이산화규소

이산화규소는 산소 원자 2개와 규소 원자 1개가 결합한 화학 물질이다. 규산을 가열하여 수분을 제거하면 얻을 수 있으며, 결정화된 형태를 석영이라 한다. 대부분의 규산염에서 이산화규소는 $SiO_4$ 사면체 구조를 기본 골격으로 형성한다. 중심에 위치한 규소 원자 하나를 4개의 산소 원자가 둘러싸고 있으며, 각 규소 원자는 주변 산소 원자와 공유 결합을 이루어 강고한 3차원 네트워크 구조를 만든다.

지구 지각에서 산소 다음으로 풍부한 원소인 규소의 산화물로서, 대부분의 암석에 포함되어 있다. 모래의 주성분이며, 지질학적으로는 석영, 자수정, 마노 등 다양한 광물 형태로 존재한다. 생물학적으로는 규조류의 세포벽을 구성하는 성분이기도 하며, 일부 식물과 동물의 골격 구조에서도 발견된다.

이산화규소는 산업 전반에서 광범위하게 활용된다.

• 건축 및 제조: 유리와 콘크리트의 주성분으로 사용된다. 주택 벽면에 쓰이는 규조토의 주성분이기도 하다.
• 반도체: 반도체 소자 제조 시 절연막이나 보호막 형성에 필수적인 물질로 취급된다.
• 식품 및 제약: 식품의 굳음을 방지하는 고결방지제로 2% 이내 소량 첨가된다. 커피, 가루차, 알약, 가공 소금 등에 들어간다.
• 기타: 건조제인 실리카겔의 원료이며, 치약의 연마제 성분으로도 사용된다.

결정질 이산화규소를 미세한 분말 형태로 장기간 흡입할 경우 인체에 유해할 수 있다. 이는 폐에 심한 염증을 일으켜 규폐증, 기관지염, 폐암 등을 유발하는 원인이 된다. 비정질 이산화규소 또한 고농도로 섭취하거나 노출될 경우 염증을 유발할 가능성이 있어 취급 시 주의가 필요하다. 다만, 식품에 첨가되는 소량의 비정질 실리카는 일반적으로 안전한 것으로 간주된다.