전문가 가이드: 볼라드와 벤치용 알루미늄 등급 이해하기

합금 선택하기

Reliance에서는 볼라드와 벤치에 주로 두 가지 주요 알루미늄 등급을 사용합니다. 명칭 체계가 약간 달라 혼란을 줄 수 있습니다: 서로 다른 국가의 서로 다른 국제 금속 표준에서 구매하는 걸까요?

알루미늄 vs 알루미니엄

알루미늄에 관해 전 세계 여러 국가가 철자조차 합의하지 못했습니다. 북미 철자인 'aluminum'은 원래 명명자인 영국 화학자 험프리 데이비 경의 두 번째 선택이었습니다. 그는 'alumium'으로 시작했다가 'aluminum'을 만들었습니다. 하지만 다른 화학자들은 나트륨, 칼륨 등 다른 화학물질과 일관성을 위해 '-ium' 어미가 바람직하다고 지적했습니다. 북미는 데이비 경의 두 번째 선택을 유지했고, 일부 미국 화학자와 기타 지역에서는 'aluminium'을 더 일관된 어휘 구조로 채택했습니다.

알루미늄 등급의 두 가지 주요 유형

이 두 가지 알루미늄 등급 시스템의 불일치는 어원이나 국제 표준 때문이 아닙니다. 그 이유는 주조 금속과 가공(단조) 금속의 등급 체계가 다르기 때문입니다. 주조 금속과 가공 금속의 필요와 용도가 동일하지 않으므로 같은 사양을 둘 다에 쓸 수 없습니다.

철에는 주철과 단조철이 널리 알려져 있습니다. 다만 이 단어들의 의미가 충분히 전해지지 않아 많은 이들이 단조철을 'rod iron'으로 잘못 말합니다. 알루미늄도 철처럼 주조와 단조 형태로 존재합니다. 주조 알루미늄은 용융 금속을 금형에 붓거나 주입해 만듭니다. 금속이 식으면 최종 형상에 가까운 니어넷셰이프 고체 객체가 나옵니다. 매끄럽게 다듬거나 마무리하기 위해 가공할 수도 있고, 더 큰 구조물의 부품으로 쓰일 수도 있지만, 주조의 목적은 최종 형상에 매우 가까운 것을 한 번에 만드는 것입니다. 단조 알루미늄은 빌렛, 슬라브, 블룸 형태로 생산됩니다. 이것들을 압연해 시트, 봉, 튜브로 만듭니다. 단조, 가공, 접합 등 다양한 방식으로 가공해 최종 형상을 만듭니다.

당사는 덕타일 주철 볼라드처럼 알루미늄 볼라드를 주조합니다. 좋은 주조 합금은 플루팅(fluting)과 부드러운 곡선 같은 세부 디테일을 금형에서 아름답게 포착합니다. 복잡한 곡선 형상을 단일 조각으로 만들기에 좋습니다. 반면 벤치는 성형, 접합, 레이저 컷팅된 알루미늄 시트로 만듭니다. 이 조각들은 용접성과 가공성이 좋아 여러 부품을 조합해 복잡한 디자인을 구축할 수 있습니다.

이러한 서로 다른 제조 공정에는 서로 다른 알루미늄 등급이 필요합니다.

단조 알루미늄 합금 등급

여러 국제 기구가 모여 단조 알루미늄에 대한 국제 합금 지정 시스템(International Alloy Designation System)을 정립했습니다. 이 합금들은 첫 번째 숫자로 주요 합금 원소를 나타내며 계열로 분류됩니다.

1xxx 계열: 99%+ 알루미늄 함량

가장 순수한 형태의 알루미늄이 1000번대에 나타납니다. 이 금속들은 원소 본연의 물성을 강조하며, 1100 알루미늄이 가장 흔한 '순수' 알루미늄 등급으로 아연, 구리, 실리콘 등 강도를 위한 첨가 원소가 1% 미만입니다. 그럼에도 이 계열은 다른 알루미늄 계열만큼 강하지 않지만, 합금들은 가공이 쉽고 내식성이 좋습니다. 열과 전기를 잘 전도합니다. 1000번대 알루미늄 합금은 화학, 식품, 전기 용도에 자주 쓰입니다.

2xxx 계열: 알루미늄과 구리

2011, 2014, 2024가 2000번대 알루미늄 합금의 가장 흔한 등급으로, 강도와 가공성으로 평가받습니다. 이 계열의 주 합금 원소는 구리입니다. 2000번대는 강하고 단단하지만 내식성이 약해 산화 환경에 노출되면 밀봉이 필요합니다. 페인트, 분체, 플라스틱 같은 코팅이나 순수 알루미늄 클래딩으로 밀봉합니다. 2000번대 알루미늄은 항공우주, 패스너, 산업 용도에 쓰입니다.

