[철강인의 금속학 ②] 같은 SS400인데 왜 공급사마다 가공성이 다를까

“규격은 똑같이 SS400인데 왜 이번 소재는 절곡할 때 더 벌어지고, 어떤 로트는 모서리에서 미세 균열까지 생깁니까?” 공급사를 바꾼 뒤 가공업체에서 이런 질문이 들어오면 영업 현장에서는 흔히 두 가지 답이 나온다. 하나는 “같은 규격이니 재질 문제는 아닐 것”이라는 반응이고, 다른 하나는 “제철소마다 재질이 다르다”는 막연한 설명이다. 둘 다 충분하지 않다.

핵심은 규격이 같다는 것은 동일한 제조 레시피를 뜻하지 않는다는 점이다. SS400이라는 이름은 일정한 기계적 성질과 규격 요건을 만족하는 범위를 뜻한다. 그 범위 안에서 제강 성분, 압연 조건, 냉각 방식, 두께, 결정립, 실제 항복강도와 연신율, 잔류응력과 표면 상태는 공급사와 생산 로트에 따라 달라질 수 있다. 그래서 규격 합격품끼리도 절곡·절단·용접·프레스 가공에서 체감 차이가 생길 수 있다.

SS400은 하나의 ‘고정 레시피’가 아니라 허용 범위다

SS400은 JIS G 3101의 일반구조용 압연강재로 널리 쓰이는 대표 강종이다. 공개된 일본 철강사 규격표를 보면 SS400의 인장강도는 400~510 N/mm² 범위로 관리되며, 항복점 또는 항복강도는 두께에 따라 최소 요구치가 달라진다. 특히 공개 규격표에서 SS400의 C·Si·Mn은 단일한 목표값으로 고정돼 있지 않고 P와 S 등에 상한이 설정돼 있다. 필요한 경우 규정 범위 안에서 합금 원소를 더할 수 있다는 설명도 있다.

이 사실은 현장에서 매우 중요하다. 같은 SS400이라도 제철소가 목표 강도와 생산 안정성을 맞추기 위해 선택하는 화학성분과 공정창(process window)은 서로 같을 필요가 없다. 최종 제품이 규격을 통과했다는 사실과 실제 재질의 세부 특성이 동일하다는 것은 별개의 문제다.

가공성을 갈라놓는 첫 번째 변수는 ‘실제 물성’이다

영업이나 구매 단계에서는 규격의 최소값만 보는 경우가 많다. 그러나 가공업체가 실제로 상대하는 것은 최소값이 아니라 납품된 로트의 실제값이다. 예를 들어 두 공급사의 SS400이 모두 규격을 만족해도 한쪽은 실제 항복강도가 상대적으로 높고 연신율이 낮을 수 있고, 다른 쪽은 항복강도가 낮고 연신 여유가 더 클 수 있다. 이 차이는 절곡 하중, 스프링백, 가장자리 변형, 성형 여유에 영향을 줄 수 있다.

여기서 중요한 것은 “항복강도가 높으면 가공성이 나쁘다”처럼 단순화하지 않는 것이다. 가공성은 목표 공정에 따라 다르다. 절곡, 인발, 펀칭, 레이저 절단, 용접은 서로 다른 재질 특성에 민감하다. 따라서 고객이 말하는 “가공이 잘 된다”는 표현부터 어떤 공정을 뜻하는지 다시 정의해야 한다.

성분이 같아 보여도 압연과 냉각이 미세조직을 바꾼다

강의 성질은 화학성분만으로 결정되지 않는다. 슬래브나 빌렛을 재가열한 뒤 어느 온도 범위에서 얼마나 압연했는지, 최종 압연온도와 냉각속도가 어땠는지, 열연 코일이라면 권취온도를 어떻게 관리했는지에 따라 페라이트와 펄라이트의 분율, 결정립 크기, 석출 상태와 잔류응력 수준이 달라질 수 있다.

일반적으로 결정립이 미세해지면 강도와 인성의 균형을 개선하는 데 유리하지만, 실제 가공 결과는 결정립 하나로 설명되지 않는다. 성분, 조직, 두께, 압연방향, 표면 및 가장자리 상태가 함께 작용한다. 같은 SS400이라도 제철소의 설비, 압연 스케줄, 냉각 제어와 목표 물성 중심값이 다르면 고객의 프레스나 절곡기에서 다른 반응이 나타날 수 있다.

두께가 달라지면 같은 강종도 같은 조건으로 보면 안 된다

SS400의 항복 관련 요구치가 두께에 따라 달라지는 것 자체가 두께 효과를 보여준다. 두꺼운 제품은 중심부까지 동일한 열이력과 냉각 조건을 만들기 어렵고, 판재류와 후판·형강은 제조경로와 단면 형상도 다르다. 따라서 “지난번 6mm SS400은 잘 됐으니 이번 20mm도 같은 조건으로 가공하면 된다”는 식의 접근은 위험하다.

특히 절곡에서는 판 두께, 절곡 반경, 압연방향, 절단면 상태가 동시에 작용한다. 공급사 변경 때 문제가 생기면 강종명부터 의심하기보다 기존 소재와 신규 소재의 두께·방향·실제 물성·가공 조건을 나란히 놓고 비교해야 한다.

