텅스텐(W)의 활용 사례와 쓰임새 | 사용 예시

텅스텐(Tungsten, W)은 원자번호 74번을 가진 전이금속으로, 모든 금속 중에서 가장 높은 녹는점(3422℃)과 높은 밀도(19.3g/cm³)를 자랑하는 금속입니다. 이러한 특성 덕분에 텅스텐은 고온, 고압, 고하중의 극한 환경에서도 우수한 성능을 발휘하며, 다양한 산업에서 핵심적인 재료로 활용됩니다. 이번 글에서는 텅스텐의 주요 특성과 함께, 실제 활용 사례들을 중심으로 다양한 쓰임새를 소개합니다.

텅스텐의 주요 특성과 장점

텅스텐은 극한의 물리적 조건을 견딜 수 있는 금속으로, 다음과 같은 주요 특성을 바탕으로 고기능 산업에 활용됩니다:

• 모든 금속 중 최고 수준의 녹는점(3422℃)

• 우수한 열전도성과 전기전도성

• 높은 밀도와 강도, 내마모성

• 산화와 부식에 대한 저항성

텅스텐의 주요 활용 사례

1. 절삭 공구 및 금형 소재

텅스텐은 초경합금(hard metal)의 주성분으로, 탄화텅스텐(WC) 형태로 절삭 공구, 드릴, 밀링 커터, 다이(금형) 등에 광범위하게 사용됩니다. 고경도와 내열성 덕분에 철강, 항공기, 자동차, 금속 가공 등 정밀 공정에서 필수적인 소재입니다.

텅스텐 초경합금은 특히 고속 절삭, 고정밀 금형 가공에 매우 적합하여, 산업용 공구의 수명을 연장시키고 생산성을 높이는 데 기여합니다.

2. 전구 필라멘트 및 전열체

텅스텐은 높은 녹는점과 발열 특성 덕분에 백열전구, 전자관, 진공관의 필라멘트로 사용되어 왔습니다. 전류가 흐를 때 고온에서도 증발이나 녹지 않으며, 안정적인 발광과 열 방출이 가능합니다.

또한 고온 전열체, X선 발생 튜브의 애노드 소재 등 고열을 요구하는 전자기기 부품에도 사용됩니다.

3. 항공우주 및 군수 산업

텅스텐의 높은 밀도와 강도는 항공기 및 미사일의 균형추(counterweight), 회전체 부품, 방사선 차폐재 등에 이상적입니다. 또한 방탄탄(core penetrator), 탄두, 고속 투사체 등에 사용되며, 납을 대체하는 친환경 고밀도 탄환 소재로도 주목받고 있습니다.

4. 방사선 차폐 및 의료 장비

텅스텐은 X선, 감마선 등 고에너지 방사선을 차폐하는 데 효과적인 금속입니다. 납보다 높은 차폐 효과와 환경친화적 특성 덕분에 CT, PET, 방사선 치료기 등에서 방사선 차폐 커튼, 보호복, 장비 내부 차폐체 등으로 활용됩니다.

5. 전자 및 반도체 산업

텅스텐은 반도체 공정에서 배선 금속으로 사용됩니다. 특히 실리콘 칩의 비아(via)와 콘택(contact) 구조에 증착되어 전기적 연결을 형성하며, 고온 공정에서도 안정적인 성능을 제공합니다.

텅스텐 실리사이드(WxSi) 형태로는 게이트 전극, 배선층 등에서 사용되어 미세 반도체 회로 제작에 필수적인 소재입니다.

6. 장신구 및 산업용 패션 소재

텅스텐 카바이드는 고광택, 고경도를 이용해 반지, 팔찌, 시계 등의 장신구에 사용되며, 긁힘에 매우 강하고 색상 유지력이 뛰어나 남성용 액세서리로 인기가 높습니다. 산업용 패션 소재로도 점차 활용 영역이 확대되고 있습니다.

텅스텐의 자원 및 생산

텅스텐은 주로 볼프라메이트(WO₃) 광물에서 추출되며, 대표적으로 슈얼라이트(Scheelite), 볼프라마이트(Wolframite) 등이 주요 광물입니다. 주요 생산국은 중국, 베트남, 러시아, 볼리비아, 포르투갈 등이며, 중국은 전 세계 생산량의 약 80%를 차지하고 있습니다.

텅스텐은 전략 금속으로 분류되며, 자원 확보와 재활용 기술이 매우 중요시되고 있는 금속입니다.

결론

텅스텐은 높은 녹는점, 밀도, 내열성, 내마모성 등의 특성을 바탕으로 절삭 공구, 전자기기, 방사선 차폐, 항공우주, 반도체, 장신구 등 다양한 산업에서 핵심 소재로 활약하고 있습니다.

특히 초경합금, 전자부품, 방사선 차폐재 등 고기능성 고부가가치 소재에서 그 역할이 두드러지며, 공급망 안정성 확보가 요구되는 전략적 금속으로도 중요하게 인식되고 있습니다.

앞으로도 텅스텐은 첨단 산업의 고온·고압 환경을 견디는 필수 소재로 지속적인 기술 발전과 함께 그 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대됩니다.