• 기계저널
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• 제51권11호
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• pp.45-50
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• 2011

연료전지 자동차의 700MPa 고압수소저장을 위한 기술 개발이 진행되고 있다. 고압수소저장에서 재료 문제는 고압수소가스에 재료가 노출되는 데 다른 수소취화가 중요하여 그에 관한 연구가 진행되고 있다. 이 글에서는 차량탑재 용기와 수소 스테이션의 안전성 확보를 위한 규제를 비롯한 수소취화에 대응하여 그 재료 규제에 관한 국제 동향을 소개한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1497-1502
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• 2013

수소를 친환경적 에너지원으로 사용하는 경우, 수소 압력용기용 강재의 수소취화 평가 및 안전성에 대한 신뢰성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는, in-situ SP 시험법을 적용하여 수소 저장용기로 사용이 검토되고 있는 SA372 강재의 가스 수소취화 거동을 평가하였다. 표면가공 조건을 달리한 시험편을 사용하여 대기압, 고압 수소가스 압력하에서 펀치속도를 달리한 SP 시험을 통해 가스수소 취화 거동을 조사하였다. 그 결과, SA372 강은 가스수소 압력하에서 현저한 수소취화 거동을 나타내었다. 이때 펀치속도에 따른 영향도 명확하게 나타나, 펀치속도가 낮을수록 현저한 수소취화를 나타내 낮은 SP 에너지 값을 나타내었다. 또한 SP 시험 후 파면양상 관찰결과도 펀치속도에 따른 수소취화 거동을 명확하게 나타내었다. 본 가압수소 시험조건에서는 시험편 표면조건의 영향은 명확하게 볼 수 없었다.

• 기계저널
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• 제51권11호
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• pp.42-44
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• 2011

이 글에서는 철강재료의 생산공정 및 사용 중 수소취화에 의해 발생하는 현상과 방지대책에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.193-195
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• 2011

강판재 사용에 있어 수소취성현상은 강판재가 고강도화됨에 따라 그 감수성이 커지는 것으로 알려져 있다. 특히 노출강판재의 경우, 표면으로부터 침투해 들어가는 수소에 의한 수소취화 거동에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 고강도 DP강을 시험편으로 하여, 음극전기분해법에 의해 수소를 강제주입시킨 후, DP강 표면하 subsurface zone의 수소취화 거동을 평가하고자 하였다. 미소경도분포 측정결과, 수소주입시간이 증가함에 따라 표면하 subsurface zone의 경도 또한 증가하는 것으로 조사되었다. 이는 수소에 의해 표면하 subsurface zone의 경화가 일어나 DP강의 기계적 특성에 영향을 미친것으로 판단된다. 미소경도분포의 측정결과와 미세조직 관찰결과로부터 수소임계침투깊이를 평가하였고, 이를 통해 DP강내 수소확산에 의한 수소임계침투깊이가 존재함을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제18권1호
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• pp.49-55
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• 2009

금속의 수소취화는 수소를 사용하는 설비의 안전성을 위협하는 중요한 문제이므로, 수소 환경에서 금속의 취화평가법에 관한 연구의 필요성이 요구되고 있다. 수소사회를 대비하기 위하여 대용량의 수소공급방법에 관한 연구가 진행되고 있는데, 기존의 천연가스 배관을 통한 공급방안이 검토되고 있다. 본 연구에서는 배관 내부에 수소혼합가스가 흐르면 배관모재부 및 용접부의 손상이 우려되므로, 국내에 건설되어 운용되고 있는 X65 천연가스 배관의 모재부를 대상으로 수소취화 거동에 대하여 연구하였다. 재료의 수소침투는 전기분극법을 사용하였으며 강도평가에는 소형펀치시험법을 사용하였다. 수소장입량의 증가에 따라서 금속의 강도가 저하되는 현상이 발견되는 재료도 있으나, 본 연구에 사용한 X65강의 모재부에서 수소취화의 영향은 거의 나타나지 않았으므로 수소영향에 의한 X65강 모재부의 강도저하는 발생하지 않는 것으로 판단된다. 또한 소형펀치시험을 이용함으로써 금속재료의 수소취화에 의한 기계적 강도변화를 평가할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.753-760
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• 2013

금속 재료의 수소취화 현상에 대한 분석은 수소플랜트의 안전성 평가를 위해 매우 중요하다. 수소환경하 취화된 재료의 기계적 물성과 파괴인성은 구조 건전성 평가에 가장 기본적이며 중요한 자료이다. 본 논문은 최근에 개발된 유한요소 해석 기반 현상학적 손상해석을 소형펀치 실험에 적용하고 Inconel 617 재료의 대기 중 소형펀치 실험결과와 비교 함으로써 손상해석 기법의 적용 타당성을 보였다. 또한 역변환 기법을 사용하여 소형펀치 실험으로부터 인장물성을 예측하고 인장실험으로부터 구한 재료 물성과 비교하여 적용 가능성을 검증하였다. 검증된 결과를 바탕으로 수소취화된 시편에 대한 소형펀치 실험결과에 역변환 기법과 손상해석을 적용하여 수소취화 된 재료의 기계적물성과 파괴인성을 예측하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.267-274
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• 2024

