과 402기본 부문 수준에서 생산유발계수표를 세로로 보았을 때, 파인세라믹과 연관성이 높은 상위 30부문을 보면 다음과 같음 - 생산유발이 높은 제품은 기초무기화화물(0.59131), 기타 토석제품(0.044515), 중유(0.037513), 통화금융기관(0.034693) 등의 순으로 나타났음 - 특히 상위 부문에 에너지 부문이 많이 나타난 것이 특이한 점으로 볼 수 있는데, 이는 파인세라믹 제품의 생산에 에너지가 많이 소비됨을 의미한다고도 할 수 있음 (3) 시사점 쪾파인세라믹산업이 다른 연관산업에 미치는 효과를 분석하기 위하여 한국은행의 산업연관표 연장표(1998)를 이용한 산업연관분석을 실시함 쪾생산, 부가가치, 수입 등의 측면에서 종합적으로 분석할 때, 파인세라믹산업이 다른 관련 산업에 미치는 영향은 상당히 크며, 밀접한 관계를 맺고 있음 - 즉, 다른 산업의 발전을 위해서 파인세라믹산업의 역할은 매우 중요함 쪾전후방연쇄효과를 분석 결과를 보면 전술한 바와 같이 - 저항기 및 축전기, 기타 전기장비 및 전자부품, 전자코일 및 변성기 등 IT 산업에 미치는 연관효과가 상당히 큰 것으로 나타나고 있음 - 특히 전자부품과 자동차 부품에 대한 전방연쇄효과가 큰 것으로 나타나고 있는 바, 이는 파인세라믹 분야의 기술개발 등 산업발전이 이루어지지 않고서 전자분야 및 자동차 분야의 발전에 상당히 부정적 영향을 미친다고 해석할 수 있음 쪾따라서 파인세라믹산업은 다른 연관산업의 발전과 직접적인 관계를 맺고 있기 때문에 선도적인 기술개발 및 발전은 필수불가결한 요소이며, 다른 산업의 발전을 위해서 파인세라믹산업의 역할은 매우 중요함 4. 국내 파인세라믹산업의 현위치 및 중장기 분석 전망 (1) 국내 파인세라믹산업의 현위치 1) 산업개요 쪾국내 파인세라믹 산업은 1980년대 후반부터 생산 규모 및 기술면에서 비약적인 성장 쪾현재 범용 신소재분야에 있어서는 일부 부분을 제외하고 국제경쟁력을 갖춘 것으로 평가 쪾그러나 그 동안 축적된 연구개발의 경험과 양질의 인적자원이 급속하게 향상되어 향후 기업의 응용연구와 잘 결합할 경우 성장 잠재력이 클 것으로 기대되므로 이 분야에 대한 관심 증대 쪾국내 파인세라믹 산업은 급속한 수요증대에 힘입어 90년대 들어 연평균 15% 이상의 성장을 지속 쪾그러나 국내 생산의 대부분은 범용제품이고 핵심소재 및 부품은 거의 수입에 의존하고 있음 쪾수요패턴은 1980년대 수요 확장기에는 공급부족으로 인하여 수입의존도가 매우 높았음 쪾1990년대 수요 창출기에는 기능화 및 고부가가치 창출을 위한 노력이 진행되고 있음 2) 국내 파인세라믹산업의 한계 쪾원료기술 및 제조기술의 취약 - 기능성 분말 소재가 대부분 수입품으로 원료 소재산업의 부재 및 취약 - 조성물 소재 제조경쟁력의 약세 - 원천설계기술의 미흡으로 최초 상품개발이 거의 없고, 선진국 제품을 국산화하는 수준임 - 따라서 고부가가치제품이 없고, 저가공급으로 시장을 침투하고 있음 쪾기술개발상의 장점 미흡 - 기술개발에 대한 동기 부여 미흡. 즉, 시장확대나 수익창출과 기술개발에 따른 장점이 없기 때문에 주로 수입에 의존하게 됨 - 그 결과 선진기업들과 차별화된 제품개발이 어려울 뿐만 아니라 부가가치도 크게 낮은 수준임 쪾전문인력의 부족 - 세라믹 관련 배출 인원은 풍부하나 현장 엔지니어의 고급화는 인건비 부담 때문에 어려운 실정임 - 연구개발잠재력은 크지만 전문인력의 현장 기피현상으로 생산기술자는 빈약한 실정임 쪾기술개발 인프라 취약 - 전자기기 및 부품의 신기술동향 파악의 어려움으로 기술개발품목 선택의 부적절 - 유망부품의 개발방향 및 개발시기의 불합리성 - 신뢰성 인증 및 전문인력 양성을 위한 기반 미비 쪾짧은 제품수명주기 - 파인세라믹 제품의 