GTAW/TIG 용접 완벽 가이드: 공정, 장점, 적용 금속 및 산업 분야

TIG 용접 또는 GTAW는 각각 "텅스텐 불활성 가스 용접(Tungsten Inert Gas Welding)"과 "가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding)"을 의미합니다.

용접이란?

용접은 열을 가해 금속이나 열가소성 수지를 녹여 냉각 시 융합시키는 제조 공정입니다. 모재를 직접 녹여 융합하거나, 필러 메탈로 틈새를 메워 접합합니다.

전기 아크란?

TIG/GTAW는 전기 아크 용접의 일종으로, 전기 아크에서 발생하는 열로 금속 부품을 접합하는 가장 널리 쓰이는 방법입니다.

GTAW/TIG 용접 공정

TIG 용접에서는 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크를 유지하며, 아르곤·헬륨 등 불활성 가스로 보호합니다. 불활성 가스를 사용하는 이유는 다음과 같습니다.

• 안정적이고 품질 좋은 아크 생성
• 슬래그 발생 없음
• 고품질 용접 비드 형성
• 대기 중 가스(산소, 질소 등)와 모재 반응 차단 → 산화/질화 방지

텅스텐 전극

이름 그대로 텅스텐 전극을 사용합니다. 텅스텐의 융점은 약 3,422℃로 매우 높아 아크 열에도 녹지 않습니다. 전극에서 약 10,000K의 아크가 발생하며, 1~2%의 토륨(Thorium) 또는 지르코늄을 첨가해 전류 용량, 전자 방출, 아크 안정성, 융점을 향상시킵니다. 전극 직경은 0.8~5mm가 일반적입니다.

TIG 용접 토치 구조 및 작동

용접 토치(건/헤드)는 경량 핸들에 텅스텐 전극을 고정하는 구조입니다. 차폐 가스는 토치 내부를 통해 전극 위로 흐르고 노즐 끝에서 아크 영역으로 분사됩니다. 가스 흐름은 전극 냉각을 돕고 더 높은 전류 사용을 가능하게 합니다. 토치 주변에 워터 재킷을 둬 냉각하기도 합니다.

용접 시 필러 메탈을 사용할 수도, 안 할 수도 있습니다. 전원을 켜면 전극→불활성 가스→모재로 전류가 흐르며 고온 아크가 발생합니다. 이 아크가 필러 메탈(또는 모재)을 녹여 냉각 시 융합시킵니다. TIG는 수동/자동 모두 가능하며, 6mm 이하 박판 용접에 특히 적합합니다.

TIG 용접 가능 금속

• 알루미늄 및 합금
• 강철 (탄소강, 합금강)
• 스테인리스 강
• 주철
• 실리콘 브론즈
• 티타늄
• 니켈
• 구리
• 마그네슘 등

TIG 용접의 주요 장점 (응용 분야 관점)

• 모재에 집중된 열 입력으로 변형 최소화
• 불활성 가스로 용융 풀 완벽 보호
• 필러 메탈 독립적 사용 가능 (자융접 가능)
• 필러 메탈 조성만 맞으면 별도 준비 불필요
• 슬래그/스패터 없음 → 후처리 불필요
• 접근 어려운 부위 용접 가능

주요 적용 산업

고품질 용접이 요구되는 분야에서 널리 쓰입니다.

• 해양/조선(Offshore) 산업
• 복합 화력 발전소
• 석유화학 플랜트
• 식품/제약 산업 (위생 배관)
• 화학 플랜트
• 원자력 산업

용접 품질 요구가 높아짐에 따라 소구경 배관 용접뿐 아니라, 중후판의 루트 패스 용접(비합금강/합금강)에도 TIG가 표준으로 자리 잡았습니다.