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소재
구리
A Deep Dive into the “First Metal” & the Electrical Backbone
구리 소개
1만 년을 함께해 온 금속
구리는 인류가 가장 먼저 다룬 금속입니다. 키프로스(Cyprus) 섬에서 이름을 얻었고, 주석과 만나 청동기 시대를 열었습니다.
1만 년이 지난 지금도 전기가 흐르는 거의 모든 곳에 구리가 있습니다. 발전소의 부스바부터 스마트폰 기판의 배선까지입니다.
전기 전도도
IACS (%)
기준이 된다는 것
구리의 전기 전도도 59.6×10⁶ S/m는 은 다음으로 높으며, 국제 표준 연동율(IACS) 100%의 기준 물질로 쓰입니다.
다른 금속의 전도도를 말할 때 ‘구리 대비 몇 %’라고 표현하는 이유입니다. 구리 자체가 눈금이 되었습니다.
열 관리
구리의 열 전도도는 401 W/m·K로 은에 이어 두 번째입니다. 좁은 공간에서 생기는 열을 빠르게 바깥으로 옮깁니다.
반도체 패키지의 히트싱크와 열교환기 튜브가 구리로 만들어지는 이유이며, 텅스텐과 복합한 텅스텐구리(W-Cu)는 열팽창까지 함께 맞춰 줍니다.
가공성
구리는 연신율이 45~55%에 이를 만큼 잘 늘어납니다. 압연·인발·압출 어느 방식으로도 자유롭게 성형됩니다.
머리카락보다 가는 극세 와이어부터 두꺼운 부스바까지, 같은 금속으로 만들 수 있는 형태의 폭이 가장 넓습니다.
잘 늘어나고 열을 잘 빼앗아 가는 금속을 다루는 방법
가공 난이도
심한 응착
연성이 커서 절삭 공구 날에 눌어붙고 버(burr)가 남기 쉬워 전용 공구가 필요합니다.
빠른 열 손실
열을 너무 잘 빼앗아 가 용접과 브레이징에서 국부 가열이 어렵습니다.
산소 취화
고온 환원 분위기에서 내부 산소와 수소가 반응해 균열이 생기므로 무산소동이 요구됩니다.
정밀 가공
정련하고, 늘이고, 스며들게 하는 과정
고순도 구리는 전기분해로 불순물을 걸러 내는 전해 정련 공정으로 만들어집니다. 이후 압연과 인발을 거쳐 판재·선재·튜브로 성형됩니다.
텅스텐구리 방열재는 텅스텐 골격을 소결한 뒤 용융 구리를 스며들게 하는 용침 공정으로 만들어집니다.
활용 사례
배전과 권선
건물의 부스바와 모터 권선으로, 발전소에서 콘센트까지 전기를 실어 나릅니다.
반도체 방열 부품
텅스텐구리 히트싱크와 리드프레임이 칩에서 생긴 열을 밖으로 옮깁니다.
방전가공 전극
텅스텐구리 전극은 금형의 미세한 형상을 전기로 깎아내는 데 쓰입니다.
미래 산업
전력과 이동을 잇는 금속
전기차 한 대에는 내연기관차의 약 네 배에 달하는 구리가 들어갑니다. 재생에너지 발전과 송배전망 확충도 구리 수요를 함께 끌어올리고 있습니다.
전기화가 진행될수록 구리는 더 많이 필요해집니다. 가장 오래된 금속이 가장 새로운 산업의 전제가 되었습니다.
비교
특성
알루미늄 (Al)
은 (Ag)
구리 (Copper)
전기 전도도 (IACS %)
61
106
100 (기준 물질)
열 전도도 (W/m·K)
237
429
401 (최상위)
연신율 (%)
약 40
약 50
45 – 55 (매우 우수)
주요 특징
가볍고 값싼 전도체
가장 뛰어나지만 값비싼 전도체
성능과 경제성의 표준 전도체
제품 형태
판재 (Sheet/Plate)
히터, 반사판, 열차폐판 등 다양한 공정 부품 제작에 사용됩니다.
봉재 (Rod/Bar)
구조 부품, 전극, 고온 부품 제작에 적합한 형태입니다.
선재 (Wire)
필라멘트, 전극선, 고온 와이어 등으로 사용됩니다.
튜브 (Tube)
열처리 장비, 고온 부품, 유리 용융 전극 등에 사용됩니다.
도가니 (Crucible)
고온 용해, 증기 증류, 정제 공정의 용기 및 내부 부품에 사용됩니다.
스퍼터링 타겟
반도체·디스플레이 박막 증착 공정에서 핵심 소재로 사용됩니다.
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