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  • 기사등록 2022-02-24 09:26:13
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▲ KRISS 안전측정연구소 박재영 선임연구원(좌)과 백운봉 책임연구원(우)이 수소취성 측정 시스템을 이용해 소재의 성능을 평가하고 있다.



[기계신문] 한국표준과학연구원(KRISS) 안전측정연구소가 국내 대기업의 수소전기차 수출에 도움을 줄 수 있는 핵심 기술을 개발했다.


KRISS 안전측정연구소 수소에너지소재연구팀은 수소전기차에 사용되는 금속 소재에 대해 저온 고압 수소가스 환경에서 수소취성(Hydrogen environment embrittlement)을 측정할 수 있는 시스템을 개발하고 소재의 성능을 평가하는 데 성공했다.


KRISS는 미국·일본·독일과 함께 금속 소재의 수소 사용 적합성 평가기술에 대한 국제비교를 완료했다. 수소전기차용 소재의 성능평가 국제공인기술을 확보함에 따라 미국·유럽 등 해외 국가에 국산 소재로 생산된 수소전기차를 수출하는 데 큰 도움이 될 전망이다.



▲ KRISS 안전측정연구소 수소에너지소재연구팀이 수소취성 측정 시스템을 이용해 소재의 성능을 평가하고 있다.



수소가스를 대면하는 소재는 수소취성 손상을 동반한다. 수소취성이란 수소가 금속 등의 소재에 침투해 취성을 일으키는 현상을 말하며, 이로 인해 수소에너지 사용 제품에 치명적인 손상을 주기도 한다. 안전한 수소에너지 활용을 위해서는 사용 환경에서 해당 소재의 충분한 성능 확인이 필요하다.


최근 전 세계적으로 친환경 수소전기차가 보급되면서 수소취성을 방지하고 문제를 관리하는 방법론이 대두되고 있다. 특히 수소전기차에서 수소취성은 차량의 안전과 직결되기에 국제적인 성능평가 및 공인이 필요하다.


KRISS 수소에너지소재연구팀은 이 같은 문제를 선제적으로 해결하기 위해 수소전기차에 사용되는 금속 소재에 대해 저온 고압 수소가스 환경에서 수소취성을 측정할 수 있는 시스템을 개발하고 소재의 성능을 평가하는 데 성공했다.



▲ 저온 고압 환경 수소취성 측정 시스템 및 측정결과



이번 기술은 -50 ℃. 875 bar의 수소가스 환경에서 금속 소재를 당겨 공기 중의 결과와 비교함으로써 수소가스에 민감한 정도인 수소취성을 측정해 해당 소재의 수소 환경에서 사용하기에 적합한지 여부를 판단할 수 있다.


KRISS는 국제적으로 이러한 시험 능력과 정확도를 상호 비교하기 위해 IPHE(International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy) 주도의 국제비교에 참가해 미국(SNL), 일본(Kushu Univ.), 독일(MPa stuttgart)과 함께 국제비교를 실시했다.



▲ 성능시험 국제비교 결과



최근 UN은 수소전기차의 안전성 확보를 위한 법규인 UN GTR 13 제정을 위해 협의 중인데, KRISS 수소에너지소재팀은 한국 대표로 참여해 연구결과를 토대로 관련 의견을 개진하고 있다. 또한, 국내에서도 국토교통부의 관련 기준개정을 위한 연구용역을 끝마쳤다.


참고로, UN GTR 13(UN-Global technical regulation No. 13-Global technical regulation on hydrogen and fuel cell vehicles)은 국제기구로서 수소전기차가 전 세계 어디에서나 믿고 구매할 수 있도록 안전기준을 제정하고 그 법규에 만족하는 자동차는 누구나 안심하고 사용할 수 있도록 법규의 국제적 통일을 도모한다.



▲ 수소취성 민감도를 위한 시료 파단면 전자현미경 사진



KRISS 수소에너지소재연구팀 백운봉 책임연구원은 “그동안 국내 대기업이 생산하는 수소전기차 소재의 관련 기준 만족 여부를 알 수 없었다”며 “이번 연구결과를 통해 관련 근거를 확보함으로써 일본 등 선진국이 기술장벽으로 활용할 수 있는 걸림돌을 제거해 국산 수소전기차 수출에 도움이 될 것”이라고 말했다.


이번 연구결과는 KRISS 주요사업과 국토교통부 ‘수소전기차용 내압용기 및 부품의 금속·비금속 소재 안전사용 적합성 평가기술 개발’ 사업의 지원을 받아 진행됐다.


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한음표 기자 hup@mtnews.net

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