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스테인리스(명일방주)
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참고하십시오.1. 개요
스테인리스 鋼 / Stainless Steel스테인리스강은 철강재료의 한 종류로, 녹이 잘 슬지 않게 만든 합금강의 일종이다.
2. 상세
스테인리스강을 만드는 극한직업의 유튜브 동영상
철강재료는 철기 시대라는 시대적 분류가 생길 정도로 큰 혁신을 가져왔으며, 각종 합금과 고분자 화합물이 널리 쓰이는 현대 사회에서도 여전히 그 쓰임이 줄어들지 않고 있는 중요한 소재이다.
철은 클라크 수 4위, 금속으로서는 알루미늄에 이어 2위로 지각에 널리 존재하는 원소이며 비교적 쉽게[1] 제련해낼 수 있었으며 청동에 비해 월등한 강도를 가지고 있어 문명의 발전에 눈부신 기여를 한 소재다. 하지만 이온화 경향이 비교적 높은 철은 쉽게 산화되고, 구리나 알루미늄 등과는 달리 산화피막이 엉성해서 내부 금속을 보호하는 것을 기대할 수 없었기에 철강 소재를 사용하는데 있어 방식처리를 게을리 할 경우 부식에 의한 강도저하로 큰 문제를 야기할 수 있었다. 이 때문에 철강소재의 내식성을 높이기 위한 연구가 계속되었으며 19세기 말에서 20세기 초에 걸쳐 내식성이 좋은 크롬을 철에 합금화 하는 시도가 성공해 스테인리스 강이 등장하게 되었다
일상적인 용도로 사용하며 관리에 조금만 신경 쓰면 녹을 볼 일이 없기 때문에 여러 가지 분야에 널리 쓰인다. 아래에 나오듯 스테인리스의 종류가 많아서 종류에 따라 녹이 스는 정도가 다른 편이다. 20년 넘게 맥주통으로 써도 아무 문제 없고 오히려 고무노즐 쪽 위생에 신경 써야 할 판이다. #
녹이 잘 슬지 않는 내식성뿐 아니라 금속적 성질이 여러 가지로 바람직하기 때문에, 녹슬 염려가 적은 응용에도 다양하게 널리 쓰인다. 강도와 탄성 등 기계적인 성능도 뛰어나고[2] 광택색도 아름답고 금속 중에서는 열전도율도 낮으며 고온에도 비교적 잘 견디는 등 만능 금속이다. 내부식성과 낮은 반응성에 더불어 유기물 등 오염물이 잘 들러붙지 않고 쉽게 닦아 낼 수 있으므로 식기나 조리기구, 위생용품, 의료기구 재료[3] 등으로 널리 쓰인다. 금속 치고는 전기전도율이나 열전도율이 낮아서 보온병이나 지붕재, 고온가스 파이프 등 열의 출입을 차단해야 하는 금속재료로도 널리 쓰이고, 고온에 견디는 내열성 때문에 우주선[4]의 재료로도 사용된다. 이러한 내부식성, 반응성이 낮다는 점 등으로 인해 수술도구로도 쓰인다.
물론 이러한 특징들이 단점이 되기도 한다. 기계적 강도가 뛰어나다는 것은 절삭, 절단, 절곡, 단조 등 기계적 가공을 하기 어렵다는 말과 같아서 재료 자체도 일반 철강보다 비싸지만 이를 가공해 원하는 형태의 제품을 만들기도 비용과 노력이 더 들어간다는 뜻이라 스테인리스제 제품은 가격이 높은 경우가 많다[5]. 하지만 최근에는 스테인리스도 고압으로 냉간성형(cold forming) 할 수 있는 기술이 나와서 두께나 부피가 있는 부품도 비교적 값싸고 정밀하게 가공할 수 있게 되어 스테인리스강의 이용이 늘어나고 있다. 또한 재활용성도 카본 등의 철판에 비하면 그렇게 좋은 편은 아닌데다 녹이 잘 슬지 않는 특성상 오히려 역으로 환경을 안 좋게 하기도 한다.
심지어 스테인리스강이라고 모두 내부식성이 같은 것은 아니다. '진짜로' 부식이 안 되는 Stain-Free 강재부터 일반 탄소강보다는 녹이 덜 슬지만 스테인리스강이라기엔 부족한 Stain-Resistant 강재까지 다양하게 있다. 일부 최고급 일제 식칼에 쓰이는 ZDP-189이 후자의 대표적인 사례로, 스테인리스라기엔 녹이 잘 슬고 탄소강이라기엔 녹이 안 스는 애매한 강재라 자료에 따라 스테인리스로 분류하기도, 비(非)스테인리스 합금강으로 분류하기도 한다. 또한 특유의 아름다운 금속성 표면광택이 있어서 장식물이나 내장재 장신구 등 장식용으로도 우수하다. Apple이 그 고급스러운 외관과 강한 강도 덕분에 스테인리스 프레임을 아이폰 4 시리즈에 처음 사용했다가 iPhone X부터 본격적으로 사용하기 시작했으나, 경량화 스테인리스가 아닌 수술용 고밀도 스테인리스를 사용하여 무게 논란이 있었다. 결국 2023년, iPhone 15 Pro 시리즈에서 경량화를 위해 스테인리스를 포기하고 티타늄 소재로 변경하였다.
