Metals

금속의 독특한 물리적 성질은 그 내부의 결합 방식과 원자 배열, 즉 금속 결합과 결정 구조에서 비롯된다. 금속 원자는 최외각 전자를 쉽게 잃어 양이온이 되는 경향이 있으며, 이렇게 방출된 자유 전자가 양이온들 사이를 자유롭게 이동하는 '전자 바다'를 형성한다. 이 자유 전자들이 양이온들을 강하게 묶어주는 것이 금속 결합의 핵심이다.

이러한 결합 구조는 금속에 뛰어난 전기 전도성과 열전도성을 부여한다. 자유 전자가 전기나 열에너지를 쉽게 전달할 수 있기 때문이다. 또한, 결정 구조 내에서 원자들이 층처럼 배열되어 있어 외부 힘이 가해졌을 때 층끼리 미끄러지면서 형태를 변형시킬 수 있다. 이는 금속의 연성과 전성을 설명해주는 원리이다.

대부분의 금속은 원자들이 규칙적으로 배열된 결정 구조를 이루고 있다. 대표적인 구조로는 체심 입방 격자, 면심 입방 격자, 조밀 육방 격자 등이 있으며, 철은 온도에 따라 이러한 결정 구조가 변화하는 동소체 현상을 보인다. 금속의 이러한 미세한 결정 구조는 그 강도, 가공성, 전기적 성질 등에 직접적인 영향을 미친다.

금속의 높은 전기 전도성과 열전도성은 자유 전자의 존재에서 비롯된다. 금속 원자는 금속 결합을 통해 규칙적인 결정 구조를 이루며, 원자가 전자는 원자핵에 강하게 속박되지 않고 전체 결정 구조를 자유롭게 이동할 수 있다. 이렇게 자유롭게 움직이는 자유 전자의 구름이 전기와 열을 효과적으로 전달하는 매개체 역할을 한다.

전류가 흐를 때, 전압이 가해지면 이 자유 전자들이 특정 방향으로 질서 있게 이동하여 전기를 전도한다. 금속 중에서는 은이 가장 높은 전기 전도성을 보이며, 그 다음으로 구리와 금, 알루미늄 순이다. 이러한 높은 전도성 덕분에 구리와 알루미늄은 전선과 전기 배선의 주요 소재로 널리 사용된다.

열전도성도 유사한 원리로 설명된다. 금속의 한 부분이 가열되면, 그 부분의 자유 전자들의 운동 에너지가 증가한다. 이 고에너지 상태의 전자들이 금속 내부를 빠르게 이동하면서 열에너지를 다른 부분으로 전달한다. 따라서 금속은 일반적으로 열을 매우 잘 전도하며, 냄비나 냄비와 같은 조리 기구, 히트싱크 등 열 교환이 중요한 부품에 활용된다.

전기 전도성과 열전도성은 일반적으로 비례 관계에 있다. 즉, 전기를 잘 전도하는 금속은 열도 잘 전도하는 경향이 있다. 그러나 모든 금속의 전도도가 동일하지는 않으며, 순도와 결정 구조의 결함, 합금의 성분 등 여러 요인에 의해 그 정도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 스테인리스강은 철에 크롬 등을 첨가한 합금으로, 순수한 철에 비해 전기 및 열전도성이 낮은 편이다.

금속은 독특한 광택을 나타내는 것이 특징이다. 이 금속 광택은 금속 표면에 입사된 빛이 자유 전자에 의해 강하게 반사되기 때문에 발생한다. 이로 인해 금속은 반짝이는 외관을 가지며, 이 특성은 장신구나 장식용 재료로 널리 활용되는 이유가 된다.

또한 대부분의 금속은 가단성과 연성을 지닌다. 가단성은 망치로 두들기거나 압력을 가해 얇은 판으로 펼 수 있는 성질을 말하며, 연성은 금속을 잡아당겨 가느다란 선으로 뽑을 수 있는 성질을 의미한다. 이러한 성질은 금속의 결정 구조와 금속 결합에서 비롯된다. 금속 이온이 규칙적으로 배열된 결정 구조 내에서 자유 전자가 이동할 수 있어, 원자층이 서로 미끄러지더라도 결합이 쉽게 끊어지지 않기 때문이다.

