형석은 왜 반도체와 제철산업 모두에서 필요한 자원인가요?

Question

형석이라는 광물이 여러 첨단산업에서 원료로 쓰인다고 들었는데, 이 광물의 어떤 화학적 특성이 이렇게 다양한 산업에서 활용되게 만드는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

형석은 플루오린화칼슘이라는 광물인데, 산업에서 쓰이는 이유가 두 갈래로 갈려요. 하나는 녹는점을 낮추는 성질이고 다른 하나는 플루오린의 공급원이라는 점이에요.

제철에서는 앞쪽 성질을 써요. 쇳물을 만들 때 불순물을 걷어내려면 슬래그라는 찌꺼기층이 잘 흘러야 하는데, 형석을 조금 넣으면 슬래그의 녹는점과 점성이 확 낮아져요. 걸쭉하던 찌꺼기가 묽어지니 황과 인 같은 불순물이 쉽게 빨려 들어가고 분리도 잘 돼요. 용광로 온도를 덜 올려도 되니 연료도 아끼고요. 형석이라는 이름 자체가 녹인다는 뜻의 라틴어에서 왔는데, 이 용도에서 비롯된 거예요.

반도체와 화학 쪽은 플루오린 때문이에요. 형석에 황산을 반응시키면 불화수소산이 나오는데, 이게 플루오린 화합물의 출발 원료예요. 반도체 공정에서 실리콘 웨이퍼 표면의 산화막을 깎아내는 식각액이 여기서 만들어지고, 세정 공정에도 쓰여요. 2019년 일본 수출규제 품목에 들어갔던 불화수소가 바로 이 계열이에요. 여기서 더 나아가면 냉매와 테플론 같은 불소수지, 리튬배터리 전해질 첨가제, 의약품 원료까지 이어져요.

플루오린을 대체하기 어려운 건 원소 자체의 성질 때문이에요. 반응성이 가장 강한 원소라 다른 물질을 깎아내는 데 탁월하고, 반대로 한번 탄소와 결합하면 극도로 안정해서 눌어붙지 않는 코팅이 돼요. 그런데 상업적으로 쓸 만한 플루오린 공급원이 사실상 형석뿐이에요. 그래서 형석은 EU와 우리나라 모두 핵심 광물 목록에 올라 있고, 중국이 세계 생산의 절반 이상을 차지해 공급망 관리 대상이 됐어요 :)

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

형석은 플루오린화 칼슘을 주성분으로 하는 광물로 포함된 플루오린 원자의 높은 반응성과 칼슘 이온 결합 특 덕분에 두 산업 모두에서 핵심 원료로 쓰입니다 화학 산업과 반도체 분야에서는 황산과 반응시켜 핵심 에칭 및 세정 기체인 고순도 불화수소를 추출하는 유일한 출발 물질로 활용됩니다. 반면 제철 공정에서는 플루오린화 칼슘 특유의 화학적 반응성을 바탕으로 슬래그의 융점을 낮추고 유동성을 높이는 강력한 용융제 역할을 하여 쇳물 속 불순물을 효과적으로 제거합니다 결국 형석은 반도체 미세 공정에 필수적인 화학 원소의 공급원이면서 동시에 고온의 금속 정련 과정을 돕는 물리화학적 매개체라는 이중적 가치를 지녀 첨단산업 전반에 없어선 안 될 자원입니다