본문 바로가기

산업과 기술에 대한 이해

철과 철강의 차이 싹 정리했다! (철강산업, 철의 종류, 철스크랩 등)

 

철과 철강의 차이, 철의종류, 철강산업이란, 철스크랩이란 

 

 

 

안녕하세요. 정리남입니다. 

 

철강산업에 대해 알아보려 하니, 철과 철강의 차이에 대해 궁금증이 생겨 정리해 보고자 합니다. 

바로 들어가보겠습니다. 

 

 

 

목록

1. 철과 철강의 차이

2. 철의 종류 (순철 / 선철(=주철=무쇠) / 강(=강철))

3. 철의 성질을 나타내는 용어

4. 철스크랩이란

 

 

 

 

철과 철강은 엄연히 다른 개념.

 

먼저 철강과 철은 엄연히 다른 개념입니다. 이 둘의 영어단어를 찾아보면 확 감이 오는데요, '철'은 'Iron', 철강은 'Iron & Steel' 이라 합니다. 그리고 이 영단어로부터 알 수 있는 힌트가 바로 눈에 보이는데요. 철강은, 통상 하나의 단어처럼 사용하는 듯하지만 실제로는 '철'과 '강' 이 두 가지를 일컫는 합성어라는 것입니다. 가령 '승리'와 '패배'라는 두 가지 단어를 하나로 합쳐서 일컫는 '승패'와 같은 단어와 같다고 할 수 있겠네요. 

 

 

 

 

그렇다면 강(=steel)이란 무엇인가?

 

그렇다면 '강(Steel)'이란 무엇일까요?

Steel 이란 영어 단어는 참 익숙한데, '강'이라는 단어는 굉장히 어색합니다. Steel 을 의미하는 '강'은, 보통 일반인들에게는 '강' 단독으로 사용되기보다는 '탄소강, 특수강'과 같은 단어로 사용되는 게 흔하기 때문입니다. 

 

 

 

그렇다면 '강'이란 무엇일까요?

강은 '철'의 한 가지 종류입니다. 따라서 '강'이라고 쓰이기도 하지만 '강철'로 사용되기도 합니다. 우리가 '강철'이라 무의식적으로 말하는 것은 '철의 한가지 종류'로서 '강'을 말합니다. 그렇다면 철강이란, 철 그리고 철의 한가지 종유인 '강철'을 말한다고 할 수 있겠습니다. 

 

 

 

 

 

철의 종류를 알아보자! (순철 / 선철(=주철=무쇠) / 강(=강철)

 

이어서 조금 더 들어가 볼까요? 

철의 한가지 종류로서 '강(=steel = 강철)' 이 있다고 말씀드렸죠. 그렇다면 철의 종류를 알아보도록 하죠. 

 

 

 

철의 종류에는 '탄소 함량'을 기준으로 아래와 같이 순철 / 선철( = 주철 = 무쇠 ) / 강( = 강철 ) 로 나누어집니다. 이게 무슨말이냐면요.. 철이란 화학 원소 기호로 Fe를 말하죠. 보통 자연 상태에서는 순도 100%의 철을 구할 수 없습니다. 즉, 자연 상태에서는 Fe 단독으로 존재하는 순도 100%의 철을 단독으로 구할 수 없고, 철(Fe) 외에 탄소, 질소, 규소, 인, 황 등 불순물이 모두 포함된 상태의 물질을 구할 수 있습니다. 대표적으로 철광석이 이에 해당하며, 철광석을 채굴하여 확보하는 것이죠.

 

 

그리고 이를 가공. 즉 용광로에 녹이고 여러 작업을 거쳐, 함유 되어 있는 불순물을 제거하면서 철의 순도를 높이고 제품화 가능한 철을 생산합니다.  불순물을 제거해 나간다고 했는데, 이 불순물 중에 '탄소'가 얼마나 함유되어 있냐 에 따라 철의 성질이 달라지게 됩니다. 탄소가 적게 들어갈수록 부드럽고 잘 늘어나는 성질을 가지지만, 탄소 함량이 많은 철은 단단하고 강하지만 충격에 똑하고 부러지기 쉽습니다. 

 

 

그리고  이렇게 철의 성질이 달라지니 사용될 수 있는 산업분야가 달라집니다. 이에 따라  철의 종류를 나누어 볼 수 있는 것이죠. 

즉, 철은, 탄소 함량에 따라 순철, 선철(=주철), 강(=강철)로 나눌 수 있습니다. 

 

 

 

 

탄소가 적게 들어갈수록 부드럽고 잘 늘어나는 성질을 가짐.

탄소가 많이 들어갈수록 경도가 높아지고 강해져서 충격에 똑 부러지기 쉬움. 

