1. 鑄 造: 금속제품을 만드는 방식
청동을 주조하는 모습.
| 1949년 영국의 소규모 제철소에서 강재를 주조하는 모습. |
| 1940년대 영국의 주조공장에서 가스레인지 그릴을 대량생산하는 모습. |
1.1. 개요
Casting금속을 녹여 거푸집에 부어서 물건을 만들어내는 방식. 청동기 시대의 동검이나 거울 등이 이 방식으로 만들어졌다.
대부분 거푸집을 모래로 만드는데(사형주조) 이 모래를 '주물사'라고 하며, 녹색 모래, 마른 모래 및 양토 모래 등의 여러 유형의 모래 주형 재료 가 있다.
1.2. 특징
금속표면에 힘을 가해서 제작하는 단조에 비해서 세밀하고 입체적인 형상을 만들기 매우 용이하므로 세공품, 동상이나 대종 같은 복잡한 형상의 부품 제작 등에 널리 응용된다. 덕분에 엔진 블록등 복잡한 형상의 물체는 대체로 주조로 만드는 편. 과거 상평통보 또한 주조로 만들었다. 하지만 대부분 표면이 거칠게 나오므로 표면이 깨끗해야 하는 바닥 부분과 같은 곳에는 추가적인 가공을 한다. 특히 기계 부품에 사용되는 부품들은 면이 깨끗해야 하기 때문에 반드시 이러한 가공을 거친다.이 방식으로 만들어낸 철제품은 인성[1] 및 전연성[2]이 크게 떨어진다. 전통적으로 주조 철 제품은 주로 탄소 함량이 높고 인성이 낮은 주철을 사용하기 때문이다.[3] 그러나 주철이 아닌 충분히 탈가스된 주강을 주조하여 적절한 열처리로 조직을 제어할 수 있는 기술이 발달된 경우, 이런 문제는 상당부분 경감된다. 단, 탈가스된 주강을 주조하는 것은 주철의 주조에 비해 까다롭다. 용융점이 훨씬 높고 냉각 시 수축률이 주철에 비해 크기 때문에, 주강 주물 제작에 쓰는 자는 주철용 자보다 눈금 간격이 더 크다.
요즘은 기술이 발달하여 이런 것이 덜하지만, 과거에는 주조가 단조보다 생산성이 떨어져서 복잡한 모양이 아닌 병기류의 경우 대부분 단조가 대세였다. 이유는 쇳물을 담는 주물사가 그 온도를 버티지 못하고 무너졌기 때문. 요즘은 내열성이 올라가고 조직제어 기술도 발달하여 소형 물품의 경우 주조로 대량 생산하는 경우가 많다. 다이캐스팅이 대표적인 방법.[4]
더불어 단조나 절삭 등의 재료인 주괴(鑄塊, Ingot) 역시 전로의 등장 이후에는 주조로 제작된다. 현대에는 제철소에서 쇠를 녹여 쇳물을 만들면 그걸 바로 생산품 주조틀에 넣는 것이 아니라, 탄소 함량 조절을 거친 뒤, 철괴나 강판, 파이프 등의 형태로 만들어 다음 생산공정으로 공급한다. 그러면 다음 생산자는 철괴를 재료로 단조/ 절삭/벤딩/ 용접/ 프레스 가공 등으로 형태를 만든 뒤 열처리하여 내구성을 확보한다.
유명한 칼인 간장·막야가 주조로 만들었다고 한다.
동전 역시 이 방식으로 만든다. 조선시대 상평통보를 엽전으로 부르는 것은, 당시 대량 생산을 위해 주물틀을 입구 하나에 엽전이 여러 개 나오게 만들었는데, 막 주물틀에서 나온 모습이 아래의 유물 사진처럼 나뭇가지에 잎(葉)이 달린 모습과 같아서 붙은 별명이다.
톱니바퀴도 주조로 만들기도 한다. 다만 톱니 부분과 축과 연결되는 부분은 지속적으로 힘을 받게 되는 부위라 추가 가공 후 열처리까지 해서 강도를 높인다.
반지, 펜던트 등 모양을 내야하는 귀금속은 보통 주금(鑄金)으로 제작한다. 단단한 왁스를 깎고 석고에 넣어 굳힌 후 열로 왁스만 녹여 버려 거푸집을 만든다. ※
모든 금속을 주조로 만들 수 있는 것은 아니다. 초경합금 같은 텅스텐계 합금의 경우, 녹는점이 엄청나게 높아 주조로는 답이 안나오고, 게다가 텅스텐 자체가 충격을 가하면 늘어나거나 찌그러지지 않고 그 자리에서 깨져버리는 금속이라 단조가 사실상 불가능한 등 직접 가공 난이도가 괴악하기 그지없어서, 도자기처럼 형태를 만들어 구워 만든다.
대전기~냉전기의 전차 장갑을 만들 때 주로 사용되던 방식으로, 이것을 통해 2차 대전기부터 공업생산능력이 좋은 국가(미국, 소련)가 대량 생산을 하였다. 훗날 기술 발전으로 방사선으로 내부에 공기방울이 생긴 것과 같은 결함품을 걸러내어 훈련용으로 돌렸는데, 그 예가 M48C다. 현대에는 복합장갑과 접목이 어렵고 균일하지 못한 문제 때문에 대다수의 전차가 용접장갑을 사용한다.