자석에 붙지 않는 것 또한 스테인리스의 특징이라고 보는 경우도 있으나, 모든 스테인리스강이 자석에 붙지 않는 것은 아니다. 후술하겠지만 일상에서 자주 보이는 대부분의 스테인리스가 자성을 띠지 않기 때문에 이러한 오해가 생겼다. 냄비나 수저 등에 쓰이는 304L[6], 내구성이 좀 더 필요한 경우나 혹한 환경에서 사용하는 316L 등은 다량의 니켈을 함유한 오스테나이트 계열이기 때문에 자성을 띠지 않지만, 마르텐사이트나 페라이트 계열의 경우 강철에 비해 약하지만 자석에 붙는다.
일상생활에서 흔히 볼 수 있는 저렴한 스테인리스 뿐만 아니라 전문적인 현장에서 쓰이거나 매니아층을 타겟한 고경도 스테인리스로 가면 정말 무궁무진한 세계가 펼쳐진다. 이런 고경도 스테인리스는 무작정 탄소와 크롬 함량만 높이는 것이 아니라 몰리브데넘, 망간, 바나듐, 텅스텐, 나이오븀 등의 다른 원소들도 적당량 첨가하는데, 그러면 이 원소들이 크롬 대신 탄소와 결합해 카바이드 입자를 형성하여 엄청난 경도와 내마모성을 갖게 된다. 고급 서바이벌 나이프 등에 쓰이는 스테인리스가 대부분 이런 강재로, 스테인리스 소재라는 것만 보고 평범한 재질이겠거니 지레짐작했다간 우선 입이 떡 벌어지는 가격[7][8]에 깜짝 놀라게 되고, 웬만한 고탄소강보다도 오래 가는 날의 예리함에 또 한 번 놀라게 된다.
3. 이름
'스테인리스', '스테인레스강', '스테인리스 스틸'이라고 부른다. stain이란 말은 '얼룩'이라는 뜻이고, less는 '없는'이라는 뜻. 합쳐서 얼룩( 녹)이 적거나 없다는 뜻이다. 줄여서 '스뎅(스댕)', '스텐(스테인(녹))'이라고 부르기도 하는데, 녹이 없는데 '녹'이라 부르는 셈. 요건 일본어 ステン에서 건너온 소위 현장 용어다. 일반적으로도 많이 쓰이는 편.'아이녹스(Inox)'라고도 하는데, 산화되지 않는다는 뜻인 '이녹시다이저블(in-oxidiz-able)'의 약자다.
독일이나 스위스 쪽에서는 Edelstahl(에델슈타알)이라고 부른다. Edel은 '고귀한, 드문'이라는 뜻이고[9] stahl은 '철'이라는 뜻이니 합쳐서 '고귀한 철'이라는 뜻. 스위스 아미 나이프 직수품이나 구판은 칼날에 이런 각인이 있다. 혹은 다수의 독일산 스위스산 스테인레스 제품에서 이런 표기를 볼 수 있다. 어떤 경우는 녹이 안 슨다고 Rostfrei(Rust-free)라고 표기하기도 한다.
기계 가공분야에서는 '서스(SUS)'라고 부르기도 하는데 이는 일본공업규격(JIS)에서 스테인리스강을 나타내는 재료기호이다. KS규격에서는 같은 의미로 STS라는 용어를 사용한다.[10]
4. 녹을 막는 원리
녹이 안 스는 것은 아니고, 생성된 녹 피막이 녹의 전파를 막아주어 금속 내부로 부식이 진행되는 것을 막아준다. 이러한 이유로 일반적인 스테인리스 스틸의 경우 공기중에서는 부식이 상당히 억제되지만 물이나 땅 속 같은 환경에서는 장시간 방치될 경우 부식이 진행되기 때문에 다른 금속재 도구와 같이 적절한 관리가 필요하다. 스테인리스는 녹이 안 슨다며 땀이나 바닷물과 같은 부식성 물질이 묻은 채로 오랫동안 관리 안 해주고 방치해 둔다면 녹이 슬 수밖에 없긴 한데 그래도 STS316보다 내식성이 떨어지는 204, 410의 경우도 일방 강 재료에 비해서는 엄청나게 내식성은 강하다. 해수가 직접 닿는 환경에서 사용해보면 녹이야 발생하지만 철 재료처럼 부식되어 녹아내리는 상황은 피할 수 있다.사실은 화학적으로 따지면 녹이 잘 생기지 않는 것이 아니라, 오히려 녹이 엄청난 속도로 굉장히 예쁘고 단단하게 생기는 것이다. 화학적으로 녹이란 금속 원자가 산소와 결합하여 발생하는 산화물을 의미하는 것이고, 크롬은 산화물을 만들기를 정말 좋아하는 원소라 철 원자보다 더 빠르게 산소와 반응하여 크롬산화물, 즉 크롬의 녹이라고 할 수 있는 물질을 스테인리스 표면에 생성하게 된다. (이를 보통 passivation, 한국어로는 비활성화라 번역한다.) 그런데 이게 굉장히 얇고 매끈하고, 안정하고 치밀한 데다 철 원자와의 접촉성까지 좋은지라, 산소와 철 원자의 접촉을 막아버려 우리가 일반적으로 알고 있는 형태의 녹인 붉은색의 산화철이 생성되는 것을 방지한다.
