금속 비중표 총정리｜철 알루미늄 구리 스테인리스 황동 티타늄 재료 무게 계산
기계설계나 금형, 판금, 가공품 견적을 보다 보면 생각보다 자주 확인하게 되는 값이 바로 금속 비중입니다. 철, 알루미늄, 구리, 스테인리스, 황동, 티타늄처럼 재료가 달라지면 같은 크기의 부품이라도 무게가 크게 달라지고, 이 차이는 제품 원가, 강도, 운송비, 조립성, 장비 하중까지 영향을 줍니다.
비중은 쉽게 말해 물과 비교했을 때 그 물질이 얼마나 무거운지 나타내는 상대값입니다. 물의 비중을 1로 볼 때 알루미늄은 약 2.70, 철은 약 7.87, 구리는 약 8.96, 금은 약 19.32 정도입니다. 같은 부피라면 철은 알루미늄보다 약 3배 무겁고, 텅스텐이나 금은 철보다도 훨씬 무겁습니다.
먼저 결론부터
① 일반 철강은 약 7.85~7.87, 알루미늄은 약 2.7, 구리는 약 8.96입니다.
② SUS304는 약 7.93, SUS316은 약 7.98로 보는 경우가 많습니다.
③ 실제 무게는 부피 × 밀도로 계산하고, CAD에서는 Material Density가 정확히 들어가야 질량이 맞습니다.
④ 합금·주물·소결재는 값이 달라질 수 있으므로 최종 설계·견적은 공급사 재질표를 우선합니다.
비중과 밀도 차이
밀도는 단위 부피당 질량이고 보통 g/cm³ 또는 kg/m³를 사용합니다. 반면 비중은 기준 물질과 비교한 상대값이므로 원칙적으로 단위가 없습니다.
금속 실무에서는 물의 밀도가 약 1g/cm³라는 점 때문에 비중값과 g/cm³ 밀도값의 숫자가 거의 같은 형태로 사용됩니다. 그래서 철의 비중이 약 7.85라고 하면 계산에서는 밀도 7.85g/cm³로 넣어 무게를 구하는 식입니다.
비중과 밀도를 CAD에서 사용할 때
Material Density가 잘못되면 Mass Properties도 틀립니다
NX, Solid Edge, SOLIDWORKS, Inventor 같은 3D CAD에서는 형상 부피를 자동으로 계산할 수 있지만 재료 밀도값이 잘못 들어가면 질량·무게중심·관성모멘트도 모두 달라집니다.
따라서 재질 라이브러리의 Density를 확인하고, 실제 구매 소재와 다른 임의 재질을 그대로 사용하지 않는 것이 좋습니다.
금속 비중표｜철·알루미늄·구리·스테인리스
아래 값은 설계와 견적에서 많이 사용하는 대표값입니다. 합금 조성·규격·온도·제조 방식에 따라 달라질 수 있으므로 정밀 계산에서는 공급사 데이터시트를 우선합니다.
| 재료 | 대표 비중 / 밀도(g/cm³) | 실무 메모 |
|---|---|---|
| 마그네슘 | 약 1.74 | 구조용 금속 중 매우 가벼운 편 |
| 알루미늄 | 약 2.70 | 경량 구조·판금·압출재에 널리 사용 |
| A5052 | 약 2.68 | 판금·용접·내식성 용도 |
| A6061 | 약 2.70 | 기계부품·구조재 |
| A7075 | 약 2.81 | 고강도 알루미늄 합금 |
| 티타늄 | 약 4.51 | 경량·고강도·내식성 |
| 철 | 약 7.87 | 순철 대표값 |
| 일반 탄소강 | 약 7.85 | SS400·S45C 등 계산 시 자주 쓰는 대표값 |
| 주철 | 약 7.0~7.3 | 조성·흑연 형태에 따라 차이 |
| SUS304 | 약 7.93 | 가장 널리 쓰이는 오스테나이트계 스테인리스 |
| SUS316 | 약 7.98 | Mo 함유 내식성 스테인리스 |
| SUS430 | 약 7.70 | 페라이트계 스테인리스 |
| 구리 | 약 8.96 | 전기·열전도성이 높음 |
| 황동 | 약 8.4~8.7 | Cu-Zn 조성에 따라 변동 |
| 청동 | 약 8.7~8.9 | 주석·인 등 합금 성분에 따라 변동 |
| 아연 | 약 7.14 | 도금·다이캐스팅 |
| 니켈 | 약 8.90 | 내열·내식 합금 원소 |
| 주석 | 약 7.31 | 도금·납땜·합금 |
| 납 | 약 11.34 | 차폐·추·방진 |
| 은 | 약 10.49 | 고전도 귀금속 |
| 금 | 약 19.32 | 매우 높은 비중 |
| 텅스텐 | 약 19.25 | 고밀도·고융점 금속 |
| 백금 | 약 21.45 | 대표적인 고비중 귀금속 |
금속 비중표 볼 때 주의할 점
- 합금은 성분 조성에 따라 비중이 달라질 수 있습니다.