구체적인 예로, 금은 매우 뛰어난 가단성을 보여 매우 얇은 박막으로 만들 수 있으며, 구리는 우수한 연성을 가지고 있어 전선으로 끌어올 수 있다. 반면, 주석은 비교적 가단성이 좋지만 연성은 떨어지는 편이다. 이러한 가공성 덕분에 금속은 강판, 와이어, 박막 등 다양한 형태로 성형되어 건축, 전기 배선, 포장 재료 등 무수한 분야에 사용된다.

금속의 광택과 가공성은 표면 상태와 순도에 크게 의존한다. 금속 표면이 산화되거나 다른 물질로 오염되면 광택이 사라지고, 가공 과정에서 불순물이 포함되면 취약해져 가단성과 연성이 저하될 수 있다. 따라서 실제 산업에서는 금속의 이러한 우수한 물성을 유지하고 향상시키기 위해 표면 처리 기술과 정련 공정이 중요하게 적용된다.

철금속은 주로 철을 주요 성분으로 하는 금속과 그 합금을 가리킨다. 대표적인 예로는 강철과 주철이 있으며, 이들은 높은 인장 강도와 상대적으로 저렴한 가격 덕분에 건축 구조물, 자동차 차체, 선박, 각종 기계와 공구 제작에 널리 사용된다. 철금속은 일반적으로 자성을 띠는 경우가 많으며, 공기 중의 산소와 물과 접촉하면 쉽게 산화되어 녹이 슬어 부식에 취약한 단점을 지닌다.

비철금속은 철을 주성분으로 하지 않는 모든 금속을 포괄하는 용어이다. 여기에는 구리, 알루미늄, 아연, 납, 니켈, 주석 등이 포함되며, 귀금속으로 분류되는 금, 은, 백금도 이 범주에 속한다. 비철금속은 철금속에 비해 부식에 대한 저항성이 높거나, 전기 전도도가 우수하거나, 밀도가 낮은 등 다양한 특성을 보인다. 예를 들어, 알루미늄은 가벼워 항공기 제작에, 구리는 전기 전도성이 뛰어나 전선 제조에 적합하다.

이러한 분류는 금속의 화학적 조성과 주요 용도에 기반을 둔다. 철금속은 주로 중공업과 기반 시설 건설의 핵심 재료인 반면, 비철금속은 전자 산업, 특수 공학, 장신구 제작 등 더 다양하고 정밀한 분야에서 활용된다. 두 범주의 금속은 종종 서로의 단점을 보완하기 위해 합금 형태로 결합되기도 한다.

귀금속은 화학적으로 매우 안정적이고 부식에 강하며, 자연 상태에서 비교적 희소한 금속을 가리킨다. 이들은 높은 경제적 가치를 지니며, 주로 장신구, 주화, 투자 자산으로 사용된다. 대표적인 귀금속으로는 금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴 등이 있다. 이들 중 금, 은, 백금은 특히 역사적으로 오랫동안 화폐와 장식품의 재료로 사랑받아 왔다.

귀금속의 가장 큰 특징은 우수한 내식성이다. 공기 중의 산소나 물과 반응하기 어려워 변색이나 부식이 거의 일어나지 않는다. 이는 금속 표면에 형성되는 얇은 보호 산화막 덕분이기도 하다. 또한 대부분 높은 밀도와 융점을 가지며, 아름다운 광택과 가공성이 뛰어나 세공하기에 적합하다. 이러한 물리적, 화학적 안정성 덕분에 귀금속은 시간이 지나도 그 가치를 유지하는 것으로 평가받는다.

귀금속은 그 용도에 따라 크게 세 가지 분야에서 활용된다. 첫째는 장신구 및 장식품으로, 미적 가치와 내구성을 동시에 요구하는 분야이다. 둘째는 금융 및 투자 자산으로, 특히 금괴나 금화 형태로 보관되며 경제 불확실성 시 피난 자산 역할을 한다. 셋째는 산업용으로, 예를 들어 백금과 팔라듐은 자동차 배기 가스 정화 촉매로, 은은 전자 제품의 도체로 널리 쓰인다.

알칼리 금속은 주기율표 1족에 속하는 금속 원소군으로, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프란슘이 이에 포함된다. 이들은 매우 반응성이 높아 공기 중의 수분이나 산소와 격렬하게 반응하며, 물과 접촉하면 폭발적으로 반응하여 수소 가스를 발생시킨다. 이러한 높은 반응성 때문에 자연 상태에서는 순수한 금속 형태로 발견되지 않으며, 항상 다른 원소와 결합한 화합물 형태로 존재한다. 실험실이나 산업 현장에서 다룰 때는 특별한 주의가 필요하다.

