구조용 철강의 종류와 용도 알기

구조용 철강이란 무엇인가?

구조용 철강은 말 그대로 건축물이나 구조물의 하중을 지지하는 데 사용되는 철강재를 말합니다. 이는 건물의 뼈대를 이루는 기둥, 보, 트러스, 브레이싱 등 주요 구조 부재를 구성하는 데 사용되며, 일반적인 철강과 달리 높은 강도와 인성, 용접성, 내진성 등을 요구합니다.

구조용 철강은 단순히 하중을 지탱하는 역할을 넘어, 구조물 전체의 안전성과 수명을 좌우하는 중요한 자재이기 때문에, 각국의 산업 표준과 기술 기준에 따라 엄격한 품질 관리를 거쳐 생산됩니다.

한국의 경우, 대표적인 구조용 철강은 KS(한국산업표준)에 따라 SS(Structural Steel) 시리즈, SM(Steel for Mechanical Structures) 시리즈, SN(Seismic resistant steel) 시리즈 등으로 구분되며, 각각의 등급과 용도는 다릅니다. 이 글에서는 대표적인 구조용 철강의 종류와 특성, 그리고 실제 용도에 대해 구체적으로 알아보겠습니다.

 

일반 구조용 철강 – SS 시리즈

가장 널리 사용되는 구조용 철강은 SS 시리즈, 즉 일반 구조용 압연강재입니다. 대표적으로 SS400은 중소형 건축물, 산업 설비, 철골 구조물 등에 가장 흔하게 사용되는 강재입니다. ‘SS’는 Structural Steel을 의미하고, 뒤에 붙는 숫자(예: 400)는 최소 항복강도(MPa)를 나타냅니다. SS400은 인장강도는 높지 않지만 용접성과 가공성이 뛰어나고, 가격도 저렴하여 대량 생산 및 시공에 유리합니다.

SS540은 SS400보다 높은 항복강도를 가지며, 고하중이 작용하는 구조물이나 브리지, 고속도로용 구조물 등에 사용됩니다. SS490은 SS400과 SS540의 중간 정도 성능을 제공하며, 건축물의 골조나 가설 구조물 등에서 균형 잡힌 성능으로 많이 선택됩니다.

SS 시리즈는 보통 I형강(H-Beam), 채널(Channel), 앵글(Angle), 형강 등의 형상으로 가공되어 사용되며, 강재 자체보다는 구조 부재의 설계와 조합이 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 설계자의 의도에 따라 다양한 방식으로 활용됩니다.

 

용접구조용 및 내진용 강재 – SM 및 SN 시리즈

좀 더 고기능을 요구하는 구조물에는 SM 시리즈(Steel for Mechanical Structure) 또는 SN 시리즈(Seismic resistant steel)가 사용됩니다.

SM490, SM520, SM570 등으로 대표되는 SM 시리즈는 용접성, 인성, 연성이 뛰어나 중대형 건축 구조물, 공장, 플랜트, 교량 등에 사용됩니다. SM490은 특히 고층건물의 철골 프레임으로 많이 사용되며, 용접부의 균열 저항성과 충격 인성이 강화된 것이 특징입니다.

반면, SN 시리즈(SN400, SN490 등)는 내진설계가 반영된 구조물에 특화된 철강으로, 반복하중과 충격하중에 견디는 능력이 뛰어납니다. 국내에서는 대규모 시설, 공공기관, 병원, 학교 등 안전성과 내진 기준이 중요한 건축물에 필수적으로 적용됩니다. SN490은 고강도이면서도 인성이 우수하여, 지진 발생 시 구조물 붕괴를 지연하거나 방지할 수 있는 강재로 인정받고 있습니다.
최근 건축법 개정과 내진 설계 의무화가 확대되면서, SN 시리즈의 수요도 빠르게 증가하는 추세입니다. 이처럼 구조용 철강은 단순한 강도뿐 아니라, ‘충격 저항, 용접성, 내진 특성’ 등을 종합적으로 고려해 선택해야 하는 자재입니다.

 

형상에 따른 구조용 철강의 종류

구조용 철강은 재료의 종류뿐 아니라, 단면 형상에 따라서도 분류됩니다. 가장 대표적인 것은 H형강(H-Beam)으로, 양쪽 플랜지(날개)가 넓고 중심 웹(web)이 두꺼워 수직 하중에 매우 강한 특징이 있습니다. 고층건물, 교량, 공장 구조물 등에 널리 사용됩니다.

I형강은 H형강과 유사하지만 플랜지 두께가 얇고 경량화되어 있으며, 중소형 구조물이나 일반 산업 시설에서 많이 쓰입니다. *앵글(Angle)은 ㄱ자 형태로 코너 보강이나 가벼운 프레임 구조에 적합하고, 채널(Channel)은 기둥, 프레임 보강재로 자주 사용됩니다.
파이프형 강재(각형강관, 원형강관)도 구조용으로 많이 활용되며, 특히 원형 튜브는 장식성과 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있어 체육관, 공공시설, 지붕 구조 등에 널리 쓰입니다.

형강류는 형태에 따라 하중 분산 방식, 연결 방식, 설치 방향 등이 달라지기 때문에, 구조 설계 단계에서부터 어떤 단면 형상이 최적인지를 판단해야 합니다. 설계자가 구조 분석 소프트웨어를 활용하여 하중 분포를 계산하고, 그에 따라 가장 효율적인 형강을 선택하는 것이 일반적입니다.

 

구조용 철강의 트렌드와 미래 전망

최근 구조용 철강 산업은 단순한 강도 경쟁을 넘어서, 경량화, 내진 강화, 친환경성, 고기능화라는 네 가지 키워드 중심으로 빠르게 발전하고 있습니다.

우선 경량 고강도 강재(High Strength Low Alloy Steel, HSLA)의 사용이 증가하고 있습니다. 이는 같은 하중을 견디면서도 자재 무게를 줄여, 건물의 전체 하중을 낮추고 기초공사 비용을 절감할 수 있어 경제적이고 친환경적인 설계에 적합합니다.

또한 지진에 대한 관심이 커지면서, 에너지 흡수형 내진 구조에 특화된 구조용 강재의 수요도 증가하고 있으며, 이에 따라 SN강 외에도 신개념 내진 부재와 철강 복합재 등이 실험적으로 적용되고 있습니다.

친환경성 측면에서는 탄소중립에 대한 요구가 철강 업계에도 영향을 주고 있습니다. 구조용 강재 역시 재활용 비율이 높고, 에너지 효율이 좋은 생산 방식으로 제조된 제품이 점차 확대되고 있으며, 글로벌 건축 프로젝트에서는 이러한 인증이 입찰에 영향을 주는 경우도 늘어나고 있습니다.

앞으로의 구조용 철강은 단순한 강도 중심에서 벗어나, 다기능성과 지속가능성, 그리고 디지털 설계와의 연계성을 동시에 고려하는 방향으로 진화할 것으로 보입니다.

 

구조용 철강은 단순한 자재가 아니라, 구조물의 안전성과 수명을 결정짓는 핵심 요소입니다. 종류별 특성과 용도를 정확히 이해하고, 환경과 목적에 맞는 철강을 선택하는 것이 설계자와 시공자 모두에게 필수적인 역량입니다. 현대 건축이 복잡하고 정밀해질수록, 구조용 철강의 선택 기준도 고도화되고 있으며, 이는 건축 품질 향상과 안전 확보의 중요한 열쇠가 되고 있습니다.