생각해보면 주조물은 주위에서 자주 볼 수 있는데, 그냥 기계 껍데기 부분은 대부분 주조로 만든다. 주조로 만들면 면이 상당히 거칠게 나오며 주조 틀의 이음매가 딱 붙지 못하기 때문에, 대개 면이 우둘투둘하고 이음매 부분이 보이면 주조로 만들었다고 보면 된다.
인류에게 상당히 큰 영향을 준 기술 중의 하나다. 철을 제대로 사용하기 시작한 문명부터 먼저 발달했다는 것을 보면 알 수 있다. 다만 청동기 시대 문명이 주류이던 시기에는 상황이 거꾸로여서, 당시 제일 선진적이었던 청동기 문명 도시들을 스키타이 같은 철기를 쓰는 유랑 부족들이 습격하는 풍경이 자주 벌어졌고, 결국 바다 민족의 대침략이라고 불리는 사태가 벌어져 다수 청동기 문명들이 철기 부족 집단들에게 멸망당해 문명이 몇백 년씩 후퇴하는 암흑시대가 도래했던 역사도 있다.
같은 제품을 계속 만드는 중소 주조 업체 중에는 도면을 아예 안 가지고 있는 업체들도 있다. 목형 하나만 있으면 그걸로 거푸집을 만들어 계속 써먹을 수 있기 때문에 도면을 따로 만들지 않는다고 한다.
1.3. 매체
판타지나 무협지에서 철검을 주조한다고 쓰는 일이 많은데, 실제 강철은 녹는점이 1,500도 부근이어서 직접 주조하기엔 부대시설이 많이 들고 과정이 험난하다. 그래서 현실에서의 철검은 우선 녹는점이 1,200도 정도로 낮은 주철을 주조해 형태를 만들고, 탈탄(脫炭)[5]을 통해 강철로 만든 다음에야 1,000도 이하에서 단조를 통해 완성한다. 물론 주조 대상이 미스릴이나 아다만티움 같은 전설 속 금속이거나, 아예 비상식적인 방식으로 만들어지기 십상인 마검이라면 굳이 실제 철검의 제조 과정을 그대로 따라갈 필요가 없게 마련이니 작가도 독자도 크게 신경쓰는 경우가 적다.서양 판타지 영상물의 전설인 코난 더 바바리안 첫장면에서 운철을 도가니에 녹여 만든 쇳물을 거푸집에 부어서 눈에 담금질해서 검을 만들고 반지의 제왕 영화판에서도 오크들이 주조로 대량 생산하는 장면이 나온다. 게임인 다크 메시아: 마이트 앤 매직에서는 미션으로 숨어 들어간 곳의 설비를 이용해 쇠를 녹여서 주조하고 두들겨 마검을 제조할 수 있다.
대항해시대 온라인에서는 금속으로 만들어진 대포, 검, 장비 등 많은 양의 무기류를 주조 스킬을 통해 제조 가능하다. 주조로 만들어지는 특정 아이템, 특히 대포 계열은 대성공을 통해 아이템 이름 앞에 명품이 붙으며 훨씬 비싼 가격으로 팔리게 된다.[6]
1.4. 국가기술자격증
| 주조기능사 | → | 주조산업기사 | → | 주조기능장 |
2. 酒 造
술도가. 술을 빚어 만든다는 뜻이다.술 관련 자격증은 주조기능사가 아니라 조주기능사이다.
3. 周 朝: 후한 말의 인물
4. 일본 사람 이름
외래어 표기법을 따른 표기는 '주조'다.5. 駐 朝: 북한(조선) 주재
북한(조선)에 주재 중인 외국 외교 공관명 앞에 붙이는 관형어. 남한 표준어로는 '주북(駐北)'이 된다.6. 방송국 주조정실의 준말
[1]
영어로는 toughness라고 하는데, 쉽게 생각해서 얇은 금속판을 여러번 구부렸을 때 쉽게 끊어진다면 인성이 좋지 않은 것이다.
[2]
영어로는 ductility라고 하고, 망치로 두드려서 얇게 펼 수 있다면 전연성이 좋다고 한다.
[3]
주로 시멘타이트 조직을 말함.
[4]
사실 금속 계열 제품을 대량 생산할 때 자주 쓰이는 방법은 프레스로 눌러서 찍어내는 것이다. 주조로 대량 생산을 하는 경우는 플라스틱처럼 힘으로 형태를 만들기 힘들면서 녹는 온도가 낮아 거푸집에 부담을 덜 주는 재질로 만들 경우다. 플라스틱도 얇은 필름이라면, 필름을 가열해서 프레스로 찍고 펀칭으로 자르는 방식을 더 자주 쓴다. 다만 프레스, 펀칭 등은 제작할 수 있는 형상이 제한적이기 때문에, 별 수 없이 주조로 제품을 만드는 경우도 많다.
[5]
표면의 탄소를 일산화탄소로 산화시켜 금속의 탄소 함량을 줄이는 과정, 또는 같은 이치로 탄소가 줄어드는 현상을 의미한다.
[6]
대항해시대 당시 대포는 주로 청동으로 만들었으므로 별 문제될 것 없다. 강철제 대포를 양산하는 것은 근대에나 가능해졌으며, 유럽에서도 19세기 중반까지 청동으로 대포를 만들었다. 지금도 그 조성의 청동을 건 메탈이라고 부르고 있을 정도.