철강협회 STS스틸클럽, 제품사용 기술세미 개최
이에 한국철강협회 스테인리스스틸클럽은 지난 10일 창원 컨벤션센터에서 ‘스테인리스강 제품사용 기술세미나’를 개최해 스테인리스강에 대한 다양한 정보를 제공하는 자리를 가졌다.
이날 발표된 주제로는 BNG스틸의 김경재 팀장이 ‘스테인리스강의 표면가공 기술 및 적용’을, 한국소방검정공사 정재한 박사가 ‘고신뢰성 관점에서 본 소화설비 배관용 스테인리스 강관’, 포스코 기술연구소 이종석 박사가 ‘400계 스테인리스강 개발현황 및 적용사례’, 전남대 신소재공학부 박찬진 교수가 ‘스테인리스강의 부식특성 및 평가’에 대해 각각 발표해 120여 명이 넘는 참석자들의 큰 관심을 모았다.
주제별로 사용자들이 바르게 알아야 할 정보를 정리했다.
■표면마무리 방식에 따라 종류 다양해
스테인리스강의 표면마무리는 강 자체의 내식성과 미려함뿐만 아니라 간단한 유지보수, 의장성, 청량감, 기능성 등을 부각시키는 중요한 요소다.
표면마무리는 가공방법에 따라 압연, 연마, 코팅, 부식, 접착 등이 있으며 이에 따라 강종을 나타내는 기호도 달라진다. 스테인리스강의 명명법은 세 자리의 숫자와 알파벳 조합으로 이뤄지는데 백단위의 숫자는 계열군을 의미하고 이 뒤에 붙는 숫자와 알파벳 조합이 표면마무리를 나타내는 기호다. 일반적으로 많이 알고 있는 304ㆍ316은 오스테나이트계, 430ㆍ436은 페라이트계, 410ㆍ420J2는 마르텐사이트계다. 표면마무리 기호 중 1D는 열간압연 직후 제품, 2D는 냉간압연 및 열처리ㆍ산세한 제품, 2B는 냉간압연 및 열처리ㆍ산세 후 조질압연제품 등으로 나뉜다.
스테인리스강의 표면마무리는 향후 경합재와 치열한 경쟁이 예상되고 있다. 알루미늄은 경량 및 다양한 표면처리로 인해 건축 외장부문 시장이 급성장하는 등 사용량이 증대되는 추세다. 도장/도금강판은 친환경기술 발달로 경쟁력 있는 원가와 품질수준 확보로 대량 보급되고 있다. 코팅강판은 특유의 질감과 의장성이 있는 이종재료를 코팅해 디자인이 다양하고, 의장용 필름도 기능 및 의장을 가진 필름의 다양화로 base 판재의 단점을 극복하고 있다.
따라서 앞으로 표면마무리 처리재는 다양한 표면코팅을 위해 의장성을 강화하고, 샌드위치패널과 클래드 등 복합/다기능화 되어야 한다. 고객에게 용도별로 차별화된 디자인과 가공방법 등을 개발해 고객 맞춤형 대응능력을 키우고, 대량 양산체제를 구축해 관련시장을 활성화해야 한다.
■반영구적, 단가 10% 이상 줄이는 STS소화배관
탄소강관의 단점을 보완하고 소비자들에게 더 많은 선택의 폭을 주고자 최근 국가화재안전기준 개정에 따라 스테인리스강이 소화설비 배관재로 사용할 수 있게 됐다.
1990년대 초부터 건물 배관의 녹물 심각성이 대두되면서 1994년부터 아파트 등 배관을 포함한 자재를 녹슬지 않는 자재로 교체하도록 건축법을 개정했으나 배관 시스템상 강관과 기타 금속을 동시에 사용하지 않을 수가 없어 부식문제는 여전히 상존해왔다. 따라서 현재 수돗물을 공급하는 상수도 배관이 모두 강관이기 때문에 건물의 내식성 배관에 공식(Pitting Corrosion) 발생의 원인이 되는 녹이 유입될 수 있다. 또한 펌프나 밸드 및 각종 Fitting 등이 내식성 배관에서 국부부식의 원인을 제공하고 있다.
스테인리스 강관은 이에 대한 기본적인 해결책을 제시한다. 인장강도가 2배 이상이므로 내압에도 2배 이상 견디며, 아연도강관 대비 내식성이 월등히 우수하다. 따라서 두께가 얇아지면서 용접이 수월하며, 용접에 의한 조직변화가 최소화돼 관 자체의 우수한 성능이 유지된다. 또 전체 시공단가 측면에서도 약 10% 절감이 가능하며 사용연한이 반영구적이다.
