용접 현장에서 가장 빈번히 사용되는 두 금속, 카본강(Carbon Steel)과 스테인리스강(Stainless Steel, SUS)은 겉모습만 보면 크게 차이가 없어 보일 수 있습니다. 하지만 실제 용접 작업에 들어가면 둘의 성질은 완전히 다르게 나타나며, 동일한 장비와 조건으로 접근할 경우 품질 불량, 크랙, 산화, 변형 등 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 이 글에서는 용접 실무자의 입장에서 두 금속의 차이를 정확히 이해하고, 효율적이고 안전한 용접을 위한 핵심 포인트를 정리해드립니다.
열 전도성과 용접성
카본강은 열전도율이 높아 용접 시 아크의 열이 빠르게 넓은 범위로 퍼지며, 이는 용접 속도와 아크 조절에 큰 영향을 미칩니다. 작업자는 비교적 빠른 속도로 비드를 형성해야 하며, 너무 느리면 과도한 열 투입으로 인해 변형이 생기거나 모재가 과열될 수 있습니다. 이에 비해 SUS는 열전도율이 낮아 열이 모재에 머물러 있는 시간이 길고, 동일 조건에서 더 많은 열 집중이 발생합니다. 이 때문에 SUS 용접 시에는 인터패스 온도 관리, 아크 길이 조절, 다층 용접 시 냉각 시간 확보가 필수입니다.
또한 카본강은 CO₂ 용접, SMAW, FCAW 등 대부분의 일반적인 용접 방식에 대응이 잘 되는 반면, SUS는 열과 산화에 민감해 GTAW(TIG), MIG 등 보호가스가 필요한 방식이 필수적입니다. 특히 SUS는 아르곤 또는 헬륨 기반의 고순도 가스를 사용해야 하며, 루트 용접 시에는 백핑 가스를 적용하지 않으면 뒷면 산화로 인한 내식성 저하가 발생할 수 있습니다. 용접자 입장에서 카본강은 비교적 작업이 수월하지만, SUS는 철저한 열 관리와 가스 품질이 요구되는 고난이도 재질입니다. 따라서 동일한 장비를 사용하더라도 세팅값과 작업 방식은 완전히 달라져야 합니다.
용접부 산화와 후처리
카본강은 용접 후 외관이 다소 거칠어지고 스패터가 생기더라도 기능상 문제가 발생하지 않는 경우가 많습니다. 산화 피막이 형성되어도 대부분 도장, 아연도금 등 외부 코팅으로 마감되기 때문에 내구성에 큰 영향을 미치지 않습니다. 하지만 스테인리스강은 표면 산화에 매우 민감하며, 용접 직후의 색 변화나 산화층은 내식성을 급격히 떨어뜨립니다. 특히 304, 316 등의 오스테나이트계 스테인리스는 고온에서 쉽게 산화되며, 이는 내부 부식과 응력부식균열의 원인이 됩니다.
이 때문에 SUS 용접 후에는 반드시 산세(산 처리), 패시베이션, 기계적 연마 등의 후처리 작업이 병행되어야 합니다. 루트 용접이 적용된 경우에는 내부 산화 방지를 위한 백핑 처리와 동시에, 외부에서는 산화피막 제거를 위한 산세 작업을 통해 본래의 내식성을 복원해야 합니다. 반면 카본강은 이러한 후처리 없이 바로 도장이나 기타 공정으로 넘어갈 수 있는 경우가 많아 작업 공정이 단순합니다. 용접 후 표면 처리가 필요 없는 카본강에 비해, SUS는 후처리까지 포함하여 하나의 용접 품질로 간주됩니다. 이를 간과할 경우 표면은 멀쩡해 보여도 내부식성이 상실되어 심각한 제품 결함으로 이어질 수 있습니다.
결함 발생 유형과 품질관리
카본강의 용접에서는 특히 고탄소강일수록 냉각 속도와 열영향부 관리가 중요해집니다. 탄소 함량이 높을수록 모재는 열처리 효과로 경화되기 쉬우며, 이는 용접 후 균열 발생 가능성을 높입니다. 이를 방지하기 위해 예열(preheating)과 후열(post heating)을 실시하며, 저수소계 용접봉을 사용해 수소 기공 및 균열을 방지하는 방법이 일반적입니다. 이 외에도 용접 순서와 방향, 패스 수 등을 조절하여 균열을 줄이는 것이 중요합니다.
반면 SUS는 구조적으로 균열에는 비교적 강하지만, 용접부의 열집중으로 인해 뒤틀림과 왜곡이 심하게 발생합니다. 특히 얇은 판재를 용접할 경우 용접 후 제품 형상이 휘거나 우는 현상이 자주 발생하며, 이는 외관 불량과 치수 정밀도 저하로 이어집니다. 또한 SUS는 응력부식균열(SSC)이나 입계 부식 등 특정 환경에서만 나타나는 결함이 있어, 용접 직후뿐 아니라 사용 환경까지 고려한 품질관리가 필요합니다. SUS 용접 시에는 냉각 시간을 확보하고, 대칭 용접이나 분할 용접 방식을 도입하여 변형을 최소화하는 노력이 요구됩니다.
결론적으로 카본강은 강도 중심의 용접 설계가 핵심이며, 균열 예방이 우선 과제입니다. 반면 SUS는 내식성을 유지하는 동시에 변형과 산화를 방지하는 것이 중요한 관리 항목입니다. 두 금속 모두 각각의 특성에 맞는 용접 기법과 품질관리 기준을 적용해야 실무에서 문제 없이 사용할 수 있습니다.
카본강과 스테인리스강은 겉보기엔 비슷해 보여도, 용접 조건, 장비 설정, 열 관리, 후처리까지 완전히 다른 재료입니다. 용접자가 두 재료를 명확히 이해하지 못한 채 동일한 방식으로 작업을 진행할 경우, 제품 불량이나 내구성 저하로 이어질 수 있습니다. 따라서 용접 실무에서는 단순히 '철'이라는 이유로 접근해서는 안 되며, 각 재료의 특성을 정확히 이해한 후 맞춤형 용접 전략을 세우는 것이 품질을 확보하는 핵심입니다.