[티타늄 지식] 티타늄의 특성과 장/단점에 대해서 알아본다.

 [티타늄 지식] 티타늄의 특성과 장/단점에 대해서 알아본다.

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

출처 - https://mitsu-ri.net/articles/titanium

금속에 티타늄이라는 우수한 금속이 있습니다.

철과 구리, 알루미늄 등 다른 금속과 비교하여 전체 상위 호환과 같은 금속 입니다.

티타늄이라는 금속이 평소 무엇에 사용되는지를 소개하면서 특징과 장점을 설명하고자 합니다.

티타늄이란? 티타늄의 특징

티타늄이라는 금속을 한마디로 표현하면 고가의 고품질 금속 이라는 말이 적절할 것 같습니다.

은빛으로 딱딱하며, 다른 금속보다 조금 특별한 느낌! 

이미지 그대로의 금속, 그것이 바로 티타늄입니다.

금속이라고하면, 철과 구리, 알루미늄 등이 있습니다만, 

그 금속보다 여러가지면에서 종합적으로 우수한 금속입니다.

그렇다면 구체적으로 어떤 곳이 뛰어날까?

다른 금속에 비해하면서 티타늄의 특징을 장점과 함께 알아봅시다.

티타늄의 장점

강도가 높다

티타늄은 매우 강도가 높은 금속 입니다.

아마 많은 분들의 이미지 그대로라고 생각되지만 티타늄은 견고하고, 

그 강도는 약 철의 2 배, 알루미늄의 3 배 입니다.

강한 충격을 받아도 손상이 어렵기 때문에 높은 강도가 요구되는 항공기나 로켓의 부품에 사용되고 있기도합니다.

강도가 높을뿐만 아니라 휘기도 쉬워 조금 정도 굽혀도 원래대로 돌아오는 성질도 있습니다.

또한 티타늄은 열에 강해서,, 

철이 약 1530도, 구리가 약 1080도, 알루미늄이 약 660도 인데 비해, 

티타늄이 녹는 온도는 약 1660도로 열에 강한 철보다 더 강합니다.

많은 금속 중에서도 상당히 높은 강도와 ​​열 저항을 가지고있는 금속이군요.

내식성이 강하다

티타늄은 부식하기 어렵습니다.

금속이 녹슬기  어려운 것을 전문 용어로는 내식성이 높다는 말로 표현됩니다.

티타늄은 특히 해수에 강한 철이나 구리, 부식 어렵다고되는 알루미늄보다 더 내식성이 강한 금속 입니다.

이 녹슬기 어려운 성질이 배의 장갑판과 다리 등 해양 구조물의 소재로 매우 편리하게 사용됩니다.

가볍다

그래요, 티타늄은 가벼운 것입니다.

무겁다는 이미지가 있음직한 가운데 티타늄은 철의 3 분의 2, 

구리와 비교하면 절반 정도의 무게입니다.

그 가벼움에서 익숙한 것들로 말하면 액세서리와 안경, 골프 클럽 등에 사용되고 있습니다.

가벼움에 정평이 있는 알루미늄에 필적하지는 않지만, 

높은 강도와 내식성을 가지면서 가볍기 때문에 

다른 주요 금속과 비교해도 뛰어난 성질을 가지고있는 금속입니다.

안전성이 높다

티타늄은 부드러우면서 안전한 금속 입니다.

금속 알레르기가있는 사람에 대해서도 알레르기가 일어나기 어렵고, 

독성도 없기 때문에, 의료용 기구 및 임플란트 기구에도 사용됩니다.

금속 알레르기는 금속과 땀 등의 물이 접촉하여 이온이 발생하고 그것이 원인이 되어 발생합니다.

티타늄이 이온이 거의 발생하지 않기 때문에 금속 알레르기를 일으키는 원인 어려운 것으로되어 있습니다.

이외에도 티타늄에 열과 전기를 통하기 어려운 특징과 환경 친화적인 장점도 있습니다.

다른 금속에 비해 장점이 많은, 다양한 분야에서 활용되는 만능 재료 그것이 티타늄이군요.

티타늄의 단점

다방면에서 만능인 티타늄, 하지만 단점도 있습니다.

그 첫째가 가격이 높은 것.