- SUS304와 SUS316처럼 같은 스테인리스 계열도 값이 조금 다릅니다.
- 알루미늄도 A5052·A6061·A7075처럼 합금에 따라 차이가 있습니다.
- 주물·분말·소결재는 기공률과 제조 방식에 따라 실측 밀도가 달라질 수 있습니다.
- 정밀 견적은 절단 여유·가공 여유·표면처리·도금까지 별도로 고려해야 합니다.
- 최종 설계값은 소재 성적서·공급사 데이터시트·사내 재료 규격을 우선합니다.
판재·환봉·파이프 금속 무게 계산 공식
mm 치수로 바로 계산하는 공식
밀도 단위를 g/cm³로 사용할 때
판재(kg)
= 길이(mm) × 폭(mm) × 두께(mm) × 밀도(g/cm³) ÷ 1,000,000
환봉(kg)
= π × 지름(mm)² ÷ 4 × 길이(mm) × 밀도(g/cm³) ÷ 1,000,000
파이프(kg)
= π × (외경² - 내경²) ÷ 4 × 길이 × 밀도 ÷ 1,000,000예를 들어 A6061 알루미늄 판재가 1000×500×10mm라면 부피는 5,000,000mm³이고, 밀도 2.70을 적용하면 약 13.5kg입니다. 같은 크기를 일반 강으로 만들면 약 39.25kg이므로 재료만 바꿔도 약 25kg 이상 차이가 납니다.
금속 무게 자동 계산기
재료와 형상, 치수를 선택하면 버튼을 누르지 않아도 예상 무게가 바로 계산됩니다. 계산값은 대표 밀도 기준이므로 최종 견적은 실제 소재 규격을 다시 확인하세요.
※ 절단 여유·모따기·홀·포켓·도금·실제 합금 조성은 반영되지 않은 형상 기준 이론값입니다.
철과 알루미늄 무게 차이 실제 예시
1000×500×10mm 판재 비교
| 재료 | 대표 밀도 | 예상 무게 | 철 대비 |
|---|---|---|---|
| 일반 탄소강 | 7.85 | 약 39.25kg | 100% |
| A6061 알루미늄 | 2.70 | 약 13.50kg | 약 34% |
| 티타늄 | 4.51 | 약 22.55kg | 약 57% |
| SUS304 | 7.93 | 약 39.65kg | 약 101% |
| 구리 | 8.96 | 약 44.80kg | 약 114% |
이런 차이는 단순 운반 무게만 바꾸는 것이 아닙니다. 장비 프레임에서는 구동부 하중과 관성, 판금에서는 작업성, 제품에서는 휴대성, 운송에서는 물류비까지 달라집니다. 따라서 경량화 목적이라면 단순 비중만 비교하지 말고 필요한 강성·강도와 함께 비강도·비강성 관점으로 보는 것이 좋습니다.
CAD 질량 계산과 실제 무게가 다른 이유
Material Density와 실제 소재를 대조
형상은 맞는데 무게만 이상할 때
- CAD 재료가 임의의 Steel 또는 Aluminum으로 들어가 있는지
- 실제 소재가 A5052·A6061·A7075 중 무엇인지
- 판재 두께가 실제 구매 규격과 같은지
- 홀·포켓·중공부 형상이 최종 모델에 반영됐는지
- 볼트·와셔·인서트·용접물 등이 Assembly에 포함됐는지
- 도금·코팅·수지·고무 등 부가 재료가 빠져 있지 않은지
실제 생산품은 공차와 표면처리, 용접 비드, 가공 여유 때문에 이론값과 차이가 생길 수 있습니다. 그래서 양산품의 포장·운송·장비 하중을 계산할 때는 CAD 이론 질량과 시제품 실측 질량을 한 번 비교해두는 것이 좋습니다.
