KS 강재 코드 해독: S, SM, STS (Decoding KS Steel Material Codes: S, SM, STS)

“설계 도면에 ‘S45C로 표기해두면 현장에서 알아서 잘하겠지’라고 생각하십니까?”

이런 안일한 생각은 현장에서 곧바로 등짝 스매싱을 부르는 지름길입니다. 특히 강재 규격에서 흔히 접하는 ‘S’, ‘SM’, ‘STS’는 단지 세 글자의 차이지만, 재료의 근본적인 목적과 특성이 완전히 다릅니다. 제가 신입 시절, 용접이 필요한 구조물 부품에 무심코 S45C를 지정했다가 현장에서 용접 균열이 발생해 전량 재가공이 필요했던 아찔한 경험이 있습니다.

S45C(기계 구조용 탄소강)는 강도와 경도는 우수하지만, 높은 탄소 함량으로 인해 용접 균열을 피하기 위한 특수 예열 및 후열 관리가 필수적이어서 용접 구조물에는 치명적인 약점을 가집니다. 이처럼 재료 선정 오류는 단순 불량 차원을 넘어, 전체 공정의 원가 상승을 유발하는 돈 먹는 하마가 되거나, 심각하게는 제품의 수명 감소와 안전 사고로 직결됩니다. 따라서 이 세 가지 핵심 코드를 정확히 이해하는 것은 설계자의 기본 중의 기본입니다.

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1. ‘S’의 의미: 기계 구조용 탄소강 (KS D 3701)

‘S’로 시작하는 강종은 주로 기계적 강도와 경도를 목적으로 하는 부품에 사용됩니다. 여기서 S는 Steel(강)을 의미하며, 뒤에 붙는 숫자는 탄소의 평균 함유량(C%)을 100배 한 값입니다. 예를 들어, S45C는 탄소 함량이 약 0.45%인 강재를 의미합니다.

• S45C: 가장 보편적인 기계 구조용 강으로, 샤프트, 기어, 축 등 높은 강도가 요구되는 부품에 사용됩니다. 열처리를 통해 높은 경도를 얻을 수 있습니다.
• S20C: 탄소량이 낮아 인성이 우수하고, 침탄 처리를 통해 표면 경화를 목적으로 하는 부품(핀, 소형 기어)에 주로 사용됩니다.

S 계열 강재는 일반적으로 용접성이 좋지 않습니다. 탄소 함량이 높아질수록(예: S45C), 용접 시 급랭 효과로 인해 용접부 주변에 마르텐사이트 조직이 생성되어 취약해지기 쉽습니다. 특히 높은 강도를 위해서는 고장력 볼트 재료 SCM435와 SM45C의 열처리 전략 및 강도 특성 비교 분석처럼 정교한 열처리 계획이 필수적입니다.

2. ‘SM’의 의미: 용접 구조용 강재 (KS D 3515)

‘SM’은 Steel, Marine/Structural (용접 구조용 강재)를 의미하며, 이름 그대로 용접성을 최우선으로 고려한 강재입니다. 조선, 교량, 대형 기계 프레임 등 현장에서 부재를 용접하여 구조물을 만들 때 필수적으로 사용됩니다. SM 뒤에 붙는 숫자는 해당 강재의 최소 항복 강도(MPa)를 나타냅니다.

• SM490A: 항복 강도가 325 N/mm² 이상, 인장 강도가 490~610 N/mm²인 용접 구조용 강재입니다. 고강도 용접이 요구되는 대형 구조물에 널리 쓰입니다.
• 용접성 확보: SM 계열 강재는 탄소 당량(Carbon Equivalent, Ceq)을 엄격하게 관리하여 용접 시 균열 발생 위험을 최소화합니다. S 계열 강재를 용접하면 용접 균열 때문에 품질 문제가 발생하지만, SM은 구조적인 안정성을 보장합니다.

일반 구조용 압연 강재인 SS 계열(KS D 3503 일반 구조용 압연 강재 SS275 규격 완벽 해설) 역시 구조물에 사용되지만, SM은 특히 높은 용접성과 엄격한 품질 관리가 요구되는 경우에 지정됩니다.

3. ‘STS’의 의미: 스테인리스 강 (KS D 3706)

‘STS’는 Stainless Steel(스테인리스 강)을 의미하며, 핵심 특성은 내식성입니다. 크롬을 최소 10.5% 이상 함유하여 표면에 안정적인 산화 크롬 피막을 형성함으로써 녹이 스는 것을 방지합니다. 일반적인 탄소강이 수분이나 산성 환경에서 쉽게 부식되는 것과 근본적으로 다릅니다.