수명주기가 짧기 때문에 기술개발 후 시장에서의 수요창출기간이 단기적임 - 결국 고비용의 기술개발이 이루어졌으나 수익은 창출시키지 못함 쪾과다한 투자비 - 장치산업이라는 특징을 가지고 있어 투자비에 비해 위험이 많음 - 설비투자비에 비하여 상대적으로 생산량이 매우 적음 쪾업체의 영세성 - 부분의 관련 업체가 영세하기 때문에 기술개발을 위한 여력이 없음 쪾시장의 협소 - 기술개발이 성공해도 시장이 협소하여 상용화에 어려움 - 국산화가 이루어져도 수요기업들이 사용을 기피하는 경향이 있음 - 이는 기술수준이 낮아 신뢰성이 부족하다고 하기보다는 신뢰성보장제도가 정착되지 못했기 때문임 - 또한 해외 시장조사체계와 해외마케팅 능력이 부족하여 해외시장 진출에도 상당한 어려움에 직면하고 있음 쪾수급통계시스템의 미비 - 파인세라믹 분야의 정기적이고 체계적인 수급통계 등의 기초자료 부재로 업계동향 파악의 애로 및 산업발전 계획 수립에 어려움 - 파인세라믹은 관련 제품에 포함되어 있어서 순수 파인세라믹 품목만의 통계 산출에 어려움 쪾파인세라믹 기술은 초기의 모방기술에서 대등기술로 발전하고 있음 (2) 국내 파인세라믹산업의 중장기 전망 1) 전자세라믹 분야 쪾국내 파인세라믹 산업의 2002년 수요를 기준으로 할 때 전자세라믹 분야의 비중이 전체 수요의 72% 정도로 가장 높음 쪾전자분야의 전세계 시장 규모가 향후 5년간 년 10% 이상의 지속성장 쪾전자분야에 대한 국내 업체의 세계 시장경쟁력 및 시장 점유율 상위 점유 쪾전자분야의 완제품에 파인세라믹 부품의 사용 비중이 높음 - 예를 들면, 무선통신부품의 70%, 디스플레이의 55%, Li 2차 전지의 40% 이상이 사용됨 쪾그러나 이러한 부품의 대부분을 일본이나 미국 등으로부터 수입에 의존 쪾따라서 향후 파인세라믹 분야의 발전과 수입의존도를 낮추기 위하여 전자세라믹 분야에 대한 집중적인 투자와 기술개발이 예상 2) 구조세라믹 분야 쪾구조세라믹 분야의 비중이 전체 수요의 17.4% 정도로 전자세라믹에 이어 두 번째로 높음 쪾구조세라믹분야에서는 고온·내식·고강도 분야 및 세라믹 공구 분야가 10% 이상의 성장이 예상되며, 내마모용 소재 분야는 9.2%의 성장이 예상됨 쪾국내에서는 1980년대부터 연구개발이 시작되어 SIALON의 개발, SiC의 고상소결, Si3N4의 액상소결, 고인성 ZrO2의 개발, 다이아몬드의 합성 등 많은 학문적 진보가 이루어졌음. - 절삭공구, 합성 다이아몬드, 메카니칼 씰 등의 제품이 국산화되었으나 시장규모는 엔진용의 개발부진으로 크게 성장하지 못했음. 쪾제품생산과 직접 관련되는 성형, 가공, 접합 및 coating에 대한 연구는 최근에 선도기술개발 과제에서 체계적으로 연구 개발이 시작된 단계임 - 또한 대학 및 정부 출연 연구소에서 분말 합성, 성형기술, 접합기술, 소결기술, 복합재료 제조기술 등 구조 관련 요소기술의 연구개발이 이루어지고 있음. 쪾절삭공구의 지속적 성장, 미국 Norton 사의 세라믹 볼 베아링 사업 확장, 독일 Benz 사의 세라믹 밸브 채용 발표, 미국과 일본의 세라믹 가스터빈 시운전 성공 등의 호재가 나타나 최근 그 열기가 되살아나는 시점에 있음. 쪾산업고도화에 따라 고온, 마모, 부식 등 가혹한 환경에서 사용되는 부품이 필요하게 되고, 이에 따라 기존의 금속 또는 고분자 부품으로 대체하는 노력은 계속되고 있음. - 따라서 산업용 구조 시장은 점차적으로 성장될 것으로 예측됨 쪾자동차용 구조는 내열, 내마모, 단열 및 고온강도가 우수한 특성을 이용하여 엔진의 연비향상, 고성능화 및 유해 배기가스의 발생을 감소시킬 목적으로 사용됨. 