국내 세라믹원료산업 자립을 위한 생태계 조성 및 기술 개발 동향 (2)

단분산 구형 실리카 입자의 생산기술과 그의 응용

임형섭 _ (주)석경에이티 대표이사

임형준 _ (주)석경에이티 기술연구소 연구위원

유영철 _ (주)석경에이티 기술연구소 수석연구원

권오성 _ (주)석경에이티 기술연구소 수석연구원

1. 서론

실리카(Synthetic Silica)는 낮은 굴절율, 낮은 열팽 창계수 특성을 갖는 물질로써 초기에는 건조제, 흡 착제와 같은 일반산업용 소재로 사용되어 왔으며, 최근 정밀화학공업, 생물 의약, 고기능성 플라스틱 첨가제 등의 첨단산업의 발전과 함께 이 분야에서 요구되는 기능성 소재로 응용되기 시작하였다. 특히 최근 유-무기 하이브리드 기술의 발전에 따라 화학 제품의 첨가제로써 사용 시 표면개질 혹은 유·무기 물질 간 실란커플링의 화학적 결합에 의한 복합재 료로서도 여러 분야에 응용될 가능성이 매우 높다. 더욱이 정제된 합성실리카는 이미 일반 페인트, 도 료산업, 고무산업, 필름에서의 Anti-blocking agent, 반도체 EMC(Epoxy Molding Compound), Un-derfill 소재, Dental Filler 등 다양한 산업에서 대량 으로 사용되고 있으며, 특히 자동차용 타이어에 침 강성 실리카(Precipitated Silica)를 적용함으로써 자동차 연비 감소 등 우수한 물성을 발휘하는 첨단 소재로서 자리매김하고 있다. 1)2)3)4)

한편 합성실리카의 대부분은 수입 또는 국내의 외 국계 대기업에 의존하고 있으며 특별히 순도가 높은 제품의 경우에는 대부분 일본, 미국, 독일 등에서 수 입되고 있는 실정이다. 특히 우리의 주력산업인 반도 체 산업에서 사용되는 것들 중 반도체 EMC 봉지재 용, 반도체 Underfill용, 반도체 CMP용, Rigid PCB 용 Filler 등이 일본 및 미국에서 수입되고 있으며, 국내 각 산업분야에서 다양하게 사용되고 있는 것 이 현실이다.

이러한 합성 실리카의 제조방법은 기상법과 액상법으로 크게 나눌 수 있다. 또한 기상법, 액상법 외 에도 합성 실리카를 실험실적으로 제조할 수 있는 방법은 매우 다양하며 특수한 방법 및 변형된 제조 방법까지 망라하면 제조방법은 매우 다양하다고 할 수 있다. 그러나 적어도 10ton 이상의 생산이 가능 한 제조방법은 불과 몇 가지 방법 이외에는 없다고 할 수 있다. 즉, 대량생산이 가능하고 다른 산업에 원료로써 공급이 가능한 정도의 것으로 한정하는 경우와 제조방법에 따라 합성 실리카의 특징이 달라 고객에게 다른 가치를 제공할 수 있는 것으로 한정 하는 경우에는 적용 가능한 방법은 더욱 줄어들고 만다.

표 1-1은 대량생산이 가능하고 고객에게 차별화된 특성으로 서비스할 수 있는 합성실리카의 제조방법 을 나타낸 것이다.

본고에서는 이러한 합성실리카 제조 방법 중에서 특히 Sol-Gel법에 의한 비정질(Amorphous)의 단분 산 실리카(Mono-diospered Silica)에 한정하여 그의 생산기술과 응용에 한정하여 고찰하였다.

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<본 사이트에는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 2020년 2월호를 참조바랍니다. 정기구독하시면 지난호보기에서 PDF를 다운로드 하실 수 있습니다.>