우리가 스테인리스 용기를 많이 쓰는데, 왜 스테인리스강은 왜 쉽게 녹슬지 않는 가요?

Question

안녕하세요~ 우리가 사용하는 용기 중에 스테인리스 용기가 많은데, 왜 스테인리스강은 왜 쉽게 녹슬지 않는 가요? 어떤 원리에서 그런지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

스테인리스강이 쉽게 녹슬지 않는 이유는 그 표면에서 일어나는 특별한 화학적 반응 덕분입니다. 일반 철은 산소와 만나면 산화철, 즉 붉은 녹이 생기고 이 녹은 금속을 보호하지 못해 계속 안쪽으로 부식이 진행됩니다. 반면 스테인리스강은 철에 크롬을 10% 이상 첨가한 합금인데, 이 크롬이 공기 중 산소와 결합해 산화크롬이라는 아주 얇고 단단한 막을 형성합니다.

이 막은 두께가 수 나노미터밖에 되지 않지만, 금속 표면을 빈틈없이 덮어 산소와 수분이 철에 직접 닿지 못하게 합니다. 그래서 부식이 더 이상 진행되지 않고, 금속이 오랫동안 광택을 유지할 수 있습니다. 게다가 이 산화크롬 막은 손상되더라도 공기 중 산소와 다시 반응해 스스로 재생되는 성질을 가지고 있어, 일종의 셀프힐링 기능을 발휘합니다.

즉, 스테인리스강은 단순히 녹이 잘 안 생기는 금속이 아니라, 산화에 저항하는 보호막을 스스로 만들고 유지하는 금속이라고 할 수 있습니다. 다만 바닷가처럼 염분이 많은 환경이나 표면이 심하게 손상된 경우에는 국소적으로 녹이 생길 수 있으므로, 사용 후 물기를 잘 닦아내고 관리해 주는 것이 좋습니다.

원리만 보면 꽤 간단하지만, 사실은 이 얇은 보호막이 스테인리스강을 일상에서 가장 널리 쓰이는 내식성 금속으로 만들어 준 핵심 비밀입니다.

Answer 2

안녕하세요.

스테인리스강이 쉽게 녹슬지 않는 이유는 표면에 매우 얇고 안정한 보호 산화막이 형성되기 때문입니다.

원래 일반적인 철은 공기 중의 산소와 물이 존재할 때 전기화학 반응을 통해 산화되는데요, 철 원자는 전자를 잃고 철 양이온으로 변하고, 이것이 산소와 결합하여 산화철을 형성합니다. 이후 철 이온은 산소와 물과 반응하여 수화 산화철, 즉 우리가 흔히 보는 녹을 형성하는데요, 이때 철로부터 형성된 녹은 다공성 구조를 갖습니다. 즉 녹이 생겨도 금속 표면을 완전히 보호하지 못하기 때문에 산소와 물이 계속 내부로 침투하여 부식이 계속 진행되며, 그래서 철은 시간이 지날수록 점점 더 많이 녹슬게 됩니다.

반면 스테인리스강은 철에 크롬을 일정 비율 이상 첨가한 합금인데요, 이 크롬이 바로 녹을 방지하는 핵심 역할을 합니다.

스테인리스강이 공기와 접촉하면 크롬이 먼저 산소와 반응하여 크롬 산화물을 형성하는데, 이 산화막은 우선 매우 얇습니다. 두께가 보통 1~3 나노미터 정도에 불과하며 사람 눈에는 보이지 않지만 금속 표면 전체를 균일하게 덮습니다. 또한 치밀하고 단단한 구조를 가지고 있는데요, 이 산화막은 산소와 물이 내부 금속으로 침투하는 것을 막는 보호막 역할을 합니다. 또한 자기 치유 능력이 있기 때문에 만약 표면이 긁히거나 손상되더라도 공기 중 산소와 다시 반응하여 즉시 새로운 산화막이 형성됩니다. 이러한 특성 때문에 스테인리스강은 철과 달리 부식 반응이 내부로 계속 진행되지 않는 것입니다. 감사합니다.