 

 

 

1. 탄소함량 0.035% 이하 - 순철(Amco) 

: 순철은 불순물(규소, 망간, 인, 휴황 등)이 거의 없는 순도 99.9% 이상의 철을 말하는데요. 이름상 100% 순수한 철을 말하는 것 같지만, 실제로 100% 순수한 철은 존재하지 않고 순도를 굉장히 높힌 철을 일컫는다고 알고 계시면 됩니다. 

 

 

순철은 철의 종류 중에 탄소 함량이 가장 적습니다.

따라서 부드럽고 잘 늘어나는 성질을 지녔습니다. 이에 따라 장점은, 용접성과 단접성이 우수합니다. 반면 순도가 높아서 만들기 까다롭고 재질이 너무 연해 일반적인 산업재료로는 거의 사용되질 않고 전기용 재료나 철강의 성질을 알아보는 실험용 등에 제한적으로 사용된다고 합니다. 

 

 

 

2. 탄소함량 1.7% 이상 - 선철(Pig Iron = 주철 = 무쇠)

: 선철은 '무쇠 혹은 주철(Cast Iron)'으로도 불리는 철인데요. 철의 종류 중에 탄소함량이 가장 높은 종류에 속합니다. 선철은 주조성이 좋고 경질이 크다는 장점이 있습니다.  경질이 크다는 것은 단단함의 성질이 크다는 것을 말하고요, 주조성이 좋은 이유는 용융점이 비교적 낮기 때문입니다. 이에 따라 용해하기가 쉬워 각종 주물을 만드는 원료로 사용됩니다.

 

** 주물 : 융해된 금속을 주형에 넣고 응고시켜 원하는 금속제품으로 만드는 일. 또는 그 제품. 

 

 

반면 취성이 크다는 단점이 있습니다.  취성이 크다는 것은 외부 충격을 가했을 때, 깨지거나 부러지기 쉬운 성질을 말하는데요. 무쇠솥을 망치로 쳤을 때 쩍 하고 갈라지는 모습을 보셨을 거예요. 이러한 성질이 큰 철입니다. 이밖에도 전성과 연성이 거의 없어 그대로는 가공이 불가하다는 것이 단점이라 할 수 있습니다. 

 

 

일반적으로 사용되는 선철은 탄소함량이 3.5%~4.5%라고 하는데요. 여기에서 재미있는 것은 바로 이 선철이 '강'을 만드는 재료로 쓰인다는 것입니다. 

 

 

 

 

3. 탄소함량 0.035% ~ 1.7% 이하 - 강(Steel = 강철)

 : 강은 '강철'이라 불리는 철의 한 종류입니다. 탄소 한량은 순철과 선철의 중간 수준이에요. 즉, 선철을 재정련(refining)해서  탄소 함량을 0.035%~1.7% 수준으로 낮춘 철을 말합니다.

 

 

질기며, 탄소가 적어 늘어나는 성질이 있습니다. 이는 장점이에요.

무엇보다 조선, 자동차, 기계, 건축, 가전제품, 공업용 소재 등 산업 현장에서 가장 많이 사용되는 철이고요, 일반적으로 우리 주변에서 흔히 보이는 철 제품이 바로 강입니다. 예를 들어 '철근'이 바로 '강'에 해당하죠. 주로는 탄소 함량 0.04%~0.6% 정도인 것이 많이 쓰인다고 하네요. 

 

 

이러한 '강'은 '탄소강(=보통강)'과 '특수강(=합금강)'으로 나눌 수 있습니다.

탄소강은 강에 다른 금속 원소가 많지 않고 주로 탄소만 포함된 것을 말하는 반면, 특수강은 탄소강에 다른 원소를 첨가하여 성질을 개량시킨 것을 말합니다.

 

 

이 둘을 조금 더 세부적으로 나눌 수 있지만, 거기까지는 다루지 않을 예정이고요. 다만 탄소의 함유량 및 기타 불순물의 함유량에 따라 철의 성질이 달라지니 이에 따라 사용되는 분야도 더욱 세분화하여 나누어진다. 정도로 이해하고 계시면 될 것 같습니다. 

 

 

 

 

 

참고. 철의 성질을 의미하는 용어들.

 

철강에 대해 알아보다 보니, 다양한 철의 성질들이 나오더라고요.

아래와 같이 제가 봤던 것들을 기준으로 철의 성질을 정리 해 놓았으니 참고하시길바랍니다. 

 

 

철을 이야기할 때 나오는 다양한 성질

강도(strength) : 물체의 강한 정도. 하중, 압력, 스트레스 등을 받았을 때 파괴되기 전까지의 그 저항 값. 

