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1. 티타늄(Ti)는 무엇인가?

 티타늄은 항공, 우주, 전력․화학플랜트, 해양․토목, 의료․복지, 각종 민 생용품의 재료로서 또 형상기억합금을 비롯한 기능재료로서 반드시 필요한 재료가 되었습니다. 그 이유는 「가볍고」「강하고」「녹슬지 않는」다는 티타늄(Ti) 이 가진 3개의 우수한 성질에 있습니다.

현재 남아있는 유일한 문제점은 철이나 알루미늄 등 범용금속에 비하여 가격이 고가라는 점입니다. 철이나 알루미늄의 제련이 연속적 으로 이루어져 대량생산이 용이한데 비하여 티타늄의 제련은 2단계의 화학 반응에 의한 배치식(불연속)이라는 점과 상온에서의 성형 가공이 어려워 소재로부터 제품으로 가공하는 공정에서 생산성과 가공했을 때 원료의 비율이 나쁜 것의 두 가지에 있습니다. 이것은 티타늄(Ti)의 범용화를 더욱 저해하는 원인이 되는데 이렇게 가공이 어려운 티타늄(Ti)이 우리의 일상속에서 어떻게 사용되고 있는지 알아보겠습니다.

 티타늄(Ti)은 지구 상에서 9번째로 풍부한 원소로, 흙에도 0.5% 정도 들어있을 만큼 널리 분포되어 있습니다. 티타늄(Titanium)의 존재가 처음으로 발견된 것은 18세기 말경 영국의 학자 Gregor에 의해서입니다. 그는 1789년에 광산이 많기로 유명한 콘월 지방의 메나칸의 모래를 분석하던 중 그 속에 아직 알려지지 않은 새로운 토류 원 소가 있다는 것을 발견하고 이것을 메나칸 토류라는 뜻의 ‘Menachin’ 이라 고 이름 지었습니다. 그리고 우라늄(U), 지르코늄(Zr) 등의 원소를 발견하고 광물 분석법의 개량에 크게 공헌한 바 있는 독일의 분석화학자 Klaproth는 바로 몇 년 후에 금홍석에서 새로운 원소를 발견하였는데, 이것은 곧 메나친과 동 일한 것임이 밝혀졌습니다.

 그 후 이 새로운 금속 원소는 그리스 신화에 나오는 신들, 즉 제우스신과 하늘의 왕좌를 놓고 쟁패를 벌였던 크로노스 등 거인족 신의 이름을 따서 ‘티탄(Titan)’이라 이름 지어지게 되었고, 오늘날에도 티타늄(Ti)은 티탄으로도 불립니다.

2. 티타늄(Ti)의 용도는?

 항공 산업에서의 티타늄(Ti) 합금의 적용은 미국의 총 티타늄 합금 시장의 약 80 %를 차지하고 있습니다. 유럽, 러시아, 일본과 같은 다른 선진국에서는 항공기에 적용된 티타늄 및 티타늄 합금이 크게 증가했습니다. 티타늄(Ti) 은 강철 및 알루미늄 합금 후 항공 우주 및 항공 분야에 적용되는 또 다른 새로운 경량 구조재이며 이의 적용 수준은 항공기 재료 선택의 고급 수준을 측정하는 중요한 지표가 되기도 합니다. 

 티타늄(Ti) 합금은 항공기 몸체와 프레임의 중요한 구조 재료 중 하나이며, 체중 감량 소재의 일종으로 상업용 및 군용 항공기에 사용되는 티타늄(Ti) 합금은 과거 50 년 동안 꾸준히 증가했으며 군용 항공기에서의 티타늄(Ti) 합금 사용은 30 % ~ 40 %에 도달했습니다. 현대 항공기는 동체, 유압 파이프, 착륙 장치, 조종석 창틀, 피부, 패스너, 문, 날개 구조, 팬 블레이드, 압축기 블레이드 및 기타 부품은 주로 티타늄(Ti) 합금으로 만들어집니다.

 우리 몸은 몸속에 이물질이 들어오면 위험 신호로 인식하고 이를 차단하거나 외부로 배출, 또는 염증 반응을 일으킵니다. 그런데 우리 몸 안으로 들어와도 이러한 현상을 일으키지 않는 물질들이 있습니다. 이를 가리켜 생체 친화성이 높다고 표현합니다. 티타늄(Ti)은 생체 친화성이 매우 우수한 금속 원소로, 몸에 삽입해도 딱히 부작용이 없습니다. 임플란트는 티타늄(Ti)으로 된 인공 치근을 잇몸뼈에 심어 일정 치유기간 후에 인공치아를 만들어 사용할수 있게 하는 시술로 임플란트의 주재료인 티타늄(Ti)은 다른 금속에 비해 가볍고, 합금이나 처리과정으로 강화될 수 있고 높은 부식 저항성과 생체 적합성을 가지므로 인공 치아로 했을때 본래의 치아와 매우 유사하여 자연치의 기능을 더욱더 느끼게 해줍니다.

3. 티타늄(Ti)의 특징표