TANAKA의 도전

귀금속 재료로 항상 첨단 분야를 개척

(2009년 여름)

각종 전자기기나 자동차, 나아가서는 물이나 공기의 정화장치 등-이것들에는 모두 귀금속이 사용되고 있다. 이런 귀금속 재료를 항상 먼저 개발・제조해온 것이 TANAKA귀금속그룹이다. 124년의 역사를 자랑하는 본 그룹은 일본의 첨단 공업제품의 역사와 완벽하게 겹쳐진다. 환경・에너지 분야에도 일찌감치 주력해 「신 에너지」「자원 순환」「환경 배려 재료의 개발」「환경 정화」의 4가지를 주축으로 앞으로도 귀금속의 응용 분야 확대에 크게 공헌하려고 하고 있다.

TANAKA 귀금속 그룹과 첨단 공업 분야

「귀금속은 이제까지 항상 첨단공업 제품에 사용되어온 재료. 특성이 안정되어 신뢰성도 높고 사용하기 쉬운 점이 평가되어 왔다.」 창업은 1885년으로 124년이나 되는 역사있는 TANAKA 귀금속그룹. 그 TANAKA 귀금속공업 이사 기술개발부문장인 다나카 히데마사는 귀금속 재료의 선진성을 이렇게 강조한다.
TANAKA 귀금속그룹이라고 하면 일반적으로는 금 거래 회사라는 인상이 강하지만, 본 그룹이 추진해온 사업분야를 보면 그야말로 일본의 첨단공업 분야 발전의 역사이다(그림1).

그림1. TANAKA 귀금속그룹이 개척해온 귀금속 재료의 응용 시장의 확대
다나카 히데마사 TANAKA 귀금속공업 이사 기술개발부문장

다나카 히데마사 TANAKA 귀금속공업 이사 기술개발부문장

주변에 넘쳐나고 있는 귀금속

창업시에는 환전상이었지만, 당시의 첨단 공업제품이었던 전구의 필라멘트용 전극에 사용되고 있던 Pt(플래티넘)을 회수하는 것에서 환전상을 탈피해, 그후 필라멘트용의 Pt 전극의 세선 가공을 일본 최초로 시작해 양산화했다. 전후에는 1955년에 당시 전화국의 크로스바 교환기용 접점 재료를 양산화해 생산을 개시했다. 접점에 Pd(팔라듐)을 사용한 기술로 경합 타사를 제칠 수 있게 되었다고 한다.
1964년에 반도체 칩의 실장에 사용하는 Au(금) 와이어를 처음으로 국산화해 그 후의 반도체 기술의 발전에 공헌해왔다. 현재 본 그룹의 Au 와이어의 점유율을 전세계 톱이다.
그리고 지금은 귀금속의 응용 분야는 한없이 확대되고 있다. 주변에 있는 전자기기 안에 있는 반도체에 사용되고 있는 것은 물론, 액정 디스플레이용 드라이버 IC의 접속에는 Au, 자동차의 배기가스의 정화촉매에는 Pt, Pd, Rh(로듐)이 사용되고 있다.
첨단 공업분야에 계속해서 귀금속 재료를 제공해온 본 그룹은 각광을 받고 있는 신 에너지・환경 분야에 조기부터 주력해왔다. 그 환경 관련 사업의 4가지 주축인 (1) 신 에너지, (2) 자원 순환, (3) 환경 배려 재료의 개발, (4) 환경 정화(그림2)에 대한 본 그룹의 노력을 구체적으로 소개한다.

