같은 텅스텐인데 하나는 무게추, 하나는 방열판이 됩니다, 중합금과 텅스텐-구리

순수한 텅스텐은 아주 단단하지만 상온에서 잘 부서집니다. 그래서 다른 금속을 섞는 경우가 많아요. 무엇을 섞느냐에 따라 쓰임이 완전히 갈립니다.

니켈과 철을 섞으면 밀도가 17~19g/㎤인 무거운 중합금이 됩니다. 국제텅스텐산업협회(ITIA)에 따르면 비행기 균형추와 방사선 차폐, 탄약에 쓰여요.

구리를 섞으면 열을 잘 내보내는 텅스텐-구리가 됩니다. 반도체 방열판과 고전압 접점에 들어가요.

이 글은 두 소재의 조성과 만드는 법, 쓰임을 쉽게 풀어 봅니다. 중국 수출통제가 어디까지 닿았는지, 확인하지 못한 점은 무엇인지도 함께 짚습니다.

작업대 위에 놓인 짙은 회색 원통형 중합금 추와 분홍빛 회색 텅스텐-구리 판

한눈에 보는 두 소재

텅스텐-구리 밀도는 미국의 한 텅스텐 가공업체 자료 기준입니다. 텅스텐 90%가 16.75, 80%가 15.15, 70%가 13.80g/㎤였어요. 구리가 많을수록 가벼워집니다.

중합금, 무거운 구슬을 쫀득한 반죽에 박아 굽다

ITIA는 중합금을 두 가지 상이 섞인 복합재라고 설명합니다. 부서지기 쉬운 텅스텐 알갱이를 니켈-철 같은 잘 늘어나는 금속이 감싸는 구조예요. 단단한 구슬을 쫀득한 반죽에 박아 구운 것과 비슷합니다.

만드는 순서는 간단합니다. 가루를 섞어 눌러 굳힌 뒤 액상소결을 해요. 텅스텐은 녹지 않고 결합 금속만 녹는 온도로 굽는 방식입니다.

미국 특허 8,100,318의 배경 설명을 보면 녹은 결합 금속이 텅스텐을 조금 녹여 넣습니다. 그 결과 20~60㎛ 크기의 텅스텐 알갱이가 고르게 박힌 조직이 돼요.

니켈과 철의 비율은 7대 3이나 8대 2가 가장 좋은 성질을 낸다고 이 특허는 소개했습니다. 규격은 ASTM B777이 정합니다. 업체 자료로 정리한 등급은 이렇습니다.

이 규격은 균형추, 방사선 차폐, 진동을 줄이는 부품 같은 용도를 염두에 둡니다.

ITIA가 꼽은 쓰임은 더 다양해요. 비행기와 헬리콥터 날개의 균형추, X선과 감마선 차폐, 다트, 골프 클럽 무게추가 있습니다. 기계 가공용 단단한 공구와 관통체 같은 군수품도 들어 있어요.

강도 수치도 있습니다. 미국 금속 유통업체의 자료에서 텅스텐 90% 제품은 인장강도가 110ksi(약 758MPa), 늘어나는 정도가 8%였어요. 97% 제품은 128ksi(약 883MPa), 10%였습니다.

MPa 값은 제가 환산했어요.

중합금은 다른 소재와 경쟁하기도 합니다. 특허 배경 설명은 중합금이 관통체 용도에서 열화우라늄과 직접 경쟁했다고 적었어요.

미국지질조사국(USGS)은 총알과 산탄에서 납을 대신하는 소재로 텅스텐 복합재를 소개합니다. 납을 밀어낸 텅스텐 편도 함께 참고하세요.

텅스텐-구리, 뼈대에 구리를 스며들게 하다

텅스텐-구리는 엄밀히 말해 합금이 아닙니다. 영국의 소재 공급업체는 이를 의사 합금(pseudo-alloy)이라고 부릅니다. 텅스텐 70~90%에 구리가 나머지를 채운다고 설명해요.

