선박용 알루미늄: 내구성 및 내식성 완벽 해설

배를 띄우는 금속의 비밀

시중의 금속은 단일 원소로만 된 객체로 판매되지 않습니다. 원하는 물성을 얻기 위해 금속을 다른 원소와 섞어 합금을 만드는데, 이 합금의 사양을 '등급(grade)'이라 부릅니다. 제조업체는 제품의 최종 용도에 따라 등급을 선택합니다.

선박용 알루미늄이란?

상업용 알루미늄에는 많은 등급이 있습니다. 선박용 알루미늄은 알루미늄에 합금된 원소들 덕분에 햇빛과 물 노출을 견딜 수 있는 합금들을 말합니다. 마그네슘과 실리콘이 합금 등급을 선박용으로 끌어올리는 주원소입니다. 일부 선박용 등급은 염수에 더 강해, 금속에 추가적인 화학적 스트레스를 주는 염수 환경에 적합합니다.

선박용 알루미늄은 보트에 쓰이지만, 선착장, 난간, 사다리, 계단, 그리고 보통 물 위나 근처에서 사용되는 기타 비품이나 물품에서도 찾아볼 수 있습니다. 선박용 알루미늄 등급은 탱크나 저장 시설에도 쓰일 수 있으며, 해양 상황에만 국한되지 않습니다.

알루미늄은 부유 선박에 흔히 쓰이지만, 잠수함에는 거의 쓰이지 않습니다. 잠수 시 가해지는 압축력은 알루미늄에 치명적이며, 궁극적으로 피로와 균열을 초래합니다. 또한 공기 없이 지속적으로 바닷물에 노출되면 부식이 가속화됩니다.

보트에는 어떤 알루미늄이 쓰이는가?

적절한 알루미늄 등급 선택은 비용, 제조 용이성, 합금의 물성 간의 균형 맞추기입니다. 일부 합금은 성형이나 용접이 쉬워 선체 제조 시 중요한 고려사항이 됩니다. 다른 합금은 더 우수한 내식성을 제공할 수 있습니다.

런드(Lund)와 프린스크래프트(Princecraft) 같은 주요 제조사의 소매용 알루미늄 보트는 주로 5052 등급으로 만듭니다. 이 단조 알루미늄 등급은 마그네슘 2.2~2.8%, 크롬 0.15~0.35%를 함유해 내식성을 높입니다. 다만 가공성은 보통 수준이라 보트의 일부 부품은 다른 합금으로 만들기도 합니다.

6061은 추가 실리콘을 함유한 빌더용 알루미늄 합금으로, 우수한 내식성과 함께 5052보다 가공, 용접, 마감이 쉽습니다. 이 알루미늄은 추가 강도가 필요하거나 5052로는 만들 수 없는 부품 성형에 자주 쓰입니다. 6061은 더 비싸므로 물성과 가공성이 비용을 상쇄하는 곳에만 사용됩니다.

알루미늄의 85%는 단조 알루미늄으로 판매되지만, 주조 알루미늄도 금형에서 니어넷셰이프(near-net shape)로 나와야 하는 특정 부품에 가끔 쓰입니다. 가장 흔한 주조 선박용 등급은 A356으로, 6061과 대략 동등합니다. 6061의 실리콘은 주조 알루미늄이 금형 디테일을 잘 잡아내도록 돕습니다.

알루미늄의 갈바닉 부식

선박은 종종 황동, 청동, 구리로 장식됩니다. 스테인리스 스틸도 유명한 내식성 덕분에 해양 환경에서 자주 쓰입니다.

이 금속들은 알루미늄 보트에 부착물로 쓰는 것을 피해야 합니다. 갈바닉 부식을 일으킬 수 있기 때문입니다. 갈바닉 부식은 갈바닉 계열에서 멀리 떨어진 두 금속이 전해질 욕조에서 접촉할 때 발생합니다. 양극(활성) 원소가 음극(비활성) 금속에 이온을 내주며 양극이 서서히 잠식당합니다. 알루미늄은 더 활성인 금속 중 하나로, 구리 계열에는 많은 이온을 내주며, 스테인리스에는 느리지만 꾸준히 이온을 내줍니다.

알루미늄은 너무 활성이 강해 때로 '희생 양극(sacrificial anode)'으로 쓰이기도 합니다. 알루미늄 조각을 강철 선체에 부착하거나 그물에 넣어 바다에 던져두면, 알루미늄이 부식되며 강철을 보호합니다.

갈바닉 부식은 잠수함이 알루미늄으로 만들어지지 않는 또 다른 이유입니다. 잠수함 운영에 필요한 많은 부품(원자로 등)은 다른 금속으로 만들어야 하는데, 이들이 접촉하면 알루미늄 선체의 부식을 가속화할 수 있습니다.

수면 아래 부분에 에폭시 페인트를 칠하는 것은 갈바닉 부식 위험을 낮추는 한 방법입니다. 특히 강철 선체 선박이나 수중 강철 구조물 근처에 정박할 때 유효합니다.

물가에서 알루미늄을 쓰는 이유

알루미늄은 지속적 잠수에는 최선이 아닐 수 있지만, 보트, 선착장, 폰툰, 현장 비품, 사다리에는 가볍고 강하다는 이유로 인기가 높습니다. 알루미늄 원소 상태가 공기와 물에 노출되면(지속적 잠수가 아닌 경우) 표면에 형성되는 알루미늄 산화물이 추가 부식을 막아주는 보호막 역할을 합니다. 다만 등급이 중요합니다: 일반적인 3000번대 알루미늄은 해양 환경에서 빠르게 산화될 수 있습니다. 물 안팎에 쓰일 알루미늄 제품을 조달한다면, 5000번대나 일부 6000번대 빌더용 알루미늄 등 선박용 등급으로 인정받는 제품인지 확인해야 합니다. 적절한 관리와 유지보수로 이 등급들은 물가 알루미늄 제품에 긴 수명을 보장합니다.