금속 재료 선택에서 비중만 보면 안 되는 이유
비중이 낮다고 무조건 좋은 재료는 아닙니다. 알루미늄은 가볍지만 같은 형상에서 강성과 내마모성이 철과 다르고, 티타늄은 가볍고 강하지만 가격과 가공성이 부담될 수 있습니다.
구리는 무겁지만 전기·열전도성이 필요한 곳에서는 대체가 쉽지 않습니다.
| 검토 항목 | 왜 같이 봐야 하나 |
|---|---|
| 비중·밀도 | 제품 질량·운송·구동 하중 |
| 인장·항복강도 | 파손과 영구변형 |
| 탄성계수 | 같은 하중에서 처짐과 강성 |
| 경도·내마모성 | 마찰·금형·슬라이딩 수명 |
| 내식성 | 실외·습기·약품 환경 |
| 열전도율 | 방열·금형 냉각·열변형 |
| 가공성·용접성 | 가공시간·공구수명·제작 난이도 |
| 가격·수급성 | 양산 원가와 납기 안정성 |
금속 비중표 관련 글
금속 비중표 FAQ
철 비중은 7.85인가요 7.87인가요?
순철 대표값은 약 7.87, 일반 탄소강은 설계와 견적에서 약 7.85를 많이 사용합니다. 실제 강종과 공급사 데이터시트가 있다면 그 값을 우선합니다.
알루미늄 비중은 모두 2.7인가요?
아닙니다. 대표적으로 A5052는 약 2.68, A6061은 약 2.70, A7075는 약 2.81 정도로 합금 조성에 따라 차이가 있습니다.
SUS304와 SUS316 무게 차이는 큰가요?
SUS304 약 7.93, SUS316 약 7.98 수준으로 같은 부피에서 차이는 크지 않습니다. 다만 대형 구조물이나 수량이 많으면 누적 차이가 생길 수 있습니다.
금속 비중값을 그대로 g/cm³ 밀도로 써도 되나요?
상온에서 물의 밀도가 약 1g/cm³이기 때문에 실무 계산에서는 숫자가 거의 같게 쓰입니다. 다만 비중은 단위 없는 상대값이고 밀도는 질량/부피 단위를 갖는 물리량입니다.
판재 무게 계산에서 왜 1,000,000으로 나누나요?
치수를 mm로 입력하면 부피는 mm³가 됩니다. 이를 cm³와 g 단위로 변환한 뒤 kg로 바꾸는 과정을 한 번에 정리하면 길이×폭×두께×밀도÷1,000,000이 됩니다.
CAD에서 계산한 무게와 실제 부품 무게가 다른 이유는?
재료 Density가 다르거나 홀·포켓·용접·표면처리·실제 판두께가 반영되지 않았을 수 있습니다. CAD의 Material과 실제 구매 소재를 먼저 대조하세요.
황동 비중은 왜 범위로 표시하나요?
황동은 구리와 아연의 조성비가 다양한 합금군이므로 규격에 따라 밀도가 달라집니다. 정확한 견적은 C3604 등 실제 재질 규격 데이터시트를 확인합니다.
금속 비중이 높으면 더 강한 재료인가요?
아닙니다. 강도는 합금 성분·열처리·조직·가공 상태에 따라 달라지고 비중과 직접 비례하지 않습니다. 재료 선택에서는 강도·강성·내식성·가공성·가격까지 같이 봐야 합니다.
금속 비중표는 무게 예측의 시작점
금속 비중표는 재료를 비교하거나 부품 무게를 빠르게 예측할 때 매우 유용합니다. 알루미늄은 철보다 훨씬 가볍고, 구리와 황동은 철보다 조금 더 무거우며, 금과 텅스텐 같은 고비중 금속은 같은 부피에서도 무게가 크게 나갑니다.
다만 비중이 높다고 무조건 강한 재료는 아니고, 비중이 낮다고 항상 좋은 재료도 아닙니다. 실제 설계에서는 비중 + 강도 + 강성 + 내식성 + 가공성 + 가격 + 수급성을 함께 비교하고, 최종 질량 계산에는 실제 소재 규격의 Density를 적용하는 것이 가장 안전합니다.