또한 이 부동태는 접촉성이 좋아 일단 생성되면 좀처럼 벗겨지지 않으며, 조금 벗겨진다고 해도 스테인리스 내부에 포함된 크롬 원자 덕분에 금방 다시 생성되어 매우 오랫동안 녹을 방지한다.[11] 심지어 크롬산화물은 외관상으로도 매끈하고 번쩍번쩍하기 때문에, 스테인리스의 뛰어난 상품성에 일조한다.[12]
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5. 강도
공구를 이용한 절삭가공이 쉽지는 않은 난삭재로 분류한다. 그래서 보통 판금가공업체(속칭 '판금집)에서는 정밀한 치수를 요구하지 않는 이상 레이저로 절단한다. 그마저도 Rex 121이나 MagnaCut 같은 특수 강재는 레이저로도 답이 안 나온다(...).염산에 약하다고 하는데, 실제로 실험실에서 스테인리스제 스탠드와 클램프를 염산이나 왕수, 혹은 카보레인산이나 마법산 등의 초강산을 쓰는 퓸 후드에 오랫동안 넣어두면 표면에 빨갛고 하얀 녹이 생기는 것을 볼 수 있긴 하다. 염산은 3대 강산이니까 애초에 그걸 버티는 물질이 드물고, 왕수는 내식성 종결자인 금조차도 녹일 수 있는 물질이다. 초강산은 더 이상 말할 필요가 없다. 심지어 약산인 불산에도 녹는다. [13]. 사실 강하다 약하다를 따지기 이전의 영역에 있는 것들이며, 스테인레스강과 달리 일상에서 볼 일도 없는 물질이니 그렇게 신경 쓰지 않아도 될 듯.
초강산 중 가장 흔하게 구할 수 있는 알보칠도 스테인리스 그릇에 담으면 안 된다. 스테인리스 표면에 형성된 크롬산화물은 강산에 굉장히 잘 용해되기 때문에 강산에 담그는 순간 파괴되고, 강산이 철 원자와 반응하게 된다. 강산이 닿으면 플라스틱을 제외하면 얄짤없이 녹아버린다.[14]
6. 재질에 따른 분류
일반적으로 크롬 함량이 12% 이상이다. 크롬은 철보다 산화 서열이 높고, 그 산화물(산화크로뮴, Cr2O3)은 매우 단단하고 철 표면과의 밀착성이 좋고 산소의 투과성이 낮으며 무색투명한 패시베이션 층을 만들기 때문에 철에 녹이 슬기 어렵게 만든다. 이 표면 코팅은 강재를 자르거나 굽히는 가공을 할 때 떨어져나가지만, 긁혀나가더라도 표면 바로 아래의 크롬이 바로 반응하여 다시 산화크롬으로 반응하기 때문에 쉽게 녹이 슬지 않게 되는 것이다. 그렇기에 녹이 슬더라도 잘 닦아내면 다시 깨끗해진다.철 74%, 크롬 18%, 니켈 8% 비율 배합의 스테인레스 27종(18-8 스테인리스)의 경우, 녹이 스는 정도가 좀 더 덜하기 때문에 특히 냄비 등의 주방용구에 적합하다는 평을 받고 있다.
스테인리스에 섞는 재료의 함량에 따라 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 300번 대 계열부터, 본격적으로 툴이나 나이프 등에 쓰이기 시작하는 420 계열(A/B/C/HC[15]), 440 계열(A/B/C[16]), M390, Elmax, S30V, 204P, D2, 154CM, 9Cr18Mov, AUS-8... 등 수 백 가지 이상의 상용 강재들이 존재하며 지금 이 순간에도 거의 매월 새로운 강재들이 발표되고 있다.[17] 나이프에 많이 쓰이는 강재로만 한정해도 꽤 많은 종류가 있다. 자세한 내용은 현대의 도검용 강재 문서 참고.
하이엔드 스테인리스강으로 유명한 회사로는 미국의 Crucible과 Carpenter, 오스트리아-스웨덴의 Böhler-Uddeholm[18] 등이 있다. 사실 이런 회사들의 비싼 강재들은 평범하게 일상생활하는 사람들은 거의 접할 기회가 없으며, 일반 가정주부에겐 까놓고 말해 흔한 440C로 된 식칼만 쥐어줘도 녹 안 슬고 날 잘 든다고 극찬할 것이다. 그나마 칼을 중시하는 일식 조리사들이나 나이프 동호인 쯤 되어야 신경쓰는 수준이다.
이 중에서는 경도[19]를 희생한 대신 유연하고 녹이 잘 안스는 강재와, 반대로 경도는 높지만 상대적으로 녹이 잘 스는 강재, 아니면 아예 경도도 높고 녹도 잘 안 스는 팔방미인형이지만 대신 그만큼 비싼 하이엔드 강재까지 있으므로 녹에 대한 저항성은 천차만별이다. 비싼 하이엔드 강재는 코발트, 바나듐, 텅스텐 같은 쉽게 녹이지 못 하는 성분들이 추가되고 일반적인 용융과는 합금 제조 방식이 다르다. 고가의 강재는 대부분 분말강 형태로 제작한다. 물론 저질부터 고급까지 어느 스테인리스 스틸을 가져와도 탄소강보다는 녹이 덜 슨다.
