NSCM, 구형 실리카 결정화 성공 … 구형 알루미나는 빅데이터 대응

NSCM(Nippon Steel Chemical & Material)이 차세대 화학제품 공세를 강화하고 있다.
NSCM은 구형 세라믹 입자인 구형 결정질 실리카(Silica)와 구형 저알파선 알루미나(Alumina)를 연속 개발했다.
구형 실리카는 반도체 봉지재 표준소재로 전기자동차(EV) 모터와 전력 제어장치를 봉지시키는 주형 소재로 투입하고 있으며, 구형 알루미나는 전기자동차 배터리와 전자기기 방열소재, 높은 열 전도성이 요구되는 반도체 봉지재 용도로 설정하고 있다.
2가지는 자동차 전동화, 자율주행 기술, 5G(5세대 통신) 등 최근 이루어지고 있는 기술혁신을 타고 변화하고 있는 니즈를 충족시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.
NSCM이 새롭게 공개한 구형 실리카는 일반적인 비결정질 구조가 아니라 독자적인 제조공법으로 개발한 결정질이며 원자가 규칙적으로 배열돼 비결정질보다 강성이 뛰어나고 열전도성은 10배 우수한 것으로 파악되고 있다.
유전손실 역시 10분의 1로 줄였으며 자율주행 자동차와 첨단운전지원시스템(ADAS), 5G 데이터 송신기 등 10GHz 이상의 고주파대가 사용되는 분야에 센서로 투입하면 열 관리를 효율화할 수 있고 전기신호 손실도 줄일 수 있을 것으로 예상하고 있다.
구형 알루미나는 데이터를 기록하는 메모리가 에러를 일으키는 원인으로 작용하고 있는 방사선(알파선)을 저감시킬 수 있는 것이 특징이다.
제조공정에서 알파선을 방출하는 원소 혼입을 막는 기술을 확립해 완성했으며 알파선의 양을 100분의 1 이하로 저감하는데 성공했다.
고온의 열을 가해 구형 세라믹 미립자를 만드는 용융공법으로 알루미나를 상업화한 것은 NSCM이 최초이다.
NSCM은 빅데이터 시대에 돌입하면 데이터센터와 기지국의 대용량 메모리용 수요가 증가할 것으로 예상하고 있다.
다만, 대용량 메모리는 메모리 셀(기억소자) 집적도가 높고 알파선이 에러를 일으키는 문제가 있으며 데이터를 대량으로 처리하기 위해서는 발열량이 늘어날 수밖에 없어 열 전도성이 뛰어난 반도체 봉지재를 사용해야 하는 등 과제가 많은 것으로 파악하고 있다.
NSCM은 구형 저알파선 알루미나를 투입하면 알파선 때문에 발생하는 에러 문제를 줄일 수 있을 것으로 예상하고 제안을 확대하고 있다.
구형 알루미나는 입경을 100-120마이크로미터 정도로 확대한 대형제품도 개발했다.
방열소재에 섞으면 입자 사이의 접촉면적이 늘어나 열 전도성을 향상시킬 수 있어 전기자동차 배터리 등 급속 충‧방전으로 발생하는 열 방출에 도움이 될 것으로 예상하고 있다.
NSCM는 1985년 세계 최초로 용융공법으로 구형 세라믹 미립자를 상업화한 바 있다.
일본제철(Nippon Steel)이 제철 분야에서 사용하는 고기능 버너 기술을 활용해 상업화했으며 고밀도 충진이 가능하고 내열성, 열 전도성이 뛰어나 반도체 봉지재에서 주류를 이루고 있는 파쇄형 실리카 대체에 사용되고 있으며 1980년대부터는 컴퓨터 보급이 본격화되면서 수요가 증가해 호황을 누렸다.
글로벌 시장점유율은 구형 실리카가 25%, 구형 알루미나는 열 전도성이 높은 분야를 중심으로 25%에 달하고 있다.
NSCM은 2020년 8월 히메지(Himeji) 공장의 구형 알루미나 생산능력을 50% 증설했다.
구형 실리카도 연평균 4%대 성장하고 있으며 자동차의 완전자율주행(레벨4)이 실현되는 2025년경에는 급성장할 것으로 기대하고 있다.
앞으로는 자동차, 통신 분야에서 신기술 트렌드를 파악하고 구형 세라믹 입자 개발을 강화할 계획이다. (K)