3xxx 계열: 알루미늄과 망간

야금학자와 유리 제조자에게는 매우 중요한 원소지만, 일반인에게는 잘 알려지지 않은 망간. 강도를 더하고 합금을 탈산화합니다. 망간은 어디에나 있으며 일반 스테인리스 강 등급과 우리가 매일 쓰는 범용 알루미늄에 쓰입니다. 3003은 가공, 용접, 마감이 가능해 가장 많이 쓰이는 알루미늄입니다. 시트 메탈부터 조리 기구까지, 여러분이 보는 알루미늄 대부분은 아마 3000번대일 겁니다.

알루미늄 캔의 측면은 3004번대 알루미늄으로 만듭니다. 놀랍게도 뚜껑과 바닥은 다른 등급인 5182로 만듭니다. 단순히 두꺼운 게 아니라 등급 자체가 다릅니다.

4xxx 계열: 알루미늄과 실리콘

실리콘은 이 합금들의 내열성을 높입니다: 알루미늄의 녹는점을 낮춥니다. 실리콘 함유 알루미늄은 연성도 더 좋아 금속이 더 유연하고 덜 부서지기 쉽습니다. 이런 이유로 4000번대는 자동차나 전기 용도에 자주 쓰이며, 열과 전기를 견딥니다.

5xxx 계열: 알루미늄과 마그네슘

보트 애호가들에게 친숙한 5000번대 알루미늄. 알루미늄과 마그네슘을 녹여 합금하면 내식성 합금이 나옵니다. 해양 용도, 탱크, 밸브 등 화학물질이나 날씨를 상대하는 제품에 자주 쓰입니다. 용접과 성형에도 좋아 선체, 밸브, 초저온 탱크 제작에 용이합니다. 이 계열에는 소다 캔 뚜껑과 바닥에 쓰이는 5182 등급 알루미늄도 포함됩니다!

6xxx 계열: 알루미늄, 마그네슘, 실리콘

6000번대 합금은 빌더용 등급으로, 4000번대와 5000번대의 장점(내식성과 강도)을 결합합니다. 당사의 알루미늄 벤치는 물, 염분, 눈, 태양, 비에 노출될 때의 내식성을 위해 6061로 만듭니다. 이 합금은 견고한 현장 비품에 필요한 강도와 안정성도 제공합니다.

7xxx 계열: 알루미늄과 아연

아연을 알루미늄에 첨가하면 강철 같은 강도가 나옵니다. 강철의 무게가 너무 무거운 곳에서 알루미늄이 강철의 역할을 해야 한다면 7000번대 알루미늄이 쓰입니다. 항공우주, 자동차, 스포츠 용품에서 이 가볍고 강한 계열을 자주 씁니다.

8xxx 계열: 특수 합금들

금속에는 특정 용도를 위해 만들어진 희귀 합금들이 있습니다. 이들은 보통 '기타' 계열로 분류되며, 단조 알루미늄에서는 8xxx 계열이 해당합니다. 대부분 특수 합금을 구매한다면 그 목적과 용도를 정확히 알고 있는 경우입니다. 예를 들어 NASA 야금학자들은 매우 특수한 환경을 위한 맞춤 합금을 찾습니다.

주조 알루미늄 합금 등급 이해하기

R-7539-AL

높이: 35-3/4"
최대 내부 파이프
직경: 4-1/2"

소재: 알루미늄
등급: A356

 

R-7589-AL

높이: 35"
최대 내부 파이프
직경: 4-1/2"

소재: 알루미늄
등급: A356

 

R-7591-AL

높이: 32"
최대 내부 파이프
직경: 4-1/2"

소재: 알루미늄
등급: A356

 

R-7530-AL

높이: 39"
최대 내부 파이프
직경: 3-1/2"

소재: 알루미늄
등급: A356

 

주조 알루미늄에는 하나 이상의 통용되는 명명 표준이 있습니다. 지역마다 주조 제품에 대한 사양이 다를 수 있습니다.

주조 알루미늄의 주요 명명 표준은 다음에서 나옵니다:

• 알루미늄 협회(The Aluminum Association)
• 영국 표준 협회(BSI Group)
• 독일 표준(DIN)

알루미늄 협회의 명명 표준은 단조 알루미늄 표준과 얼핏 비슷해 보입니다. 계열 번호가 주요 합금 원소를 반영하지만, 주조 합금의 차이로 인해 첫 숫자가 같은 주 합금 원소를 나타내지는 않습니다.