스테인리스는 기지를 구성하는 조직에 따라 크게 페라이트계, 마르텐사이트계, 오스테나이트계 세 가지로 나룰 수 있다.
6.1. 페라이트계
순수한 철-크롬 합금에서 13% Cr 이상의 조성에서는 오스테나이트를 얻을 수 없다. 하지만 합금 내에 탄소가 있을 경우는 크롬이 크롬탄화물을 형성하는데, 이러면 1%의 탄소가 17%의 크롬과 결합하며, 이러한 탄화물의 석출로 인하여 철기지 내의 상대적인 크롬 조성이 낮아진다. 주로 자동차 차체의 외장 및 주방기구 등에 쓰이고, 보통 냉간가공된 상태로 사용된다.6.2. 마르텐사이트계
크롬함량이 높은 스테인리스강은 탄소함량이 높으면 고온에서 가열 후 급랭시켜 마르텐사이트를 얻을 수 있다. 스테인리스강은 기본적으로 합금함량이 높기 때문에 경화능(hardenability)이 좋은데 열처리를 통해 기계적 강도를 쉽게 높일 수 있기 때문에 스테인리스강 중에서 제일 튼튼한 편이다. 베어링, 고급 식칼, 가위, 수저, 심지어 군용 단검에 쓰이는 경우는 보통 마르텐사이트계. 현대의 도검용 강재 문서에 나열된 S30V니 Elmax니 하는 비싼 것들도 대부분 넓게 보자면 마르텐사이트계가 주류를 차지한다. 다만 내식성에서는 전반적으로 오스테나이트계에 비해 떨어지는 편.6.2.1. 석출경화 마르텐사이트
마르텐사이트 계열을 석출경화[20][21]한 것으로, 일반 마르텐사이트 계통보다 더 단단하다. 가장 대표적인 강재로는 17-4PH(또는 SUS 630)가 있으며 주로 우주항공[22], 의료, 화학, 방산 등 매우 우수한 강도와 준수한 내식성이 요구되는 분야에 사용된다. 상기한 대로 석출경화형 스테인리스강은 물성이 우수하지만 그 우수한 물성 때문에 가공성이 좋지 않아 제조 난이도가 상대적으로 높다는 단점도 함께 가지고 있다.6.3. 오스테나이트계
크롬뿐만이 아니라 니켈도 많이 첨가된 강종이다. 니켈은 오스테나이트 영역을 넓혀주기 때문에, 상온에서도 오스테나이트상으로 안정적이다(일반적인 탄소강은 최소한 700도 이상의 온도에서만 오스테나이트가 열역학적으로 안정할 수 있다). 결정구조가 오스테나이트이기 때문에 철 특유의 강자성은 없어지고 상자성이 된다(즉 자석에 붙지 않는다). 오스테나이트계는 슬립면이 많은 면심입방결정의 특성상 페라이트/마르텐사이트계에 비해 강도와 경도가 떨어지기 쉽고 반면 가공성이 매우 우수하여 냉간 포밍이나 프레스 등으로 제품을 만들기 쉽다.오스테나이트계 스테인리스는 주로 내식성이 중요한 곳에 많이 사용된다. 수저, 냄비, 금속 조리대, 싱크대 등 금속재 주방용품은 주로 STS304[23]를 많이 쓰며 때때로 STS316을 쓰기도 한다. 특히 수저의 경우 숟가락 손잡이 뒷면에 스테인리스 재질이 표기된 경우가 종종 있는데, STS304는 주로 18-8(크롬이 18%, 니켈이 8%)로 STS316은 18-10(크롬 18%, 니켈 10%)으로 표기한다. STS304는 냉간단조용 강으로도 흔히 사용된다. 팬택 베가 아이언에도 이 SUS 304 스테인리스 강철이 쓰였다. 또한 오스테나이트계 스테인리스강에서 탄소 함량을 극도로 낮춘 강재에는 끝에 L이 붙는데, 내식성이 더 우수하여 극한의 부식 환경에서 사용하기 적합하다. 대표적으로 SUS316L 이 있으며 반도체 설비, 해양, 화학 플랜트 등에 많이 쓰인다. 추가로 스테인리스강들은 증기압이 매우 낮은 금속이라 고진공에서도 outgassing(고진공 때문에 고체 표면에서 가스들이 빠져나오는 현상)을 잘 유발하지 않는 편이다. 따라서 진공장비에서 사용하는 금속재 챔버나 각종 부속품들은 스테인리스강을 사용한다.
니켈 함유량에 따라 가격 차이가 크다. 오스테나이트 계열 가격이 페라이트나 마르텐사이트 계열보다 약 30%가량 비싼 것도 이런 이유.
오스테나이트 계열 강종은 SUS 304, 310, 316, 321 등 여러 종류가 있는데 가장 흔히 쓰이는 것은 SUS 304 소재이며 가격도 가장 저렴한 편이다. SUS 310은 304와 구성 성분은 거의 흡사하나 크롬과 니켈 함량이 더 높고, 316에는 몰리브데넘이 함유되어 있어서 해수 및 부식 방지에 효과적이다. SUS 321에는 무려 티타늄이 함유되어 있다.
