AI 붐 속 티탄산바륨 분말의 시장 기회와 과제

티탄산바륨 MLCC 분말의 국내 생산을 제한하는 핵심 병목 현상

(1) 분쇄 단계의 페인 포인트

1. 심각한 입자 응집: 나노 티탄산바륨은 비표면적이 커서 분쇄 중 반데르발스 힘에 의해 쉽게 단단한 응집이 발생하며, 이는 분말 유동성을 악화시키고 소결 세라믹의 기공률을 높입니다.
2. 불균일한 입자 크기 분포: 기존 샌드 밀의 회전 속도 및 매체 비율 변동은 입자 크기 분포 계수(이상적 수치 < 1.2)를 넓혀 MLCC의 일관되지 않은 유전 성능을 초래합니다.
3. 불순물 오염 위험: 분쇄 매체 및 장비 표면의 마모로 인해 금속 불순물이 쉽게 유입됩니다. 예를 들어 과도한 Fe²⁺는 MLCC의 절연 성능을 저하시킵니다.
4. 에너지 소비와 효율성 간의 충돌: 기존 장비는 D50 = 100nm에 도달하기 위해 8시간 이상의 분쇄가 필요하며, 이는 막대한 에너지를 소비하고 티탄산바륨의 결정상 변화를 일으켜 유전율을 감소시킬 위험이 있습니다.

(2) 건조 단계의 과제

1. 열 민감성 결함: 티탄산바륨은 건조 온도가 200°C를 초과할 때 결정 변화가 일어나는 경향이 있어 유전 손실이 높아집니다.
2. 열악한 입자 크기 제어: 표준 분무 건조기는 액적 크기 분포가 넓어(±10%) 건조 후 분말 입자 크기가 불균일해지고 MLCC 적층 성형 시 균일성을 저해합니다.
3. 벽면 부착 및 오염: 젖은 분말이 타워 벽에 달라붙어 2차 응집물을 형성합니다. 장비가 일반 스테인리스 스틸로 제작된 경우 Fe 및 Ni 이온의 용출률이 0.05%에 달해 분말 순도가 저하될 수 있습니다.
4. 구형도 부족: 기존 공정으로는 높은 구형 과립화(구형도 < 70%)를 달성하기 어려워, 소결된 MLCC의 치밀도가 95% 미만으로 떨어지고 전기적 성능이 불안정해집니다.

Longxin Intelligent 풀체인 솔루션: 분쇄에서 건조까지 아우르는 파괴적 혁신

터빈 핀 타입 나노 듀얼 파워 샌드 밀: 분쇄 기술의 혁명적 돌파구

1. 듀얼 파워 피딩 및 실리콘 카바이드 분쇄 챔버

   스크류 펌프와 연동 펌프가 결합된 피딩 시스템은 50~1000 L/h의 정밀한 유량 제어를 제공하며 다양한 고형분 함량의 슬러리와 호환됩니다. 실리콘 카바이드로 라이닝된 분쇄 챔버는 기존 스테인리스 스틸 대비 10배 이상의 내마모성과 우수한 열전도율을 자랑합니다. 이는 챔버 온도를 좁은 범위 내에서 안정화하고 과열로 인한 티탄산바륨의 결정상 변이를 방지합니다.

   하이브리드 터빈 핀 분산기는 3D 난류를 생성합니다. D50 = 5 μm인 원료 분말은 처리 후 입자 크기 분포 계수가 낮은 더 작은 D50으로 미세화될 수 있습니다.
2. 스크린리스 원심 분리 기술

   자체 개발한 스크린리스 원심 분리기는 5,000~12,000 rpm으로 조절 가능한 독립 구동 모터를 갖추고 있습니다. 작동 중 분산기의 원심력은 지르코니아 분쇄 비드의 99%를 챔버 주변부로 밀어내어 재료와 함께 흐르게 함으로써 충돌 마모를 줄입니다. 고속 회전 분리기는 펌프 압력을 초과하는 원심력을 생성하여 지르코니아 비드를 챔버 내부에 유지하는 동시에 재료는 분리기 중앙을 통해 배출됩니다. 분리 효율은 99.9%에 달하며 비드 마모를 최소화하여 스크린 막힘 문제를 완전히 해결합니다.
3. 지능형 제어 시스템

   통합 PLC 알고리즘은 여러 매개변수를 실시간으로 모니터링하고 분쇄 전략을 자동으로 최적화합니다. 가변 주파수 드라이브 기술은 에너지 소비를 줄이고 분쇄 효율을 높여 기존 장비 대비 공정 주기를 단축합니다.

원심 기류 다목적 스프레이 건조기: 건조 및 과립화를 위한 정밀 제어

1. 듀얼 모드 원자화 시스템

• 원심 원자화 유닛: 고속 기어 부스트 원자화기는 220 m/s의 디스크 선속도를 달성하며 회전 속도 조절을 통해 정확한 액적 크기 제어가 가능합니다. 특허받은 와류 액체 분배판(특허 번호 ZL 2021 2 2093525.2)은 노즐 막힘을 방지하고 높은 구형도의 구형 과립화를 실현합니다.
• 기류 원자화 유닛: 압축 공기와 결합된 이유체 원자화 노즐은 고점도 슬러리를 원자화할 수 있습니다. 단일 노즐로 생산 수요를 충족할 수 없는 경우 여러 개의 스프레이 건을 설치하여 생산 능력을 확장할 수 있어 마이크로 나노 분말 제조에 적합합니다.
  두 모드 간의 전환은 30분 이내에 완료될 수 있어 MLCC 배합 분말의 다양한 공정 요구 사항을 충족합니다.

2. 고순도 및 균일성 보장 기술

   모든 재료 접촉 부품은 경면 연마된 316L 스테인리스 스틸(낮은 Ra 값)과 지르코니아 세라믹을 채택했습니다. 건조 타워 내부의 환형 에어 커튼은 벽면 부착 및 2차 응집을 방지하여 99% 이상의 분말 순도를 제공합니다.

   PID 온도 제어 시스템과 결합된 다단계 열풍 분배기는 타워 내부의 정밀한 온도 구배를 유지합니다. 열풍과 액적의 최적화된 혼합 모드는 티탄산바륨 전구체의 열 민감도를 고려하여 설계되었습니다.
3. 자동화 및 지능형 업그레이드

   수천 개의 실험 데이터 세트를 기반으로 구축된 AI 모델은 최적의 건조 매개변수(입구 공기 온도: 150–300 °C, 출구 공기 온도: 80–120 °C)를 자동으로 추천하고 설정을 실시간으로 동적으로 조정합니다. 내장된 IoT 모듈은 원격 장비 모니터링을 지원하고 고장 조기 경보 응답 시간을 단축하며 유지보수 효율성을 향상시킵니다.

    

   

기술 혁신의 가치: 국산화 대체를 위한 핵심 엔진

1. 우수한 성능 지표: 균일한 입자 크기, 높은 구형도, 높은 유전율 및 낮은 유전 손실을 실현하여 전 세계 동급 제품 중 최상위 수준에 도달했습니다.
2. 뚜렷한 비용 이점: 전체 에너지 소비 감소, 분말 톤당 생산 비용 절감 및 MLCC 제조 수율 향상을 실현합니다.
3. 생산 능력 확장: 단일 지능형 생산 라인으로 기존 라인 대비 두 배의 연간 생산량을 제공하여 전자 세라믹 재료 제조업체가 주요 공급망에 진입할 수 있도록 돕습니다.