알루미늄과 스테인리스(STS/SUS)의 차이점 비교

알루미늄과 스테인리스(STS/SUS)의 차이점 비교

우리가 흔히 접하게 되는 알루미늄과 스테인리스는 얼핏 외관 색상만 보면 차이를 잘 모를 수도 있다. 하지만 가장 큰 차이점으로 강도를 들 수 있는데 당연히 스테인리스가 알루미늄보다 딱딱하고 단단하다는 것을 누구나 잘 알고 있을 것이다. 스테인리스는 철에 크롬을 첨가한 합금으로 철보다도 강도가 높다고 한다. 그리고, 알루미늄이 스테인리스보다 녹슬기가 쉽다. 스테인리스스틸 또는 스테인리스강은 "녹슬지 않는 강" 불수강이라고 하는 것에 의미가 크다. 하짐ㄴ 스테인리스가 영구적으로 전혀 녹슬지 않는다는 것은 아니다. 스테인리스의 주 성분이 철이지만 크롬을 첨가하게 되면 표면에 산화막이 생성되어 녹이 스는 것을 방지해주기 때문인 것이다. 

설계자가 선정하는 기계 부품은 그 기능과 용도에 맞게 사용할 소재(재질)를 선정한다. 선정 소재에 따라 강도, 열전도율, 도전성, 치수 안정성 등의 여러가지 차이가 있다. 사용 조건에 따라서는 그 소재가 오버 스펙(over spec)이거나, 내구성 측면에서 불안한 요소가 있는 경우도 있다. 그렇게 되면 부품의 비용이 비싸질뿐만 아니라, 사용상의 문제 발생 원인이 되어 버린다. 이러한 점을 방지하기 위해 소재의 특징을 제대로 파악하고 최적의 소재를 선택하는 능력이 필요하다.

 

 

알루미늄과 스테인리스(STS/SUS)의 공통적인 특징

알루미늄과 스테인리스(SUS)는 모두 녹이 잘슬지 않는다는 특징이 있다. 산화 피막(부동체 피막)으로 얇게 덮여 있으며, 이 얇은 막이 금속을 부식으로부터 보호하는 것이다. 철이나 그 외의 금속은 도금이나 도장처리같은 표면처리를 하지 않으면 쉽게 녹슬어 버리는 것이 많은데, 알루미늄과 스테인리스는 부식을 방지하고 싶은 환경에서 선택되기 쉬운 소재이다.

하지만 주의할 점도 있는데 우선 "녹슬지 않는"금속으로 소개되는 경우가 많은 금속이지만 절대로 녹슬지 않는다는 것은 아니라는 점이다. 어떤특정 조건 하에서라면 알루미늄이나 스테인리스도 부식이 진행된다는 말이다. 실내와 같은 조건하에서의 사용이라면 거의 문제가 없지만, 실외에서 사용하는 경우 습기나 염기가 있는 장소에서 사용하게 되면 시간의 경과와 함께 천천히 부식이 진행될 수 밖에 없다. 

 

알루미늄과 스테인리스(STS/SUS)의 차이점

 

무게

알루미늄의 비중은 2.7 정도, 스테인리스(SUS)의 비중 7.9 정도이다. 같은 부피라면 알루미늄은 스테인리스의 약 1/3의 무게로 가벼운 금속이다.

스테인리스 : 0.764~0.806

알루미늄 : 0.264~0.284

 

외관

스테인리스(STS는 한국공업규격, SUS는 일본산업규격)는 알루미늄에 비해 외관에 광택이 있다. 알루미늄은 매트 톤의 외관을 가지고 있다. 둘 다 헤어 라인 등의 마무리가 가능하지만, 스테인리스 (SUS)쪽이 광택이 더 잘 나온다. 버프(buff) 연마(버핑) 등의 표면 마무리는 주로 스테인리스(SUS)재료에 실시한다.

 

열전도율

알루미늄은 열전도율이 높은 소재이다. 따라서 알루미늄이 냄비 등에 사용되는 것은 열을 통과하기 쉬운 성질 때문이다. 이러한 성질때문에 히트 싱크(heatsink, 방열기)의 재료로서 사용되고 있는 것이다.

반대로 스테인리스(SUS)는 열전도율이 낮은 소재이다. 이 성질은 절삭 가공 중에 공구날 사이의 열이 외부로 배출되기 어려우므로 공구의 마모나 가공 경화를 일으키게 된다.