6.4. 듀플렉스 계
그냥 오스테나이트와 페라이트를 섞은 것이다.응력부식 균열, 틈새부식 및 공식에 대해 저항성이 우수하고 기계적 강도가 높다. 또한 열 팽창계수가 낮고 용접이 용이하며 주기적 교체비용이 낮아 스테인리스 스틸의 대체품으로 각광받고 있다. 현재 유럽 철강시장은 듀플렉스 비중이 점차 높아지는 상황.
- 구분: 조성에 따라 3개로 나뉜다
- Super 듀플렉스: 다량의 크롬과 몰리브데넘, 질소가 포함되어 있으며 해수에 의한 부식에 매우 강하다.
- Standard 듀플렉스: 몰리브데넘 비율이 Super 보다 조금 낮지만 그래도 부식저항력이 높으며, 가장 널리 사용된다.
- Lean 듀플렉스: 몰리브데넘을 비율이 0.3 또는 그 이하로 거의 포함되지 않으나, 가격 면에서 경쟁력이 있다. 현재 비슷한 가격대의 오스테나이트 계열 스테인레스강을 대체할 수 있는 가장 적합한 강종.
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기계적 성질
이중의 구조를 가지고 있으며 외관적으로는 페라이트에 오스테나이트가 깊숙이 박혀 있고 구성비율은 1:1에 가깝다. 이러한 구조로 다른 금속보다 더욱 단단하다. 기존 스테인리스 스틸보다 내식성이 압도적으로 우수하며, 원자력 발전소, 담수화설비, 산업설비, 바다를 가로지르는 교량 등에 사용된다. 기존의 탄소강이나 스테인레스 강보다 확연히 비싸지만 유지비용, 자재소모, 공정 제어비용 감소, 가성비 면에서 탁월해 장기적인 비용까지 고려하면 합리적이다. 단점이라면 바로 이러한 기계적 성질 때문에 가공하기가 여간 어려운 게 아니라는 점.
6.5. 고질소 분말야금 스테인리스
일반적인 강재는 아니고 일부 최신형 공구 및 도검용 고경도 스테인리스강에 쓰이는 방식이다.강재의 경도와 내마모성을 높이려면 탄소, 바나듐, 텅스텐 등의 함량을 높여야 하는데, 앞서 설명했듯 탄소는 크롬과 결합해 크롬 카바이드를 형성하여 자유 크롬의 양을 떨궈 버리기 때문에 내부식성이 떨어지게 된다.[24] 게다가 크롬 카바이드는 강재의 인성에도 큰 악영향을 주기 때문에 좋을 게 없다. 때문에 상당수의 공구강이나 고속도강들은 바나듐이나 텅스텐에 비해 크롬 함량을 낮출 수밖에 없고 자연히 스테인리스로 만들기 어려워진다.
이를 해결하기 위해 탄소 대신 질소의 함량을 대폭 높이는 제강법이 고안되었다. 사실 평범하게 제강을 해도 대기 중의 질소가 약간은 포함되지만 이 제강법은 질소를 1% 가까이, 혹은 그 이상 첨가하는 것이 특징이다. 이러면 강재의 경도와 인성은 높이면서 자유 크롬의 양도 최대한 온존할 수 있다. 탄소 0.36%에 질소가 1.55%나 든 스웨덴제 Vanax 공구강이 대표적인 사례로, 듀플렉스와는 완전히 다른 방식으로 오스테나이트의 내부식성과 고경도 마르텐사이트강의 기계적 강도를 동시에 달성했다. 크롬 카바이드가 적기 때문에 인성도 좋은 것은 덤.
다만 질소는 유체라 기존의 방식으로는 투입할 수가 없기 때문에 다량의 질소를 투입하기 위해서는 특수한 제강법이 필요하다. 최신 고경도 강재들의 기본 덕목(?)인 분말야금을 써야 하는데 그것도 평범한 분말야금이 아니다. 진공 상태에서 고온의 강재 분말을 질화시킴과 동시에 적층시켜 제작해야 한다. 이런 제작 방식 때문에 대량생산이 어려우며 가격이 매우 비싸다. 애초에 이 정도의 내부식성과 내마모성을 동시에 필요로 하는 분야도 많지 않기 때문에 시장에서 찾아보기 힘들다. 앞서 언급된 Vanax도 일부 최고급 다이버용 나이프 등에만 쓰이는 상태.