두 금속이 녹아 섞인 것이 아니라 알갱이와 바탕이 따로 있는 복합재라는 뜻입니다.

만드는 법은 스펀지에 물을 먹이는 것과 비슷합니다. 먼저 구멍이 있는 텅스텐 뼈대를 만들어요. 그 구멍에 녹인 구리를 스며들게 합니다.

미국 특허 5,963,773은 구리 10~20%짜리를 만들려면 뼈대의 구멍 비율을 20~35%로 맞춰야 한다고 적었어요. 구리 침투는 구리의 녹는점 1,083℃ 이상에서 합니다.

왜 반도체에서 찾을까요? 반도체는 전기를 쓰면 열이 납니다. 열이 쌓이지 않으려면 방열판이 열을 잘 통해야 해요.

방열판의 열팽창 정도는 반도체 기판과 비슷해야 합니다. 같은 특허는 갈륨비소 기판의 열팽창계수가 6.7ppm/℃라고 소개했어요.

텅스텐은 열팽창이 작고 구리는 열을 잘 통합니다. 둘을 합치면 두 장점이 함께 나와요.

영국 업체 자료의 열전도율은 180~240W/m·K입니다. 이·권·함 연구진의 2012년 논문에서는 구리 30%짜리가 실온에서 238W/m·K였어요.

구리 비율에 따라 쓰임이 갈립니다. 미국 특허 6,914,032에 따르면 구리 5~20%는 방열판에 씁니다. 20~40%는 전기 접점과 전극, 군수품용 성형 장약 라이너에 쓰여요.

전기가 통하는 접점에는 아크(전기 불꽃)에 잘 견디는 성질도 필요합니다.

방전가공(EDM)도 쓰임새입니다. 한 소재 공급업체는 구리 전극이 가공 중 많이 닳는다고 설명해요. 텅스텐-구리는 열과 아크에 강해 전극 수명이 길어진다고 합니다.

반도체 쪽 텅스텐 이야기는 텅스텐 플러그 편도 함께 참고하세요.

중국 수출통제는 어디에 닿았을까

2025년 2월 4일 중국 상무부와 해관총서는 텅스텐 관련 품목을 수출통제 대상에 올렸습니다. 상하이금속시장(SMM)과 국제에너지기구(IEA) 정리에 따르면 목록은 이렇습니다.

산화텅스텐, 텅스텐 탄화물, 텅스텐 함량 97% 이상 텅스텐과 합금이 들어 있어요. 텅스텐-니켈-철 합금과 텅스텐-니켈-구리 합금, 제조 기술도 포함됩니다.

IEA의 요약은 밀도가 17.5g/㎤를 넘는 텅스텐 재료가 대상이라고 적었어요. ASTM B777의 3등급과 4등급은 밀도가 17.75 이상이라 이 숫자를 넘습니다.

다만 SMM이 전한 공고는 여러 특성을 모두 갖춘 경우를 말해요. 밀도만으로 대상이 된다고 단정할 수는 없습니다. IEA 요약에는 이 공고와 맞지 않는 금속도 섞여 있어 원문 확인이 필요해요.

이번 조사에서 텅스텐-구리가 명시된 목록은 확인하지 못했어요. 수요 쪽 소식도 있습니다. MTN은 2026년 3월 군사용 텅스텐 수요가 올해 최소 12% 늘 것이라는 전망을 전했습니다.

아직 확실하지 않은 것

규격 값과 업체 값이 다릅니다. ASTM B777의 최소 늘어나는 정도는 1·2등급이 2%, 3등급이 1%예요. 그런데 업체 자료의 제품은 7~14%였습니다.

규격은 최소 기준이고 업체 값은 대표 제품의 값입니다. 둘을 같은 기준으로 비교할 수는 없어요.

텅스텐-구리는 품질 편차가 문제가 될 수 있습니다. 미국 특허 7,172,725의 설명은 조직이 고르지 않으면 균열이 생겨 수명이 크게 줄 수 있다고 했어요. 이상 아크와 열팽창 차이가 원인입니다. 구리 20% 이하는 치밀한 덩어리를 얻기 어렵다는 지적도 특허 6,914,032에 있습니다.

