99.99%의 고순도 실리카 분말…경주 소재 중소기업 ㈜케이텍 기술이전

RIST(포항산업과학연구원·원장 박성호)가 반도체와 태양광 산업에 사용되는 핵심원료인 고순도 실리카 분말 제조기술 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.

RIST가 개발에 성공한 기술은 규석광석을 분쇄, 정제해 고순도 실리카 분말을 제조하는 기술로, 이 실리카 분말은 태양광용 실리콘을 제조하는 도가니의 원료와 반도체 공정에 사용되는 석영유리의 원료로 사용된다.

실리콘 제조용 도가니와 반도체용 석영유리는 공통적으로 제품의 불순물 오염을 막기 위해 순도 4N(순도 99.99%), 금속불순물 50ppm 이하의 고순도 실리카 분말로 제조된다.

이러한 고순도 실리카 분말은 국내에서 생산하는 업체가 없어 현재 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다.

RIST 금속소재연구그룹 김종호 박사는 2012년부터 지난해까지 3년간 관련 연구를 수행한 결과 열처리 파분쇄기술, 산처리기술, 열화학처리기술 등을 접목해 공정효율을 대폭 향상시키는 데 성공했다.

실리카 분말의 원료인 규석광석을 고온으로 가열했다가 급속히 냉각시켜 광석내부에 균열을 생성시켜 쉽게 파쇄할 수 있고, 불순물이 쉽게 제거할 수 있도록 했으며, 여러 단계에 걸쳐 염산과 불산으로 불순물을 씻어 내는 산처리 과정을 혼합산을 사용함으로써 한 단계로 단축시켰다.

마지막으로 산처리로 충분히 제거하기 어려운 불순물은 염소 및 염산가스를 이용해서 수ppm 수준으로 낮출 수 있었다.

이를 통해 현재 kg당 5달러 수준의 제품단가를 3달러 수준으로 30% 이상 낮출 수 있을 것으로 전망하고 있다.

RIST 금속소재연구그룹장 박준표 박사는 “RIST는 지난 2010년부터 포스코 신사업 원천기술 개발에 주력하고 있다”며 “이번 기술개발에 성공할 수 있었던 것은 장기간 원천소재 기술을 꾸준히 개발해온 경험과 노하우가 그 바탕이 됐다”고 말했다.

RIST는 이 기술을 이달 초 경북 경주에 소재한 중소기업인 ㈜케이텍에 이전했으며, 초기기술료와 함께 사업 매출액의 1%를 경상기술료로 받게 된다.

㈜케이텍은 RIST가 개발한 기술을 활용해 태양광 및 반도체 실리콘 제조 도가니 원료용 실리카 분말 제조 사업 진출을 추진하고 있다.

㈜케이텍은 이미 다음달에 연간 2천t규모의 고순도 실리카 분말 공장이 완공될 예정이며, RIST의 기술지원 및 협력을 바탕으로 사업을 빠른 속도로 정상궤도에 올려놓는다는 방침이다.

이 기술개발을 주도한 RIST 김종호 박사는 “현재 전세계 고순도 실리카 분말 시장은 1천450억원 수준으로 추산되며 미국의 유니민(Unimin)과 쿼츠콥(The Quartz Corp)사가 독점하고 있는 상황”이라며 “이번 기술개발을 통해 국내 태양광 및 반도체 소재 사업이 경쟁력을 확보할 수 있게 되어 기쁘게 생각한다”고 소감을 밝혔다.

한편 이번 연구 성과는 산업통상자원부가 추진하는 전략적 핵심소재 기술개발사업 일환으로 반도체 및 태양광용 금속불순물(Al) 5ppm이하 석영유리 부재 제조를 위한 5N급 원료 및 Meter급 모재 제조기술개발 과제에 참여해 개발됐다. 곽성일기자

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