니켈, 다양한 활용 : 동전 주조, 합금, 이방성 도전 필름

동전 주조에 활용되는 니켈

 

 전이금속 중 하나인, 28개의 전자와 양성자로 이루어진 니켈은 은백색의 광택을 띱니다. 니켈은 가공성과 연성이 좋아 다양한 형태로 성형할 수 있어 정밀성이 요구되는 다양한 분야에 적용됩니다. 오늘은 이 매력적인 금속 원소의 동전 주조, 합금, 그리고 니켈이 적용되는 이방성 도전 필름에 대해 알아보겠습니다.

 

니켈과 동전 주조 역사

 니켈의 동전 주조는 18세기에 니켈이 처음 발견되면서 시작됩니다. 처음에 니켈은 처음에 구리 광석으로 오해받았는데, 나중에 가서야 별개의 원소로 구분되었습니다. 이후 19세기에 미국과 유럽에서 니켈을 사용한 동전 주조를 하기 시작했습니다. 작업자들은 니켈이 부식에 대한 저항성을 보인다는 점을 인식하고, 내구성을 높이기 위해 동전에 첨가했습니다. 수분과 화학물질을 포함한 다양한 환경 요소에 노출되면 금속 표면이 손상될 수 있는데, 니켈은 이런 부식에 대한 저항성이 있어 외관의 무결성을 유지합니다. 20세기가 시작되면서 니켈은 동전 주조의 세계에서 서서히 자리를 잡아갔습니다. 니켈 합금의 등장은 동전 주조의 전환점이 되었는데, 이 합금은 동전의 내구성을 유지하면서도 독특한 은빛을 띠게 만들었습니다. 이 심미적 특성 때문에, 전 세계적으로 니켈 동전의 인기가 급등하였고, 여러 나라에서 유통되는 화폐에 니켈을 사용한 합금을 사용했습니다. 이렇게 니켈은 동전 주조에 있어서 매력적인 선택지가 되었지만 또한 난관에 봉착하게 되었습니다. 일부 사람들이 니켈에 대한 알레르기 반응을 보임으로써, 건강에 대한 문제가 제기되었고, 일부 화폐에는 니켈을 사용하지 않는 방법을 도입되기도 했습니다. 그리고 바이메탈 동전과 같은 개발을 통해 동전 외관의 심미성을 해치지 않으면서, 안전도 보장하기 위한 노력을 하였습니다.

 

니켈과 합금

 니켈은 부식에 대한 저항성이 뛰어나고, 고온 환경에서 탁월한 안정성을 보여주며 이외에도 다양한 특성을 향상할 수 있기 때문에, 다른 금속과의 합금으로 많이 활용됩니다. 모넬과 같은 니켈-구리 합금은 바닷물과 같은 가혹한 환경에서 뛰어난 내식성을 보여주는 것으로 유명합니다. 모넬은 강도에 비하여 무게 비율이 높기 때문에 해양 공학, 화학 가공 및 정유 분야에 응용할 수 있습니다. 니켈 합금은 이런 침식에 대한 강한 저항성을 보여주어, 제품의 수명과 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 그리고 고온 등 극한의 환경에서 견딜 수 있게 만든 니켈-크롬 합금도 있습니다. 예를 들어, 인코넬은 고온에서도 구조적으로 완전한 상태를 유지하기 때문에 가스터빈 부품, 항공우주 분야, 열교환기 등에서 없어서는 안 될 존재이며, 하스텔로이는 부식과 산화에 강한 성질을 가지고 있어 화학 가공이나 원자로에서 그 역할을 다하고 있습니다. 또한, 인바나 코바르와 같이 니켈-철의 합금은 자기 팽창과 열팽창 관점에서 우수합니다. 인바는 열팽창 계수가 낮아서 치수 정합성이 중요한 정밀 기기나 응용 분야에서 매우 유용하며, 코바르는 유리와의 호환성이 좋기 때문에 반도체나 진공장치를 비롯한 전자제품에 널리 사용됩니다. 마지막으로, 니켈계 합금 중 하나인 와스팔로이와 르네 같은 초합금은 고온에서 탁월한 내크리프성과 기계적 강도를 자랑하여 가스터빈 엔진과 항공우주 부품에 사용됩니다. 이렇게 니켈 합금의 적용 분야는 방대하고 다양하며, 특정 산업 요구를 충족하는 다양한 재료를 제공할 수 있습니다.

 

니켈과 이방성 도전 필름

 이방성 도전 필름은 반도체 소자, 집적회로(IC) 등과 같은 전자 부품과 회로 기판 상의 다른 소자 사이의 전기적 연결을 위해 전자 분야에서 사용되는, 양면 Tape 같은 특수 재료입니다. ACF는 전기가 도통되게 할 뿐만 아니라 전자 장치 내에서 다른 부품끼리 연결하는 중요한 접합제 역할을 합니다. 이 ACF 내에서 니켈의 주된 역할은 전도성을 향상하는 것입니다. ACF에 포함된 니켈은 필름을 전자의 흐름을 촉진하는 전도성 브리지 역할을 합니다. 이를 통해 전자의 이동 경로의 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 그리고 니켈은 ACF의 열 관리 능력에도 상당한 장점을 보입니다. 이는 과열을 방지하고 최적의 성능을 보장하기 위해 열효율이 가장 중요한 전자 장치에서 특히 중요합니다. 니켈의 우수한 열 전도율은 전기 작동 중에 발생하는 열을 방출하는 데 도움이 됩니다. 마찬가지로 ACF 내에서 열을 효율적으로 제거하는 니켈의 능력은 전자 부품의 전반적인 신뢰성과 수명을 향상합니다. 또한, 니켈의 접착 특성은 전자 응용 분야에서 ACF의 안정성 및 내구성을 보장하는 데 중추적인 역할을 합니다. 다양한 기판과 강한 결합을 형성하는 니켈은 상이한 표면에 대한 ACF의 접착력을 향상해 기계적으로 안정성을 제공합니다. 이러한 접착 강도는 일정한 굴곡 또는 동적 응력을 동반하는 분야에서 내구성에 기여할 수 있습니다.