영하 196℃ 극저온 처리로 수소인프라 금속 구조재 딜레마 해결 작성일 08-31 26 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">포스텍</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="PSZ5DdYCiR"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1972ebaa95c9fd36c149090ef9f48c0cf40e4ad1f4064efbe15e8476096eed28" dmcf-pid="Qv51wJGhnM" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 김형섭 포스텍 친환경소재학과·신소재공학과 교수, 김래언 친환경소재학과 박사과정생, 최주미 석사과정생. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/31/dongascience/20260831113350983cpiz.png" data-org-width="680" dmcf-mid="6CDwQ7AiMe" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/31/dongascience/20260831113350983cpiz.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 김형섭 포스텍 친환경소재학과·신소재공학과 교수, 김래언 친환경소재학과 박사과정생, 최주미 석사과정생. 포스텍 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="40aa94f6b623fce5b856fd445b26d9a446c7dfd5e3dc9e044316f189415f9ae0" dmcf-pid="xT1triHlJx" dmcf-ptype="general">금속을 단단하게 만들수록 수소가 침투해 내구성이 저하되기 쉬운 '수소취성' 딜레마를 해결할 방안을 국내 연구팀이 제시했다. 수소 저장이나 운송 인프라, 극저온 설비에 필요한 금속 구조체 설계 난제를 해결할 기술로 기대된다.</p> <p contents-hash="81038e80be3a2593991680c006e02effa52adf290513c7ca27c2d3e871bc20eb" dmcf-pid="yQLobZd8RQ" dmcf-ptype="general"> 포스텍은 김형섭 친환경소재학과·신소재공학과 교수팀이 극저온 처리와 열처리를 결합해 금속의 강도와 수소취성 저항성을 동시에 끌어올리는 데 성공했다고 31일 밝혔다. 연구결과는 지난해 12월 1일 국제학술지 '머티리얼즈 리서치 레터스'에 온라인으로 공개됐다.</p> <p contents-hash="dcf41bbca6f8e8568a2a801c34e84acc29128843a9a2821882fa6fd7921ca8df" dmcf-pid="WxogK5J6LP" dmcf-ptype="general"> 탄소중립을 달성하기 위한 차세대 청정에너지원으로 수소가 주목받으면서 수소 저장용기와 배관 등 수소 인프라의 안전성 확보도 중요하다. 금속 소재의 강도를 높일수록 수소취성이 일어난다는 점이 딜레마로 지목된다. 수소취성은 수소 원자가 금속 내부로 침투해 약화시켜 균열이나 파손을 유발하는 현상이다. </p> <p contents-hash="7bc3598e7f88e962ed049b03525e7b6c8e55e7fa1254f076dc5f3d4f7da6a30f" dmcf-pid="YMga91iPM6" dmcf-ptype="general"> 보통 금속 내부에 일부러 미세한 결함을 설계해 금속 원자층이 서로 미끄러지는 것을 막아 강도를 높인다. 미세한 틈은 수소가 침투해 균열이 시작되는 약점이기도 하다.</p> <p contents-hash="f4fe08ede463e4607abc9fb30dd0ac4d635f3190a1211a8d41816b883c712d0d" dmcf-pid="GRaN2tnQM8" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 '나노쌍정'이라는 구조에 주목했다. 나노쌍정(Nanotwin)은 수 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 간격으로 형성되는 결정 내부의 대칭 구조다. 전위 이동을 효과적으로 막아 금속 강도를 높이면서도 수소가 잘 모이지 않도록 하는 구조지만 나노쌍정을 만드는 과정에서 수소에 취약한 약점이 동시에 생긴다는 점이 숙제다.</p> <p contents-hash="e4b230d230a08b1f489f52ba04cd04dc7ac47eaed04d1816f94fe4e02bcb4301" dmcf-pid="HeNjVFLxR4" dmcf-ptype="general"> 영하 196℃ 극저온에서 고엔트로피 합금에 힘을 가해 나노쌍정을 촘촘히 생성한 뒤 500℃ 정도로 데우자 튼튼함에 기여하는 나노쌍정은 남고 수소취성의 원인이 되는 결함만 줄어들었다. 고엔트로피 합금은 다양한 원소를 동시에 도입해 무질서도(엔트로피)를 높인 소재다.</p> <p contents-hash="6a1414869d949720df809338b10e1cfc6a595e53de2b4df620f36d3269bdd4c3" dmcf-pid="XdjAf3oMef" dmcf-ptype="general"> 새로운 방식으로 만든 합금은 일반 합금보다 항복강도가 2.2배 높아졌고 수소가 파고들어 부서지는 표면층 깊이가 크게 줄었다. 항복강도는 영구적인 변형이 일어나기 시작하는 최소한의 힘을 말한다.</p> <p contents-hash="4f9b42d725e27a15e43a3603bc897bc135118db1690251e4ac3257b38712c8b8" dmcf-pid="ZJAc40gRRV" dmcf-ptype="general"> 개발된 합금이 상용화되면 수소 저장용기와 배관, 극저온 구조물 안전성을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="7c10530fcf85f752c566f8371ed7757aa757f5acd2413a327358dd9878cef643" dmcf-pid="5ick8paei2" dmcf-ptype="general"> 김 교수는 "극저온 나노쌍정 공학을 통해 금속재료의 강도와 수소취성 저항성 사이의 오랜 상충 관계를 극복할 수 있음을 보였다"며 "향후 수소 저장 및 운송 인프라를 비롯한 다양한 차세대 구조재 설계에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다"고 밝혔다.</p> <p contents-hash="5918710865ed0cf59fa18602b174af301c80793bd2fb8e119fe1741178ccc082" dmcf-pid="1IYGAxvmM9" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1080/21663831.2025.2596162 </p> <p contents-hash="c7b7edbb46015e68d7f2149cffc9b045a574eed02fa17e5873d3ff0414ba2214" dmcf-pid="tCGHcMTsMK" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 넷플릭스 주가 40% 급락…과거 폭락장선 어김없이 반등 08-31 다음 컬리N마트, 1년 만에 거래액 10배 늘었다 08-31 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
