금속의 순도는 불순물에 비해 측정되는 것이다.

게시일: 2020-09-18

금속의 순도는 불순물에 비해 측정되는 개념으로, 일반적으로 불순물은 화학적 불순물(원소)과 물리적 불순물(결정 결함)을 포함한다. 물리적 불순물은 주로 왜곡(dislocation)이나 공극(vacancy) 등을 의미하며, 화학적 불순물은 기질 이외의 원자가 치환 또는 충전 형태로 들어가는 것을 말한다. 그러나 금속의 순도가 매우 높은 수준(예: 순도 9N 이상)에 도달할 때에야 물리적 불순물의 개념이 의미를 갖게 되므로, 산업 현장에서는 일반적으로 화학적 불순물의 함량을 금속 순도 평가 기준으로 삼는다. 즉, 주 금속에서 불순물 총 함량을 빼낸 부분의 백분율로 나타내며, 이는 보통 N(9의 첫 글자)으로 표기된다. 예를 들어 99.9999%는 6N, 99.99999%는 7N으로 표기한다.

현재 고순도 금속의 순도 표시 방식에는 크게 두 가지가 있다. 하나는 재료의 용도에 따라 표시하는 방식으로, '분광 순도'나 '전자급 순도' 등이 있다. 다른 하나는 특정 특성에 따라 표시하는 방식으로, 반도체 소재의 경우 전하 운반자 농도, 즉 1세제곱센티미터의 기질 원소 내에서 전도 작용을 하는 불순물의 개수로 표현한다. 반면 금속의 순도는 주로 잔류 저항률(RRR)과 순도 등급(R)으로 표시된다.

재료 가공 기술의 발전에 따라 금속의 순도는 지속적으로 향상되고 있지만, 절대적으로 순도 있는 금속을 제조하는 것은 불가능하다. ‘고순도’와 ‘초순도’는 상대적인 의미를 지니며, 기술적으로 달성된 기준을 의미한다. 과학기술의 발전으로 인해 ‘고순도’와 ‘초순도’의 기준 또한 계속해서 업그레이드되고 있다. 예를 들어 과거 고순도 금속의 불순물은 ppm(백만 분의 몇) 수준이었고, 초순도 반도체 소재의 불순물은 ppb(십억 분의 몇) 수준이었다. 그러나 현재는 점차 ppb(십억 분의 몇) 및 ppt(일万亿 분의 몇) 수준까지 진화하고 있다. 동시에 각 금속의 정제 난이도는 다르며, 반도체 소재의 경우 9N 이상을 고순도로 간주하지만, 난연 금속의 경우 6N에 도달하면 이미 초고순도에 해당한다.

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