SS400, S45C, SUS304, A5052 — 기계 설계자의 재질 선택 의사결정 트리
강도→S45C/SCM, 내식→SUS304/316, 경량→A5052/A6061, 가격→SS400, 열처리→S45C/SCM, 절삭성→SUM 등 기계 설계에서 자주 쓰는 재질의 선정 기준과 의사결정 트리
후배가 "이 부품은 재질을 뭘로 하면 좋을까요?"라고 물으면, 저는 항상 이렇게 되묻습니다: "그 부품이 뭘 견뎌야 하는데?" 재질 선정은 요구 조건을 정리하는 것부터 시작됩니다. 아래는 15년간 수천 개 부품의 재질을 결정하면서 정리한 의사결정 흐름입니다.
1. 첫 번째 질문: 부식 환경인가?
물, 화학약품, 세정제, 식품, 해안가 — 부식 환경이라면 탄소강은 제외합니다.
- 일반 내식: SUS304 (Cr 18%, Ni 8%). 가장 범용적. 인장강도 520MPa
- 염소 환경: SUS316L (Mo 2% 추가). 해수, 염산 환경 필수
- 경량 + 내식: A5052 (알루미늄). 해양·식품에 많이 사용. 인장강도 230MPa
2. 두 번째 질문: 강도/경도가 필요한가?
- 중간 강도(500~700MPa): S45C 조질(QT) 처리. 축, 기어, 핀 등 대부분의 기계 부품
- 고강도(800~1000MPa): SCM440 조질. 고하중 축, 볼트, 고정밀 부품
- 내마모/고경도(HRC 58~62): SK3 담금질, SKD11 진공열처리. 금형, 다이, 펀치
3. 세 번째 질문: 가공성이 중요한가?
복잡한 형상을 많이 깎아야 하거나, 대량 생산으로 절삭 시간을 줄여야 할 때:
- 쾌삭강 SUM24L: 납(Pb) 첨가로 절삭성 극대화. 단, 용접 불가, 강도 낮음
- SUS303: SUS304의 쾌삭 버전. S(유황) 첨가. 내식성은 304보다 떨어짐
- A6061-T6: 알루미늄 중 절삭성·강도 밸런스 최고. 지그, 픽스처에 최적
4. 네 번째 질문: 가격 제한이 있는가?
구조용 프레임, 커버, 베이스 등 강도·내식이 크게 필요 없는 부품:
- SS400: 가장 싸고 구하기 쉬운 일반 구조용강. 인장강도 400MPa. 용접성 양호
- SPHC/SPCC: 판금용 강판. SPHC(열연), SPCC(냉연). 냉연이 표면 깨끗
5. 정리: 의사결정 트리 요약
- 부식 환경 → SUS304 (염소 → 316L)
- 경량 필요 → A5052 (강도 필요 → A6061-T6)
- 열처리 필요 → S45C (고하중 → SCM440)
- 금형/내마모 → SKD11 (가격 ↓ → SK3)
- 범용 구조물 → SS400
- 절삭 대량생산 → SUM24L (SUS 필요 시 → SUS303)
💡 사수의 한마디
"재질 선정에서 가장 흔한 실수는 '오버 스펙'입니다. 단순 커버에 S45C를 쓰거나, 실내 환경에 SUS316을 쓰는 건 돈 낭비입니다. 반대로 '언더 스펙'은 사고를 만듭니다. 요구 조건을 정량화하고, 안전율 1.5~2를 곱한 뒤 가장 싼 재질을 고르세요. 그게 가장 좋은 설계입니다."
"재질 선정에서 가장 흔한 실수는 '오버 스펙'입니다. 단순 커버에 S45C를 쓰거나, 실내 환경에 SUS316을 쓰는 건 돈 낭비입니다. 반대로 '언더 스펙'은 사고를 만듭니다. 요구 조건을 정량화하고, 안전율 1.5~2를 곱한 뒤 가장 싼 재질을 고르세요. 그게 가장 좋은 설계입니다."