메탈실리콘
메탈실리콘(MG-Si, Metallurgical Grade Silicon)은 광산에서 추출한 규석과 카본(Carbon)을 용해/환원과정을 거쳐 만들어지는 원료로, 합금, 반도체 및 태양광 소재의 핵심인 폴리실리콘(Poly-silicon) 제조의 주원료로 사용된다. 메탈실리콘은 모래에서 추출한 규소의 가공 방식에 따라 무기실리콘과 유기실리콘으로 나뉜다. 무기실리콘은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 실리콘 전지의 주재료인 폴리실리콘의 원료다. 폴리실리콘은 반도체용과 태양전지용으로 나누는데, 반도체용으로 90%를 소비하고 있고, 10% 정도를 태양전지용으로 소비하고 있다.
개요
메탈실리콘은 지구상 원소중에서 가장 많이 존재하는 원소로서 세미메탈, 메탈, 논메탈 형태로 존재하며, 천연적으로 실리카 또는 실리케이트 형태로 구성 되어있다. 메탈실리콘은 광범위하게 공업 생산에 사용되는 명칭으로, 실리콘 함량이 97%이상을 포함하는 제품이며, 생산방식은 원료로 규소와 탄소를 사용한다. 99 Silicon metal의 의미는 금속 실리콘 금속 또는 결정질 실리콘 금속으로 실리콘이 99 % 이상 포함된 제품이다. 실리콘은 지구상에서 최대 25.8 %까지 존재하며 크리스탈, 석영, 석영 자갈, 천연 실리카 모래를 포함하여 실리카 또는 규산염으로 존재한다. 자원은 풍부한 하나, 세계의 실리콘 금속 자원 분포가 고르지 못하여 브라질, 마다가스카르와 과테말라, 미국, 캐나다, 러시아, 프랑스, 중국, 중동 등 30개 국에만 집중되어 있다. 메탈실리콘은 SiO₂ 원석과 부재료(전극, 콜타르, 카본, 우드칩등)를 전기로에서 가공하여 Si 순도 99.3% 이상의 Metallurgical Silicon 생산된다. SiO₂ 원석의 순도와 불순물의 특성에 따라 생산되는 메탈실리콘의 순도가 결정된다.
생산
메탈실리콘은 석영(Quartz)을 고온에서 환원제와 함께 가열을 통해 순수 실리콘을 얻는 공정으로 구성되어 전기세가 원가의 가장 높은 부분을 차지하고 있으며, 그외 환원제가 30%, 전극이 10%로 구성되어 있다. 메탈실리콘 사업이 핵심은 질 좋은 석영 광산과 전기세가 싼곳에서 생산라인을 운영하는 것이 주요하며, 많은 양의 물류가 필요하여 수출에 따른 지리적 위치가 우수한 곳이 사업이 성공 여부를 결정할 수 있다.
메탈실리콘의 생산 방법은 원재료, 부재료를 용해로에 용해 시킨후 출탕, 응고작업 및 럼프생산공정으로 진행된다.
메탈실리콘의 생산은 국가별로 분류 시 중국이 50%이상 차지하고 있으며, 러시아, 노르웨이, 브라질 등 국가에서 생산된다. 그러나 최근 중국의 전기사용량 규제와, 환경오염규제로 인해 메탈실리콘 생산량은 줄고 있어 국내 폴리실리콘 기업은 중국제품의 의존도를 낮추기 위해 원재료 구매 다각화를 진행중에 있다.
응용
메탈실리콘은 전통적으로 알미늄-합금 및 화학산업에서 많은 수요가 있으며 반도체시장 및 태양광시장의 성장에 따라 새로운 수요의 창출의 기회가 있다. 산업별 메탈실리콘의 사용 비율은 알미늄합금산업 : 50%, 화학산업(유기실리콘) : 30%, 반도체 및 Solar 산업 : 20%, ·향후에는 Solar 산업의 비중증가 예상된다.
메탈실리콘의 응용분야 용도 사용 형태 응용 제품 폴리실리콘 POWDER 반도체, 태양광 유기실리콘 POWDER 섬유유연제, 제포제 및 항박테리아 처리제, 밀폐제, 윤활제, 도료 및 합성고무, 전자산업용 실리콘 웨이퍼 화장품, 가구 및 차량용 광택제 합금 LUMP 알루미늄합금, 철강합금 특수GAS POWDER Mono-실란(SiH₄), ELTLFFKS(Si₂H₆), 삼염화실란(HSiCl₃) 3D 프린팅 POWDER 3D 프린팅 원료
제품의 분류
메탈실리콘은 실리콘의 함량이 98%~99.99% 순도로 순도가 높을수록 반도체용 재료로 사용된다. 메탈실리콘의 분류는 불순물의 함량에 의해 정해 진다. 불순물로는 철, 알루미늄, 칼슘 등이 있다.
제품의 분류 Specification Silicon Metal(Min) % Ferrum(Max)% Aluminum(Max)% Calcium(Max)% Phosphorus(Max)ppm Granularity(Min)90% 1101 99.79 0.1 0.1 0.01 30ppm 10-100mm 1501 99.69 0.15 0.15 0.01 30ppm 10-100mm 2202 99.58 0.2 0.2 0.02 30ppm 10-100mm 2202 99.58 0.2 0.2 0.02 50ppm 2202 99.58 0.2 0.2 0.02 unlimit 2502 99.48 0.25 0.25 0.02 30ppm 10-100mm 2502 99.48 0.25 0.25 0.02 50ppm 2502 99.48 0.25 0.25 0.02 unlimit 3303 99.37 0.3 0.3 0.03 / / 411 99.4 0.4 0.1 0.1 / / 421 99.3 0.4 0.2 0.1 / / 441 99.1 0.4 0.4 0.1 / 10-100mm 551 98.9 0.5 0.5 0.1 / / 553 98.7 0.5 0.5 0.3 / 10-100mm substandard >0.50 >0.50 >0.30 / /
참고자료
같이 보기
