알루미나: 두 가지 인기 시장에서 핵심 소재로 자리매김
알루미나는 오랫동안 알루미늄 소재의 원료이자 화학, 기계 등 전통 산업의 보조재로서 국가 경제에서 중요한 역할을 해왔습니다. 현재 통신, 신에너지, 반도체 등 신흥 산업의 지속적인 부상과 급속한 발전, 그리고 고성능 신소재에 대한 수요 증가에 따라 일부 고급 알루미나 제품이 부상하고 있습니다. 특히 2조 원대 규모의 신에너지 및 반도체 시장에서 알루미나는 필수적인 기초 소재로 자리 잡았습니다.
▶인기 있는 두 시장
①반도체 시장
인공지능, 5G 통신, 사물인터넷, 클라우드 컴퓨팅, 자동차 전자장치, 로봇, 드론 등 응용분야 시장의 지속적인 성장으로 반도체 산업 시장이 붐을 이루고 있습니다.
여러 시장조사기관의 자료에 따르면, 반도체 시장 규모는 2024년에 상당한 성장을 이루었습니다. 예를 들어, 세계반도체무역통계국(WSTS)의 자료에 따르면 2024년 세계 반도체 시장 규모는 전년 대비 19% 증가했습니다. 이 중 중국 반도체 시장 규모는 20% 성장하여 세계 시장의 30%를 차지했습니다. WSTS는 세계 반도체 시장이 2025년에 11.2% 성장할 것으로 전망하며, 2030년까지 1조 달러의 매출 목표를 달성할 것으로 예상했습니다.
②신에너지 시장
세계 에너지 위기와 환경 오염에 대처하고, 저탄소 에너지 전환을 추진하며, 신에너지 산업의 지속 가능하고 건강한 발전을 촉진하기 위해 세계 각국은 신에너지 부문의 발전을 지원하는 정책을 도입했습니다.
신에너지 자동차 측면에서 볼 때, 2021년부터 중국 신에너지 자동차 산업은 상승세를 보이며 연간 생산량과 판매량이 4년 연속 30%를 넘어섰습니다. 2024년에는 신에너지 자동차의 연간 생산량과 판매량이 처음으로 1,000만 대를 돌파하여 각각 1,288만 8천 대와 1,286만 6천 대에 도달했으며, 전년 대비 각각 34.4%와 35.5% 증가했습니다. 전체 신차 판매에서 신에너지 자동차가 차지하는 비중은 40.9%로 2023년 대비 9.3%p 증가했습니다. 일부 기관에서는 2025년 중국 신에너지 자동차 시장 규모가 2조 3,100억 위안에 이를 것으로 예측하고 있습니다.
▶반도체 산업에서의 알루미나의 응용
알루미나 세라믹부품은 높은 경도, 높은 기계적 강도, 뛰어난 내마모성, 고온 저항성, 높은 저항률, 그리고 우수한 전기 절연 성능과 같은 탁월한 특성을 가지고 있습니다. 진공 및 고온과 같은 특수 환경에서 반도체 제조의 복잡한 성능 요건을 충족할 수 있으며, 반도체 제조 생산 라인에서 대체 불가능하고 중요한 역할을 수행합니다. 거의 모든 반도체 제조 장비에 적용되며, 반도체 생산 장비의 핵심 부품입니다.
알루미나 세라믹 부품은 용도에 따라 분류하면 주로 원형 링 및 실린더형, 공기 흐름 가이드형, 모듈형 등으로 나뉩니다.
원형 링 및 실린더 유형
에칭 공정에서 플라즈마 에칭 시 웨이퍼의 오염을 줄이기 위해, 에칭 챔버와 챔버 내부 라이닝을 위한 보호재로 고순도 알루미나 코팅이나 내식성이 강한 알루미나 세라믹을 선택합니다.
공기 흐름 가이드 유형
플라즈마 세정 공정에서는 불소, 염소 등 할로겐 원소를 함유하고 반응성이 높은 부식성 가스가 사용됩니다. 가스 노즐은 일반적으로 알루미나 세라믹으로 제작되며, 높은 플라즈마 저항성, 유전 강도, 공정 가스 및 부산물에 대한 강한 내식성 등의 특성이 요구됩니다. 동시에, 가스 흐름을 정확하게 제어하기 위한 정밀한 내부 기공 구조를 가지고 있습니다.
모듈 유형
물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 화학 기계 연마(씨엠피)와 같은 첨단 기술을 이용한 증착 공정에서 알루미나 세라믹으로 만든 부품은 정전 척, 세라믹 히터, 연마 테이블, 연마 플레이트, 챔버 및 기타 가공 부품에도 사용됩니다.
▶신에너지 산업에서의 알루미나의 응용
☛음극재
리튬이온전지의 양극재에 알루미나를 표면 코팅하면 양극재의 용량 유지율, 장사이클 성능, 열 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
☛양극재
알루미나는 분리막뿐만 아니라 음극 표면에도 코팅할 수 있습니다. 알루미나 코팅은 음극 계면의 안정성을 향상시키고, 활성 리튬 손실을 줄이며, 리튬 이온 배터리의 충전 유지 능력과 사이클 성능을 향상시킵니다.
☛전해질
연구에 따르면 전해질에 일정량의 알루미나 분말을 첨가하면 전해질의 전도도를 효과적으로 개선하고, 전하 이동 저항을 감소시키며, 리튬 이온 배터리의 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.
▶요약
위에서 소개한 내용 외에도, 신에너지 및 반도체 산업에서 알루미나의 응용 분야는 훨씬 더 광범위합니다. 예를 들어, 신에너지 자동차의 릴레이, 퓨즈, 실링 링과 같은 세라믹 부품이 있습니다. 신에너지 및 반도체 산업은 열 관리 문제에 공동으로 직면하고 있습니다. 알루미나는 방열 기판으로서 열 관리에 기여할 뿐만 아니라, 열전도 페이스트, 열전도 젤 및 기타 방열 소재를 만드는 열전도성 필러로도 자주 사용되어 핵심적인 역할을 수행합니다. 간단히 말해, 알루미나 소재는 신에너지 및 반도체 산업이라는 두 가지 주요 시장에서 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다.