안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
청동은 구리를 주성분으로 하여 주석 등을 섞어 만든 최초의 인공 합금으로, 치밀한 산화 피막 형성 능력 덕분에 철보다 부식에 훨씬 강합니다.
청동의 주요 화학적 성질로는 무른 성질의 순수 구리 결정 격자 사이에 주석 원자가 끼어들면서 원자층의 슬라이딩을 막아 단단한 경도를 가지며 우수한 내식성이 있어 수분, 산소, 염분 등에 노출되어도 내부까지 쉽게 부식되지 않는 화학적 안정성을 지닙니다. 마찰에 견디는 성질이 우수하여 현대에도 선박의 프로펠러, 기어, 베어링 등의 소재로 자주 쓰입니다.
청동이 철보다 녹이 잘 슬지 않는 이유는 청동 표면이 공기 중의 산소, 수분, 이산화탄소와 반응하면 표면에 푸른색의 녹이 발생합니다. 이 녹은 피막 구조가 매우 촘촘하여 외부의 산소와 수분이 내부로 침투하는 것을 차단하는 자체 방어막 역할을 합니다. 반면 철이 부식되어 생기는 붉은 녹은 구멍이 뚫린 부슬부슬한 구조입니다. 이 때문에 수분과 공기가 녹을 통과해 내부의 철을 끊임없이 부식시켜 결국 속까지 과자처럼 부서지게 됩니다. 그리고 화학적으로 철은 구리보다 전자를 잃고 산화되려는 성질이 훨씬 크기 때문에 동일한 자연환경에 노출되었을 때 철이 청동보다 훨씬 신속하게 산화 반응을 일으킵니다.