높은 성질을 가진 소재라서 이제 전부 티타늄이면 좋잖아! 는 과연 어려운 것 같네요.

고품질이며,  폭넓게 사용할 수 있는 만큼 비용이 듭니다.

두 번째 가공이 어려운 것입니다.

강도가 높기 때문에 용접도 프레스 성형도 절단도 어렵습니다.

따라서 티타늄은 난삭재 것으로 알려져 있으며, 

가공하려면 티타늄의 특성에 맞는 방법과 높은 기술이 필요합니다.

기업에 따라서는 티타늄 전용 공구를 만들어 가공하고있는 곳도 있으므로, 

좀처럼 안이하게는 취급할 수없는 금속 같네요.

하지만 성질이나 편의에 약점이 있는 것은 아니므로, 

비싸거나 어렵거나 높은 품질의 혜택을 뒤집어 같은 느낌도합니다.

티타늄의 발견에서 실용화의 역사

티타늄의 역사

티타늄 공업 제품으로 사용된 것은 지금으로부터 겨우 50년 전쯤의 일입니다.

인터넷의 역사는 1960년대부터 시작하기 때문에 티타늄의 실용화는 

인터넷의 보급과 별로 다르지 않는 정도의 새로운 기술입니다.

고대부터 사용되어 철이나 구리와 비교하면 이제 막 태어난 정도의 역사 밖에없는 티타늄이지만,

발견 자체는 더 오래되었습니다.

티타늄의 발견에서 추출에 이르기까지

티타늄을 처음 발견한 것은 1791년 윌리엄 그레고 는 영국의 목사였습니다.

광물 학자이기도 한 그는, 발견 장소 메나칸라는 곳의 이름을 

따서 현재 티타늄이라고하는 그 미지의 원소를 '메나카이트'로 명명합니다.

그런데 발견을 한 것은 좋지만, 이 때에는 아직 메카나이트가 널리 알려지지 못했으며,은 널리知れ渡ら않고 , 

각광을 받기 시작한 것은 4년 후인 1795년.

독일의 화학자 마르틴 하인리히 클라프로트가 다시 발견한 때입니다.

그는 미지의 원소를 그리스 신화에 나오는 티탄이라는 거신의 이름을 따서 '티타늄 '라고 명명했습니다.

신화의 거신은 지하 깊숙이 갇혀 있던 에피소드가 있습니다. 

광석 속에 갇혀 있는 원소가 거신의 에피소드를 연상하므로  '티타늄 '의 이름이 된 것입니다.

그러나 이 즈음에는 티타늄을 분리하는 방법이 존재하지 않았기 때문에, 

이후, 티타늄에서 불순물을 제거하는 고난이 계속됩니다.

티타늄의 추출에서 실용화에 이르기까지

순수 티타늄이 세상에 탄생 한 것은 그로부터 약 100년 이상 지난 후, 

1910년 미국의 과학자 매튜 A 헌터가 순도 99.9 %의 티타늄을 추출하는 데 성공했습니다.

그 후 1946년 룩셈부르크의 공학자 윌리엄 크롤링이 

크롤링 법이라는 티타늄의 대량 생산을 가능하게하는 제조 공정을 개발.

1950년대에는 티타늄이 군용 항공기 등에 사용되기 시작했습니다.

순도 99.999 %의 티타늄 크리스탈. 눈에 보이는 금속 조직을 갖는다.

일본의 경우, 티타늄이 민간에서 사용되기 시작한 것은 

1970년대 티타늄의 민간 이용을 위해 일본 전국의 가공 업체들이 협력하여 

기술을 연구하기 시작할 때 부터입니다.

이후, 2002년 세계 최초로 티타늄을 발색시키는 제어 기술을 확립하였습니다.

그 옛날 그레고가 발견한 시점에서는 무엇에 사용할 수 있을지 모르는 미지의 금속이었지만, 

실제 50년이 지난 지금도, 티타늄은 미지의 가능성이 남아있습니다.

티타늄에는 어떤 종류가?

티타늄은 크게 두 분류가 있고, 순수 티타늄 및 티타늄 합금의 2종류로 나눌 수 있습니다.

그리고 순수 티타늄도 티타늄 합금도 거기에서 세부적으로 나뉘어져 있으며 각각 성격이 조금 다릅니다.

