국내 초고순도 銅기술, 아직 ‘공급 사각지대’…기술 자립 필요

성균관대학교에서 열린 제48회 동 및 동 합금 기술 강연회에서 ㈜킴텍 최국선 박사는 ‘초고순도 동 제조 및 산업적 활용’을 주제로 발표를 진행했다.

첨단산업의 핵심 기반 소재로써 초고순도 금속의 중요성과 기술 현황을 심도 있게 다뤄졌다. 최 박사는 먼저 금속 원소의 분류와 자원 고갈 특성에 대해 설명하며 구리, 아연, 주석 등 주요 베이스 메탈은 산업 전반에 걸쳐 대량 소비되고 있어 향후 안정적 자원 확보가 필수적이라고 강조했다. 특히 전자산업과 정보통신기술의 고도화로 초고순도 금속의 수요가 급증하고 있다고 지적했다.

통상 99.99%(4N) 이상의 순도를 고순도, 99.999%(5N) 이상을 초고순도로 분류하며 최근에는 6N(99.9999%) 이상 순도의 소재가 반도체용 웨이퍼, 스퍼터링 타겟, 마이크로전자 패키징 등 첨단 소재 분야에서 핵심적으로 사용되고 있다고 소개했다. 초고순도 금속은 화학적 정제와 물리적 정제 기술을 조합해 제조되며 최종 순도 평가는 금속 불순물과 가스 불순물 분석, 잔류저항비(RRR) 측정 등으로 이뤄진다.

순동은 제조 방법과 산소 함량에 따라 무산소동, 타프피치동, 인탈산동으로 구분된다. 최 박사는 이 중 무산소동이 수소취성 문제를 해소하고 전기·열전도율을 모두 확보한 고품위 순동소재로, 고성능 전자부품에 적합하다고 설명했다.

이어 반도체 공정용 핵심소재인 구리 스퍼터링 타겟의 제조 기술과 산업 구조를 상세히 다뤘다. 스퍼터링 타겟은 물리적 증착(PVD) 방식으로 반도체 회로 형성에 사용되는 핵심 재료로, 미세입자 발생 억제와 불순물 관리가 제품 품질을 좌우한다. 특히 알칼리 금속 불순물은 절연막 계면 특성을 저하시킬 수 있고 중금속이나 방사성 원소는 반도체 소프트 오류를 유발하기 때문에 극한 수준의 청정도가 요구된다.

최 박사는 일본 JX Advanced Metals의 초고순도 동 정련 및 타겟 제조 기술을 대표적 사례로 소개했다. 이 회사는 자원 추출부터 정제, 타겟 가공까지 일관된 수직계열화 시스템을 구축해 9N(99.9999999%)급 동 잉곳을 상용화했다. 그 결과 산소, 황, 인 등 불순물에 의한 미립자 발생을 현저히 줄였으며, 미세결정 구조를 제어해 스퍼터링 공정 안정성과 데이터 균일성을 확보했다. JX는 6N급 순동 타겟과 CuAl·CuMn 등 초고순도 합금 타겟을 공급하며 글로벌 반도체 공급망 내 기술 표준을 선도하고 있다.

또한, 세계 구리 스퍼터링 타겟 시장이 2025년 15억 달러 규모에서 2032년 25억 달러 이상으로 성장할 것으로 전망된다며 반도체 부문이 전체 매출 성장을 주도할 것이라고 내다봤다.

발표를 마무리하며 최 박사는 “첨단 반도체, 디스플레이, 2차전지 산업의 확장에 따라 초고순도 금속, 특히 고순도 동의 수요는 기하급수적으로 증가할 것”이라며 “국내는 아직 초고순도 동 원료의 자급 기반이 거의 없고 일본과 중국이 시장을 주도하고 있는 만큼 기술자립과 공급망 안정화를 위한 국가 차원의 대응이 절실하다”고 강조했다.