이산화규소의 결정 구조.
1. 개요
이산화 규소(二酸化硅素, Silicon dioxide)는 산소 원자 2개와 규소 원자 1개가 결합한 화학물질(SiO2)로,[1] 실리카(Silica)라고도 한다. 1기압 기준 녹는점 1600도, 끓는점 2230도로 상온에서 고체로 존재하며, 이산화규소가 결정화된 것이 석영이다. 규산을 굳히고 가열건조해서 규산에서 물을 쫙 빼면 이산화규소가 남는다.2. 특성
모래와 유리의 주성분으로 우리 주변에서 제일 흔하게 볼수 있는 고체 물질 중 하나다. 지구 지각의 대부분을 차지하는 광물이라 웬만한 암석에는 이산화규소 성분이 포함되어있다. 또한 탄산칼슘과 함께 콘크리트의 주요 재료다.3. 용도
이산화규소는 건조제 '실리카겔'이나 주택의 벽에 사용되는 규조토의 주성분으로도 사용된다. 고결[2] 방지제로 식품에 2% 이내 소량 첨가가 가능하다. 이산화규소는 모든 종류의 아이스티, 커피, 가루차, 알약, 가공 소금[3] 등 가루성분의 모든 가공식품에 들어간다. 치약에도 들어간다. 참고로 별첨으로 들어가 있는 김의 방습제 원료가 바로 이것이다. 식품에 첨가되는 이산화규소를 실리카라고 부르기도 한다.반도체 산업에서는 엄청나게 활용되는 물질이다. 반도체의 가장 기본이 되는 물질인 규소로 만들어진 웨이퍼를 산화시키는 방법으로 집적회로에 쉽게 구현이 가능하고, 높은 전기저항성, 깔끔한 규소-이산화규소 인터페이스 등 특성이 우수해 많은 용도로 활용된다. 가장 대표적인 용도로는 MOSFET의 옥사이드를 이산화규소로 만드는 것이다.
내화재로도 이용된다. 이 경우 이산화규소를 굳혀 줄 특수물질 (바인더)과 기타 첨가제가 필요한데, 그 종류는 내화재 제조 회사마다, 혹은 용광로에 녹이는 철/강/비철/기타 등의 종류에 따라 상이하다.
자연에서 이산화규소는 흔해빠졌다. 바로 석영(수정)이 이산화규소이기 때문이다. 해변가의 모래나 흙은 물론이고 화강암, 편마암, 규암(얘는 애초에 석영으로만 되어 있기도 하다) 등에 널리고 널린게 석영이다. 더군다나 석영성분이 지구에 풍부해서 석영만으로 이루어진 암맥들도 밖에서 쉽게 볼 수 있다.
3.1. 위험성 여부
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이산화규소는 모래와 유리를 구성하는 물질로, 이산화규소의 위험성은 모래먼지의 위험성이나 같은 말이다. 입으로 삼킬 경우에는 소화되지 않고 배출되며, 소화장애 이외의 별다른 질환이 보고되어 있지 않으나, 기도를 통해 먼지가 폐로 유입될 경우 위험성이 보고되어 있다.
- 경구 섭취시: 안전한 것으로 알려져 있음
입으로 삼킨 이산화규소의 위험성은 의학적으로 증명된 바 없으며, 과량 섭취시 소화기 장애를 일으킬 가능성이 있으나 식품에 사용되는 정도는 안전하다. 놀이터에서 모래알이 입에 들어가도 거의 탈이 없는 것이나 마찬가지이다. 유럽이나 미국에서도 이산화규소는 식품첨가물로 사용되고 있다. 다만, 식품첨가물을 기피하는 소수의 일반인들에게는 여전히 기피되는 물질로 일부러 이산화규소를 제외한 가공식품들도 존재한다. 이들은 추후에 위험성이 증명될 수 있다는 이유로 기피하고 있다. 반수치사량은 16g/kg이다. 이산화규소의 안전성 참고로 소금의 반수치사량은 3g/kg이라고 한다.
- 기도 흡입시: 폐암 발생 가능성이 있음
단, 공기 중에 떠도는 규진(硅塵)을 흡입할 경우에는 1군 발암물질에 해당된다. 크로마토그래피 등에 사용되는 실리카겔 미립자는 지속적으로 흡입시 규폐증 등의 질병의 원인이 된다. 폐속에 쌓인 실리카겔 입자가 빠져 나가지 않고 결정화되어서 염증을 일으킨다.# 또한 규폐증이 계속 진행되면 '중피종' 이라는 암에 걸릴 수 있는데 이 암은 석면 흡입시에도 걸리는 특수한 암이다.출처 단, 어디까지나 먼지 상태의 이산화규소를 흡입할 때의 이야기로, 식품에 첨가되는 이산화규소는 대부분 고분자 결합상태로 존재하여 소화기관을 통해 체외로 배출되며, 가공의 완성단계에서 모든 나노입자가 사라진다. 학자들 사이에서는 나노입자 부분에서 활발히 연구가 진행되고 있다.
호흡기로 지속적으로 흡입하지 않는 이상, 식품 등을 통해 섭취하는 경우에 대해서는 별 문제가 없다. 하지만 이러한 사실을 알지 못하는 소비자들 가운데서는 이름이나 이미지 등 꺼림칙한 면이 있는지라 기피하는 현상이 발생하기도 한다.
2024년 2월, 콜로이드성 이산화규소에 대한 유해성 증명 결과가 발표되었다.# 나노크기의 다공성 이산화규소다. 식품첨가물공전에서는 소포제(거품제거), 여과보조제로 사용을 허용하고 있으며 공정이 끝나면 제거하도록 규정되어 있다. 콜로이드성 이산화규소와 분말의 고결방지제로 사용되는 이산화규소는 전혀 다른 성질의 물질이다. 그러나, 의약품 정제 등의 첨가물에는 콜로이드성이산화규소를 사용할 수 있으며 표시도 정확히 해야 한다.
4. 관련 문서
(농식품안전정보서비스)화학적첨가물-이산화규소: 동물 실험사례(NDSL 논문)이산화규소 나노입자의 마우스 복강 내 주입에 의한 급성독성
(위키백과-영어)Silicon dioxide
(식약처)식품첨가물 데이터베이스-이산화규소
(MDS korea)규소(실리콘)
물질안전보건자료: 자료 작성 기반 유럽연합 규정