쪾필터의 산업화는 선진국에서 활발하게 진행되고 있으며 국내의 폐기 정화 및 정수용 세라믹 필터 시장은 50억 달러 규모로 크게 확대될 것으로 예상됨. - 현재 환경오염 방지산업에서 쓰이고 있는 필터는 주로 고분자섬유나 금속 필터가 주종을 이루고 있으나, 특성이 우수한 필터로 점차적인 대체가 이루어지고 있음. 쪾가스터빈은 연료의 연소로부터 얻어지는 열에너지를 유효한 기계적 에너지로 변환하는 동력기관이며, 국가 기간산업의 주된 에너지 공급원으로써 국가 안보적 측면에서 선진국에 종속될 수 없는 중요 기술분야임. - 최근 기술 선진국에서는 내열, 내부식성, 고온강도 등이 우수한 구조를 이용한 고효율 세라믹 가스터빈의 개발이 진행되고 있으며, 그 열효율은 42% 이상으로 기대되고 있음. - 국내에서도 세라믹 가스터빈의 실용화를 위해서는 핵심요소기술 개발, 시스템개발 및 소재 개발이 이루어져야 할 것임. 3) 바이오세라믹 분야 쪾국내 바이오 세라믹 연구는 80년대 초반에 미생물 관련 바이오 세라믹에 대한 연구를 시작으로 80년대 중반부터 생화학 바이오 세라믹에 대한 연구가 시작 - 90년대 중반부터 생체 바이오 세라믹에 대한 연구가 진행되었으나 아직 선진국에 비해 기술적으로 10년 이상 뒤떨어지고 있음. 쪾현재 바이오 세라믹에 대한 연구는 산업자원부 차세대 프로젝트로서 요업기술원의 총괄주관으로 2000년부터 9년간 450억원을 투입하여 “생체 하이브리드 재료 및 응용기술 개발”과제를 수행 - “생체 활성세라믹 제조 및 생체 적합성 연구”등 8개의 세부연구과제에 4개의 연구기관과 5개의 대학, 6개의 병원 및 20여개의 기업이 참여하여 연구를 수행하고 있음 - 이외에 보건복지부에서 바이오 세라믹 관련 4~5개의 연구과제를 수행하고 있음. 쪾향후 제3세대 생체재료로 생체활성과 생체분해성이 융합된 특성을 갖으며 체내 매식시 유전자를 활성화시켜 인체 자체가 치유의 능력을 갖게 도와주는 재료와 인체 환부를 스스로 찾아가 치료하는 DDS(Drug Delivery System)재료 등의 연구가 진행될 전망임 - 또한 생체활성 세라믹의 물성향상을 위하여 HAp/HAp, HAp/고분자, HAp/콜라겐, HAp/나노입자 등의 복합체 연구가 활발해질 전망 - 한편으로는 티타늄이나 Co-Cr 금속표면에 결합력이 높고 안정한 HAp를 코팅하여 생체활성을 부여하는 새로운 코팅기술이 개발될 전망임. 쪾바이오 세라믹 관련 생체 이식재는 바이오알파(주) 등 국내 몇몇 기업에서 생산하고 있으나 그 생산량은 국내 수요에 아직 못미쳐 거의 수입에 의존하고 있음. - 바이오 세라믹 산업은 국민소득 향상과 건강에 대한 소비자의 욕구가 급증하고 있어 빠른 성장을 할 것으로 기대되며, 향후 10년후에는 바이오 세라믹 시장이 전체 파인세라믹 사장에 큰비중을 차지할 것으로 예상됨. 4) 신기술과 복합된 기술제품의 확산 쪾기계, 구조세라믹 분야는 친환경 및 에너지 절약형 산업구조로 변화함에 따라 응용범위가 확대되어 수요비중이 점차 증가할 것으로 예상 쪾따라서 IT, BT, NT, ET, ST 등 분야와 결합된 새로운 형태의 기술복합형 파인세라믹 분야의 성장이 예상 쪾이런 분야에 대한 지속적인 투자와 개발이 이루어질 것으로 예상 Ⅴ. 파인세라믹산업의 중장기 발전계획 수립 1. 파인세라믹산업의 중장기 발전비젼 2. 