그림2. TANAKA 귀금속그룹의 환경・에너지 사업의 4가지 주축

연료전지나 태양전지에 채용

우선 「신 에너지」에서 제일 먼저 들 수 있는 것이 연료전지이다. 연료전지는 물의 전기분해와는 반대의 반응을 일으켜, 이때에 발생하는 전류를 외부로 내보내서 이용하는 전지. 휴대전화기 등의 모바일 기기용에서 자동차, 가정용 전원용까지 용도는 폭넓다.
연료전지에는 몇가지 종류가 있지만, 현재 가장 실용화가 앞선 것이 촉매에 Pt를 이용하는 고체 고분자형 연료전지이다. 일부 모바일 기기에서 실용화가 시작되었으며, 장래에는 자동차용으로 시장 확대가 기대되고 있다. 본 그룹에서는 20년 이상전부터 이 기술 개발을 추진해 「현재, 세계 연료전지용 Pt 촉매의 점유율은 본 그룹이 60% 이상을 차지하고 있다」(다나카 이사)고 한다.
다음으로 신 에너지 관련으로 세계적인 시장이 급격하게 확대되고 있는 태양전지도 귀금속의 응용 시장이다. 태양전지의 수광면의 전극에는 Ag(은) 페이스트를 사용한다.
또한 태양전지 분야에서는 저비용으로 제조할 수 있는 방식으로써 주목을 모으고 있는 색소 증감형 태양전지에도 귀금속이 유력시되고 있다. 색소 증감형은 식물의 광합성과 같이 색소를 사용해서 발전하는 방식. 그 색소에 Ru(루테늄) 착체 색소가 사용되고 있다. 대체 연료의 연구도 진척되고 있지만, 특성이 안정된 Ru가 여전히 유리하다.

귀금속의 파생으로써 다른 재료도

그 외에 신 에너지라고 하기 보다는 에너지 절약이라는 편이 적절하지만, 파워 반도체의 수요가 늘어나고 있다. 파워 반도체는 기기의 에너지 절약화나 제어성의 핵심을 쥐고 있다. 반도체 칩의 접속은 Au 와이어가 일반적이지만 대전류를 흘리는 파워 반도체에는 Al(알루미늄) 와이어가 적합하다. Al은 귀금속은 아니지만, 당사의 세선 기술로 리본화해서 고용량의 전류를 흘릴 수 있도록 했다.
또한, 차세대 파워 반도체로써 연구가 진척되고 있는 SiC(탄화규소) 반도체용으로도 Al 와이어는 유효하다. SiC는 고온 동작을 가능하게 하는 디바이스이므로 Al 와이어는 불가결하다.
이와 같이 본 그룹에서는 귀금속을 대체하는 재료도 필요로 하는 곳이 있으면 연구해 상품화해왔다.
더욱이, 에너지에 관련된 분야로써는 초전도용 재료에도 힘쓰고 있다. 본 그룹에서는 「접합 기술에 제품만들기라는 고집이 있으며, 초전도용 기재의 제조에 이용된 새로운 기술은 장래의 접합 기술로써 중요하다고 인식하고 있다」(다나카 이사). 현재 이트륨(Y)계의 초전도용 기재를 개발하고 있다. 이 기재는 귀금속은 아니지만 연구개발 당초 Ag계 재료도 사용하고 있었던 점에서 개발하고 있다. 이 개발을 통해서 장래의 새로운 기술이 탄생할 것을 기대하고 있다.

리사이클은 창업의 원점

다음으로 「자원 순환」에 대해서 살펴보자. 오늘날 자원의 재이용을 목표로 하는 순환형 사회가 주목받고 있지만, 폐기물을 유효 활용하는 것은 귀금속 재료 메이커에게 있어서는 상식이다. 원래 TANAKA 귀금속그룹은 「창업의 원점이 회수, 리사이클이었다」(다나카 이사).
본 그룹의 리사이클의 일례를 들면 자동차용 배기가스 정화촉매 등에 이용되는 Pt가 있다. Pt의 리사이클을 하는 일본 PGM이라는 회사를 도와 광업, 고사카 제련과 공동 출자로 설립, 사업화하고 있다.
또한, 귀금속을 구입하는 고객인 기기 메이커나 디바이스 메이커 등에 대해서도 리사이클 서비스를 제공하고 있다(그림3). 생산 도중의 불량품의 회수 뿐만 아니라, 도금, 스퍼터링을 한 때에 장치 주변에 부착된 잔사 등도 회수한다. 고객으로부터 회수한 지금에 대해서는 정산 수속(「지금 매수」「반납」「귀금속 제품으로의 납입」 등, 유연한 정산 방법)을 하고 있다.
이런 귀금속의 회수, 리사이클 방법은 귀금속 재료 메이커에 따라 다르다고 한다. 그 시스템은 각사 독자적인 노하우가 되었다. 최종적으로 귀금속을 어느 정도 회수할 수 있는가는 그 귀금속 회사의 수익성을 크게 좌우할 뿐만 아니라 그 회사의 신용에도 영향을 미친다.
TANAKA 귀금속그룹은 세계의 금 시장에서 가장 권위있는 런던 금 시장의 등록 인증 기관 「런던지금시장협회」(LBMA)로부터 금은의 공인심사회사로 되었다. 공인심사회사는 세계에 5사 밖에 없으며, 아시아에서는 본 그룹뿐이다. 이것은 금은 시장에서의 품질을 보증할 뿐만 아니라 본 그룹의 분석, 검사 기술이 세계 최고 수준인 것의 증명이라고 할 수 있다.

