1. 스테인리스강의 기본 개념과 구조적 특징
스테인리스강(Stainless Steel)은 철(Fe)에 일정량 이상의 크롬(Cr)을 첨가하여 제작된 합금강으로, 일반적으로 크롬 함유량이 12% 이상이면 금속 표면에 치밀한 산화크롬(Cr₂O₃) 피막이 형성되어 녹이나 부식에 대한 저항성이 크게 향상된다. 이 보호막은 매우 얇지만 강력하며, 손상되어도 산소가 있는 환경에서는 스스로 재생된다.
스테인리스강은 결정 구조에 따라 크게 세 가지 계열로 분류된다.
- 오스테나이트계 (Austenitic)
- 대표: 304, 316
- 특징: 비자성, 우수한 내식성, 저온에서도 연성과 인성이 유지됨
- 니켈(Ni) 함량이 높아 가격이 비싼 편
- 페라이트계 (Ferritic)
- 대표: 430
- 특징: 자성 있음, 내식성은 중간 수준, 열전도율 높음
- 니켈 함량이 거의 없어 가격이 저렴
- 마르텐사이트계 (Martensitic)
- 대표: 410, 420
- 특징: 경화 가능, 고강도, 내식성은 낮음
- 칼날, 터빈 블레이드 등에 사용
이번 비교 대상인 304와 316은 오스테나이트계, 430은 페라이트계로, 각각의 화학 조성, 가격, 내식성, 가공성에서 차이가 뚜렷하다.
2. 화학 성분 비교 (ASTM, JIS, KS 규격 기준)
다음 표는 ASTM A240, JIS G4305, KS D3706 규격에서 제시하는 304, 316, 430 스테인리스강의 대표 성분 범위를 비교한 것이다.
| C(%) | ≤ 0.08 | ≤ 0.08 | ≤ 0.12 |
| Cr(%) | 18.0 ~ 20.0 | 16.0 ~ 18.0 | 16.0 ~ 18.0 |
| Ni(%) | 8.0 ~ 10.5 | 10.0 ~ 14.0 | ≤ 0.75 |
| Mo(%) | - | 2.0 ~ 3.0 | - |
| Mn(%) | ≤ 2.00 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 |
| Si(%) | ≤ 1.00 | ≤ 1.00 | ≤ 1.00 |
| P(%) | ≤ 0.045 | ≤ 0.045 | ≤ 0.040 |
| S(%) | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
- 니켈(Ni) 함량은 오스테나이트계 내식성과 성형성의 핵심 요인으로, 430의 저가 이유는 바로 Ni가 거의 없기 때문이다.
- **몰리브덴(Mo)**은 316에서만 포함되어 있으며, 염화물 부식(Cl- pitting) 저항성을 크게 높인다.
- 크롬(Cr) 함량은 세 재질 모두 비슷하지만, 결정 구조에 따라 내식성 발휘 정도가 다르다.
3. 기계적 특성 및 물성 비교
기계적 성질은 설계 시 강도와 가공성을 고려하는 핵심 자료다.
| 인장강도 (MPa) | ≥ 520 | ≥ 530 | ≥ 450 |
| 항복강도 (MPa) | ≥ 205 | ≥ 205 | ≥ 205 |
| 연신율 (%) | ≥ 40 | ≥ 40 | ≥ 22 |
| 경도 (HRB) | ≤ 92 | ≤ 95 | ≤ 89 |
| 자성 | 없음 | 없음 | 있음 |
- 304/316은 높은 연성과 인성으로 깊은 성형·가공에 적합하며, 용접성이 뛰어나다.
- 430은 연신율이 낮아 깊은 성형에는 부적합하지만, 절곡·절단 가공은 용이하다.
- 자성 여부는 가전·의료·전자 부품 설계에 영향을 미친다.
4. 내식성 평가 및 실제 시험 데이터
내식성은 주로 ASTM G48(염화철 용액 피팅 부식 시험)과 ASTM B117(염수 분무 시험, Salt Spray Test)으로 평가한다.
| ASTM G48 (6% FeCl₃, 22℃) | 평균 24~48시간 | 평균 72~120시간 | 평균 8~12시간 |
| ASTM B117 (5% NaCl, 35℃) | 200~300시간 | 500시간 이상 | 48~96시간 |
- 316은 몰리브덴 효과로 염분 환경에서 304보다 2~3배 이상 내식성이 높다.
- 430은 염수 분무 시험에서 매우 빠르게 붉은 녹이 발생하며, 실외나 습한 환경에는 부적합하다.
- 304는 일반 대기·실내·산업 환경에서는 충분히 우수한 내식성을 보인다.
5. 산업별 적용 사례
- 304
- 식품 가공 설비, 주방 기기, 의료 장비, 건축 내장재
- 예: 병원 수술대, 커피 머신, 고급 인테리어 몰딩
- 316
- 해양 구조물, 화학 플랜트, 제약 설비, 고급 욕실 하드웨어
- 예: 요트 난간, 해양 플랫폼 배관, 제약사 반응기 탱크
- 430
- 가전제품 외장, 자동차 배기 부품, 실내용 장식재
- 예: 냉장고 도어 패널, 전자레인지 외함, 실내 장식 몰딩
6. 가격 및 조달 전략
- 가격: 316 > 304 > 430
- 국제 시세(2025년 상반기 평균):
- SUS316: 1톤당 약 4,000~4,500 USD
- SUS304: 1톤당 약 3,000~3,500 USD
- SUS430: 1톤당 약 2,000~2,300 USD
- 조달 팁: 외관 중요 부위·부식 위험 높은 부위는 316, 구조물 내부·비접촉 부위는 304, 장식·저가 부품은 430으로 혼합 사용
7. 선택 가이드
- 염분·화학약품 접촉: 316
- 일반 식품·산업 환경: 304
- 건조·저가 적용: 430
- 자성 필요: 430
- 장기 미관·내구성: 316 또는 고급 304
8. 결론
304, 316, 430 스테인리스는 각각 다른 환경과 요구 조건에 최적화되어 있다.
올바른 재질 선택은 장비 수명, 유지보수 비용, 안전성에 직접적인 영향을 미친다.
산업 현장에서는 종종 한 프로젝트에서 세 종류를 적재적소에 혼합 적용하는 전략이 사용되며, 이를 통해 비용과 성능의 균형을 맞출 수 있다.
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