Thermodynamic Analysis of Silicon Reduction Reaction in Arc Furnace

아크로를 이용한 실리콘 환원 반응의 열역학적 해석

고순도 금속규소는 반도체, 태양전지 및 규소화 화합물 등의 원료로 사용되어왔으며, 최근 태양전지 시장 확대로 인해 고순도 금속규소의 수요가 증가하고 있다. 그러나 전량 수입 중인 고순도 금속규소의 수급 안정성과 품질 균일성 등이 문제가 되고 있어, 고순도 생산 공정 및 생산 에너지를 절감 공정에 관한 연구 개발이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 금속규소의 원료인 규석(SiO2)과 카본(C)의 환원반응을 온도와 압력별로 살펴보고, 평형 상태의 금속규소수율 조건을 알아보았다. 그리고 아크로 내부 위치에 따른 산화/환원 반응식을 고찰하여 주요 반응식의 깁스 자유 에너지를 비교 분석 하였다. 본 해석을 통한 실험용 아크로 제작과 기초실험을 통해 금속 규소 생산 수율 및 순도를 평가하였으며, 생산된 실리콘의 최대 순도는 약 99.8%로 측정되었다.