우리가 매일 사용하는 텀블러에 대해서 떠들건데요, ☕ 그 전에.. 텀블러의 유명한 스테인리스에 대해서 먼저 살짜쿵 짚고 가볼라캄!
은색으로 반짝이는 몸체, 매끈한 표면, 물에 젖어도 쉽게 녹슬지 않는 금속.
너무 익숙해서 별생각 없이 사용하지만, 이 반짝이는 스테인리스의 시작은 예쁜 주방도, 세련된 카페도 아니었음. 놀랍게도 그 시작에는 총!!! 빵야.
🔫🔫
⚙️ 때는 1900년대 초, 영국의 철강도시 셰필드, 영국 북부에 있는 셰필드(Sheffield)는 오래전부터 칼과 가위, 공구와 철강으로 유명한 도시였음. 도시 전체가 거대한 쇳소리로 가득한 곳이었다고 상상하면 됩니다.😊
공장에서는 망치가 쉴 새 없이 금속을 두드렸고, 용광로에서는 붉은 쇳물이 흘렀습니다. 도시의 하늘은 늘 연기와 증기로 흐릿했죠. 🌫️ 바로 이 셰필드에서 한 금속학자가 일하고 있었습니다. 그의 이름은 해리 브리얼리(Harry Brearley).
그런데 브리얼리는 처음부터 대학에서 금속을 연구한 엘리트 학자는 아니었다고. 그는 가난한 철강 노동자의 아들로 태어나 어린 나이에 학교를 그만두고, 12살 무렵부터 제철소에서 일하기 시작한 것으로 알려져 있어요. 처음 맡은 일도 거창한 연구가 아니었다고..
실험실에서 병을 씻고, 잔심부름을 하고, 기록을 정리하는 일이었죠. 🧪 하지만 그는 그곳에서 화학과 금속에 관심을 갖게 되었고, 일을 하면서 스스로 공부해 결국 금속 연구자가 되었습니다.
말 그대로 공장 바닥에서 출발해 연구실 책임자까지 올라간 사람이었습니다.
🔥 당시 총은 발사할수록 안쪽이 망가졌다
1910년대 무렵, 무기를 만드는 회사들은 한 가지 골치 아픈 문제를 안고 있었습니다. 총을 여러 번 발사하면 총열 안쪽이 빠르게 닳고 손상된다는 것...🌋
총알이 발사되는 순간에는 총열 내부에 높은 열과 압력, 강한 마찰이 발생하지요, 총열은 겉으로는 멀쩡해 보여도 안쪽에서는 조금씩 깎이고, 오염되고, 부식됐습니다. 총을 오래 사용하려면 총열을 자주 교체하거나 수리해야 했죠. 💥 그래서 브리얼리에게 주어진 임무는 대략 이런 것이었습니다.
🏢
“열과 마찰을 더 잘 견디는 강철을 만들어주세요.”
즉, 그의 목표는 처음부터 녹슬지 않는 숟가락이나 텀블러를 만드는 것이 아니었습니다. 더 오래 버티는 총열용 금속을 찾는 것!!!!!
브리얼리는 철에 여러 원소를 조금씩 섞으며 수많은 강철 조합을 만들기 시작했습니다. 크롬을 적게 넣어보기도 하고, 많이 넣어보기도 하고, 탄소의 양도 바꿔보았습니다. 그렇게 만들어진 금속 조각들은 번호가 붙은 채 실험실에 쌓여갔습니다. 누가 보면 그냥 비슷비슷한 쇳조각들이었겠지만, 그 안에는 전혀 다른 성질이 숨어 있었G.
🧪 현미경으로 보려고 했는데… 금속이 녹지 않았다
당시 금속학자들은 강철의 내부 구조를 현미경으로 관찰하기 전에, 표면을 산으로 살짝 부식시키는 작업을 했어요. 금속을 산에 닿게 하면 표면의 조직이 드러나고, 어떤 구조로 이루어져 있는지 관찰하기 쉬워지기 때문! 브리얼리도 자신이 만든 강철 조각들을 산에 넣어보았습니다.
그런데 그중 하나가 이상함..!!👀 다른 강철은 산에 반응하며 표면이 부식되는데, 크롬이 많이 들어간 강철은 좀처럼 부식되지 않눼...?
👨🔬
“어라? 왜 이건 산에 잘 녹지 않지?”
총열의 마모를 줄이려고 만든 금속에서 예상하지 못한 성질이 발견된 것입니다. 1913년 8월, 브리얼리는 크롬 약 12.8%와 탄소 약 0.24%가 포함된 강철을 만들었습니다. 이 합금은 오늘날 최초의 상업적 스테인리스강 가운데 하나로 평가됩니다.👏👏
여기에는 유명한 일화도 하나 따라닌다고요, 브리얼리가 실패한 금속 조각들을 쓰레기 더미에 던져두었는데, 시간이 지난 뒤 다른 조각들은 모두 녹슨 반면 특정 조각만 반짝이고 있어서 발견했다는 이야기입니다. ✨ 딱 듣기 좋은 ‘우연한 발견’ 이야기죠.
다만 영국 스테인리스강협회는 이 일화가 널리 퍼진 전설에 가깝고, 실제 발견 과정은 실험용 산에 대한 강철의 저항성을 관찰한 쪽에 더 가깝다고 설명합니다. 그러니까 완전히 운 좋게 반짝이는 쇳조각을 주운 것이 아니라, 수많은 실패를 반복하던 사람이 이상한 결과를 그냥 지나치지 않았기 때문에 발견한 것에 더 가깝습니다. 우연은 있었지만, 그 우연을 발견으로 만든 것은 결국 관찰력이었던 셈이죠. 🔍
🍋 식초와 레몬즙에도 버티는 금속..?