단조 알루미늄과 마찬가지로 1xx.x 계열은 고순도 알루미늄, 2xx.x 계열은 구리입니다. 그 이후 주요 합금 원소가 바뀝니다. 3xx.x와 4xx.x 계열 모두 실리콘을 가집니다. 단조 알루미늄과 마찬가지로 합금 내 실리콘은 녹는점을 낮추고 연성을 유지합니다. 연성은 금형에서 더 작고 깨끗한 디테일을 포착하는 주조 금속에 유용합니다. 3xx.x는 믹스의 다른 원소들에 의존해 강도 등 다른 물성을 얻습니다. 5xx.x는 마그네슘, 7xx.x는 아연, 8xx.x는 주석, 주조 알루미늄 범주에서 9xx.x 블록에는 '특수 합금들'—특정 목적을 위해 만들어진 합금들—이 들어갑니다. 6xx.x는 이 명명 규칙에서 사용되지 않습니다.

주조 합금에는 때로 열처리를 나타내는 문자가 붙습니다:

• F: 가공 상태 그대로
• O: 어닐링(풀림)
• H: 가공 경화
• W: 용체화 열처리
• T(1-10): 뒤에 오는 숫자로 지정되는 기타 열처리

당사의 경우, 356 앞의 A는 열처리와 무관합니다. 대신 이 합금에서 A는 더 높은 화학적 순도를 의미합니다: 믹스에 들어가는 각 화학 원소의 범위나 공차가 제한됩니다.

알루미늄: 한때 사치품, 이제는 필수 소재

알루미늄은 산소와 규소에 이어 지구 지각에서 세 번째로 풍부한 원소로, 철보다 더 풍부합니다. 하지만 철과 달리 단순 제련으로는 금속을 추출할 수 없습니다. 루비, 사파이어, 보크사이트 같은 덜 귀한 광물에 알루미늄이 저장되어 있습니다.

1820년대가 되어서야 화학자들이 원소 알루미늄을 추출하는 법을 알아냈습니다. 처음엔 공정이 꽤 복잡해 이 '새로운' 금속이 백금, 금, 은보다 더 비쌌습니다.

나폴레옹 3세가 가장 귀한 손님들에게만 내놓는 알루미늄 커틀러리 세트를 가졌다는 이야기가 자주 전해집니다. 잘 검증된 역사 포럼에서는 이 주장의 정확성을 의심하지만, 프랑스 알루미늄 서적에서 황제가 장식용 군복 요소부터 무기까지 군사적 용도에 관심을 가졌고 아들을 위해 알루미늄 딸랑이를 만들었다고 기록합니다. 1855년 이전에는 알루미늄이 충분히 비싸 순수 금속 막대가 녹스버리 금고에 보관되었다는 건 사실입니다.

무엇이 바뀌었을까요? 1855년 전기를 이용해 물에서 알루미늄을 추출하는 공정이 발명되었습니다. 공정이 비교적 쉽고 산업적으로 확장 가능했으며 알루미늄은 풍부했습니다. 1859년에는 알루미늄 가격이 은보다 약간 비싼 수준으로 떨어졌습니다. 요즘은 물론 알루미늄이 온스당 은 가격의 20분의 1 수준인 파운드 단위로 팔립니다(공급망 이슈로 2020~2022년 알루미늄 가격이 상승하긴 했습니다).

알루미늄 호일을 '주석 호일'이라 부르는 이유

알루미늄이 상업적으로 이용 가능해지기 전에는 주석으로 만든 호일을 썼습니다. 알루미늄 호일처럼 식품을 감싸 보존하는 데 썼습니다. 하지만 더 두껍고 연성이 떨어지며 음식에 쇠맛을 남겼습니다. 주석 호일은 다른 용도에도 쓰였습니다. 치과에서 충전재로 쓰였고, 초기 축음기 장치에도 쓰였습니다.

원소 50번 주석으로 만든 호일은 여전히 존재하며, 주로 화학자나 과학자들이 씁니다. 알루미늄 호일보다 비쌉니다.

인류의 기술 발전은 종종 야금학적 발전에 의존합니다. 청동기 시대와 철기 시대가 명백한 예지만, 산업혁명은 기계화와 대규모 건설을 지탱할 베세머 강철 공정에 의존했습니다. 알루미늄은 우주 시대의 금속이고, 실리콘은 정보 시대의 준금속입니다. 주조든 단조든, 신광이든 재활용이든 알루미늄 합금은 거의 모든 용도에 맞는 다양한 물성을 제공합니다.

추가 읽기:

• 알루미늄은 녹슬까, 부식될까?
• 림, 캔, 비행기: 알루미늄과 알루미늄 주조
• 스테인리스 스틸 완전 가이드