전기차와 반도체 산업에서 은이 중요한 이유, 전기와 열에 답이 있다

은은 반지나 목걸이를 만드는 귀금속으로 익숙합니다. 하지만 산업 현장에서는 전기를 전달하고 열을 밖으로 내보내는 소재로도 쓰입니다. 전기차의 전기 접점과 전력반도체의 접합부가 대표적인 사례입니다.

전기차와 반도체 산업에서 은이 중요한 이유는 무엇일까요? 핵심은 높은 전기전도도와 열전도도입니다. 다만 은이 모든 배선이나 반도체를 구성하는 것은 아닙니다. 어떤 위치에서 어떤 역할을 하는지 구분하면 산업 뉴스를 더 정확하게 이해할 수 있습니다.

1. 은의 강점은 전기와 열을 잘 전달하는 성질

전기전도도는 전기가 얼마나 잘 흐르는지를 나타냅니다. 은은 상온에서 금속 가운데 전기전도도가 가장 높은 것으로 알려져 있습니다. 열을 전달하는 능력도 뛰어나 큰 전류가 흐르는 접점 소재로 활용됩니다.[1]

전기 부품에서는 전류가 흐를 때 저항 때문에 열이 발생합니다. 같은 전류가 흐른다면 저항이 클수록 발생하는 열도 많아집니다. 그래서 전기가 통하는 연결 부위를 안정적으로 만드는 것이 중요합니다.

다만 소재 자체의 전도도가 높다고 완성된 부품의 성능까지 자동으로 좋아지는 것은 아닙니다. 접촉하는 면적과 압력, 표면 상태, 부품 구조도 함께 영향을 줍니다. 은은 이러한 설계에서 선택할 수 있는 우수한 소재 중 하나입니다.

2. 전기차에서는 전류가 오가는 접점에 사용된다

전기차는 배터리에 저장된 에너지로 모터를 움직입니다. 이 과정에는 전원을 연결하거나 끊는 장치와 여러 전기 부품이 필요합니다.

은과 은 기반 소재는 릴레이, 스위치, 커넥터 등의 전기 접점에 활용됩니다. 접점은 두 부품이 맞닿아 전류가 흐르는 부분입니다. 문을 여닫는 경첩처럼 작아 보여도 반복해서 제 기능을 해야 하는 중요한 부위입니다.[1][2]

특히 큰 전류를 연결하고 끊는 과정에서는 전기 아크가 발생할 수 있습니다. 전기 아크는 접점 사이에서 순간적으로 방전이 일어나는 현상입니다. 접점이 손상되거나 서로 달라붙는 문제를 줄이기 위해 은 합금이나 은 복합소재를 사용하기도 합니다.[1]

따라서 은의 역할을 “전기차 전체를 만드는 재료”라고 이해하기보다는, 전기가 안정적으로 흐르도록 중요한 연결 부위에서 기능하는 소재라고 보는 편이 정확합니다.

3. 충전 설비에서도 연결 부위의 성능이 중요하다

전기차 충전은 차량과 충전 설비 사이로 전력이 이동하는 과정입니다. 이때 연결 부위는 전류를 전달하면서 반복적인 사용도 견뎌야 합니다.

은 기반 소재는 전기차 충전 연결 부위에도 활용됩니다. 소재 기업 Materion은 충전 연결부에 사용되는 은을 대체할 수 있는 은 기반 합금 제품을 소개하고 있습니다.[1]

여기서 주의할 점은 은이 들어갔다는 이유만으로 충전 속도가 결정되지는 않는다는 것입니다. 충전 성능은 충전기의 출력, 차량이 받아들일 수 있는 전력, 배터리 상태와 온도 등 여러 조건에 따라 달라집니다. 은은 연결 부위의 전기적 성능을 뒷받침하는 역할로 이해하면 됩니다.

4. 반도체 산업에서는 칩을 붙이고 열을 전달하는 데 쓰인다

반도체에서 은의 역할을 이해하려면 ‘칩’과 ‘패키징’을 구분할 필요가 있습니다. 패키징은 만들어진 칩을 보호하고 외부 회로와 연결하며, 발생한 열이 빠져나가도록 구성하는 과정입니다.

은의 대표적인 활용 분야 중 하나는 전력반도체 패키징입니다. 전력반도체는 전기를 변환하고 제어하는 부품으로, 전기차 인버터 등의 장치에 사용됩니다.

이때 칩을 기판에 붙이는 접합부는 기계적으로 단단해야 하고 열도 잘 전달해야 합니다. Heraeus Electronics는 은 소결 소재를 SiC, GaN, IGBT 등의 칩 접합에 사용할 수 있다고 안내합니다.[3]

은이 중요하다는 말은 모든 반도체의 미세 회로를 은으로 만든다는 뜻이 아닙니다. 특히 전력반도체에서 칩과 주변 구조물을 연결하는 소재로서의 역할에 주목해야 합니다.

