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가볍고 튼튼한데 잘 늘어난다…이런 스테인리스 강은 처음

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가볍고 튼튼한데 잘 늘어난다…이런 스테인리스 강은 처음

2020.09.23 15:36
재료硏, 경량 스테인리스 강 개발 성공
동일한 크기의 일반 철강(왼쪽)에 비해 이번에 개발된 경량 스테인리스강의 무게가 훨씬 가볍다. 재료연구소 제공
동일한 크기의 일반 철강(왼쪽)의 무게가 96g인 데 비해 이번에 개발된 경량 스테인리스강은 77g으로 훨씬 가볍다. 재료연구소 제공

가벼운데 튼튼하고 잘 늘어나기까지 하는 새로운 스텐인리스강이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이창훈 재료연구소 책임연구원이 이끄는 연구팀은 밀도를 17% 줄여 무게는 줄이면서도 인장강도는 1기가파스칼(GPa) 이상, 연성은 35% 이상인 경량 스테인리스강을 새롭게 개발해 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 7월 22일자에 발표했다고 23일 밝혔다. 


‘녹이 슬지 않는 철(Stainless Steel)’인 스테인리스강은 부식 위험이 없어 가전제품, 각종 주방기기뿐만 아니라 자동차, 건축, 조선, 의료 분야 등 다방면에 사용된다. 하지만 철강이어서 다른 금속에 비해 무겁다는 고정관념이 있다. 


또 최근 지구온난화에 대한 경각심이 커지면서 자동차를 가볍게 만들어 연비를 향상시키고 이를 통해 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있도록 가벼운 스테인리스강에 대한 필요성이 커지고 있다. 


지금까지는 철강의 무게를 줄이기 위해 철에 가벼운 합금원소인 알루미늄을 첨가했다. 문제는 알루미늄을 많이 넣을수록 철강이 쉽게 깨져 10% 이상 첨가하기 어렵다는 점이다. 


연구팀은 전체 무게의 11.5~12%를 알루미늄으로 대체해 무게를 가볍게 만들면서도 깨질 위험을 낮추기 위해 망간(Mn) 20~30%, 탄소(C) 1.5%, 크롬(Cr) 5% 등의 합금원소를 추가해 이 문제를 해결했다.

 
특히 크롬을 첨가하면서 철강 표면에 알루미늄과 크롬 함량이 높은 산화층이 생성돼 스텐인리스강의 고유한 특성인 부식을 막는 역할도 여전히 뛰어난 것으로 확인됐다.


이 책임연구원은 “이번에 개발한 경량 스테인리스강은 스테인리스강이 가진 무게의 한계와 경량 철강이 가진 부식성, 취성의 문제를 동시에 해결했다는 점에서 의미가 크다”며 “스텐인리스강이 1910년대 처음 개발된 뒤 일상생활에 큰 영향을 미친 만틈 경량 스테인리스강도 다방면에 활용될 것”이라고 기대했다. 
 

 

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