순수 티타늄 및 티타늄 합금

순수 티타늄은 말 그대로 고순도 티타늄입니다.

정확하게는 약간 다른 성분도 포함되어 있지만, 그래도 순수 티타늄을 말합니다.

순수 티타늄 쪽이 국내에서 일반적으로 사용되고 있으며, 티타늄 합금보다 저렴하고 가공이 쉽습니다.

티타늄 합금은 알루미늄과 니켈 등 다른 소재를 섞어 만든 티타늄입니다.

혼합 소재에 따라 순수 티타늄보다 강도 및 내식성 등을 향상시킬 수 있으며,

경량의 티타늄 합금으로도 높은 성질의 금속을 만들 수 있습니다.

그러나 순수 티타늄보다 가격이 높거나, 

가공 및 합금 티타늄 자체의 공정이 어렵거나 및 취급 장애물이 높아지는 것이 단점입니다.

다양한 성질을 가진 티타늄

티타늄의 종류는 크게 나누면 순수 티타늄 및 티타늄 합금의 2 종류이지만, 

하나 하나 세세하게 나누면 소개 할 수 없을 정도로 종류가 있습니다.

더 내산화성이 있는 티타늄이거나 

더 강도가 증가된 티타늄이거나, 

더 유연하게 구부러지는 티타늄이거나, 다양한 것이 있습니다.

그리고 그 여러 가지 특성 중에서 적절한 티타늄을 선택하고 제품을 만듭니다.

바다에서 사용하는 제품이라면 더 녹슬기 어려운 성질을 가진 티타늄을,

견고하고 파손되지 않는 제품을 만들 예정이라면 더 강도가 높은 성질의 티타늄을 선택합니다.

티타늄의 용도

티타늄의 용도는 정말 다양합니다.

순수 티타늄의 용도는 주로 국내용으로 

화학 공업과 전력, 건축 · 토목 산업 등 티타늄 합금은 외국용으로 주로 항공기 산업에 사용되고 있습니다.

또한 의료 기기 및 우주 개발 시설 등의 직접 생명에 관계 된 분야까지 폭넓게 활용되며,

일취월장 하고있는 티타늄의 용도를 설명해 드립니다.

일용품 : 시계, 액세서리, 귀걸이, 안경 프레임, 타이 핀, 가위, 면도기, 라이터, 

           검도면 배터리 카메라, 물통, 중화 냄비, 프라이팬, 칼, 가구, 필기구, 인감, 명함 지갑, 노트북 케이스

자동차 부품 : 밸브, 리테이너, 머플러, 밸브 스프링, 볼트, 너트, 휠, 탱크로리

자전거 부품 : 프레임, 페달, 림, 스포크

골프 용품 : 샤프트, 골프 클럽

등산 용품 : 아이젠, 콧훼루, 피켈

통신 · 광학 기기 : 노광 장치, 해저 중계 장비, 광통신 

화학 공업 : 전해 층, 열교환 기, 전극, 탱크로리, 살균제, 밸브, 펌프, 원심 분리기

의료 · 건강 : 수술 용기구, 페이스 메이커, 치과 재료, 휠체어, 지팡이, 알칼리 이온 정수기 전극 핀셋

건축 · 토목 : 지붕, 외벽, 간판, 해상 교각, 너트, 기념물, 배관, 장식 철물, 스터드 볼트

기체 부품 : 스포일러, 엔진 나셀, 플래그, 벌크 헤드, 볼트, 너트

항공 우주 : 제트 엔진 부품 로켓 부품, 케이스 팬 블레이드, 디스크, 베인 압축기 스텁 샤프트

가까운 곳이라도 가까이 있지 않은 곳에서도 티타늄은 전세계에서 사용되고 있습니다.

실용화 된지 약 50년. 티타늄은 이미 우리의 생활에 없어서는 안되는 것이 되었습니다.

티타늄을 포함한 다양한 금속이 우리의 삶을 지탱 해주고있는 것입니다.

티타늄 기사 요약

티타늄은 세상에 만들어진 금속 중에서도 젊은 금속입니다.

아직도 새로운 발견과 활용법이 발견되고 점점 수요와 공급이 늘어가고 있습니다.

향후 티타늄의 발전에 기대하고 싶네요.

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