5. 은 소결 기술이 주목받는 이유는 열 관리와 신뢰성

‘소결’은 작은 입자들을 열과 필요에 따른 압력을 이용해 결합시키는 공정입니다. 은 소결 접합은 은 입자가 포함된 소재로 칩과 기판 사이에 접합층을 만드는 방식입니다.

이 접합층은 칩을 고정하는 동시에 열이 아래쪽 구조로 이동하는 통로가 됩니다. 전력반도체가 높은 온도에서 작동할 때 접합부의 열전달 성능과 내구성이 중요한 이유입니다.[3]

연구기관 Fraunhofer ENAS도 전력반도체 패키징에서 은 소결과 구리·주석 기반 접합 소재를 연구했습니다. 이 기관은 칩 접합부가 전력 모듈의 조기 고장과 연결될 수 있는 중요한 부분이라고 설명합니다.[4]

결국 은의 가치는 단순히 전기가 잘 통한다는 데서 끝나지 않습니다. 고온 환경에서 접합부가 제 역할을 유지하도록 돕는다는 점도 중요합니다.

6. 성능이 좋은 은을 모든 곳에 사용하지 않는 이유

은이 우수한 소재여도 모든 부품에 사용할 수는 없습니다. 제조업에서는 성능과 함께 원가, 생산 공정, 내구성, 사용 환경을 고려해야 하기 때문입니다.

은 자체도 환경에 따라 표면에 황화물이나 염화물 피막이 생길 수 있습니다. 따라서 표면 관리와 합금 설계가 필요합니다. 순은보다 마모나 아크 손상에 강한 은 기반 소재를 선택하는 경우도 있습니다.[1]

반도체 접합 분야에서도 은 소결만이 유일한 해법은 아닙니다. 구리 기반 소재와 솔더 등 다양한 방식이 검토됩니다. Heraeus Electronics는 은 함량을 낮춘 접합 소재를 소개하며, 요구 성능과 제조 비용에 맞춰 기술을 선택해야 한다고 설명합니다.[5]

이는 은의 중요성과 사용량 증가를 같은 의미로 받아들여서는 안 된다는 점을 보여줍니다. 기업은 필요한 성능을 확보하면서 소재 사용량을 줄이는 방법도 찾습니다.

7. 전기차와 반도체에서 은의 역할 비교

구분	대표적인 활용 부위	은에 기대하는 역할
전기차 전장 부품	릴레이·스위치 등의 접점	전류 전달과 접점 성능 확보
전기차 충전 설비	일부 전력 연결 부위	큰 전류를 전달하는 연결부 지원
전력반도체 패키징	칩과 기판 사이의 접합층	칩 고정과 열전달
전력 모듈	일부 기판·방열 구조 접합부	열 관리와 접합 신뢰성 확보

※ 실제 적용 소재와 은 함량은 제품 설계 및 제조 공정에 따라 달라집니다.

자주 묻는 질문

전기차 배터리는 모두 은으로 만드나요?

그렇지 않습니다. 전기차에서 은이 사용된다는 설명을 배터리 전체가 은으로 만들어진다는 뜻으로 받아들이면 안 됩니다. 이 글에서 다룬 대표적인 용도는 전기 접점과 전력반도체의 접합 소재입니다.

은은 반도체의 주재료인가요?

은은 반도체 산업에서 사용하는 여러 소재 중 하나입니다. 은이 칩의 모든 구성 요소를 대신하는 것은 아니며, 전력반도체 패키징 등의 특정 용도에서 장점을 발휘합니다.

전기차가 늘면 은 사용량도 같은 비율로 늘어나나요?

동일한 비율로 증가한다고 단정하기 어렵습니다. 차량과 부품마다 설계가 다르고, 은 함량을 줄이거나 다른 소재를 적용하는 기술도 개발되기 때문입니다.

전기를 연결하고 열을 내보내는 작은 소재의 역할

전기차와 반도체 산업에서 은이 중요한 이유는 높은 전기전도도와 열전도도를 바탕으로 접점과 접합부의 성능을 뒷받침하기 때문입니다.

전기차에서는 전류가 오가는 연결 부위에, 전력반도체에서는 칩을 붙이고 열을 전달하는 부분에 활용됩니다. 은 관련 산업 뉴스를 볼 때는 사용되는 위치와 기능, 대체 기술까지 함께 살펴보면 소재의 가치를 더 구체적으로 이해할 수 있습니다.

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