스테인리스(STS)는 Stain(녹) + Less(없다) + Steel(철)의 합성어로 녹이 쉽게 생기지 않고 가열해도 중금속이나 유해물질이 생기지 않아 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다.

스테인리스는 내구성이 좋아 오랜 시간 사용해도 변형이 생기지 않다. 녹이 쉽게 생기지 않고 가열해도 중금속이나 유해물질이 생기지 않기 때문에 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다.

스테인리스는 우수한 내식성과 고급스러운 의장성이 장점으로 흔히 냄비, 그릇, 숟가락 등 주방용품이라는 인식이 강하다. 하지만 스테인리스는 외에도 가전제품, 건축내외장재를 비롯해 자동차, 조선, 플랜트 등 산업전반에도 쓰이고 있다.

최근에는 스테인리스 소재의 성능은 유지하며 가격은 낮춘 듀플렉스 강종들이 개발되면서 스테인리스 소재의 수요가 확대되고 있다. 스테인리스 소재가 내식성, 성형성, 내구성, 위생성, 의장성, 항균성 등이 뛰어나다. 하지만 고급스러운 이미지와 함께 비싸다는 인식이 강한 사실이다. 하지만 제조비용 및 유지관리비용까지 포함한 전체비용을 감안하면 스테인리스 소재가 훨씬 경제적일 수 있다.

■ 스테인리스에도 철근이 있다?

흔히 철근은 철로 막대 모양으로 만들어져 주로 인장력을 맡는 건설 재료로, 토목 공학, 건축 공학 등에서 매우 중요하게 다루는 역학 구조체 중 하나이다. 보통 재료는 탄소강이며, 따로 쓰기 보다는 압축력을 받는 콘크리트와 합쳐 철근 콘크리트 구조물로 만들어진다.

스테인리스 철근은 보통 철근과 같은 형태이지만 일반적으로 크롬 함량이 12% 이상이다. 크롬은 철보다 산화 서열이 높고, 그 산화물(Cr2O3)은 매우 단단하고 철 표면과의 밀착성이 좋고 산소의 투과성이 낮다. 스테인리스 철근의 보통 재질은 304L을 많이 사용되며 강한 내구성이 필요한 경우나 극한의 환경에서 사용하는 제품은 316L을 많이 사용한다. 이미 미국이나 일본, 유럽 등에서는 스테인리스 철근이 활발히 사용되고 있다.

특히 스테인리스 철근은 우수한 내구성으로 인한 라이프사이클비용의 경제성과 내화성을 지니고 있다. 일반 탄소강에 비해 초기 소재 가격은 높지만 전체 라이프사이클비용(LCC) 측면에서 살펴보면 제작 이후 소재의 뛰어난 내구성으로 유지관리비가 적게 든다는 장점이 있다.

탄소강은 건축물 제작하고 10년 후 유지보수를 하고 그 뒤로 5년마다 유지 보수하는 것이 대부분이다. 하지만 스테인리스 소재의 경우 별도 유지관리가 필요 없으며 표면코팅된 제품의 경우 제작이후 25년이 경과했을시 첫 유지보수를 시작하고 15년 마다 유지관리 비용이 소요된다. 최소 수명이 50년이 넘어가는 건축물 특성상 장기적인 관점에서 스테인리스 소재 비용이 더욱 경제적인 것이다.

다만 기계적 강도가 뛰어나다는 것은 반대로 절삭, 절단, 절곡, 단조 등 기계적 가공이 어렵다는 말이다. 일반 철강보다 가공해 원하는 형태의 제품을 만드는 과정에서 비용과 노력이 더 많이 들어간다.

■ 스테인리스 철근 등 구조설계기준 마련

스테인리스가 건축용 구조강으로 사용되기 위해 설계기준이 새로 제정돼야할 것으로 보인다.

스테인리스는 건축용 구조재로 우수한 내구성으로 인한 라이프사이클비용의 경제성과 내화성, 표면의 뛰어난 심미성의 강점이 있다. 미국이나 일본, 유럽 등에서는 스테인리스 소재가 구조강으로 활발히 사용되고 있다. 하지만 국내에서는 설계기준이 없어 실제 현장에 적용되기 어려운 실정이다. 미국은 1950년대 중반부터 스테인리스 구조부재에 대한 연구를 시작했으며 미국 철강협회는 1970년대에 시방서 및 설계매뉴얼을 출간한 바 있다.

실제로 일본, 영국, 노르웨이, 중국 등은 이미 스테인리스 철근에 대한 기준까지 마련하고 있을 뿐만 아니라 건설 현장에 적용 중인 것으로 알려졌다.

국내 건축현장에서 스테인리스를 구조강으로 적용하려면 한국건축구조기준(KBC)에 구조용 강재로 지정돼야한다. 국내는 이런 기준이 없기 때문에 탄소강 기준을 근거로 사용하거나 미국 기준을 적용해 설계를 해왔다.

스테인리스 구조강에 탄소강 기준을 적용할 경우 구조적 문제가 발생할 수 있다. 재료의 기계적 성질이 완전히 다르기 때문에 건축업체들이 스테인리스을 사용하기 꺼리고 있다.

국토부와 스테인리스 관련 업계는 건축물에 적용 가능한 스테인리스 구조부재 및 강종 범위 조사에 나선 상황이다. 이를 위해 스테인리스클럽은 한국강구조학회와 스테인리스의 구조설계기준 제정을 위한 연구를 시작했다. 미국, 유럽, 일본 등 해외 기준을 검토 및 스테인리스 강종의 기계적 성질 분석을 통해 설계 기준안을 마련하고 있다.

구조설계기준이 제정되면 건자재 분야에서 스테인리스 신수요 개발 및 수요확대가 기대된다. 방사선 차폐용 구조재로 현재 철근콘크리트가 사용되고 있으나 비자성인 스테인리스 소재를 사용하면 더욱 효율적인 건축 설계가 가능하다. 해안가에 노출되는 구조물의 경우 스테인리스 구조재를 사용해 부식을 방지할 수 있다. 또한 국내에서 생산되는 스테인리스 강종 특성을 기반으로 기준을 제정해 해외 저가수입재 진입 방어측면에서도 효과적일 것으로 예상된다.

특히 지난해 스테인리스클럽 건자재분과에서는 현행 한국산업표준(KS)에 STS 제품 인증의 기계적 특성치가 실제보다 낮게 등재돼 설계 반영시 비용이 과다하게 발생하는 점을 지적하고, 실제 기계적 특성치를 반영한 개정안이 필요하다는 데 의견을 모았다.

건자재분과는 일본의 경우를 예를 들며 JIS(일본공업규격)에 SUS304 YP 205를 두고 있고, 건축구조법규에는 SUS304 YP 250을 두고 있지만 현재 국내에는 건축구조설계에 스테인리스를 사용할 수 있는 구체적인 법규나 설계 기준이 없는 상황이라고 지적했다.

스테인리스클럽은 향후 스테인리스를 구조용재로 사용하기 위한 기반을 구축하는 사업으로서 스테인리스 강재의 구조 설계 기준 제정 및 개정에 노력하기로 중지를 모았다. 이는 향후 건축재, 교량, 철근 등 각종 스테인리스 강재의 수요 확대 및 개발을 위해 반드시 구축해야 하는 기본 사업으로, 스테인리스 구조재에 대한 대(對)국민 안전 인지도 향상에도 기여할 것으로 기대된다.