추진방향 (1) 패러다임 변화 □ 5T(IT, BT, NT, ET, ST) 산업의 발전에 따른 부품의 소형화 및 다기능화 - 다양한 신소자/신소재 기술의 융합화 □ 산업의 4대 트랜드(모바일화, 퍼스널화, 친환경화, 친인간화)에 따른 4가지 벽 탈피로 경쟁력 강화 - 가격, 시장, 기술, 품질 벽 탈피 및 요소·응용기술력 극대화 쪾산업환경 - 파인세라믹의 전문화, 특성화로 세계 제일주의 지향 - 노동 집약적 산업에서 고부가가치 장치산업 전환 - 가격, 품질, 디자인, 납기 등 경쟁우위 선정 경쟁 치열 - 파인세라믹기술의 지적재산권인 원천/핵심기술 확보 가열 - 소재/설계/공정장비/생산기술 등 토탈개발 형태로 발전 쪾기술환경 - 제품의 소형화, 초정밀화, 고기능화에 따른 초소형 고기능 소재 개발 - 복합화, 다기능화, 융합화에 따른 복합기능 소재 설계기술 개발 - 부품의 집적화, 모듈화, 저전력화, 친환경화로 변화 - 신기능 및 신물질 창출을 위한 신재료/신소자의 지속적인 원천기술개발 쪾정부정책 - 원천 기술 보유 확대를 위한 기반기술 조성에 안정적이고 집중적인 투자 - 수입대체를 위한 세라믹분야 선택과 집중적인 개발 투자 (2) 추진방향 □ 선택과 집중 개발로 산업기술의 국제 수준화 - 원천기술 및 핵심생산기술 확보를 통한 산업기술의 향상 도모 - 국내 연구역량 집결을 통한 기술개발능력 극대화 □ 파인세라믹산업 육성 지원을 위한 선진국 수준의 R&D 인프라 구축 - 시뮬레이션을 통한 신소재 공정 개발 지원 - 정밀시험분석을 통한 업체 신제품 개발 지원 □ 산업투자 확대로 파인세라믹산업 활동의 활성화 - 설비 개체 자금의 저리 융자 지원 - 중장기 육성 품목 선정 및 지원 확대 □ 기업의 인력난 해소를 위한 인력 육성 - 인력양성사업의 활성화 - 전문기술인력 배출 강화 □ 국내 시장 활성화로 파인세라믹산업 육성 - 국산 제품의 신뢰성 인증을 통한 수요 확대 - 파인세라믹에 대한 B2B 전자상거래 활성화 □ 해외 수출시장의 지속적 개척 - 소재·부품 수출촉진단 파견으로 신규시장 확보 - 세계 일류상품 발굴 확대 및 지원활동 강화 3. 파인세라믹기술의 Road Map 쪾세라믹 산업은 인류 문명사와 함께 발달해 왔으며, 석기시대를 거처, 19세기에 이르기까지, 천연원료를 사용한 주거 및 생활용품이 주종이었음. 쪾19세기 초 공업사회의 진전에 따라 세라믹이 갖는 내열성, 고강도, 내부식성의 기본물성을 기계 및 전자부품에 활용하기 위한 시도부터 파인세라믹 산업이 시작됨 쪾1920년대 가공절삭공구로의 적용, 1930년대 전기 및 자기적 성질이 발명되면서 전자 부품소재로 태동 발전되기 시작 쪾1940년대 BaTiO3의 발명과 강유전성, 압전성, 반도성 등이 확인되면서 콘덴서, 압전체 및 저항체로 상품화개발 박차 쪾1950년대 세라믹절삭공구가 개발되어, 절삭속도를 기존보다 10배 이상 고속화함으로서 기계정밀 가공에 큰전기를 마련 쪾1960년대 라디오, TV, 통신기기 및 컴퓨터의 핵심부품소재로 자리 메김 쪾1970년대는 광통신, 1980년대는 자동차부품, 1990년대는 무선통신부품 및 평판 디스플레이 부품으로 확대 성장함 쪾2000년 이후는 제품의 고기능화, 소형 경량화, 모바일 퍼스널화 추세에 대응 나노세라믹시대로 진입하고 있으며, 쪾정부시책의 육성산업인 IT, BT, NT, ET, ST등의 첨단 산업과의 연계성도 날로 커가고 있어, 이들 산업과의 연계성을 감안 Road Map을 작성함. (1) 파인세라믹산업의 Road Map (2) 파인세라믹의 변천사 (3) 파인세라믹 대표적 제품 Road Map 1) 전자 세라믹 제품 쪾절연체의 Road Map 쪾유전체의 Road Map 쪾압전체의 Road Map 쪾자성체의 Road Map 쪾평판디스플레이용 투명전도막의 Road Map 2) 기계구조 세라믹제품 쪾기계구조 세라믹 제품의 Road Map 3) 환경 세라믹 제품 쪾환경 세라믹제품의 Road Map 4) 에너지 세라믹 제품 쪾에너지 세라믹 제품의 Road Map 5) 바이오 세라믹 제품 쪾바이오 세라믹 제품의 Road Map (4) 전자세라믹 기술 Road Map 쪾전자제품의 모바일화, 퍼스널화, 디지털화에 따라 전자세라믹제품은 초소형화, 고적층화의 칩부품기술이 가장 큰 관건이 될 것임. 