부식에 강한 수영장 장비 결합용 SUS316 아일렛
1. 개요
수영장 장비는 물과 염소 등 산화성 물질에 상시 노출되어 부식 문제가 지속적으로 발생한다. 특히 장비 결합부에 사용되는 아일렛(eyelet)은 전체 구조의 안정성과 내구성을 결정짓는 핵심 부품이다. 이러한 환경에 대응하기 위하여 SUS316 오스테나이트계 스테인리스강을 사용하였다
기존의 스탬핑(stamping) 및 딥드로잉(deep drawing) 방식의 한계를 극복하고, 표면 개질(surface modification) 기술을 활용하였다.
2. SUS316의 부식 저항성
SUS316은 약 16–18%의 크롬(Cr), 10–14%의 니켈(Ni), 2–3%의 몰리브덴(Mo)을 함유한 오스테나이트계 스테인리스강으로, 염소 및 해수 환경에 강한 내식성을 나타낸다. 몰리브덴은 피팅 부식(pitting corrosion)을 억제하며, 크롬은 표면에 안정적인 산화피막을 형성하여 금속 내부로의 산소 확산을 차단한다.
수영장 물의 염소 농도(약 3~5 ppm)와 중성 pH(7.0~7.4)를 기준으로 부식 저항성을 검증하였다. SUS316은 저농도 염소 환경에서 표면 산화층이 안정적으로 유지되었으며, 피팅 발생률이 일반 스테인리스(SUS304) 대비 약 80% 이상 감소하였다.
또한 pH가 6.0 이하로 떨어지거나 염소 농도가 5 ppm을 초과할 경우 미세한 국부 부식이 발생하였으나, 표면 연마 및 주기적 세정으로 안정성이 회복됨을 확인하였다.
3. 제작의 한계
현재 일반적인 아일렛은 스탬핑 또는 딥드로잉 공정으로 제작한다. 이 방식은 대량생산에는 유리하지만, 부품 형상에 대한 자유도가 낮고 맞춤형 제작이 어렵다. 또한 SUS316은 높은 경도와 연신율로 인해 가공 중 크랙이 발생하기 쉬우며, 미세 치수 제어가 어렵다.
기존 스탬핑 방식으로 제작한 SUS316 시편을 평가한 결과, 외경 공차 ±0.08 mm 이내의 정밀도를 확보하기 어려웠으며, 곡면 장비 결합 시 변형이 발생하였다. 또한 소재 절삭량이 많아 재료 효율이 낮았고, 금형 마모로 인해 표면 조도(Ra)가 불균일하게 나타났다.
이와 같은 한계로 인해, 수영장 장비의 다양한 결합 조건에 대응하기 위해서는 공정 유연성과 정밀도를 동시에 확보할 수 있는 표면 개질이 필요하다.
4. 표면 개질 및 코팅
제작된 SUS316 아일렛의 표면에는 초소수성(Hydrophobic) 코팅을 적용하였다. 표면 에칭 후 산화 처리 및 불소계 나노필름(HDFS)을 증착하여 접촉각(contact angle) 152° 이상의 초소수성을 구현하였다.
이 표면은 염소 이온 침투를 효과적으로 차단하며, 수중 500시간 침적 시험 후에도 부식 발생 면적이 0.2% 이하로 유지되었다.
산화피막의 안정성을 향상시켰으며, 표면 조도는 Ra 0.12 μm 수준으로 향상되었다. 이를 통해 염소 농도 5 ppm 환경에서도 부식 개시 시간이 기존 대비 약 3배 이상 지연되는 결과를 확인하였다.
5. 수영장 장비 적용 및 실증 결과
제작된 SUS316 아일렛은 실제 수영장 장비용 결합 파츠에 적용하여 내구성 및 부식 저항성을 검증하였다.
코팅이 적용된 아일렛은 표면 부식, 색 변색, 또는 기계적 변형이 발생하지 않았다.
또한, 응력 부식균열(Stress Corrosion Cracking, SCC) 시험에서도 균열 발생까지의 시간이 기존 제품 대비 2.5배 이상 연장되었으며, 이는 몰리브덴 함량과 표면 개질의 복합 효과로 분석된다.
SUS316 아일렛의 밀도 99% 이상, 인장강도 575 MPa 확보
표면 개질을 통한 초소수성 구현(접촉각 152°), 부식 면적 0.2% 이하 유지
실제 수영장 환경 실증 시험에서 60일 이상 안정적 사용 가능