대표 금속별 특징과 가공성

아윤이네 2025. 5. 3. 09:25

금속의 세계는 정말 넓고 다양합니다.
하지만 실생활과 산업 현장에서 가장 자주 만나는 금속은 몇 가지로 압축할 수 있습니다.
이번 글에서는 대표적인 금속인 철, 알루미늄, 구리, 티타늄의 특징과 가공성, 그리고 각 금속이 어디에 어떻게 활용되는지 쉽고 자세하게 정리해 드리겠습니다.

1. 철(Fe, Iron)

- 가장 널리 쓰이는 금속의 왕

철은 인류가 가장 오래전부터 사용해 온 금속이자, 오늘날에도 가장 많이 쓰이는 금속입니다.
지구 지각의 약 5%가 철로 이루어져 있을 정도로 풍부하며, 가격도 저렴합니다.

주요 특징
- 강도와 경도가 높아 구조재로 탁월합니다.
- 자성(자석에 붙는 성질)이 있습니다.
- 녹슬기 쉽다(산화)는 단점이 있습니다.
이를 보완하기 위해 합금(예: 스테인리스, 주철, 탄소강 등)으로 많이 사용합니다.

가공성
- 주조, 단조, 절삭, 용접, 열처리 등 거의 모든 가공법이 적용됩니다.
- 강철(탄소 함량 2% 이하)은 탄소량과 열처리 방법에 따라 성질이 크게 달라집니다.
- 주철(탄소 함량 2% 이상)은 주조성이 좋아 복잡한 형상의 대형 부품에 적합합니다.

활용 분야
- 건축 구조물(빔, 기둥, 철근), 자동차, 선박, 기계, 공구, 가전제품 등
- 스테인리스강은 부식에 강해 주방용품, 의료기기, 화학설비 등에 사용

2. 알루미늄(Al, Aluminium)

- 가볍고 산화에 강한 금속

알루미늄은 은백색의 가볍고 부드러운 금속입니다.
지구상에 매우 풍부하며, 가공성과 내식성이 뛰어나 현대 산업에서 빠질 수 없는 소재입니다.

주요 특징
- 밀도(2.7g/cm³)가 낮아 매우 가볍다
(철의 약 1/3 무게)
- 내식성이 우수하다
(표면에 산화막이 자연스럽게 생겨 부식 방지)
- 전기·열전도성이 뛰어나다
- 강도는 낮지만, 합금화와 열처리로 강도를 높일 수 있다

가공성
- 절삭, 프레스, 압출, 주조, 용접 등 다양한 가공이 쉬움
- 연성과 전성이 좋아 얇게 펴거나 실처럼 뽑기 쉽다
- 열처리(조질, T6 등)로 강도 조절 가능

활용 분야
- 항공기, 자동차, 선박, 기차 등 경량화가 중요한 분야
- 캔, 포장재, 주방용품, 전선, 건축 샤시, 전자제품 등
- 두랄루민(알루미늄-구리-마그네슘 합금)은 항공기 구조재로 유명

3. 구리(Cu, Copper)

- 전기·열전도성의 제왕

구리는 붉은 빛을 띠는 금속으로, 인류가 청동기 시대부터 사용해 온 역사가 깊은 금속입니다.
특히 전기와 열을 잘 전달하는 성질이 탁월해 전기·전자산업에서 없어서는 안 될 소재입니다.

주요 특징
- 전기전도성, 열전도성이 매우 뛰어남
(은 다음으로 전기 전도성이 높음)
- 내식성이 좋고, 자연스럽게 산화막(녹청)이 생겨 부식 방지
- 연성과 전성이 뛰어나 다양한 형태로 가공 가능

가공성
- 압연, 압출, 인발, 주조, 절삭 등 다양한 가공에 적합
- 용접성도 우수하지만, 산화가 일어나면 용접 품질이 저하될 수 있음
- 합금(황동, 청동 등)으로 더 넓은 용도에 사용

활용 분야
- 전선, 배선, PCB(인쇄회로기판), 전기모터, 변압기, 열교환기
- 수도관, 동판 지붕, 동상(조각), 동전 등
- 황동(구리+아연), 청동(구리+주석)은 악기, 장식품, 기계부품 등으로 활용

4. 티타늄(Ti, Titanium)

- 가벼움과 강도의 혁신, 미래의 금속

티타늄은 은백색의 가볍고 매우 강한 금속입니다.
알루미늄보다 무겁지만, 강도는 강철보다 높고, 내식성도 탁월합니다.

주요 특징
- 비강도(강도/무게 비율)가 매우 높음
(동일 무게로 더 튼튼한 구조 가능)
- 내식성, 내열성이 뛰어나 바닷물, 화학약품, 고온 환경에서도 안정적
- 생체적합성이 좋아 인체에 무해(의료용 임플란트, 인공관절 등)

가공성
- 절삭, 용접, 주조, 단조 등 가능하지만, 가공이 어렵고 비용이 높음
- 산소, 질소와 결합하면 취성이 커지므로, 가공 시 엄격한 관리 필요
- 전용 공구와 특수 환경에서 가공해야 함

활용 분야
- 항공우주(항공기, 로켓, 위성), 군수, 스포츠용품(골프채, 자전거), 의료기기(임플란트, 인공관절)
- 해양 구조물, 화학 플랜트 등 극한 환경
- 고급 시계, 안경테 등에도 사용

5. 금속별 비교 표

금속	밀도(g/cm³)	강도	내식성	전기전도성	가공성	주요 용도
철	7.8	매우 높음	보통	보통	우수	구조물, 자동차, 기계
알루미늄	2.7	중~높음	매우 좋음	우수	매우 우수	항공기, 차량, 캔, 전선
구리	8.9	중	좋음	매우 우수	우수	전선, 배관, 열교환기
티타늄	4.5	매우 높음	매우 좋음	보통	보통	항공, 의료, 해양

6. 마치며

철, 알루미늄, 구리, 티타늄은 각각의 강점과 개성이 뚜렷합니다.
철은 튼튼함과 저렴함, 알루미늄은 가벼움과 내식성, 구리는 전기·열전도성,
티타늄은 강도와 내식성, 생체적합성 등으로 다양한 산업에서 핵심 소재로 쓰이고 있습니다.

각 금속의 특징과 가공성을 잘 이해하면,
제품 설계와 소재 선택, 가공 방법 결정에 큰 도움이 됩니다.

다음 연재에서는 금속 가공의 대표적인 방법(절삭, 주조, 용접 등)에 대해
더 깊이 있게 알아보겠습니다!