알칼리 토금속은 주기율표 2족에 속하는 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐을 말한다. 알칼리 금속보다는 반응성이 낮지만, 여전히 상당히 활발한 금속이다. 이들 역시 공기 중에서 서서히 산화되며, 물과 반응하지만 알칼리 금속만큼 격렬하지는 않다. 마그네슘과 칼슘은 특히 산업적으로 중요성이 크다.

이들 금속의 가장 큰 특징은 최외각 전자 껍질에 각각 1개와 2개의 전자를 가지고 있어, 이 전자를 쉽게 잃고 안정된 양이온이 되려는 경향이 있다는 점이다. 이로 인해 강한 염기성을 띠는 수산화물을 형성하며, 대부분의 염은 물에 잘 녹는 성질을 가진다. 알칼리 금속과 그 화합물은 고온에서 타면 특유의 선명한 불꽃 색을 내는데, 이를 이용해 불꽃 반응 시험을 통해 원소를 구별하기도 한다.

주요 용도로는 리튬은 배터리와 합금에, 나트륨은 냉각제 및 여러 화합물의 원료로, 칼륨은 비료 성분으로 쓰인다. 알칼리 토금속 중 마그네슘은 가벼운 합금 재료로, 칼슘은 건설 자재와 생체 필수 원소로, 바륨은 의료용 조영제에 활용된다.

전이 금속은 주기율표의 중앙에 위치한 원소군으로, d-구역 원소라고도 불린다. 이들은 일반적으로 단단하고, 높은 녹는점과 끓는점을 가지며, 좋은 전기 전도성과 열전도성을 보인다. 대표적인 예로는 철, 구리, 니켈, 크롬, 아연, 은, 금 등이 있다. 이들의 가장 큰 특징은 불완전한 d-궤도에 전자를 가지고 있어 다양한 산화수를 나타낼 수 있다는 점이다. 이러한 특성 덕분에 촉매 역할을 하거나, 다양한 색을 띠는 착화합물을 형성하기도 한다.

전이 금속은 산업에서 매우 중요한 역할을 한다. 철은 강철의 주원료로, 건축, 자동차, 선박 등 거의 모든 중공업 분야의 기초를 이룬다. 구리는 뛰어난 전기 전도성으로 인해 전선과 전자 부품에 널리 사용된다. 니켈은 내식성과 내열성이 뛰어나 스테인리스강의 합금 원소로, 크롬은 도금과 합금을 통해 강철의 내식성을 높이는 데 쓰인다. 또한 백금과 같은 금속은 자동차의 배기 가스 정화 장치인 촉매 변환기에 핵심 소재로 활용된다.

이들 금속은 그 화학적 성질에 따라 여러 하위 그룹으로 나눌 수 있다. 제1족 원소의 구리, 은, 금은 주화 금속으로도 알려져 있으며, 특히 은과 금은 귀금속으로 분류된다. 제8족 원소인 철, 루테늄, 오스뮴은 철족 원소라고 불린다. 한편, 아연, 카드뮴, 수은은 제12족 원소에 속하며, 이들은 d-궤도가 완전히 채워져 있어 전형적인 전이 금속과는 약간 다른 성질을 보이기도 한다.

광석 채굴은 지각에 존재하는 금속 원소를 함유한 광물 덩어리인 광석을 지하 또는 지표에서 추출하는 과정이다. 이는 금속 생산의 첫 번째 단계로, 이후의 제련과 정련 공정을 위한 원료를 공급한다.

채굴 방법은 광상의 위치, 규모, 형태, 경제성 등에 따라 결정된다. 주요 방법으로는 지표에서 대규모로 광석을 굴착하는 노천 채굴과 지하 갱도를 파서 광맥을 따라 채굴하는 지하 채굴이 있다. 노천 채굴은 구리, 철, 알루미늄 원료인 보크사이트 채굴에 널리 사용되며, 지하 채굴은 심부에 매장된 금, 은, 아연, 납 등의 채굴에 적용된다.

채굴된 원광석은 일반적으로 순수한 금속을 함유하지 않으며, 다양한 불순물과 함께 산화물이나 황화물 등의 형태로 존재한다. 따라서 채굴 후에는 파쇄, 선별 등의 물리적 처리를 통해 품위를 높인 정광으로 가공하여 운송 비용을 절감하고 제련 효율을 높인다.