7. 연마제
해외에서 제작한 스테인레스 식기류를 처음 사용 시, 연마제( 탄화규소)가 남아 있는 경우가 많다. 이는 발암 물질이 아니다. 발암추정물질로 등재 된 것은 모양이 다른 것으로서 가늘고 길쭉하게 만들어진 whisker 이지, 연마재는 발암 물질이 아니다. 게다가 whisker도 공기 중에 날려서 폐로 들어가서 폐를 찔러야 석면처럼 암을 유발하는 것이다. 참고로 이 연마제는 법적으로 전부 제거하고 판매해야 한다는 규제가 일절 없기 때문에 많든 적든 묻어있을 가능성이 높다. 탄화규소가 암을 일으킬까 두렵다면 당장 확실한 발암물질인 튀김과 붉은고기, 햇빛부터 반드시 피해야 한다.국내에서 제작한 스테인레스 제품은 산화알루미늄, 스테아린산을 사용하고 있으므로 인체에는 무해하다.이 재질의 냄비, 프라이팬, 식칼을 사용하다 보면 표면에 흰색 물질이 붙는 경우를 볼 수 있는데, 물속에 녹아있던 석회질이 말라서 붙은 것이며, 산성계 세제나 식초, 구연산 등으로 쉽게 제거 가능하다. 별도의 연마제 또는 치약을 천에 묻혀 수백 회 문지른다면 연마효과로 광택이 살아난다. 그리고 일부 스테인리스강은 흠집이 잘 난다. 특히 험하게 다룰 일 없는 전자제품 종류의 스테인리스에서 흠집이 잘 난다. 대표적으로 아이팟 터치 1세대에서 4세대까지 적용된 스테인리스가 있다. 경도가 부족하기 때문에 어쩔 수 없는 일.
7.1. 세척 방법
- 식용유를 묻힌 키친타올 등으로 스테인레스 식기 표면을 닦는다. 중국산일수록 연마제가 더 많이 묻어나오며 모든 면을 닦을 필요는 없고 연마제를 사용했을 만한 부위 즉 스테인리스 제품의 가장자리나 곡면 부분 등 날카로울 만한 부분 위주로 닦는 걸 추천한다.
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칫솔+기름 신공을 이용한다.
하면 틈이 좁은곳이나 말린곳도 2-3회 이내에 클리어
탄화규소는 극히 안정한 물질로 산과 알칼리 모두에 강하다. 때문에 인터넷 등지에 돌아다니는 식초가 어쩌구 하는 산성이나 알칼리성으로 탄화수소 연마제를 제거하려는 모든 시도는 헛짓에 불과하다.[25] 제거하는 유일한 방법은 지용성인 것을 이용해 기름으로 닦아내는 것 말고는 없다.
8. 시장 현황
국내에선 주로 중국산과 한국산, 미국산이 쓰이는 편이다. 고품질이 그리 필요치 않는 가정용 기구 등에는 값싼 중국산, 좀 더 오래 버텨야 하는 구조에는 국산, 하이엔드급 강재가 필요한 구조나 발주처에서 하이엔드 강재를 요구하는 경우에는 미제 스테인리스를 동원하는 식.한국산은 현대제철[26]과 포스코[27] 등이 만들고 있고, 미제 브랜드로는 분말강으로 유명한 크루서블(Crucible Industries)과 카펜터(Carpenter Technology Corporation) 등이 있다.
세계 최대의 스테인리스강 생산업체는 중국바오우강철집단 소속의 타이위안 철강그룹(약칭 타이강, TISCO)이다. 과거 군벌 옌시산이 세운 타이위안 병공창의 후신인데, 오늘날에는 스테인리스강 생산을 주력으로 하고 있다. 품질은 여전히 떨어지는 편이지만 거대한 생산규모와 자금 지원에 힘입어 무섭게 성장 중이다. 중국 최초의 볼펜심용 스테인리스강 기술을 국산화한 것도 이 그룹이다. # #
그 외 스웨덴의 Uddeholm[28]이나 Sandvik, 오스트리아의 Böhler 또한 고품질의 스테인리스강을 생산한다. 다만 이들은 미국의 크루서블이나 카펜터처럼 고경도 특수강 위주라 대부분의 일반인들이 접할 일은 많지 않다. 아웃도어 매니아들 사이에서 뛰어난 가성비로 유명한 모라 나이프 제품들이 Sandvik 강재를 쓰며, Uddeholm의 Elmax나 Böhler의 M390는 고가의 프리미엄 나이프에 많이 쓰이는 분말강으로 유명하다.
일본의 히타치(日立)나 타케후(武生)제 스테인리스강들은 고급 식칼에 많이 쓰여 조리사들에게 인지도가 있다. 특히 타케후의 VG-10은 칼질 좀 한다는 사람 중에는 모르는 사람이 없을 정도로 중상급 일제 식칼을 평정하고 있는 스테인리스강이다.
9. 이용
9.1. 조리도구 및 식기
스테인리스는 녹이 슬지 않는다는 특성 때문에 주방과 식탁에서 압도적인 점유율을 자랑하는 소재다. 목재에 비해 무겁고 유리나 세라믹에 비해 경도가 낮지만, 이런 재료들보다 훨씬 튼튼하고 취급이 쉽다.열에도 강하며 변형이 적어 불에 올려놓는 조리기구, 즉 냄비, 주전자, 프라이팬 등의 재료로도 뛰어나다. 다만 인덕션 레인지는 통짜 스테인리스 스틸제 조리기구와 사용할 수 없으며, 조리기구 내부에 인덕션용 코어(철판)가 내장되어 있어야 한다. 이런 물건들은 좀 비싼 편이다.