• STS304: 가장 흔하게 사용되는 오스테나이트계 스테인리스 강입니다. 내식성과 가공성이 우수하여 식품 설비, 배관, 일반 구조물 등에 사용됩니다. (크롬 약 18%, 니켈 약 8% 함유).
• STS316: 304에 몰리브데넘(Mo)이 추가되어 염소 이온에 대한 내식성이 획기적으로 향상됩니다. 해양 환경이나 화학 플랜트처럼 부식 환경이 가혹한 곳에 지정됩니다.

STS 계열을 선정할 때는 용도에 맞는 화학 성분과 기계적 특성을 반드시 확인해야 합니다. 304와 316의 차이점은 SUS304와 SUS316 스테인리스강 핵심 물성치 비교 분석표를 통해 명확히 비교할 수 있습니다.

4. S와 SM 재료의 기계적 특성 비교표

다음 표는 기계 구조용의 대표적인 S45C와 용접 구조용의 대표적인 SM490A의 핵심 기계적 특성(두께 16mm 이하 기준)을 비교하여 재료 선정의 기준을 제시합니다.

기호 (Code)	명칭 (Full Name)	주요 특징 및 용도
SM45C	기계 구조용 탄소강	열처리 가능, 샤프트, 기어 등 (가장 많이 쓰임)
SS275	일반 구조용 압연강	용접성 우수, 베이스, 프레임 (구 SS400)
STS304	스테인리스 강	내식성(녹 방지), 식품/의료기계 (SUS304와 동일)
SCM440	크롬몰리브덴강	고강도, 고인성, 고하중 부품 (볼트, 대형 축)

치수 및 기호 해설

σ_T: 인장 강도 (N/mm² 또는 MPa)
σ_Y: 항복점 (N/mm² 또는 MPa)
E: 연신율 (%), CVN: 샤르피 흡수 에너지 (J, 두께 20mm 이하 기준).

항목 (Item)	S45C (KS D 3701)	SM490A (KS D 3515)	주요 특성 및 용도
주요 목적	기계적 강도 & 경도	용접 구조 안정성	용접이 필요하면 SM, 절삭/열처리가 필요하면 S45C를 사용합니다.
인장 강도 (σt)	570 N/mm² 이상	490 ~ 610 N/mm²	S45C가 전반적으로 더 높은 최소 인장 강도를 가집니다.
최소 항복점 (σy)	약 350 N/mm² (참고값)	325 N/mm² 이상 (보증)	SM재는 규격에서 최소 항복점을 명확히 보증합니다.
최소 연신율 (E)	약 17%	23% 이상	SM490A는 높은 연신율로 구조물 파괴 시 인성(질김)을 보장합니다.
탄소 당량 (Ceq)	규정 없음 (용접 취약)	0.44% 이하 (용접성 보증)	SM의 핵심은 낮은 탄소 당량 관리로 용접 크랙을 방지하는 것입니다.

5. 실무에서의 재료 선정 지침

설계자는 KS 규격을 통해 강재의 목적을 정확히 인지해야 원가 상승과 품질 문제를 예방할 수 있습니다. 다음은 재료 선정 시의 실무 지침입니다.

1. S 계열 (S45C, SCM435 등): 고강도, 내마모성이 필요하며 용접이 필요 없는 축, 기어, 핀 등에 적용합니다. 반드시 열처리를 통해 목표 강도(예: HRC 45 이상)를 확보하는 계획을 수립해야 합니다.
2. SM 계열 (SM490A, SM570 등): 대형 프레임, 보강재 등 안정적인 용접과 구조적 건전성이 최우선인 부위에 적용합니다. 높은 인장 강도를 요구할 때 적절한 선택입니다.
3. STS 계열 (STS304, STS316): 습기, 산성, 염분 등 부식 환경에 노출되는 모든 부품에 사용해야 합니다. 단순 부식 방지 목적이라면 304로 충분하지만, 해수나 화학 약품 환경이라면 STS316을 지정해야 합니다.

재료의 선택은 단순히 비용 문제뿐 아니라 제품의 신뢰성과 직결되므로, 반드시 규격의 화학 성분과 기계적 성질을 확인하여 용도에 맞게 적용해야 합니다.

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