스테인리스강은 ‘녹슬지 않는 강’이라는 의미로 잘 알려져 있지만, 실제로는 일정 조건에서 부식이 발생할 수 있습니다.
스테인리스강의 내식성은 **산화방지막(Passive Film)**의 형성과 유지에 기반하며, 그 원리를 정확히 이해하는 것이 재료 선택과 설계에 중요합니다.
이번 글에서는 금속의 부식 기본 개념과 스테인리스강이 어떻게 부식을 방지하는지 과학적으로 정리해보겠습니다.
1. 금속 부식이란?
부식(Corrosion)은 금속이 주변 환경(공기, 수분, 염분 등)과 반응해 화학적으로 분해되는 현상입니다.
산화, 전기화학 반응, 갈바닉 작용 등에 의해 금속 표면에서 재질 열화가 일어나며, 기계적 성능과 외관을 저하시키게 됩니다.
일반 탄소강은 공기 중 수분이나 산소와 쉽게 반응하여 붉은 녹(Rust)이 생기지만, 스테인리스강은 다릅니다.
2. 스테인리스강의 내식성 핵심 – 산화피막(Passive Film)
스테인리스강은 크롬(Cr)을 10.5% 이상 함유함으로써, 표면에 Cr₂O₃라는 치밀한 산화막을 자동 형성합니다.
이 산화막은 두께 1~5nm 수준의 투명하고 균일한 보호층으로, 금속 내부가 산소나 수분과 직접 접촉하는 것을 차단합니다.
이 산화막은 다음과 같은 특성을 가집니다.
- 공기 중 자동 형성 → 재생 가능
- 박막이지만 내화학성이 매우 뛰어남
- 손상되어도 산소 존재 시 자연 복구됨(Self-Healing)
따라서 스테인리스는 일시적으로 손상되더라도 환경에 산소만 존재하면 스스로 내식성을 복원하는 능력을 갖습니다.
3. 부식이 발생하는 조건 – 스테인리스도 녹슬 수 있다
스테인리스강도 다음과 같은 조건에서는 부식이 발생할 수 있습니다.
- 산화막 손상 후 복구 불가능한 환경
- 용접부 과열, 기계적 마모 등으로 산화피막이 파괴되었는데
- 복원에 필요한 산소가 부족한 밀폐환경일 경우
- 염소이온(Cl⁻) 존재 시 – 틈새부식(Crevice Corrosion)
- 바닷물, 염수, 세척 잔류물 등에 포함된 염소이온은
- 산화막을 국부적으로 파괴하여 부식을 집중 발생시킴
- 산화막이 불균일하게 형성된 경우
- 산세 불량, 표면 이물질 등으로 인해 일부 부위에 산화막이 약하거나 결함이 있는 경우
- 고온 환경에서의 응력 부식 균열(SCC)
- 고온 습윤 환경에서 응력이 가해지면
- 표면 산화막이 파열되며 균열이 확산됨
4. 스테인리스 방청 성능 유지 방법
- 표면 청결 유지: 유기물, 염분 등 부식 유발 물질 제거
- 정기적인 세척과 건조: 특히 외부 노출 구조물은 물기와 먼지를 주기적으로 제거
- 산세 및 수동화 처리: 가공 후 산화막을 재형성하고 강화하는 화학 처리
- 몰리브덴(Mo) 첨가 강종 선택: 틈새 부식에 강한 316, 317 계열 사용
이러한 관리와 설계 전략을 병행하면 스테인리스강의 우수한 내식성을 장기적으로 유지할 수 있습니다.
마무리
스테인리스강은 표면에 형성된 산화피막 덕분에 녹슬지 않는 금속으로 불리지만,
부식이 전혀 없는 것은 아닙니다. 적절한 사용 조건과 유지관리가 병행되어야 그 성능이 극대화됩니다.
다음 글에서는 산업별로 요구되는 스테인리스 표면 마감 방식과 그 차이점에 대해 정리해보겠습니다.
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