수소 취성 파괴는 수소가 풍부한 환경에 노출된 재료의 구조적 무결성을 보장하는 데 있어 다양한 산업 응용 분야에서 큰 도전 과제이다. 본 연구는 연성 파괴 모델인 Gurson-Cohesive 모델과 수소 확산 모델을 통합하는 수치 모델을 제안하고 수소 취화가 파괴 거동에 끼치는 영향을 조사한다. 사용된 연성 파괴 모델은 손상 진화를 모사하는 Gurson 모델과 균열 표면의 불연속성과 응력-균열폭 관계의 연화 거동을 설명하는 표면 요소 기반의 Cohesive zone 모델을 결합한 파괴 모델이며, 균열 시작 기준으로 공극과 삼축성을 고려한다. 또한, 파괴 모델과 통합된 수소 확산 분석은 수소 강화 탈결합(HEDE) 메커니즘과 그에 따른 균열 시작 및 진전에 미치는 영향을 고려하며, 응력-균열폭 관계에 대한 수소의 영향을 고려한다. 수치 예제로 매개변수 연구를 통하여 확산 계수와 수소 취화 파과 특성에 대한 민감도를 조사한다. 수소 확산 모델과 연성 파괴 모델을 통합한 프레임워크를 제시함으로써 본 연구는 수소 취화 파괴에 대한 이해를 제공하여 엔지니어링 응용 분야에서 기여할 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1377-1382
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• 2011

최근, 화석연료의 고갈과 환경오염의 문제로 인해 차세대 신재생 에너지에 대한 관심이 증대되고 있다. 그 중 수소연료는 친환경, 저장의 용이, 손쉬운 제조 등과 같은 장점에 반해 가연범위가 넓고, 폭발의 위험성이 단점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 간편한 SP 시험법을 이용하여 고압수소가스 분위기 하에서 in-situ 수소취화거동을 평가할 수 있는 시험기법을 확립하고자 한다. 그 적용성을 평가하기 위해서 수소저장용기 재료로 사용되는 스테인리스강(SUS316L)을 사용하여 대기압, 고압 헬륨 및 수소가스 분위기에서 시험하였다. 실험결과, 고압 수소가스 분위기에서는 수소 침투로 인해, 대기압 및 헬륨가스 분위기하에서와 달리, 시험편 표면에 미세균열 발생과 하중-변위 선도상 소성불안정 변형 영역에서 연신율 감소를 가져왔고, 파면관찰 결과 수소취화 균열이 관찰되어 SP시험법의 유효성을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.637-646
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• 2016

실온에서 인코넬 718의 UNSM(Ultrasonic nanocrystal surface modification)처리재, 수소취화재(100 bar, $300^{\circ}C$에서 120 h) 및 수소취화재의 UNSM처리재의 회전굽힘피로시험에 의해 얻어진 결과, 수소취화재는 미처리재의 S-N곡선보다 피로수명이 약 10~20 % 감소하며 부식피로나 비철재료처럼 피로한도 없이 점진적으로 감소하였다. 표면균열수는 수소취화의 영향으로 평균입경($13{\mu}m$)보다 작은 균열의 비율이 약 80 %를 차지하였다. 결정입계, 표면 흠 등에 수소침투에 의한 취화현상으로 티어링(tearing)하면서 복수로 발생한 작은 표면균열은 불규칙적으로 분포하며 티어링하면서 성장, 합체되어 피로수명이 감소하는 것으로 추정된다. 미처리재에 비해서 UNSM처리재의 피로수명은 전 영역에서 크게 증가하였고, 수소취화된 시험편을 UNSM 처리한 후 피로시험을 실시하면 700 MPa에서 10배 이상, 600 MPa에서 20배 이상 증가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.340-345
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• 2010

For the conversion into hydrogen society, not only studying facilities of hydrogen production, storage, transportation and charging system but also developing technique of ensuring safety are essentially needed. Hence, for the first step of that, evaluated the hydrogen embrittlement of Inconel alloy 617, Ni-based super heat-resisting alloy, by small punch test. Prepared the various specimens through changing electrochemical charging time and measured the toughness degradation of the specimens by small-punch test. The analysis of hydrogen embrittlement behavior were carried out by investigating the fractured surface of specimens. This study has significance on revealing mechanism of hydrogen embrittlement behavior and the factor affecting hydrogen embrittlement in the future study.