스테인리스는 왜 녹이 잘 안 슬고 가벼운가요?

스테인리스강이 녹이 잘 슬지 않고 가벼운 이유를 구체적으로 설명해 드리겠습니다.

1. 녹이 잘 슬지 않는 이유: 표면의 부동태 피막

• 크롬의 역할: 스테인리스강은 철(Fe)에 크롬(Cr)을 10.5% 이상 첨가한 합금입니다. 크롬은 산소와 매우 잘 반응하는 성질을 가지고 있습니다.
• 부동태 피막 형성: 스테인리스강 표면이 산소와 접촉하면 크롬은 즉시 산소와 반응하여 얇고 치밀한 산화크롬(Cr₂O₃) 피막을 형성합니다. 이 피막을 '부동태 피막'이라고 부릅니다.
• 보호막 역할: 부동태 피막은 매우 얇고 (수 나노미터 수준) 눈에 보이지 않지만, 아래의 철 표면을 외부 환경으로부터 완벽하게 차단하는 보호막 역할을 합니다.
• 자체 복구 능력: 만약 스테인리스강 표면에 긁힘이나 손상이 생겨 부동태 피막이 파괴되더라도, 크롬은 다시 산소와 반응하여 새로운 부동태 피막을 빠르게 형성합니다. 이러한 자체 복구 능력 덕분에 스테인리스강은 녹이 잘 슬지 않는 뛰어난 내식성을 갖게 됩니다.
• 합금 성분의 영향: 몰리브덴(Mo)이나 니켈(Ni) 등의 다른 합금 원소들은 부동태 피막을 더욱 안정화시키고 특정 환경에서의 내식성을 향상시키는 역할을 합니다.

2. 가벼운 이유:

• 철의 밀도: 스테인리스강의 주성분은 철이며, 철의 밀도는 약 7.87 g/cm³입니다.
• 합금 성분의 영향: 스테인리스강에 첨가되는 크롬, 니켈, 몰리브덴 등의 합금 원소들은 철보다 밀도가 약간 낮거나 비슷한 수준입니다. 따라서 스테인리스강의 밀도는 철과 크게 다르지 않습니다.
• 알루미늄과의 비교: 스테인리스강이 '가볍다'고 느껴지는 이유는 주로 다른 금속, 특히 알루미늄과 비교했을 때의 상대적인 느낌 때문일 수 있습니다. 알루미늄의 밀도는 약 2.7 g/cm³으로 철이나 스테인리스강보다 훨씬 낮습니다.
• 강도 대비 무게: 스테인리스강은 알루미늄보다 강도가 훨씬 높습니다. 따라서 동일한 강도를 내기 위해 필요한 재료의 양을 비교하면, 스테인리스강이 알루미늄보다 더 얇게 만들 수 있고, 결과적으로 더 가볍게 느껴질 수 있습니다. 하지만 단순히 무게만을 비교하면 스테인리스강이 알루미늄보다 무겁습니다.

요약하자면, 스테인리스강은 크롬이 형성하는 부동태 피막 덕분에 녹이 잘 슬지 않고, 가볍다고 느껴지는 이유는 알루미늄과 같은 다른 금속에 비해 강도 대비 무게가 우수하기 때문입니다.