 

힘(외력)

알루미늄은 스테인리스(SUS)에 비해 흠집이 발생하기 쉽고, 외부로부터의 힘에도 영향을 받기 쉬운 소재로 힘을 가하면 움푹 들어간 듯한 변형이 일어난다. 스테인리스(SUS)는 강도가 높고, 내구성이 요구되는 조건하에서의 사용예가 많다. 단위 중량당 강도는 알루미늄이 우수하기 때문에 항공기 등의 수송 기기나 건축 관련 부품에도 자주 사용된다.

 

자성

알루미늄은 일반적으로 자성이 없지만, 스테인리스(SUS)는 배합 조직에 의해 자성을 가지는 종류가 있다.
스테인리스(SUS)에는 오스테나이트계 스테인리스, 마르텐사이트계 스테인리스, 페라이트계 스테인리스,
석출 경화계 스테인리스 등이 있고, 통상 오스테나이트계 스테인리스에는 자성이 없지만, 마르텐사이트계 스테인리스나 페라이트계 스테인리스 등에는 자성이 있다.
단, 오스테나이트계 스테인리스에서도 절삭가공 등의 외부로부터의 영향에 의해 내부조직이 변하는 것으로 자성을 가지는 경우도 있다.

 

전도도

일반적으로 도전율이 높은 재료로는 전선 등에 이용되는 구리가 잘 알려져 있지만, 알루미늄도 전기를 잘 통전한다. 그러나 알루미늄에 알루마이트 처리를 실시하면 절연 피막이 되므로 통전하지 않는다.
한편 스테인리스(SUS)는 도전체이지만, 알루미늄에 비하면 통전량은 많지 않다.

스테인리스(SUS)에는 통상 표면 처리를 실시하지 않지만, 알루미늄은 스테인리스(SUS)에 비해 부식하기 쉽고, 마모하기 쉽기 때문에 알루마이트라고 하는 산화 피막을 생성해 표면을 보호한다.

알루마이트는 내식성의 향상, 강도의 부여뿐만이 아니라 미끄러지기 쉽거나 절연체로 한다거나, 착색한다거나 하는 목적이 있다.

 

가공성

알루미늄은 번호에 따라 다르지만 가공성(피삭성)이 좋은 소재이지만 스테인리스(SUS)는 난삭재로 분류되어 있다. 일반적으로 절삭 가공할 때는 열을 축적하기 쉽기 때문에, 칩이나 공구 날에 악영향이 생긴다.

또 용접에 관해서는 알루미늄이 열전도율이나 알루미늄의 산화 피막(부동체 피막)이 영향을 주기 때문에 스테인리스(SUS)에 비해 어렵다.

 

아래의 표에 간단히 알루미늄과 스테인리스(SUS)를 비교하여 물성의 차이를 정리해 두었으니 참고하기 바란다. 2개의 금속을 비교했을 때의 평가이고 절대적인 평가가 아닌 것도 포함되어 있다.

 

특징	알루미늄	스테인리스
			비중	2.7	7.9
외관	흰색	광택 있음
열전도율	높음 (열을 통과하기 쉽다)	낮음(열을 통과하기 어렵다)
강도	낮다. 흠집이 발생하기 쉽다.  변형이 일어나기 쉽다.  비강도로 보면 알루미늄이 우수하다	높다
자성	없음	마르텐사이트계, 페라이트계에 자성 있음
전도도	높다.  하지만 알루마이트 처리를 실시하면 절연이 된다	낮다

 

<원 포인트 레슨>

■ 알루미늄과 스테인리스(SUS)는 모두 녹슬기 어려운 금속이다.
■ 강도는 스테인리스(SUS)가 높다.
■ 알루미늄은 가공성이 좋은 재료이고, 스테인리스(SUS)는 난삭재로 가공이 어려운 재료이다.

 

<알루미늄과 스테인리스의 차이 Q & A>

 

Q1. 알루미늄과 스테인리스는 어떻게 다른가요?

알루미늄이 스테인리스보다 부드럽고 가볍습니다. 스테인리스와 비교하면 알루미늄 쪽이 더 녹슬기 쉽습니다. 외관은 알루미늄이 하얗게 빛나는 반면 스테인리스는 거울과 같은 빛이 있으며 가공성은 알루미늄이 양호합니다.

 

Q2. 알루미늄과 스테인리스의 용접성은 어떤가요?

알루미늄이 열전도율이나 산화 피막(부동체 피막)이 영향을 주기 때문에 스테인리스보다 용접이 어렵습니다.

 

Q3. 알루미늄과 스테인리스를 구분하는 방법은 무엇인가요?

알루미늄에 자석은 달라붙지 않지만, 스테인리스는 자석에 달라붙는 것이 많습니다. 또, 알루미늄이 더 가볍기 때문에, 냄비 등과 같이 작은 제품이라면 손으로 들어보고 무게를 비교해 보면 그 차이를 알 수 있습니다.

 

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