광업은 경제적 가치가 높은 산업이지만, 지형 변화, 생태계 파괴, 채굴 폐기물 발생, 수질 오염 등의 환경적 영향을 동반한다. 이에 따라 현대의 광산 개발에는 환경 영향 평가와 지속 가능한 채굴 기술 적용이 점점 더 중요시되고 있다.

제련 공정은 광석에서 금속을 추출하는 핵심적인 과정이다. 대부분의 금속은 자연 상태에서 산화물이나 황화물 같은 광물 형태로 존재하기 때문에, 이를 순수한 금속으로 분리해내는 화학적 환원 과정이 필요하다. 제련 방법은 목표 금속의 종류와 광석의 특성에 따라 크게 달라진다.

가장 대표적인 제련 방법은 철의 생산에 사용되는 고로를 이용한 방법이다. 철광석(주로 산화철), 코크스(환원제), 석회석을 고로 상부에서 투입하고 하부에서 고온의 공기를 불어넣어 산소를 제거한다. 이 과정에서 생성된 선철은 약 4%의 탄소를 포함하며, 이를 다시 정련하여 강철을 만든다. 구리나 납 같은 비철금속의 경우에는 황화물 광석을 로스팅하여 산화시킨 후, 용광로에서 코크스로 환원시키거나 또는 전해 정련 공정을 통해 고순도의 금속을 얻는다.

알루미늄은 보크사이트 광석에서 알루미나를 추출한 후, 용융 상태의 크라이올라이트 용액에서 전기분해를 통해 생산된다. 이 홀-에루 과정은 매우 많은 전력을 소비한다. 한편, 금이나 백금 같은 귀금속은 시안화법이나 아말감법 같은 특수한 습식 제련 공정을 통해 정제되는 경우가 많다.

제련 공정은 일반적으로 고온에서 진행되며 대규모의 에너지를 필요로 한다. 따라서 공정 효율을 높이고 에너지 소비를 줄이기 위한 기술 개발이 지속되고 있으며, 2차 금속 즉, 재활용된 금속을 재용해하여 사용하는 것도 중요한 생산 경로로 자리 잡고 있다.

정련은 제련 과정을 통해 얻은 불순물이 많은 금속을 더욱 순수하게 만드는 공정이다. 주로 전기 분해나 화학적 처리를 통해 이루어진다. 예를 들어, 구리의 전해 정련에서는 불순물이 포함된 구리 양극판을 전해액에 담그고 전류를 흘려 순수한 구리만이 음극에 석출되도록 한다. 알루미늄의 경우, 바이어법으로 얻은 알루미나를 용융염 전해 방식으로 정련하여 고순도 알루미늄을 생산한다.

합금은 두 가지 이상의 금속 원소, 또는 금속과 비금속 원소를 결합하여 만든 물질로, 단일 금속보다 우수한 특성을 가진다. 합금을 만드는 주된 목적은 강도, 경도, 내식성, 또는 가공성을 향상시키기 위함이다. 합금은 구성 원소가 원자 수준에서 고용체를 이루는 경우와 금속간 화합물을 형성하는 경우 등 다양한 방식으로 결합된다.

대표적인 합금과 그 용도는 다음과 같다.

이러한 정련과 합금 제조 기술은 금속 소재의 성능을 극대화하고, 다양한 산업 분야의 요구를 충족시키는 데 필수적이다.

철은 지각에서 풍부하게 존재하는 금속 원소로, 순수한 형태보다는 탄소와의 합금인 강철 형태로 널리 사용된다. 철은 광석 형태로 채굴되며, 제련 과정을 거쳐 순수한 금속으로 추출된다. 순철은 비교적 무르고 강도가 낮지만, 탄소와 합금하여 강철을 만들면 강도와 경도가 크게 향상된다. 강철은 탄소 함량에 따라 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강 등으로 분류되며, 각기 다른 특성과 용도를 가진다.

강철은 현대 산업에서 가장 중요한 구조 재료 중 하나이다. 건축 및 토목공학 분야에서는 철근 콘크리트와 구조용 강재로, 자동차 및 조선 산업에서는 차체와 선체 제조에 핵심적으로 사용된다. 또한 기계 부품, 공구, 철도 선로, 다양한 가전제품에 이르기까지 그 응용 범위가 매우 넓다. 강철의 이러한 범용성은 우수한 기계적 성질, 비교적 낮은 생산 비용, 그리고 재활용이 용이하다는 점에서 비롯된다.

