은은 전도율이 놓은데, 고가입니다. 은을 대체할 수 있는 금속이 있을까요?

Question

은은 희소하고 산업 분야에서 다양한게 활용됩니다. 특히 전도율이 높아 전기차 확대로 바테리, 태양광 등의 산업 용도로 많이 사용되지만 고가라 사용이 제한적입니다. 그런데, 은과 같은 전도율을 가진 대체제는 없는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

은은 금속 중에서 전기 전도율이 가장 높지만, 가격과 희소성 때문에 산업적으로 대체재가 필요합니다. 실제로 은을 완전히 대체할 만큼 높은 전도율을 가진 금속은 없지만, 구리가 가장 현실적인 대안으로 쓰이고 있습니다.

구리는 은과 거의 비슷한 수준의 전도율을 가지고 있으면서 훨씬 저렴하고 공급도 안정적입니다. 그래서 전선, 배터리, 전자부품 등 대부분의 산업 분야에서 은 대신 구리가 사용됩니다. 특히 전기차 배터리와 태양광 산업에서도 은 대신 구리를 적용하는 사례가 많습니다.

또한 알루미늄은 전도율은 구리보다 낮지만 가볍고 값이 싸서 송전선이나 전기차 케이블처럼 경량화가 중요한 분야에서 활용됩니다. 금은 은보다 전도율은 낮지만 부식에 강해 반도체 패키지나 고신뢰성이 필요한 전자부품에 쓰입니다.

은을 완전히 대체할 수 있는 금속은 없지만, 구리가 은의 가장 가까운 대체재로서 산업 전반에서 널리 쓰이고 있고, 알루미늄과 금은 특정 조건에서 보완적으로 활용됩니다.

Answer 2

안녕하세요.

은과 동일한 전도율을 갖는 금속은 없지만, 비용이나 특성, 응용에 따라 실용적인 대체재는 존재하고, 설계 차원에서 여러 보완 전략이 사용됩니다. 우선 은은 모든 금속 중 가장 높은 전기전도율을 가지는데요 이때 전기전도율은 자유 전자의 밀도와 이동도에 의해 결정되며, 은은 자유 전자 밀도가 매우 높고 결정 구조에서 전자 산란이 적다는 특징이 있고, 이 두 가지 특성 덕분에 전도율이 가장 높습니다.

은이 선호되는 이유는 단순 전도율뿐이 아닌데요, 우선 산화에 강하고 용접성이나 도금성이 뛰어나며 고주파 응답이 좋고, 태양광 셀과 배터리 접점에 안정적입니다. 하지만 가격이 비싸다는 결정적 단점이 있어 대체 기술이 활발히 연구됩니다. 은의 실용적 대체 금속으로는 구리가 있습니다. 구리의 장점은 은에 비해 훨씬 값이 저렴하고 전기차, 전선, PCB 등에 널리 사용되며 기계적 강도 및 열전도율도 우수하다는 점입니다. 하지만 단점으로는 은보다 전도율이 낮고, 산화가 어느 정도 발생합니다. 또 다른 대체 금속으로는 알루미늄이 있는데요, 장점으로는 가볍고 저렴하고 대용량 전선 응용에 좋으며 전력 송전선에서 표준적 사용합니다. 반면에 단점으로는 은과 구리보다 전도율 낮고 접점 등 정밀 부위 응용은 제한됩니다. 감사합니다.