강철

• 동음이의어·다의어/ㄱ

1 철 합금의 일종

출처는 위키피디아.

鋼鐵 (한자) : 강(强)한 철이라서 강철(强鐵)이 아니다. 단련된 철을 뜻한다. (연강, 스테인리스강 등 -강이란 접미어를 생각하자.)
鋼 (일본어)
Ган (몽골어)
Steel (영어)
Stahl (독일어)
Staal (네덜란드어)
Stål (덴마크어, 스웨덴어, 노르웨이어)
Stál (아이슬란드어)
Сталь (러시아어)
Stal (폴란드어)
Acciaio (이탈리아어)
Acero (스페인어)
Acier (프랑스어)
Çelik (터키어)
ατσάλι, χάλυβας (그리스어)
ŝtalo (에스페란토)

단련되지 않은 철(Iron)은 쉽게 녹슬고, 손상된다. 때문에 철에 탄소를 합금하여 적절한 강도와 인장력을 지니게 단련한 철을 강철이라 부른다. 합금강은 탄소함유량과 강도에 따라 주철, 강철, 연철로 나뉘는데, 이 중에서 가장 산업현장에서 쓰기 쉬운 철이다.

강철을 연철이나 주철과 함께 아울러 철강(鐵鋼)이라고도 부르고 강철로 된 재료를 강재(鋼材), 판 모양의 강재를 강판(鋼板)이라고 부른다. 강판은 또한 코일(Coil), 쉬트(Sheet), 후판(Plate) 등으로 분류된다.

과거로부터 각종 무기와 도구를 만들때 매우 유용하기 때문에 대량생산하려는 노력이 지속되었다. 하지만 대량생산에는 많은 기술력과 자원, 자본이 필요하기 때문에 좋은 것을 알면서도 제대로 못 썼다. 잘 이해가 안간다면 대장간에서 강철 칼을 한자루 만들때 얼마나 많은 노력이 들어가는 지만 생각해도 답이 나온다. 참고 고작 칼 한자루 수준의 강철을 만드는데도 재래식 방식으로는 엄청난 노력이 들어간다. 그래서 산업혁명으로 인해 유럽에서 강철을 대량으로 생산할 수 있게 되면서 세계의 패권을 잡을수 있었던 것이다. 이건 현대도 마찬가지라서 제철소는 엄청난 규모의 시설이 되는 것이 보통이며, 현대에는 건축, 공업을 비롯하여 여러 분야에 사용되기 때문에 산업을 상징하는 의미를 띠기도 한다.

일반적으로 강철은 상온에서 대개 페라이트(탄소가 거의 용해되지 않는 순수한 철)와 시멘타이트(Fe3C화합물)의 2개 상을 가지는 공석계가 열역학적으로 안정하고, 냉각속도에 따라 다양한 미세조직을 가지는 준안정한 상이 존재하기 때문에 열처리를 통해 다양한 성질을 띨 수 있다. 강철의 열처리는 고대로부터 많은 경험이 축적되어 있으며 강철이 가진 재료로서의 강점 가운데 하나다.

현대 제강공정은 크게 전로제강과 전기로제강으로 나누어지며, 전자는 철광석으로부터 용련한 선철을 주원료로 하고, 후자는 고철을 주원료로 한다. 전적인 것은 아니며, 전로는 발열량 조절의 목적으로 고철을 일부 사용하고, 전기로는 고철의 청정성과 떠돌이 원소 희석을 위해 선철을 일부 사용하기도 한다.

물론 강철이 만능의 물질은 아닌지라 녹등의 부식이 잘된다는 문제나 중량이 많이 나간다는 것등의 단점이 있고, 현재는 티타늄 합금이라든가 유리섬유, 탄소 나노튜브 등에 비교되면서 위상이 낮아지고 있지만, 범용 소재로서 아직까지는 강철을 대체할 수 있는 재료는 존재하지 않는다. 가장 큰 이유는 이만한 가격에 이정도의 성능을 가진 재료가 없다.

