오크 리지 국립 연구소(ORNL)의 연구진이 첨단 제조 기술을 통해 결함이 없는 복잡한 텅스텐 부품을 최초로 생산하는 데 성공했다. 이 혁신은 핵융합 에너지 등 청정 에너지 기술에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
텅스텐은 모든 금속 중 가장 높은 녹는점을 자랑하며, 플라즈마 온도가 화씨 1억 8천만 도를 초과하는 핵융합 반응기에 이상적인 소재다. 참고로 태양 중심의 온도는 약 화씨 2천 7백만 도에 불과하다.
순수한 상태의 텅스텐은 상온에서 부서지기 쉬운 성질을 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 ORNL 연구진은 전자 빔 3D 프린터를 개발하여 텅스텐을 층층이 쌓아 정밀한 3차원 구조물을 형성하는 기술을 완성했다. 이 공정은 고진공 챔버 내에서 자기적으로 유도된 입자 스트림을 사용하여 금속 분말을 용융하고 융합하여 고체 물체로 만드는 방식이다. 진공 환경은 오염 물질과 잔류 응력 형성을 최소화하는 데 기여한다.
ORNL의 마이클 커카는 "전자 빔 적층 제조는 복잡한 텅스텐 형상을 만드는 데 큰 잠재력을 가지고 있다"며 "이 개발은 에너지 자원에서 온도 저항 금속의 사용을 확대하는 중요한 진전이며, 지속 가능한 탄소 없는 미래를 위한 길을 열 것"이라고 말했다.
이번 성과는 고온 환경에서 안정적으로 사용할 수 있는 고순도 금속 부품을 생산함으로써, 다양한 첨단 산업 분야에서의 활용 가능성을 크게 확대할 것으로 전망된다.
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