프라이팬의 경우 테플론 등으로 조리면이 코팅된 스테인리스 스틸 프라이팬이 있고, 코팅이 없는 생 스테인리스 스틸 프라이팬이 있다. 코팅 없는 생 스테인리스 스틸 프라이팬은 주철제 프라이팬보다 더한 상급자용이란 얘기가 있는데, 사실 사용에 익숙해지려면 시간이 좀 걸리긴 하지만 전문가용 조리기구는 아니며 몇 가지 원칙만 지키면 누구나 사용할 수 있다. 산/염기에도 강하고 물에 넣어둬도 녹이 안 슬기 때문에 주철제 프라이팬보다 관리도 쉽다.
코팅 없는 스테인리스 프라이팬 사용 시 지켜줘야 하는 원칙은 다음과 같다.
- 예열: 팬이 적절한 온도로 예열된 후에 기름을 두르고, 기름이 좀 가열된 후에 조리할 식품을 올려야 한다. 잘 예열되었는지 확인하는 방법은 물방울을 약간 떨어뜨려 보는 것이다. 물이 동그란 방울을 이루며 팬 위를 굴러다니면 딱 좋은 온도로 예열된 것이다. 물이 팬 위에서 그냥 끓다가 증발해버리면 아직 덜 뜨거워진 것이다.
- 냉장고에서 갓 꺼낸 식품은 팬에 올리기 전에 실온에서 방치해 온도가 좀 올라가게 해 주는 게 좋다. 식품이 차가울수록 팬에 달라붙을 가능성이 높다. 아직 해동도 안 된 얼어붙은 식품이라면 전자레인지 등에서 해동부터 해 주자.
- 팬이 잘 예열되었더라도, 단백질 식품(계란, 고기 등)을 뜨거운 팬에 올리면 처음에는 식품이 팬에 달라붙는다. 이걸 억지로 뒤집개 등의 도구로 떼어내려고 하지 말고, 좀 내버려 두자. 식품이 익으면 저절로 떨어진다.
좀 더 자세한 정보는 스테인리스 팬 문서를 참조하자.
9.2. 배틀로봇
배틀로봇에도 꽤 사용되나, 그리 좋지는 않다. 장점인 내부식성은 시도 때도 없이 부서져서 한 부품이 오래 쓰일 일이 적어 퇴색된다. 가격은 하독스등의 건설장비용 내마모강과 비슷한데, 경도와 강도는 반 이하에 불과하다. 상술한 고급 도검류에 사용되는 고품질 스테인리스라면 동등하거나 능가할 수도 있겠지만, 너무 비싸서 사용하기 힘들어진다.10. 스테인리스 가공 전문 업체
- Xometry 스테인레스 가공 업체(미국)
- LIYINGSHUN 스테인레스 가공 (중국)
- TOKYO SCREEN스테인레스 시험용 제품 가공 (일본)
- 바로발주 스테인레스 소재 가공 가능 (국내)
[1]
철은 이전 사용하던 청동기에 비해서는 높은 온도를 필요로 하지만 고온과
일산화탄소를 이용해 환원이 가능하였기에 고대에도 철을 어떻게든 광석에서 제련해낼 수 있었다. 이에 비해
알루미늄의 경우 지각에 가장 널리 포함된 금속 원소이지만,
이온화 경향이
마그네슘 다음으로 크고, 녹이는데 무려 2,000°C가 넘는 온도가 필요했다. 이 때문에 전기분해를 이용하는 홀-에루 법이 발명되기 전까지는
은은 물론
금보다도 더 비싼 금속이었다. 현재는 귀금속에 비하면 저렴하지만 철과 비교하면 훨씬 비싼 편이다.
[2]
특성의 차이가 다소 있어 일반적인 고장력강과는 구분되기는 하지만, 스테인리스강 역시 기본적으로 기계적 성능에 있어 고장력강의 특성이 있다. 그 때문에 고장력을 갖춘 강철이 필요할 때는 내식성이 중요하지 않다면 일반적인 고장력강을 쓰고, 반대로 내식성이 중요하다면 이를 스테인리스강으로 대체하는 경우가 많다.
[3]
의료용 스테인리스는 가격이 아득하게 높지만 소재가 비싸서 그런 것은 아니고 까다로운 인허가 과정과 적은 수요가 주된 이유다.
[4]
스페이스X의
스타십이 스테인리스를 이용해 외장재를 둘렀다고 한다.
[5]
플랜트 현장에서 별로 크지도 않은데 철판 부분만 따져도 억대라는 제품이 이런 재질이다.
[6]
L은 Low Carbon 이라는 뜻으로 용접 등 열이 가해질 경우 합금성분 안의 탄소가 크롬과 결합해 크롬탄화물을 형성하여 크롬부족으로 인한 부식가속과 강도 저하를 동시에 발생시키기에 이러한 가공이 있는 경우 용접 후 열처리를 다시 하거나 이런 탄소함유량이 낮은 재료를 사용한다.
[7]
단순히 재료들을 양만 맞춰서 섞어 녹인다고 되는 게 아니라 공정기술과 노하우도 매우 중요하다. 또한 앞서 말했듯이 소재라는 것은 경도와 강도가 올라갈수록 가공하기가 어렵다.
[8]
손바닥만한 나이프 하나에 40~50만 원씩 한다.
[9]
그래서 '
귀금속'(Edelmetall), '
희토류'(Edelerden)도 이 단어가 들어간다. '
에델바이스'(Edelweiss) 역시 마찬가지.
