친환경 은(Ag) 도금 기술을 세계 최초로 개발한 한국재료연구원(KIMS) 에너지·환경재료연구본부 이주열, 김세일 박사 연구팀의 김세일 선임연구원과 이수진 학생연구원, 이주열 책임연구원(왼쪽부터). 재료연구원 제공

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[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원(KIMS) 에너지·환경재료연구본부 이주열, 김세일 박사 연구팀이 인(P, phosphorus) 화합물을 도금 핵심 성분으로 활용한 친환경 은(Ag) 도금 기술을 세계 최초로 개발했다. 이번 기술은 독성이 강한 시안화물 없이도 은 도금을 할 수 있게끔, 인 화합물 기반의 산성 도금 용액을 개발해 균일하고 안정적인 은 박막을 형성한 성과다.

14일 재료연구원에 따르면 은 도금은 반도체, 전자 부품, 회로기판 등에서 전기 신호의 전달 성능을 높이기 위해 반드시 필요한 공정이다. 기존의 은 도금 기술은 ‘시안화물’이라는 독성 물질을 사용해 환경과 안전 문제를 일으킨다. 또 시안 도금액은 반도체의 정밀 패턴을 제작하는 포토리소그래피(photolithograpy) 공정에 적용할 수 없다는 큰 단점이 있다. 알칼리성의 도금액이 감광액(photoresist)을 녹이기 때문이다. 따라서 정밀한 공정을 하기 위해서는 산성 도금 용액을 필수적으로 사용해야 한다.

이번 연구성과는 산성 환경에서 시안화물과 첨가제 없이도 안정적으로 은을 균일하게 도금하는 기술이다. 연구팀은 포스핀 리간드(phosphine ligand)를 활용해 은 이온의 침전 없이 안정적으로 유지하고, 인 기반의 전해질 농도를 조절해 도금의 질을 높이는 최적 비율을 도출했다. 이를 통해 균일하고 강도 높은 은 도금층을 형성했다. 결과적으로 친환경성은 물론, 고품질의 은 박막 제조와 공정 단순화를 모두 충족하는 기술 구현에 성공한 것이다.

전 세계 산업용 도금 시장이 빠르게 성장 중이며, 특히 환경 규제가 강화되면서 친환경 도금 기술에 대한 수요가 높아지고 있다. 이번 연구 성과는 반도체 패키징, 전자 부품 등과 더불어 의료기기나 광학 센서, 정밀 부품과 같은 고품질의 은 도금이 필요한 산업에도 적용이 가능하다. 해외 기술 의존도를 낮추고 국산 기술로 수출 확대를 이룰 수 있어 산업적 가치도 매우 크다는 평가다.

이번 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 한-독 국제공동기술개발사업의 일환으로 수행됐다. 연구 결과는 전기화학 분야의 세계적인 학술지 ‘일렉트로키미카 악타(Electrochimica Acta(IF:5.5, 제1저자: 이수진 학생연구원))’온라인 판에 지난 2월 26일에 게재됐으며 이와 관련한 국내 특허도 출원한 상태다.

jiany@fnnews.com 연지안 기자

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