애플리케이션 소개
현재 우리나라의 갈륨 금속 소비 분야는 반도체 및 광전자 재료, 태양 전지, 합금, 의료 장비, 자성 재료 등을 포함합니다. 그 중 반도체 산업은 갈륨의 가장 큰 소비 분야로 자리 잡았습니다. 전체 소비량의 약 80%를 차지합니다. 갈륨의 하류 응용 산업, 특히 반도체 산업과 태양전지 산업의 급속한 발전으로 인해 금속 갈륨에 대한 수요도 앞으로도 꾸준히 증가할 것입니다.
반도체 분야
반도체 재료 분야에서는 갈륨비소(GaAs)가 가장 널리 사용되는 재료이며 기술도 가장 성숙되어 있다. 반도체 재료는 정보 전파의 매개체 역할을 하며, 갈륨 사용량은 전체 갈륨 소비량의 80~85%를 차지합니다. 주로 무선통신 분야에서 사용되는 갈륨비소 전력증폭기는 통신 전송 속도를 4G 네트워크보다 100배까지 높일 수 있어 5G 시대로 진입하는 데 중요한 역할을 한다[2]. 열적 특성, 낮은 융점, 높은 열 전도성 및 우수한 흐름 특성으로 인해 갈륨은 반도체 응용 분야에서 방열 매체로 사용될 수 있습니다. 갈륨 금속은 갈륨 기반 합금 형태로 열 인터페이스 재료에 사용됩니다. 전자 부품의 방열 용량과 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
태양전지
태양전지 개발 경험은 초기 단결정 실리콘 태양전지에서 다결정 실리콘 박막 셀로 발전해 왔다. 다결정 실리콘 박막 셀의 가격이 높기 때문에 연구자들은 반도체 소재 중에서 구리 인듐 갈륨 셀렌화물(CIGS) 박막 셀을 발견했습니다[3]. CIGS 배터리는 생산 비용이 저렴하고, 대량 생산이 가능하며, 광전 변환율이 높다는 장점이 있어 개발 전망이 넓습니다. 둘째, 갈륨비소 집광형 태양전지의 변환 효율은 다른 재료로 만들어진 박막 전지에 비해 분명한 이점을 가지고 있습니다. 그러나 갈륨비소 재료는 생산 단가가 높기 때문에 현재 주로 항공우주 및 군사 분야에서 사용되고 있다.
수소 에너지
전 세계적으로 에너지 위기에 대한 인식이 높아지면서, 사람들은 재생 불가능한 에너지원의 대체를 모색하고 있으며, 그 중 수소 에너지가 눈에 띕니다. 그러나 수소 저장 및 운송의 높은 비용과 낮은 안전성은 이 기술의 개발을 방해합니다. 지각에서 가장 풍부한 금속 원소인 알루미늄은 특정 조건에서 물과 반응하여 수소를 생성할 수 있습니다. 이상적인 수소 저장 재료입니다. 그러나 금속 알루미늄의 표면은 쉽게 산화되어 치밀한 산화알루미늄 피막을 형성하여 반응을 방해합니다. 연구진에 따르면 녹는점이 낮은 금속 갈륨은 알루미늄과 합금화되어 갈륨이 표면의 산화알루미늄 코팅을 용해시켜 반응이 진행되게 하고[4], 금속 갈륨을 재활용하여 반복적으로 사용할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. . 알루미늄 갈륨 합금 재료를 사용하면 수소 에너지의 신속한 준비, 안전한 저장 및 운송 문제를 크게 해결하고 안전성, 경제성 및 환경 보호를 향상시킵니다.
의료 분야
갈륨은 악성 종양을 영상화하고 억제하는 데 사용할 수 있는 독특한 방사성 특성으로 인해 의료 분야에서 주로 사용됩니다[5]. 갈륨 화합물은 명백한 항진균 및 항균 활성을 가지며 궁극적으로 박테리아 대사를 방해하여 살균 목적을 달성합니다. 갈륨 합금은 안전하고 무독성이며 환경 친화적이며 독성 수은 온도계를 대체하는 데 사용할 수 있는 새로운 유형의 액체 금속 합금인 갈륨 인듐 주석 온도계와 같은 온도계를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 또한 일정 비율의 갈륨 기반 합금이 기존 아말감을 대체하고 임상 적용을 위한 새로운 치과 충전 재료로 사용됩니다.
합금분야
갈륨과 인듐, 탈륨, 주석, 비스무트, 아연 등은 3도에서 65도 사이의 일련의 저융점 합금을 형성할 수 있으며 이는 온도 측정 및 제어, 기기의 수은 대체물, 비드 설정 작업 지원, 및 금속 코팅. 레이어, 전자 및 원자력 산업의 냉각 회로. 예를 들어 인듐을 25% 함유한 갈륨 합금은 16도에서 녹는 저융점 합금으로 자동소화장치에 사용할 수 있다. 갈륨과 구리, 니켈, 주석, 금 등은 저온 플럭스를 형성할 수 있으며 이는 용접이 어려운 특수 형상의 얇은 벽, 냉간 용접 및 금속 간, 금속과 세라믹 간 캐비티 플러깅에 적합합니다.
기타 용도
원자력 산업에서 갈륨은 원자로 외부로 열을 전도하는 열 전도성 물질로 사용될 수 있습니다. 또한 갈륨은 중성자를 흡수하여 중성자 수와 반응 속도를 제어할 수도 있습니다.
요오드화 갈륨은 고압 수은 램프에 사용되며 갈륨은 음극 증기 램프를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 고압 수은 램프에 요오드화 갈륨을 추가하면 수은 램프의 방사 강도를 높일 수 있습니다.
갈륨은 "열수축 및 냉팽창" 특성을 갖고 있기 때문에 주조성이 좋고, 납계 합금을 만들어 글자체를 선명하게 하는 데 사용할 수 있습니다.
갈륨은 증기압이 매우 낮으며 진공 장치의 밀봉 유체로 사용할 수 있습니다.