쪾적층 칩부품의 크기는 1005→0603→0201, 적층수 수백층 이상, 분말은 50nm급 이하로 나갈 것임. - 적층칩콘덴서, 적층칩 저항, 적층칩 인덕터, 적층칩LC필터, 적층칩써미스터, 적층칩배리스터 및 LTCC 등 - 이중 일부는 박막적층 제품까지 진전 예상 쪾예로서, 재료는 유전체, 적층칩은 LTCC와 콘덴서, 인덕터를 언급함. 1) 세라믹 기판 쪾LTCC Road Map 2) 적층칩콘덴서(MLCC) (5) 기계구조세라믹 기술 Road Map 쪾기계구조세라믹이 관련 분야에 미치는 효과 - 고온 고강도 구조 세라믹이 개발되면, 관련 산업에 미치는 연계효과는 매우 큼 - 국내는 최고성능의 물성을 내기 위한 특수 생산장비 부족으로 최고급품의 제조를 못하고 있는 실정이 가장 큰 관건임. 쪾수량대비 장비투자비 막대, 사업성저조 예) 열간가압프레스(HP, HIP) 등 1) 단층세라믹 개발 Road Map 쪾수요산업 : 발전, 수송, 우주, 방위, 유리, 알루미늄, 화학, 정유, 철강, 농업, 광산, 임업 쪾재질 : Si3N4, SiC 중심BT관련 중장기 과제가 많음. 쪾단층세라믹 개발 Road Map <표 Ⅳ-2> 파인세라믹산업의 전방연쇄효과 부문 명칭 생산유발효과 부문 명칭 생산유발효과 (가로방향) (가로방향) 1 파인세라믹 1.011108 16 유선통신기기 0.015719 2 저항기및축전기 0.059131 17 무선통신및방송장비 0.015046 3 기타전기장비 0.044515 18 기타영상음향기기 0.014366 4 기타전자부품 0.037513 19 인쇄회로기판 0.013287 5 전자코일및변성기 0.034693 20 VTR 0.012715 6 기타전기변환장치 0.033811 21 측정및분석기기 0.012330 7 전기공급및제어장치 0.029639 22 사무용기기 0.009639 8 개별소자 0.026140 23 집적회로(IC) 0.009389 9 가정용전열기기 0.025068 24 모터싸이클 0.008395 10 난방및조리기기 0.020702 25 기타가정용전기기기 0.008275 11 변압기 0.019653 26 금속성형처리기계 0.008243 12 발전기및전동기 0.019612 27 기타화학제품 0.008216 13 음향기기 0.018681 28 자동조정및제어기기 0.008004 14 펌프및압축기 0.018336 29 가정용금속제품 0.007848 15 엔진및터빈 0.017563 30 자동차용엔진 0.007584 <표 Ⅳ-3> 파인세라믹산업의 후방연쇄효과 부문 명칭 생산유발효과 부문 명칭 생산유발효과 (가로방향) (가로방향) 1 파인세라믹 1.011108 16 골판지및골판지상자 0.015719 2 기초무기화합물 0.059131 17 비통화금융기관 0.015046 3 기타토석제품 0.044515 18 석회및석고제품 0.014366 4 중유 0.037513 19 도로화물운송 0.013287 5 통화금융기관 0.034693 20 액화석유가스 0.012715 6 기타공학관련서비스 0.033811 21 염료, 안료및유연제 0.012330 7 경유 0.029639 22 기타원지및판지 0.009639 8 화력 0.026140 23 등유 0.009389 9 가계외소비지출 0.025068 24 석회석 0.008395 10 합성수지 0.020702 25 석유화학중간제품 0.008275 11 부동산임대 0.019653 26 전신·전화 0.008243 12 도매 0.019612 27 종이용기 0.008216 13 요업원료광물 0.018681 28 연구기관(국공립) 0.008004 14 원자력 0.018336 29 석유화학기초제품 0.007848 15 기계장비및용품임대 0.017563 30 손해보험 0.007584 세계 일류 파인세라믹 산업 경쟁력 확보