[월간세라믹스 1993년 2월호] 세계 세라믹스 연구동향(17)

노스웨스턴대학교 산업화연구소

김 진 오

노스웨스턴대학교 품질공학센터

오대호의 하나인 미시간호수 가에 자리잡고, 미국 중서부 공업지대의 정점 인 시카고의 북쪽 근교에 위치하고 있는 노스웨스턴대학교(Northwestern Univer- sity). 이 학교의 이공대학(School of Engineering and Applied Science)은 1992 년 현재 학부생 1600명과 대학원생 1100명의 구성 비율에서 알 수 있듯이 대학원 중심의 연구 대학이다. 어느 대학교에서나 대학원의 교수와 연구원 및 학생들이 활발히 연구에 임하고 있지만 이 대학의 특징은 산학협동의 다리 역할을 하는 산 업화연구소 BIRL이 활발히 활동하고 있다는 것이다. BIRL(Basic Industrial Research Laboratory)이라는 이름이 말해주듯 이 연구소는 선진 학문과 기술을 생산 라인으로 이전하여 산업화 및 상업화하는 임무를 띠고 있다.

대학의 이론과 산업 현장의 응용 사이의 거리를 좁히기 위하여 BIRL이 설 립된 것이다. 미국 DOE(Department of Energy)가 노스웨스턴대학교에 2천6백만 달러의 기금을 주어 1987년에 이 연구소를 설립토록 한 배경에는 이 대학교의 재 료과학 분야에서의 유명도가 큰 역할을 하였다. 이 대학교는 1956년에 미국에서 는 처음으로 재료과학과를 개설하였고, 그 3년 후에는 연방정부로부터 소재연구센 터(MRC: Materials Research Center)를 설립토록 선정된 바 있는데, 이 센터는 그 당시 미국내 세군데의 첫 연구센터들 중의 하나이다. 그후 괄목할 만한 성장 을 보여 정부와 기업체들로부터 받는 연구자금을 토대로 여러 분야의 소재 관련 연구센터들이 이 대학교 내에 설립되었다. 이들 중에는 초전도, 마찰 표면과학, 생산공학 등의 연구를 하는 센터들이 포함되어 있다.

미국 DOC(Department of Commerce)의 한 보고서에 따르면 21세기 미국 의 흥망성쇠를 좌우할 일곱 가지 기술집단이 열거되어 있는데 그 중 신소재가 첫 번째를 차지하고 있다. 미국 산업의 경제적 부흥이라는 사명을 가지고 있는 BIRL의 우선적인 관심은 소재의 개발, 공정 및 특성 평가와 아울러 이 분야의 선 진 기술을 생산 현장에 바로 이전할 수 있는 장치 개발에 있다. 제조업에서 필요 한 재료의 성능 향상을 위해 BIRL은 산업용 기계, 절삭 공구, 베어링 및 금형 등 의 수명을 효율적이고 경제적으로 연장하는 신소재와 장치를 개발해왔다. NASA(미 항공우주국)를 위해서 우주왕복선 엔진용 내마모성 베어링 코팅을 개발 하고 있고, 미 공군의 의뢰로 섭씨 2천도 이상의 고온용 신소재 및 장치를 개발하 고 있다. 단결정 성장, 전자 세라믹스, 접합재 그리고 다이아몬드 코팅 같은 유망 신소재의 생산 및 평가를 할 수 있는 BIRL의 능력은 무엇보다도 연5조달러 상당 의 세계 전자산업에 큰 영향을 미칠 것이다.

필자가 BIRL과 간접적으로 연관을 가지게 된 계기는 그곳에서 제조된 질 화탄소박막의 탄성계수를 필자가 사용하는 초음파현미경을 이용하여 측정한 때이 다. 박막코팅 기술에 있어서 BIRL의 우수한 업적, 즉 구조 복합재료의 강도를 증가시키도록 경제적으로 섬유에 코팅을 하는 방법은 수요자들을 만족시키고 있 다. 질화타이타늄과 같은 세라믹 박막을 코팅한 기어, 베어링, 롤러, 갬 등은 수 명이 훨씬 연장되고 더 큰 하중에 견딜 수 있음을 입증하였다.

BIRL에서 추진하는 구체적인 연구 개발 분야는 수요자들의 요구에 달려있 지만, 현재 초점을 맞추고 있는 기술 분야는 (1) 마모 및 부식 방지용 소재와 방 법, (2) 구조용 소재, (3) 검사 및 공정 관리의 자동화 등이다. 또한 갖추고 있는 시설과 인적 자원을 토대로 한 관심 분야는 (1) 덩어리나 박막 또는 복합재료 형 태의 금속, 세라믹, 폴리머 등의 생산 및 공정, (2) 마고, 파괴, 피로 및 부식과 관 련한 소재의 성능이다.

우수한 고속 반응스퍼터링 능력을 이용하여 BIRL은 고온 초전도체 제조 공정을 개발하고 있어 이러한 재료를 제조하거나 사용할 수 없는 수많은 업체들 에게 그 혜택이 돌아갈 수 있다. NASA의 과학자들이 새로운 복합재료를 개발하 기 위해 사용할 화학적 증기 침투장치를 BIRL의 과학기술자들이 설계와 설치를 하고 있다. 전기도금산업 컨소시엄과의 프로젝트에서 BIRL은 심각한 유해 배출 물 문제를 해결하였다. 이와 같이 BIRL은 개별 업체 뿐 아니라 연합체와도 협력 하여, 투자에 비해 훨씬 큰 혜택을 얻을 수 있게도 한다. 특정 산업의 많은 업체 들이 후원하는 그룹과제에 의해 완벽한 과학적 지식을 갖춘 신기술이 제공되고 기술이전이 매우 효율적으로 이루어진다. 그룹과제에 참여한 각 업체들은 지식을 공유함으로써 부가적인 자료를 얻을 수도 있다.

독립적이고 응용화된 연구 개발을 추구하는 BIRL의 방향은 (1) 시험적 공 장 설비 건설, 시제품 생산 및 평가, 그리고 기업체 또는 관청의 실무자에게 신기 술 훈련 등을 통하여 종래의 연구과제 이상의 실용적인 용역 제공, (2) 실무 유경 험 연구원들에 의해 효율적으로 제조 생산 현장으로의 기술 이전, (3) 엄격한 지 적소유 보호, 특허 및 면허 추구, 그리고 새로운 벤처 산업에 적극적 원조 및 참 여 등이다. 산-학-연 협동체제가 절실히 요구되어 그 시행에 들어간 우리나라의 연구기관에서도 참조할 만한 모델이 BIRL이라고 생각된다. (끝)