접합 문제도 남아 있습니다. 유럽 핵융합 연구 보고서는 텅스텐과 구리의 이음부가 큰 응력을 받는다고 밝혔어요. 높은 열을 받을 때 열팽창과 탄성의 차이가 크기 때문입니다.

자료의 한계도 큽니다. 위 수치는 업체 자료와 특허의 배경 설명이 많아 홍보성이 섞였을 수 있어요.

구리-몰리브덴 같은 다른 방열 소재와의 비교는 확인하지 못했습니다. 텅스텐 값 상승이 두 소재 값에 준 영향과 한국의 생산·수요 현황도 찾지 못했어요.

앞으로 볼 것

세 가지를 지켜볼 만합니다. 중국 목록에 텅스텐-구리가 더해지는지, 군사 수요가 중합금 값에 어떻게 반영되는지, 방열 소재 경쟁이 어떻게 바뀌는지예요. 같은 텅스텐이라도 무엇을 섞느냐가 소재의 운명을 가릅니다.

※ 본 원고는 공개된 협회·특허·학술 자료와 업체 안내, 보도를 바탕으로 정리한 정보 제공용 글이며, 특정 기업이나 종목에 대한 투자 권유가 아닙니다.

FAQ — 텅스텐 중합금과 텅스텐-구리에 대해 자주 묻는 질문

Q1. 텅스텐 중합금이란 무엇인가요? 텅스텐 90~98%에 니켈·철(또는 니켈·구리)을 섞어 만든 소재입니다. 밀도가 17~19g/㎤로 무겁고, 균형추와 방사선 차폐, 탄약 등에 쓰여요.

Q2. 텅스텐-구리는 합금인가요? 엄밀히는 합금이 아닌 복합재입니다. 텅스텐 뼈대의 구멍에 녹인 구리를 스며들게 해서 만들며, 열과 전기를 잘 통하는 것이 장점이에요.

Q3. 중합금은 왜 순수 텅스텐보다 쓰기 좋은가요? 순수 텅스텐은 상온에서 잘 부서집니다. 중합금은 부드러운 결합 금속이 알갱이를 감싸 늘어나는 성질이 생기고 가공도 더 쉬워요.

Q4. 텅스텐-구리는 왜 반도체 방열판에 쓰나요? 열을 잘 통하면서 열팽창이 반도체 기판과 비슷하기 때문입니다. 열이 쌓이지 않고, 온도가 변해도 기판에 응력이 덜 걸려요.

Q5. 중국 수출통제는 중합금에도 적용되나요? 2025년 2월 공고 목록에 텅스텐-니켈-철, 텅스텐-니켈-구리 합금이 포함됐습니다. 다만 일정한 특성을 모두 갖춰야 하며, 텅스텐-구리가 명시됐는지는 확인하지 못했어요.

참고 자료

• 협회·통제 자료: 국제텅스텐산업협회(ITIA) 「Tungsten Heavy Metal Alloys」(2011), 미국지질조사국(USGS) 텅스텐 요약(2026.02), 중국 상무부 2025년 제10호 공고(SMM 보도 2025.02.04, 국제에너지기구 요약 2025.04~05), ASTM B777 규격 설명(업체 인용)
• 특허·학술: 미국 특허 8,100,318·5,963,773·6,914,032·7,172,725, 이·권·함 「Thermal conductivity of the tungsten-copper composites」 Thermochimica Acta 542권(2012), 국내 텅스텐-구리 분말사출 논문(게재일 확인 필요), 유럽 핵융합 연구 보고서(게재일 확인 필요)
• 업체·보도 자료: 영국 소재 공급업체의 텅스텐-구리 안내, 미국 텅스텐 가공업체와 금속 유통업체의 제품 자료, 소재 공급업체의 응용 설명(모두 게재일 확인 필요), MTN 텅스텐 시세 보도(2026.03.23)