[10]
SUS는 Steel Use Stainless의 약어, STS는 Steel Type Stainless의 약어.
[11]
이는 녹이 잘 슬지 않는, 즉 내식성이 강한 거의 모든 금속에 동일하게 적용되는 원리이다. 금이야 뭐 부동태 없이도 애초에 원자 자체가 워낙 안정적이라 높은 내식성을 갖고, 나머지 합금 등은 모두 산화물이 굉장히 안정적이기 때문에 철의 부식 방지가 가능하다.
[12]
피막을 일부러 벗겨냈거나 생산된 지 얼마 안 되어 크롬산화물 피막이 형성되지 않은 스테인리스강을 보면 보통 우리가 알고 있는 표면의 광택이나 매끈함이 전혀 없는 것을 볼 수 있다. 반면 산화철은 거의 세라믹 수준으로 강도가 떨어져 깨지기도 쉽고 외관상으로도 보기 별로다.
[13]
약산 문서에도 있지만 산의 강하고 약함은 부식성과는 관련이 없다. 그렇기 때문에 스테인리스강을 부식시킬 정도의 부식성을 가진 불산이 약산으로 분류되는 것. 부식성으로는 약산 중에서는 물론이고 강산마저도 뛰어넘는 고위험화학약품이 불산이다. 약산이 강산보다는 덜 위험하다고 알려져 있지만 불산은 그 부식성 때문에 예외적일 만큼 극도로 위험한 물질이다. 과장이 아니라 정말로 피부에 묻는 것만으로도 사망에 이를 수 있으니 약산이라는 사실 하나만 보고 착각하지 말자.
[14]
예외가 있는데 바로
티타늄이다. 티타늄은 내산성이 가장 뛰어난 금속이다. 3대 강산 중 황산, 질산은 물론이고 금도 녹이는 왕수에도 역시 견딘다. 그러나 고농축된 염산이나, 불산에는 부식될 위험이 크다.
#
[15]
420HC는 420 계열 중에서는 그나마 탄소 함량이 높은 강재로,
거버에서 많이 쓴다. 열처리 방식에 따라서는 한 두단계 정도 급이 뛰는 성능을 낼 수 있는 강재지만 절대적인 기준으로는 좋은 강재라기보다는 보급형 브랜드인 거버 답게 그냥
성능 대비 가격이 싸서가 크다.
[16]
440C는 20세기 초중반에 개발된 강재로, 이후 더 좋은 강재가 많이 나오면서 빛이 바랬지만 당시에는 '이 이상의 강재는 필요 없다'는 말까지 나왔던 올라운더 강재다.
보커에서 많이 쓴다.
[17]
다만 그 발표되는 신형강재 대부분은 오랫동안 굵직굵직하게 쓰여온 메인스트림 강재들의 실험적 아류작 수준들이기 때문에 실제 각종 산업현장이나 도검, 아웃도어 시장에서 이름 따져가며 사용되는 스테인리스 강재는 수십 가지 정도에 불과하다.
[18]
2010년대부터 자회사 voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG가 스테인리스강(Edelstahl)생산을 담당하고 있다.
[19]
강재가 단단한 정도. 경도가 높으면 그만큼 단단하고 견고하지만 한계점을 넘는 힘을 받으면 부러지고 깨져버린다. 반대로 경도가 낮으면 물러서 여기저기 조금만 부딪혀도 구겨지거나 흠집이 팍팍 나지만, 대신에 한계점을 넘는 힘을 받으면 깨지는 대신 휘어져서, 사고가 날 상황에서도 어느정도는 버텨볼 만한 여지가 있다.
[20]
시효경화 라고도 한다
[21]
녹는점 아래까지 가열시킨 후 급랭, 후에 다시 100~600도 정도로 좀 더 낮은 온도로 재가열하는 열처리 방법. 더 정확하게는 고온으로 가열 후 급랭해서 석출시키고자 하는 성분들이 모조리 고용(고체 상태로 녹아있는 상태)되게 만든 다음, 좀 낮은 온도로 다시 재가열해서 제조자의 의도대로 석출물의 크기와 양을 제어하여 그 석출물들을 소재 내부에 골고루 형성시키는 방식으로 이루어진다.
[22]
F-35에서도 쓰였다.
[23]
STS, SUS는 같은 스테인리스 강이다. 한국식 표기로는 STS(Steel Type Stainless), 일본식 표기로는 SUS(Steel use Stainless)라고 한다.
[24]
앞서 언급된 ZDP-189이 대표적인 사례다. 크롬이 20%나 되지만 탄소가 3%나 되는 초고탄소강이라 녹이 슨다.
[25]
단 베이킹 소다는 베이킹 소다 입자로 문질러 제거하는 용도로는 쓸 수 있다.
[26]
한때 중단했다 다시 만들고 있다. 2021년엔 사업 일원화를 위해 자회사인
현대비앤지스틸로 스테인리스 사업부를 넘겼다.
[27]
포스코모빌리티솔루션 STS사업실에서 스테인리스 냉간압연을 하고있다.
[28]
현재는 Böhler와 합병하여 Böhler-Uddeholm이 되었다.