강철의 성질을 더욱 개선하기 위해 다양한 합금 원소를 첨가한 합금강도 널리 사용된다. 예를 들어, 크롬과 니켈을 첨가한 스테인리스강은 내식성이 뛰어나며, 망간을 첨가하면 내마모성이 증가한다. 텅스텐과 바나듐 등을 첨가한 공구강은 고온에서도 강도를 유지해야 하는 절삭 공구에 사용된다. 이처럼 특수한 목적에 맞게 강철의 조성을 변화시켜 다양한 산업적 요구를 충족시키고 있다.

알루미늄은 지각에서 산소와 규소 다음으로 풍부한 금속 원소로, 가벼우면서도 강도가 높아 현대 산업에서 필수적인 재료이다. 주로 보크사이트 광석에서 추출되며, 전기분해를 통한 홀-에루 공정으로 생산된다. 이 공정은 많은 전력을 소모하지만, 재활용 시에는 원료 생산에 비해 에너지를 크게 절감할 수 있어 경제적이고 환경 친화적이다.

알루미늄의 가장 큰 장점은 낮은 밀도와 우수한 내식성이다. 이러한 특성 덕분에 항공기와 자동차의 경량화, 건축 자재, 음료 캔, 전선 등 다양한 분야에 널리 사용된다. 또한 표면에 자연적으로 형성되는 얇은 산화막이 추가적인 부식을 방지하여 내구성을 높인다.

알루미늄은 다른 금속과의 합금으로도 널리 활용된다. 구리, 아연, 마그네슘, 망간 등을 첨가하여 강도와 경도를 높인 두랄루민과 같은 합금은 항공우주 및 고강도 구조물에 사용된다. 또한 주조와 압연, 단조 등 다양한 금속 가공이 용이하여 복잡한 형상의 부품 제작에도 적합하다.

구리는 화학 기호 Cu를 가지며, 적갈색의 독특한 광택을 띠는 연성과 전성이 매우 뛰어난 비철금속이다. 상온에서 고체 상태이며, 열전도율과 전기 전도율이 은 다음으로 높아 전기 및 열 관련 응용 분야에서 필수적인 재료로 사용된다. 또한 대기 중에서 표면에 얇은 산화막이 형성되어 내식성을 가지는 특징이 있다.

구리는 선사 시대부터 인류가 사용해 온 최초의 금속 중 하나로, 청동기 시대의 주요 재료였다. 현대에 와서는 그 뛰어난 전기 전도성 덕분에 전선과 전기 모터, 변압기 및 다양한 전자 부품의 핵심 소재로 광범위하게 쓰인다. 또한 열전도성이 우수하여 냉각기나 열교환기 제작에도 활용된다.

건축 분야에서는 내구성과 미적 가치를 인정받아 지붕 재료나 장식용 패널로 사용된다. 조각과 동상 제작, 그리고 악기 제조에도 중요한 역할을 한다. 동전 주조와 장신구 제작에도 역사적으로 널리 사용되어 왔다.

구리의 주요 생산 방식은 황화광석을 채굴하여 제련하는 것이다. 주요 생산국으로는 칠레, 페루, 중국 등이 있다. 사용 후 폐기된 구리는 재용해가 비교적 쉬워 재활용률이 매우 높은 편이며, 이는 자원 보존과 환경 보호 측면에서 중요한 의미를 가진다.

아연은 청백색을 띠는 비교적 부드러운 금속이다. 대기 중에서 표면에 얇은 산화막이 형성되어 내식성을 가지며, 주로 다른 금속의 부식 방지를 위한 도금 재료로 사용된다. 아연 도금은 철강 재료에 널리 적용되어 녹을 방지한다. 또한 황산 아연은 의약품과 비료의 원료가 되며, 다이캐스팅 공법을 통해 다양한 부품을 제작하는 데에도 쓰인다. 아연의 주요 광석은 섬아연석이다.

납은 무겁고 무른 회청색 금속으로, 밀도가 높고 가공이 용이하다. 화학적으로 안정되어 부식에 강한 특성을 보이므로, 역사적으로 배관 재료로 널리 사용되었다. 또한 방사선을 차단하는 능력이 있어 방사선 차폐 용도로 활용된다. 과거에는 납산 배터리의 전극 재료와 휘발유의 첨가제로도 쓰였으나, 인체에 대한 독성 문제로 현재는 사용이 크게 제한된다. 납의 주요 광석은 방연석이다.

