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꿈의 금속 티타늄, 그 가능성에 대해

꿈의 금속 티타늄, 그 가능성에 대해

2016/04/05

 

이미지 출처 – 플리커

영화 <아이언 맨> 시리즈 속 아이언 맨의 수트를 만드는데 쓰였던 소재. 바로 티타늄인데요. 실제로 티타늄은 광범위한 사용성 때문에 ‘꿈의 금속’이라고 불리기도 합니다. 티타늄은 지구 상에 풍부하게 매장되어 있지만 제련이 워낙 어려워 미국, 일본 등 선진국에서만 주로 생산되어 왔는데요. 포스코는 2008년부터 티타늄 사업에 뛰어들어, 초기 5년 동안 1만 톤이 넘는 판매량을 달성했습니다. 그럼, 티타늄이 왜 이토록 각광받는지, 자세한 이야기를 함께 보실까요?

이미지 출처 – 플리커

 원자번호 22번, 원소기호는 Ti에 해당하는 티타늄(titanium)은 매우 단단하며 가볍고, 부식에도 강한 금속입니다. 같은 강도로 강철보다 43%나 가볍고, 알루미늄 합금에 비해 2배나 강해 항공기 제작에 쓰일 정도죠.

티타늄은 지구 상에서 9번째로 풍부한 원소로, 흙에도 0.5% 정도 들어있을 만큼 널리 분포되어 있는데요. 순수한 금속 티타늄은 1910년에야 처음 추출되었으며 상업적 생산은 그보다 더 늦은 1940년에 처음으로 이루어졌습니다. 매장량이 풍부함에도 불구하고 상업적으로 사용된 역사가 짧은 이유는 티타늄 광물을 제련해 순수 티타늄을 뽑아내는 과정이 매우 어렵고 까다롭기 때문입니다. 그런 이유로 미국, 일본 등 선진국 중심으로 생산되어 왔고, 그 가격도 매우 높죠.

이미지 출처 – 플리커

제련 공정이 까다롭고 비용이 많이 들지만, 가볍고 강하며, 절대로 녹이 슬지 않는다는 백금에 비교될 정도로 내부식성이 강하다는 장점이 있는데요. 또 현재까지 밝혀진 바로는 인체에도 독성이 없습니다. 이런 강점들 덕분에 티타늄의 쓰임새는 계속해서 넓어지고 있으며, 항공, 우주 등 미래산업에서도 각광받는 소재입니다.


이미지 출처 – 플리커

티타늄이 본격적으로 사용되기 시작한 1950년대에는 주로 우주항공, 군수산업에만 쓰였는데요. 기술이 발전할수록 점점 쓰임새가 확대되며 현재는 조선, 원자력 및 산업용에서부터 자동차, 골프채, 등산용품, 주방용품, 화장품에 이르기까지 폭넒게 쓰이고 있습니다.

강하고 가벼우며 부식 되지 않는 성질 때문에 항공 운수 사업에 끊임없이 활발하게 쓰이는데요, 보잉 777에는 1대 당 약 59톤, 747에는 45톤, 에어버스 A340에는 32톤이 사용되는 것으로 추정됩니다. 또 미사일, 군용 차량의 장갑, 우주선 제작에도 많은 양의 티타늄이 사용되죠.

이미지 출처 – 플리커

티타늄은 바닷물에도 부식되지 않아 선박이나 해양플랜트, 해수 담수화 장치에도 쓰이며, 잠수함의 재료로도 사용됩니다. 화학 약품에도 강해서 화학공업에서 쓰이는 여러 장치와 설비를 구성하기도 하고, 인체 내에서도 거부 현상이 없어 임플란트나 인공관절, 인공심장 튜브에도 쓰입니다. 캠핑이나 스포츠 등 레저용품, 주방용품에도 자주 사용되는데, 탄성이 강하고 튼튼한 골프채가 되기도, 쓰려뜨려도 쉽게 망가지지 않는 자전거 안장이 되기도 합니다. 빛을 굴절시키는 성질 때문에 흰색 페인트와 자외선 차단제에도 들어가 있습니다.

이처럼 사용처가 다양한 탓에 세계 티타늄 소비량은 연간 17만 톤 수준에 이릅니다. 그중 중국을 포함해 미국·한국·영국·일본 등 5개국의 티타늄 소비량이 전체의 70% 이상을 차지하는데요. 우리나라의 경우 2000년대 후반까지 티타늄 강판을 전량 수입에 의존했으나, 2010년 포스코가 상용화하면서 국산화에 성공했습니다.

포스코는 2008년 티타늄 강판 사업에 뛰어들어 2009년 하반기 제품 개발을 완료했으며, 2010년 상업 생산과 판매에 돌입했습니다. 2015년 5월에는 생산을 시작한 지 5년 만에 누계 판매량 1만 톤을 달성하기도 했습니다.


이미지 출처 – 플리커

티타늄은 건축물의 외장재로도 사랑받습니다. 카멜레온처럼 빛나는 표면과 우수한 불연성 때문인데요. 스페인의 구겐하임 미술관은 이러한 티타늄을 파격적으로 사용해 20세기 최고의 건축물로 평가받기도 했습니다. 구겐하임 미술관은 1997년, 스페인 북부의 쇠퇴한 도시 빌바오를 문화사업으로 다시 일으키기 위해 지어졌는데요. 기이한 형태의 건물 전체를 아름답게 빛나는 티타늄으로 덮은 모양새로 ‘메탈 플라워’라 불리며 유명해졌습니다. 매년 구겐하임 미술관을 직접 보기 위해 찾는 관광객들은 100만 명에 이르며, 연간 관광 수입은 1억 달러가 넘는다고 하네요. 우리나라 건축물 중에서는 동대문 디자인 플라자(DDP)가 티타늄을 사용한 것으로 알려져 있습니다.


Hello, 포스코 블로그와 함께 알아 본 티타튬 이야기, 어떻게 보셨나요! 그 무궁무진한 가능성과 용도에 감탄이 나오는데요. 철에 관한 흥미로운 이야기는 다음 시간에도 계속 됩니다. 기대해주세요!

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