■400계 STS, 300계 대체용 신제품 활발
니켈가격이 상승하면서 니켈을 사용하지 않는 400계 스테인리스강에 대한 관심도 높다.
400계 스테인리스강은 열전도는 높으면서 열팽창계수가 낮고, 응력부식균열에 저항성이 있으며 자성을 보유하고 있다. 기존 자석에 붙지 않아야 스테인리스라는 고정관념이 깨지는 부분이다. 내열성과 열피로특성이 우수하며 내산화특성이 좋고 가격도 300계에 비해 저렴하다. 이런 장점들로 400계는 승강기나 지붕 등 건물 내외장용, 수조 및 가열기, 발코니 안전대, 콘테이너 등에 다양한 활용이 가능하다.
현재 포스코에서 개발한 400계 스테인리스강으로는 445NF, 446M, 400H, 436LM, A1409L 등이 있다.
445NF는 내식성이 필요한 용도에서 기존 304 대체가 가능한 페라이트계 스테인리스강이다.
445NF 중에서도 No.2B, No.2D는 내식성이 304에 유사할 정도로 뛰어나다. 용접성이 양호하고 용접부 가공성도 좋다. 이러한 445NF는 가공성과 내식성을 인정받아 엘리베이터용으로, 절곡성 및 Spring Back이 양호해 주방용 후드용 등 다양한 용도로 양산되고 있다.
446M은 해양 분위기에서의 지붕소재 개발요구에 개발된 것으로 316 대비 내식성이 우수하다.
■녹슬지 않아야 STS? 환경조건 따라 달라
산화상태의 미네랄에서 추출된 금속은 시간이 지나면서 자발적으로 본래 상태로 산화되려는 경향을 보이는데 이것이 바로 부식이다. 일반적으로 스테인리스는 녹슬지 않는다고 알고 있으나 스테인리스는 철(Fe)에 11% 이상의 크롬을 첨가해 표면에 부동태 피막을 형성하고 이 피막으로 모재금속이 보호받는 것일 뿐 전혀 녹슬지 않는 것은 아니다.
스테인리스의 부식종류에는 일반부식, 이종금속부식, 국부부식(공식, 틈부식, 입계부식), 응력부식, 토양부식(전식, 미생물부식) 등이 있다.
일반부식은 표면 전체에서 균일하게 금속이온이 용출되는 형태의 부식으로 스테인리스는 강산이나 강알칼리에 노출될 경우 나타난다. 이종금속부식은 귀한(noble)금속과 비한(active)금속이 전기적 결합상태에서 비한금속이 우선적으로 부식되는 현상으로 스테인리스 강관에 탄소강관이 결합될 경우 나타난다. 스테인리스 배관을 사용할 때는 다른 소재와의 전기적 결함을 최대한 줄이고, 부득이한 경우 갈바니시리즈 상에서 스테인리스와 가까운 위치에 있는 소재를 사용해야 한다.
국부부식 형태에서 공식은 염소이온이 함유된 환경에서 부동태 피막의 일부가 파괴돼 국부적으로 나타난다. 틈부식은 염소이온이 존재하는 환경에서 금속/금속, 금속/이물질 사이의 틈에서 발생한다. 공식과 틈부식 모두 일단 발생되면 대단히 빠른 속도로 진행된다. 입계부식은 부적절한 열처리 부위, 용접시 열영향부위 등에서 나타날 수 있다.
응력부식은 환경에 의해 재료내 균열이 서서히 전파해 파괴되는 것을 말한다. 토양부식에서 전식은 타 설비로부터 주위 토양으로 유출된 누설전류가 주위의 매설배관을 따라 흐르다가 다시 토양으로 회귀할 때 이 지점에서 생기는 부식이다. 미생물부식은 토양에 미생물들이 존재할 경우 나타나며 수분함량이 높고 통기성이 나쁜 진흙질 토양에서 발생 가능성이 높다.
따라서 스테인리스강의 올바른 사용을 위해선 환경 부식인자를 파악하고 그에 맞는 소재를 선택해야 한다. 부식을 막기 위해 음극방식, 유기코팅을 하거나 부식 억제제, 살균제 등을 투입하고 문제가 발생하면 반드시 환경평가 후 샘플을 채취해 조사하도록 한다. 부식 및 방식분야 전문가의 조언도 필요하다.
김은경 기자 rosier21@
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