하지만 역시 질량이 너무 높다는 것이 문제. 건조물의 규모가 커질수록 강철의 높은 질량이 발목을 잡는 경우가 많다. 예를 들어 우주 엘리베이터 같은 초거대 건축물에는 강철을 사용할 수가 없다. 때문에 탄소 재질의 초미세재료(나노머티리얼) 같은 것을 개발해 강철만큼 강하면서 훨씬 가벼운 재료로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 인류가 우주로 진출하는 SF물에서는 이걸 대체하는 새로운 금속이나 재질이 나오는데, 실제로 우주로 간다 해도 철을 대신할만한 재질은 구하기 어렵다 한다. 철은 행성이 생길때 무거운 것이 쌓이면서 생기다보니 우주로 간다 해도 흔한 원소는 철일 것이라는 이야기. 당장 지구로 떨어지는 운석중에도 철질 운석이 많은 것이 그 증거다.

1.1 강철의 미세조직

• 펄라이트(pearlite) : 앞에서 언급한 페라이트와 시멘타이트(Fe3C)가 층상 조직(lamella 구조)을 이루면서 형성되는 미세조직. 대체로 탄소함량 0.5~2%까지 페라이트 중심에서 펄라이트가 증가하고 2%에서 5%까지 펄라이트중심에 시멘타이트가 증가하는 모습을 보인다.

• 베이나이트(bainite) : 페라이트를 적절한 온도까지 냉각시키면 나타나는 조직. 아래의 마르텐사이트는 그냥 철을 물에 푹 담궈버리면 되지만 이녀석은 200~400도 정도의 온도까지 빠르게 냉각시켜야 하므로 보통 녹는점이 200도 이상인 염을 녹인 salt bath에 푹 담궈서 만든다. 낮은 온도에서 철을 변태시키기 때문에 구성원자들이 확산에 필요한 충분한 에너지를 가지지 못하여 펄라이트에 비하여 훨씬 조밀한 침상(niddle)구조를 갖는다. 펄라이트와 비교했을때 더 강한 강도를 가지고있다.

• 스피로이다이트(spheroidite) : 펄라이트나 베이나이트를 적당한 온도에서 오랜시간동안 열처리를 하면 얻어지는 구조. 이를대로 철 속의 탄소들이 구형으로 박혀있는 모습을 가지고 있다. 고온에 둠으로서 철강내부의 응력이 감소하여 펄라이트와 베이나이트에 비하여 연성이 좋다.

• 마르텐사이트(martensite) : 매우 뜨겁게 달군 강을 급랭하면 분자들이 원래 자기 위치를 찾을 시간도 없이 상이 변해 천천히 식힐 때와는 다른 체심정방정계(BCT)구조의 조직이 된다. 그 상태 중 하나인 마르텐사이트는 철강중에서 최고의 강도를 가지지만 연성이 적고 잘 깨지는 편이다. 연성이 너무 작아 가공이 어려우므로 주로 열처리(tempering)을 하여 가공성을 높여서 사용한다. 마르텐사이트는 분자들이 일정 간격으로 거리를 두게 되므로 부피가 4.4%가량 늘어난다.

• 리테인드 오스테나이트

1.2 매체에서의 등장

각 매체에서의 강철 능력자들에 대해서는 금속 항목을 참조할 것.

1.2.1 인명

위 금속의 이미지 때문인지 각종 작품의 주인공 이름(국산/번안 및 현지화 불문하고)으로 마르고 닳도록 쓰인 이름이기도 하다.

1.2.2 별명

흔히 무언가 단단한 것을 표현할때 '강철~' 같은 식으로 표현한다. 단순히 물리적 내구력이 높은 것 뿐만 아니라 정신력이 강하거나 육체적으로 튼튼하거나 등. 물론 상기했듯 사실 강철보다 더 튼튼한 물질은 많이 있지만, 역시 위와 같은 이유로 대체적으로 흔하게 접할 수 있는 물질이 강철이다보니 강철이 그 중에서 제일 유명하여 자주 사용되는 것이다.

1.3 관련항목

• 강철의 연금술사
• 강철의 라인배럴
• 강철천사 쿠루미
• 균질압연장갑 - 장갑판에는 높은 경도가 필요했으므로 대개 마르텐사이트강 계열이었다.
• 스틸 볼 런
• 강철미사일
• 강철불알
• 강철 유두
• 강철치마
• 강철팬티
• 강철 호드
• 아이언맨
• 이오시프 스탈린
• 제50향토보병사단

2 전 축구 선수

강철(축구인) 참조.

3 드라마 W의 등장인물

강철(W) 참조.