광학세라믹소재결정성장제어원

재료가 요구하는 광학적 기능 및 부가적인 기능을 구현하기 위해 재료를 용융하여 한 개의 결정방위로 재 결정화 하면서 성장시키는 공정장비를 제어한다.

광학세라믹소재결정성장제어원 직업 종사자가 업무를 수행하는 모습
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광학세라믹소재결정성장제어원

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주요 업무

수행 직무

  • ▶ 종자결정의 방위를 결정하고 요구형상을 가공한다.
  • ▶ 결정성장장치의 온도와 분위기를 제어하고 결정성장로의 온도구배(물체 내부를 열전도 할 때 평행한 양면의 온도가 각각 일정하고 물체 내부가 일정하다면 물체 내부의 온도분포는 직선이 되며 이 직선의 기울기를 온도구배라 한다)를 제어한다.결정성장공법에 따라 도가니재질, 원료소재의 용융, 고화특성, 종자결정의 회전속도, 온도, 결정성장장치의 분위기, 용융물 흐름, 공정 중 자기장, 성장된 결정의 열충격, 자기장의 변화를 제어한다.
  • ▶ 성장로의 온도를 내릴 때 내부의 온도구배를 제어하고 상온까지 냉각시켜 성장로 밖으로 추출한다.

작업강도

가벼운 작업

작업장소

실내

육체활동

손사용, 시각

워라밸 & 사회적 평가

워라밸

고온·고진공 결정 성장로가 설치된 전용 공간에서 근무하며, 공정 중 장시간 모니터링이 필요한 특성상 교대 근무 체계를 운용하는 경우가 있다.[1] 한국광기술원(KOPTI)·한국세라믹기술원(KICET) 등 연구기관 소속의 경우 정규직 연구원·기술직으로 채용되어 안정적인 고용과 연구 복지를 누릴 수 있다.[2] 광학 단결정 소재 분야는 국내 전문 기업 수가 제한적이어서 숙련 기술자의 희소성이 높으며, 경력자 위주의 수시 채용이 이루어지는 경향이 있다.[3]

사회적 기여

광학 단결정 소재 국산화는 사파이어·YAG 등 핵심 소재의 해외 의존도를 낮추고 LED·레이저·방산 광학 산업 자립에 기여한다.[4] 고품질 광학 단결정 소재는 국방 적외선 광학 시스템, 의료 레이저 장비, 첨단 통신 시스템의 핵심 부품으로 국가 안보와 의료 기술 향상에 이바지한다.[5] 광학 세라믹 단결정 생산 기술 고도화는 반도체·디스플레이·방산 등 연관 산업 전반의 소재 품질 향상과 첨단 산업 생태계 강화로 이어진다.[6]

여담

  • •

    단결정은 결정 전체에 걸쳐 원자 배열이 균일하게 이어진 소재로, 광학적 균질성과 투과 특성이 다결정보다 월등해 고성능 레이저 매질·적외선 광학창·반도체 기판 등 정밀 응용에 필수적이다.[7] 한국광기술원(KOPTI)은 산업통상자원부 산하 국내 유일 광융합기술 전문 연구기관으로, 광학용 단결정 소재 개발 및 공정 기술 연구, 기업 기술 이전에 기여하고 있다.[8] 일진디스플레이는 Advanced Kyropoulos(KY)법을 이용해 2,050℃ 이상 고온에서 60kg 이상 대구경 사파이어 부울을 성장하며, 세계 최고 수준의 초고평탄도 사파이어 기판을 LED·광학 분야에 공급하고 있다.[9] 사파이어 CZ 성장 공정에서 열 및 질량 전달 현상의 정밀 제어가 고품질 단결정 성장의 핵심이며, 수치 해석(유한요소법) 연구가 국내 학계에서 활발히 수행되고 있다.[10] 단결정 성장 방법은 CZ·KY·Bridgman 등 기계적 방법과 수열합성·기상 성장 등 화학적 방법으로 나뉘며, 사파이어·YAG·루비·LiNbO3 등 소재마다 최적 방법이 다르다.[11]