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금속 규소는 규석을 환원하여 제조되는 금속의 일종으로 실리콘의 주요 원료입니다. 또, 반도체 디바이스의 기판으로 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼나 광섬유 플랫폼의 원료이기도 합니다. 원광석인 규석은 산소와 규소가 결합한 이산화규소(SiO2)형태로 천연적으로 존재하고 있습니다.
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지구 표층부에 존재하는 원소에서 가장 많은 것이 산소로, 약 50%를 구성하고 있습니다. 두번째가 약 26%를 구성하고있는 규소입니다. 산소와 규소로 이루어진 규석은 지구 제1위와 2위의 원소로 이루어져 있습니다. 규소는 돌과 유리의 주성분이고, 강변 등에서 볼 수 있는 흰색 돌은 규소를 많이 포함한 규석입니다.
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금속 규소의 용도는 크게 케미컬용과 알루미늄 첨가용 2종류가 있습니다. 케미컬용은 실리콘용과 다결정실리콘(반도체)용으로 나눌 수 있습니다. 케미컬용은 불순물을 거의 포함하지 않는 하이그레이드가요구됩니다. 이 그레이드에 적합한 고순도의 금속 규소를 제조하기 위해서는 정제에 적합한 고품위의 규석이 필요합니다. 물론 엄격한 규격치를 충족하기 위해 고도의 기술이 필수적입니다.
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규소와 산소를 주성분으로 하는 규석을 목탄 등과 함께 전기로에서 융해, 환원하여 만듭니다. 구체적으로는 전기로에 규석, 목탄 등의 탄재를 배합 투입하고 거기에 대전류를 흘려 노심온도를 올리면, 탄재에서 나오는 가스가 규석에서 산소를 빼앗아 규소가 금속상으로 유리되어 금속규소가 완성됩니다.
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금속 규소의 제조에는 방대한 전력을 소비합니다. 주요 생산국은 비교적 전기세가 싼 미국, 노르웨이, 오스트레일리아, 브라질, 남아프리카, 중국 등입니다. 금속 규소의 세계 연간 생산량은 약90만 톤입니다. 신에츠 화학에서는, 100% 자회사인 심코아사(오스트레일리아)에서 금속규소를 제조하고 있습니다.
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금속 규소는 주로 직접법이라고 불리는 반응 과정을 거쳐 실리콘의 원료가 되는 실란입니다. 직접법은 금속 규소와 동촉매 혼합물에 할로겐화 탄화수소를 반응시키는 방법입니다. 이렇게 생긴 실란은 여러가지 복잡한 화학반응을 거쳐 다양한 기능을 가진 실리콘이 됩니다.
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