밀시트는 중요하지만 모든 것을 말해주지는 않는다

밀시트(MTC)는 공급사 변경 검토의 출발점이다. 화학성분, 항복강도, 인장강도, 연신율, Heat No. 등을 확인하면 두 공급사의 실제값이 규격 범위 안에서 어느 위치에 있는지 볼 수 있다. 그러나 밀시트만으로 가공성을 100% 예측할 수는 없다.

보통의 성적서에는 미세조직, 결정립 분포, 잔류응력, 코일 폭 방향 편차, 가장자리 품질, 표면 스케일의 상세 상태까지 모두 표시되지 않는다. 시험편에서 얻은 대표값과 고객이 실제로 가공하는 위치의 상태가 완전히 같다고 단정할 수도 없다. 따라서 반복 가공을 하는 고객일수록 성적서 비교와 함께 소량 시험가공이 필요하다.

현장 사례: 공급사 변경 뒤 90도 절곡 각도가 달라졌다

한 가공업체가 원가 절감을 위해 SS400 공급사를 A사에서 B사로 일부 전환했다고 가정해보자. 강종, 두께, 폭은 같았고 두 소재 모두 규격 성적서를 갖고 있었다. 하지만 기존 절곡 프로그램을 그대로 적용하자 B사 소재에서 절곡 후 각도가 조금 더 벌어지는 현상이 반복됐다.

이때 “B사 재질이 불량”이라고 결론 내리면 문제를 잘못 푸는 것이다. 먼저 두 로트의 실제 항복강도와 인장강도, 연신율을 비교하고, 소재 방향과 절곡 반경, 금형 마모, 절단면, 판 두께 실측값을 함께 봐야 한다. 신규 소재의 실제 항복강도가 기존보다 높다면 같은 금형과 스트로크 조건에서 탄성회복, 즉 스프링백이 더 크게 나타날 가능성을 검토할 수 있다. 반대로 값이 비슷하다면 잔류응력, 두께 편차, 방향성, 절단·가공 조건 쪽으로 범위를 넓혀야 한다.

이 사례에서 영업사원이 해야 할 일은 “규격이 같으니 문제없다”고 방어하는 것이 아니다. 기존 공급재와 신규 공급재의 실제 재질 창(material window)을 비교하고 고객 공정이 어느 변수에 민감한지 기술팀과 연결하는 것이다.

공급사 변경 때 영업·구매가 확인할 8가지

1. 강종명뿐 아니라 제품 형태와 적용 규격, 두께 범위가 동일한지 확인한다.
2. 최근 여러 Heat의 C·Mn·P·S 등 화학성분 실적을 비교한다.
3. 항복강도·인장강도·연신율의 실제 분포와 중심값 차이를 본다.
4. 절곡·프레스가 핵심이면 경도, 최소 절곡반경, 압연방향 민감도를 별도 확인한다.
5. 레이저·플라즈마·펀칭이 핵심이면 절단면과 열영향, 가장자리 상태를 함께 본다.
6. 용접이 많으면 성분과 탄소당량, 예열·용접조건 요구 여부를 기술팀과 검토한다.
7. 양산 전 시험 로트로 실제 고객 설비에서 가공조건을 재확인한다.
8. 문제가 없었던 기존 소재의 MTC와 가공조건을 기준 데이터로 보관한다.

가격이 싼 동일 규격재가 반드시 같은 원가는 아니다

구매가격이 톤당 몇 천 원 또는 몇 만 원 낮아도 가공조건을 다시 잡아야 하거나 불량률, 재작업, 금형 조정, 납기 지연이 늘어나면 총비용은 오히려 커질 수 있다. 반대로 새로운 공급재가 실제 공정에 잘 맞고 물성 편차가 안정적이라면 단순 소재가격 이상의 가치를 만들 수 있다.

따라서 영업은 “SS400은 어디서 사도 같다”와 “제철소마다 완전히 다른 강이다” 사이에서 정확한 설명을 해야 한다. 규격은 품질의 공통 언어이지만, 공정 성능까지 완전히 동일하게 만드는 보증서는 아니다. 이 차이를 이해하는 것이 공급사 변경, 품질 클레임, 가격 협상의 출발점이다.

이번 회차의 핵심

같은 SS400이라도 실제 화학성분, 항복강도·인장강도·연신율, 압연·냉각 이력, 결정립과 잔류응력, 두께와 표면·가장자리 상태가 달라질 수 있다. 그래서 규격 합격 여부와 고객 공정에서의 체감 가공성은 같은 질문이 아니다.

영업과 구매가 해야 할 일은 공급사 이름을 놓고 좋고 나쁨을 판단하는 것이 아니라, 기존 소재와 신규 소재의 실제 물성 범위를 비교하고 고객 공정이 민감한 변수를 찾아 시험가공으로 확인하는 것이다.

참고자료: JFE Steel, Major Building Materials Catalog 및 JIS G 3101 공개 규격자료; Nippon Steel Shapes, 일반구조용 압연강재 제조규격 공개자료.

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