세라믹공학

세라믹공학(Ceramic engineering)이란 이러한 비금속 무기재료의 개발과 응용을 연구하는 학문 분야로서 물리, 화학, 전기, 전자공학이 망라된 첨단 소재 공학분야이다. 세라믹공학은 크게 고전세라믹스와 정밀세라믹스로 구분되며, 정밀세라믹스는 전자요업재료와 구조요업재료로 크게 구성된다. 근래에는 특히 환경, 광학, 핵반응로, 생체용 재료로서 세라믹스의 응용범위가 넓혀지고 있다.

개요

세라믹 공학은 산화물, 탄화물, 질화물과 같은 비금속 무기질 재료의 개발과 응용 방법을 공부하는 분야이다. 물리, 화학, 전기, 전자 공학과 관련이 깊은 공학 분야이다. 세라믹공학과는 다양한 재료 공학 실험과 연구, 체험 교육을 통해 세라믹 첨단 소재 개발을 위한 창의적 사고와 능력을 가진 전문 인력을 양성하는 데 교육 목표를 두고 있다.

세라믹은 도자기, 유리, 시멘트와 같은 전통적인 재료와 차세대 반도체 재료, 광섬유, 고온 초전도체, 전기자동차용 전지 재료, 인조 뼈와 치아, 고강도 기계 부품 재료, 우주선 단열타일 및 발사용 내열재료, 원자로의 구조물과 같은 최첨단 세라믹 재료로 구분되고 종류도 다양하다. 거의 모든 산업 분야에 세라믹 재료가 사용되고 있다.

무기재료

무기재료(세라믹)공학/세라믹스(Ceramic Engineering/Ceramics): 전자재료 혹은 내열재료로 주로 사용되는 이온결합재료(파인 세라믹스) 등에 대해 배운다. 강유전체, 강자성, 반자성 물질 등에 대해서 배우는데, 역시 고체물리가 바탕이 된다. 이 과목은 추후 전자세라믹스와 같은 과목들의 기초가 된다. 구조재료로 주로 사용되는 금속에 비해, 세라믹 재료는 전자소재로 주로 사용되기 때문에 전기적 특성에 초점이 맞추어져 있으며, 어려운 편이다. 이온결합물질이 결정구조나 전기적 측면에서 금속재료보다 훨씬 더 복잡하기 때문.금속과 마찬가지로 기초과목들을 잘 숙지하고 있어야 곳곳에서 잘 활용할 수 있다.

• 세라믹스공정(Ceramics Processing)
• 세라믹스물리화학(Physical Chemistry of Ceramics)
• 전자세라믹스(Electronic Ceramics)

세라믹

일반적으로 재료공학에서는 소재를 금속, 고분자폴리머, 세라믹으로 나누어 구분한다. 그 중 세라믹(Ceramic) 소재를 지칭하는 단어는 도자기를 의미하는 그리스어 'keramikos'에서 유래된 단어이다 가장 초기의 도자기는 토기(Pottery) 였지만 사실 세라믹이란 용어는 순수한 원소 뿐 아니라 많은 재료를 포함하는 굉장히 넓은 의미의 용어이다.

세라믹은 일반적으로 금속 양이온과 비금속 음이온 간의 결합으로 만들어진 화합물을 총칭한다. 조금 더 구체적으로 분류하면 구성성분에 따라 산화물(oxide), 질화물(nitride), 붕화물(boride) 또는 탄화물(carbide)을 포함하며 대체로 고온에서 소결된 비금속성 고체의 형태로 존재한다. 많은 세라믹 재료들은 그 재료를 구성하는 원자 사이에 이온 결합과 공유 결합을 모두 포함한다.

세라믹 재료는 원자들의 배열 상태에 따라 결정질(Crystalline), 비정질(Amorphous)로 구분할 수 있다. 일반적으로 우리가 유리(Glass)라고 부르는 물질은 실리콘의 산화물인 이산화규소의 비정질형태를 뜻합한다.

범위

• 고전 (전통적) 세라믹스: 시멘트, 유리, 도자기, 내화물 등
• 정밀 (현대적) 세라믹스 : 전자 세라믹스, 바이오 세라믹스, 구조재료 세라믹스 등
• 미래적 신 재료: 세라믹스 압전체, 세라믹스 가스터빈 엔진, 결정화 유리, 형상기억합금, 초전도체, 탄소 섬유 등

세라믹공학과 개설대학

• 인하대학교(제1캠퍼스) : 세라믹공학전공
• 충북대학교(제1캠퍼스) : 전자공학부 반도체공학전공
• 경상국립대학교(제1캠퍼스) : 세라믹공학전공
• 경상국립대학교(제1캠퍼스) : 나노・신소재공학부(세라믹공학전공)
• 홍익대학교 세종캠퍼스(제2캠퍼스) : 재료공학부 세라믹공학전공

참고자료

• 〈세라믹공학〉, 《위키백과》
• 〈세라믹공학과〉, 《커리어넷 학과정보》
• 〈재료공학과〉, 《나무위키》
• 직장인의 실험실, 〈<재료공학> 세라믹(Ceramic)의 정의와 활용〉, 《티스토리》, 2020-04-30

같이 보기

• 재료공학
• 세라믹
• 신소재
• 무기재료
• 시멘트
• 유리
• 도자기

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