겉으로는 단순해 보이는 초박형 구리판인 동박은 매우 섬세하고 복잡한 제조 공정을 가지고 있습니다.이 공정은 주로 구리 추출 및 정제, 동박 제조, 후가공 단계로 구성됩니다.
첫 번째 단계는 구리를 추출하고 정제하는 것입니다.미국 지질조사국(USGS)의 데이터에 따르면, 2021년 전 세계 구리광석 생산량은 2,000만 톤에 달했습니다(USGS, 2021).구리광석을 추출한 후 파쇄, 분쇄, 부유선광 등의 공정을 거쳐 구리 함량이 약 30%인 구리 정광을 얻을 수 있다.이렇게 얻은 구리 정광은 제련, 전로 정련, 전기분해 등의 정제 과정을 거쳐 순도 99.99%에 달하는 전해구리를 생산하게 됩니다.
다음으로 동박의 제조공정에 대해 설명하는데, 제조방법에 따라 전해동박과 압연동박의 두 가지로 나눌 수 있다.
전해동박은 전해공정을 통해 만들어집니다.전해조에서 구리 양극은 전해질의 작용에 따라 점차적으로 용해되고, 전류에 의해 구동되는 구리 이온은 음극 쪽으로 이동하여 음극 표면에 구리 침전물을 형성합니다.전해동박의 두께는 일반적으로 5~200 마이크로미터 범위로 인쇄회로기판(PCB) 기술의 필요에 따라 정밀하게 제어할 수 있다(Yu, 1988).
반면에 압연동박은 기계적으로 만들어진다.수 밀리미터 두께의 동판에서 시작하여 압연을 통해 점차 얇아지고 결국 마이크로미터 수준의 두께를 갖는 동박이 생산된다(Coombs Jr., 2007).이 유형의 동박은 전해 동박보다 표면이 매끄럽지만 제조 공정에서 더 많은 에너지를 소비합니다.
동박을 제조한 후 성능을 향상시키기 위해서는 일반적으로 어닐링, 표면 처리 등의 후가공을 거쳐야 합니다.예를 들어, 어닐링은 동박의 연성 및 인성을 향상시키는 반면, 산화 또는 코팅과 같은 표면 처리는 동박의 내식성과 접착성을 향상시킬 수 있습니다.
요약하면, 동박의 생산 및 제조 공정은 복잡하지만 제품 생산량은 현대 생활에 지대한 영향을 미칩니다.이는 정밀한 제조 기술을 통해 천연자원을 첨단 제품으로 변화시키는 기술 진보의 표현입니다.
그러나 동박을 제조하는 과정에는 에너지 소비, 환경 영향 등의 문제도 있습니다. 보고서에 따르면 구리 1톤을 생산하려면 약 220GJ의 에너지가 필요하고 2.2톤의 이산화탄소가 배출됩니다(Northey). 외, 2014).따라서 우리는 동박을 생산하는 보다 효율적이고 환경 친화적인 방법을 찾아야 합니다.
한 가지 가능한 해결책은 재활용 구리를 사용하여 구리박을 생산하는 것입니다.재활용 구리를 생산하는 데 필요한 에너지 소비는 1차 구리의 20%에 불과하며 구리 광석 자원의 이용을 줄이는 것으로 보고됩니다(UNEP, 2011).또한 기술이 발전함에 따라 보다 효율적이고 에너지 절약적인 동박 제조 기술을 개발하여 환경에 미치는 영향을 더욱 줄일 수 있습니다.
결론적으로, 동박의 생산 및 제조 공정은 도전과 기회로 가득 찬 기술 분야입니다.우리는 상당한 진전을 이루었지만 환경을 보호하면서 구리박이 우리의 일상적인 요구를 충족할 수 있도록 보장하려면 아직 해야 할 일이 많이 남아 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 8일