연성(ductility) : 재료에 장력을 주었을 때, 늘릴 수 있는 성질 

전성(malleability = 가단성) : 압력이나 타격을 가했을 때, 얇게 펴지는 특성.

인성 : 재료의 질김성, 곧 외력에 의해 파괴되기 어려운 성질

취성(brittleness) : 인성에 반대되는 성질. 즉, 힘을 받았을 때 깨지거나 부러지기 쉬운 성질.

경도(hardness) : 단단함 정도

경질 : 단단하고 굳은 성질

단접성 : 가열하여 누르거나 때려서(압력을 가해) 이어 붙일 수 있는 성질 

용접성 : 용접될 수 있는 성질 

주조성 : 금속을 주물로 만들기 쉬운 정도 

인장강도 : 물체가 잡아당기는 힘에 변하지 않고 견딜 수 있는 힘

신율 : 재료 인장 시험시 재료가 늘어나는 비율 (= 연신량 / 초기 거리 * 100%)

담금질효과 : 강도나 경도를 증가시킬 목적으로 높은 온도로 가열 후 물 또는 기름과 같은 곳에서 급랭시키는 것. 

 

 

 

 

 

 

기타. 철스크랩이란?

 

철강을 만들때, 철광석을 용광로에 녹여 만들 수도 있지만, 철스크랩을 사용할 수도 있습니다. 즉, 철스크랩은 철광석처럼 철을 만들 때 사용되는 원재료인 것인데요, 철스크랩은 바로 '쇠부스러기' 등의 고철을 일컫습니다. 따라서 스크랩은 리사이클 산업의 제품인 동시에 청강을 만드는 원료가 되는 것입니다. 

 

 

아무튼 철강을 만드는 원료에는 철광석과 더불어 철스크랩도 있다는 것을 알고 계시면 좋을 것 같습니다. 

 

 

 

 

총 정리

 

1. 철은 자연 상태에서 불순물과 함께 존재 (=철광석이 대표 예).

     즉, 순도100%의 철은 존재하지 않음.

     따라서 채굴한 철광석을 용광로에 녹여 추가 공정을 거쳐 불순물을 제거해 나가야 함.

2. 불순물 중에 탄소의 함량을 얼마나 줄였느냐에 따라 철의 성질이 달라짐.

     그리고 달라진 성질에 따라 철을 분류할 수 있음.

3. 철에 탄소가 적게 들어갈수록 부드럽고 잘 늘어나는 성질을 가짐

     철에 탄소가 많이 들어갈수록 경도가 높아지고 강해져서 충격에 똑 부러지기 쉬움. 

4. 즉 철은 탄소 함량에 따라 성질이 달라짐. 

     이에 따라 순철 / 선철(=주철) / 강(=강철) 로 나뉘어짐.

5. 순철 가장 탄소함량이 적음.

   너무 연해 공업용으로는 사용되지 않고 실험용으로 사용됨. 

6. 선철은 주철 혹은 무쇠라고 함.

     탄소함량이 높아 단단한 대신 외력에 깨지기 쉬움.

     융용점이 낮아 주물의 원료로 사용.

     강을 만드는 재료임. 

7. 강은 강철이라고도 함.

     선철을 재정련하여 만듦. 따라서 선철보다 탄소함량이 낮음. 순철과 선철의 중간 수준 탄소 함량을 가짐 

     여러 산업분야에서 가장 많이 쓰임. 보통 눈에 보이는 철이 바로 이 '강'을 말함. 

8. 철강이란, 철과 강의 합성어임.

     철 중에서도 산업에 이용되는 '선철(=주철)'과 '강(=강철)'을 의미하는 것이라 할 수 있음.

9. 철강산업이란, 철광석이나 철스크랩을 용광로에 녹여 선철과 강을 생산하여 판매 가능한 형태로 가공하고 이를 거래하는 산업이 바로 '철강산업'임. 

 

 

 

 

출처

1. conpaper.tistory.com/40077  

2. posri.re.kr/ko/board/content/12304  

3. www.youtube.com/watch?v=uZuxERH-t5I   

4. www.youtube.com/watch?v=EvBys9okEbQ

 

 

 

**유의사항**

이 블로그의 모든 포스팅은 '개인적인 이해를 통해 공부한 내용을 정리한 글에 불과'합니다. 따라서 작성된 내용에는 저의 개인적인 의견이 포함되어 있으며 사실과 다를 수 있습니다. 기타 정보들과 비교해보시고 본 포스팅은 "참고용"으로만 봐주세요~ 해당 정보로 인해 발생되는 어떠한 불이익에 대해서도 책임지지 않는다는 점 유념해주세요.