아연과 납은 모두 비철금속에 속하며, 제련 과정을 거쳐 생산된다. 두 금속 모두 재활용이 가능하여 자원 순환에 기여한다. 그러나 납은 독성을 지니고 있어 폐기물 관리와 작업자 보건에 특별한 주의가 요구된다.

금속의 산화는 금속 원자가 주변 환경의 산소와 반응하여 전자를 잃고 양이온이 되는 과정이다. 이는 금속이 화학적으로 안정된 상태를 이루려는 경향에 기인한다. 대표적인 예로 철의 부식인 녹이 발생하는 과정은 철이 물과 산소에 동시에 노출될 때 시작된다. 철 표면에서 철 원자가 전자를 잃고 이온화되면, 이 전자와 물, 산소가 반응하여 수산화 이온을 생성한다. 최종적으로 철 이온과 수산화 이온이 결합하여 수산화철(II)이 생성되고, 이는 더욱 산화되어 적갈색의 수산화철(III), 즉 우리가 흔히 보는 녹으로 변한다.

모든 금속이 철처럼 심각한 부식을 겪는 것은 아니다. 알루미늄이나 아연과 같은 금속은 표면에 매우 얇고 치밀한 산화물 층을 빠르게 형성하는데, 이 층이 내부 금속을 추가적인 산화로부터 보호한다. 이러한 현상을 부동태화라고 한다. 반면, 철의 경우 생성되는 산화철의 부피가 원래 철보다 커서 표면에 균열이 생기고, 이 균열을 통해 산소와 물이 계속 내부로 침투하여 부식이 깊숙이 진행되는 결과를 초래한다.

부식의 속도는 환경 요인에 크게 의존한다. 전해질이 존재하면 이온의 이동이 촉진되어 부식이 가속화된다. 따라서 해수나 도로 제설용 염화칼슘과 같은 염분이 많은 환경에서는 부식이 매우 빠르게 진행된다. 또한, 산성 환경은 수소 이온이 전자 받개 역할을 하여 금속의 산화 반응을 촉진한다. 온도가 높을수록 분자의 운동 에너지가 증가하여 화학 반응 속도 역시 빨라진다.

이러한 산화와 부식의 원리를 이해하는 것은 금속 재료의 수명을 연장하고, 구조물의 안전성을 확보하며, 경제적 손실을 줄이는 데 필수적이다. 이를 바탕으로 도금, 합금, 희생 양극 사용, 방청제 도포 등 다양한 부식 방지 기술이 개발되어 적용되고 있다.

금속의 부식을 방지하는 방법은 크게 표면을 보호층으로 덮는 방법, 금속 자체의 성질을 변화시키는 방법, 그리고 전기화학적 방법으로 나눌 수 있다.

가장 일반적인 방법은 표면에 다른 물질의 층을 형성하여 금속이 환경과 직접 접촉하지 못하게 하는 것이다. 도금은 아연이나 크롬과 같은 다른 금속을 표면에 얇게 입혀 보호하는 방법이다. 예를 들어, 아연도금 강판은 아연층이 철을 부식으로부터 보호한다. 도장이나 페인트를 칠하는 것도 널리 쓰이는 방법이며, 양극 산화 처리로 알루미늄 표면에 강한 산화물 보호막을 인위적으로 생성하기도 한다.

금속 자체의 성질을 변화시켜 내식성을 높이는 방법으로는 합금이 대표적이다. 스테인리스강은 철에 크롬과 니켈 등을 첨가하여 만들어지며, 공기 중에서 표면에 치밀한 크롬 산화막이 형성되어 녹이 잘 슬지 않는다. 황동이나 청동과 같은 구리 합금도 우수한 내식성을 가진다.

전기화학적 원리를 이용한 대표적인 방법은 희생 양극이다. 이 방법은 보호하려는 금속 구조물에 더 반응성이 큰(더 쉽게 산화되는) 금속을 연결한다. 해수에 잠긴 선박의 선체나 파이프라인에 아연 또는 마그네슘 블록을 부착하면, 이 희생 양극 금속이 먼저 산화되면서 전자를 제공하여 주요 구조물인 철의 부식을 방지한다. 이와 유사한 전기화학적 방법으로 음극 방식이 있으며, 이는 외부에서 직류 전류를 인가하여 금속 구조물을 음극으로 만드는 방식이다.