그림3. 고객에게 제공하는 귀금속 리사이클 시스템

유해물질을 제거해서 성능을 향상

세번째의 「환경배려 재료」의 면에서는 그룹 공장의 제조 라인이나 재료 개발 단계에서부터 유해물질을 제거해 환경에 부담을 주지 않는 재료를 개발하는 것이 중요하다.
접합 재료로써는 Pb(납)를 사용하지 않는 재료의 실용화가 요구되어, Au-Sn(주석) 등의 접합 재료가 휴대전화의 수정 디바이스용으로 상품화되었다. 앞으로는 땜납을 대치하는 용도를 개척해간다.
전기회로를 개폐하는 릴레이(계전기)에서는 유해물질을 제거해 성능을 향상시킨 실적이 있다. 릴레이는 가전에서 차재까지 폭넓게 사용되고 있다. 그 릴레이의 개폐부의 리벳 접점 재료에는 특성을 향상시키기 위해 Cd(카드뮴)이 첨가되어 있었지만, 환경 대응을 위해 Cd를 없애고 동등하거나 그 이상의 특성을 내는 재료를 개발했다고 한다. 본 그룹의 리벳 접점은 차재용 릴레이에서는 세계 점유율의 50% 이상을 차지하고 있다.

공기, 물 등 환경 정화에 공헌

네번째의 「환경정화」에서는 인체나 환경에 유해한 물질을 제거해 대기를 청정하게 유지하는 재료 개발에 힘쓰고 있다.
리사이클에서 소개한 자동차의 배기가스 정화 시스템은 환경 정화에 공헌하고 있는 예도 있다.
또한, 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds, VOC) 산화 촉매도 환경 정화에 도움이 되고 있다. 자동차, 가전제품 등에는 모터나 릴레이가 사용되고 있으며, 그 에나멜 전선의 제조 공정에서 VOC를 함유하는 배기가스가 발생한다. 그 발생한 VOC 가스의 정화, 탈취하는데에 Pt, Pd 등을 사용한 촉매가 위력을 발휘한다.
한편, 물에 대해 귀금속은 수질개선, 오염방지 등에 공헌하고 있다. 발전소의 취수구에 부착하는 해생생뭘의 제거나 알칼리・이온 정수기에 티타늄 Pt 전극이 사용되고 있다. 이들 기술의 개발에도 15년 이상 전부터 관여해왔다.

나노 미립자의 응용도 추진

환경 정화에는 직접 관계하지 않지만, 각종 의료용 진단 제품에도 본 그룹의 귀금속이 도움이 되고 있다.
고순도의 귀금속을 만드는 과정에서 균일성 높은 나노 입자를 작성하는 노하우를 본 그룹은 소유하고 있다. 귀금속의 나노 입자 가운데 수십에서 수백개의 원자가 결합한 클러스터는 15nm에서 30nm의 직경에 제어할 수 있기 때문에 생물제제 제조 프로세스에 도입되는 바이러스 키트로써 사용되고 있다.
또한, 항암제나 조류 인플루엔자(H5N1형)의 진단약 등, 의료 진단 분야에 귀금속 나노 입자가 사용되고 있다.
이렇게 귀금속 재료의 응용은 한없이 확대되고 있지만, 한편으로는 귀금속은 재료 비용이 비싸기 때문에 항상 대체 재료가 연구되어 경합해가는 숙명이다. 그렇기 때문에 TANAKA 귀금속그룹에서는 항상 사용량을 적제하도록 궁리함과 동시에 새로운 첨단 분야의 시장 개척을 계속하고 있다.

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