브리얼리는 이 새로운 강철이 정말 녹에 강한지 확인하기 위해 여러 실험을 했음. 산에 넣어보는 것은 물론이고, 식초와 레몬즙처럼 일상에서 흔히 접할 수 있는 산성 물질에도 노출해 보았습니다. 🍋
그런데 이 금속은 기존 강철보다 훨씬 잘 버티네...? 여기서 브리얼리는 총열이 아니라 전혀 다른 물건을 떠올립니다. 뭐냐고? 바로 칼과 식기였습니다.
🥄🍴🍴🍴🥄🍳
당시 철제 칼은 사용하고 나면 금방 얼룩이 생기거나 녹이 슬 수 있었죠, 특히 산성이 있는 음식물을 자른 뒤 제대로 닦지 않으면 표면이 쉽게 변색됐죠.😫
영국 셰필드는 원래 칼과 식기로 유명한 도시였으니, 녹에 강한 강철은 식기 산업에 엄청난 변화가 될 수 있었죠. 하지만 새로운 발명품은 늘 곧바로 환영받는 것이 아님...😂
브리얼리가 이 강철을 칼 제조업체에 소개했을 때 처음에는 큰 관심을 받지 못했다고 합니다. 기존 강철과 성질이 달라 가공하기 어려웠고, 단단하지만 적절히 열처리하고 연마하는 방법도 아직 익숙하지 않았기 때문이라고.
어떤 사람에게는 혁신적인 신소재였지만, 다른 사람에게는 괜히 다루기 어려운 이상한 쇳덩이였던 셈... 😅
그럼에도 몇몇 셰필드의 칼 제조업자들이 가능성을 알아보고 실험을 이어갔고, 이 금속은 점차 주방으로 들어오기 시작!!! 처음에는 ‘녹슬지 않는 강철’이라는 뜻으로 러스트리스 스틸(Rustless Steel)이라고 불렸습니다.
이후 셰필드의 칼 제조업자 어니스트 스튜어트가 오늘날 우리가 사용하는 이름인 스테인리스 스틸(Stainless Steel)이라는 표현을 사용한 것으로 전해집니다.
여기서 ‘stainless’는 완전히 얼룩이 생기지 않는다는 뜻이라기보다는, 얼룩과 녹이 훨씬 덜 생기는 강철이라는 의미에 가깝..?
🛡️ 그런데 스테인리스는 왜 녹이 잘 슬지 않을까?
자, 이제 가장 신기한 부분👁️🗨️
우리는 흔히 스테인리스를 이렇게 생각합니다.
“원래부터 녹이 안 스는 특별한 금속인가 보다.”
🤔
하지만 스테인리스도 대부분은 철로 만들어짐. 그리고 철은 원래 물과 산소를 만나면 녹이 슬기 쉬운 금속임!
그렇다면 똑같이 철이 들어 있는데 스테인리스만 유난히 잘 버티는 이유는 무엇일까요?
비밀은 바로 크롬!!!!!⛓️
스테인리스 속 크롬이 공기 중의 산소와 만나면 표면에 아주 얇은 보호막을 만듭니다. 이것을 부동태 피막(Passive Film)이라고 부르는데요, 대부분 크롬 산화물과 수산화물로 구성된 이 막의 두께는 대략 1.5~2.5나노미터 정도에 불과합니다. 사람 머리카락과 비교하기조차 어려울 정도로 얇아 눈으로는 전혀 볼 수 없습니다.
그런데 이렇게 얇은 막이 산소와 물이 내부 철에 계속 닿는 것을 막아줍니다. 쉽게 비유하면,
철로 만들어진 성 안에 크롬이 아주 얇고 투명한 방패를 세우는 것입니다. 🛡️
그리고 이 방패에는 더 놀라운 능력이 있음! 표면이 가볍게 긁혀 보호막이 손상되더라도 산소가 있는 환경이라면 크롬이 다시 산소와 반응해 보호막을 만들어냅니다.
즉, 스테인리스는 보호막이 한 번 생기고 끝나는 것이 아니라, 상처가 나면 스스로 방어막을 다시 만드는 금속이라는 것.! 와우...
완전히 살아 있는 금속은 아니지만, 행동만 보면 꽤 생명체 같습니다. 😮
스테인리스는 녹이 절대 생기지 않는 금속이 아니라, 녹이 퍼지기 전에 스스로 보호막을 복구하는 금속입니다.
앗, 🧂 그렇다고 정말 절대 녹슬지 않는 것은 아닙니다.
이름이 ‘스테인리스’라고 해서 무조건 영원히 녹슬지 않는 것은 아니긩.. 소금기나 염소 성분이 오래 남아 있거나, 산소가 부족한 좁은 틈에 오염물이 끼어 있거나, 강한 화학물질에 반복해서 노출되면 보호막이 무너질 수 있어요.
특히 바닷물처럼 염분이 많은 환경에서는 스테인리스에도 작은 점처럼 녹이 파고드는 공식 부식이 발생할 수 있습니다. 🌊
그래서 스테인리스 텀블러도 사용 후에는 깨끗이 씻고, 세척제가 남지 않도록 헹군 뒤, 충분히 말리는 것이 좋습니다.
가끔 텀블러 안쪽에 붉은 점이 생기면 “가짜 스테인리스인가?”라고 놀라기도 하는데, 무조건 재질이 가짜라기보다 물속의 철 성분이나 다른 금속 가루가 표면에 붙어 녹슨 경우도 있고, 염분이나 오염이 오래 남아 보호막이 손상된 경우도 있습니다.
스테인리스는 강하지만 무적은 아닙니다. 🦸♂️❌
