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수소 환경에서 EPDM·HNBR·FKM O-ring의 Failure Mode 9가지 1️⃣ Rapid Gas Decompression Blistering – 수소가 만든 보이지 않는 “내부 폭탄”수소 환경 고무에서 가장 전형적인 모드는 **RGD(급가스감압 기포 파손)**이다.고압(예: 700bar급)에서 장시간 노출된 O-ring 내부에는 수소가 고용·확산되어 포화 상태에 가까워진다. 이때 감압을 빠르게 진행하면,고무 매트릭스 내부 국부 영역에서 기포가 핵생성 → 미세 기포들이 서로 연결되며 내부 박리겉보기에는 멀쩡한데, 단면 절단 시 스펀지처럼 구멍이 촘촘히 분포한 형태가 관찰된다.재질별 특징은 다음과 같다.EPDM: 유리전이온도가 낮고 매트릭스가 비교적 연성이라 기포가 커지면서도 바로 깨지지 않고 “기포 + 부풀어 오른 영역”으로 보이는 경우가 많다.HNBR: 내유성 개질 때문에 .. 2025. 12. 4.
Cryogenic -253℃, 왜 ‘특별한 온도’인가 액화수소의 끓는점인 -253℃는 일반적인 극저온(-196℃ 액체질소 수준)을 한 단계 더 넘어선 영역이다. 이 온도에서는 대부분의 금속이 상온과 전혀 다른 기계적 거동을 보인다. 탄성계수, 항복강도, 연신율, 충격인성, 열팽창계수까지 동시에 변하면서 용기·밸브·배관의 설계를 다시 생각하게 만든다. 특히 알루미늄, 오스테나이트계 스테인리스, 니켈합금은 모두 FCC 구조라는 공통점이 있지만, 수소와 만났을 때의 반응과 미세조직 변화는 상당히 다르다. 이 글에서는 -253℃에서 세 재질이 어떻게 변하는지, 실제 설계자가 보는 관점에서 정리해본다.1. 극저온에서 공통적으로 일어나는 기계적 변화1) 강도는 올라가고, 연성은 줄어드는 쪽으로 이동온도가 내려가면 대부분의 금속에서 전위 이동이 어려워지고, 항복강도와 .. 2025. 12. 3.
PA6·PA66·PPS·PPA의 수소환경 내 크리프·흡수·내압 특성 비교 🔵 ① 수소흡수(H₂ Uptake) — ‘흡수량이 아니라 흡수 메커니즘’이 차이를 만든다1) PA6·PA66 (나일론 계열)흡수량이 가장 높다. (수분뿐 아니라 비극성 기체도 미량 흡수)아마이드(–CONH–) 그룹이 존재해 폴라 사이트가 많아 투과가 용이하다.수소를 직접 흡착하는 것이 아니라, 기존 수분 흡수 구조에 수소가 공존하는 형태로 흡수된다는 게 특징.결과적으로 치수 변화·강도 저하·크리프 증가를 유발.특징: 흡수량 > 팽윤 > 기계적 성능 저하 순으로 영향을 줌.2) PPS (Polyphenylene Sulfide)흡수량이 가장 낮음.황(S)–기반 분자 구조는 비극성·결정성↑ → 수소 확산 저감실제 시험에서도 PPS는 PA 대비 1/10 이하 수준의 수소 흡수량을 보임.특징: 치수 안정성 최상.. 2025. 12. 2.
액화수소용 밸브의 단열·재질·시트 설계 난제 총정리 🔹 ① 액화수소 온도(-253°C)의 절대적 한계가 만드는 ‘재료 선택의 역설’액화수소 환경은 모든 밸브 기술 중 가장 혹독한 조건이다.-253°C라는 극저온은 단순히 차갑다는 수준이 아니라 금속의 상변태, 미세조직 수축, 탄성계수 변화, 프랙처터프니스(파괴인성)의 급락을 동시에 불러온다.이 때문에 다음과 같은 역설이 발생한다.강한 금속일수록 더 취약해진다일반적인 고강도강(SCM, SNCM 계열)은 극저온에서 탄성·연성이 사라지며 취성 파괴가 빠르게 진행된다.즉, 강한 재질을 쓰면 더 강해야 할 밸브가 극저온에서 오히려 *‘약점 덩어리’*가 되어버린다.스테인리스강도 완벽하지 않다SUS304L/316L은 극저온 인성이 좋아 LNG 산업에서는 표준이지만,LH₂ 환경에서는 수소확산 + 극저온 수축 이중 스트.. 2025. 12. 2.
금속 수소취성, 실제 현장에서 나타나는 7가지 패턴과 예방 설계 기법 ① 패턴 1 — 미세조직 경계 기반 균열(Grain Boundary Assisted Cracking)수소취성이 실제 고압 부품에서 가장 먼저 드러나는 패턴은 입계(grain boundary) 기반의 미세균열 발생이다.현장 설비에서 분해했을 때 발견되는 특징적 형태는 다음과 같다.균열이 금속 조직 내부보다 입계에서 우선적으로 연결됨선형(linear)보다는 산발(sparse) 형태로 퍼짐기계적 과부하가 없었음에도 ‘마치 오래된 유리처럼’ 잘게 산란된 파괴면이 나타남이는 수소가 입계에 축적되며 결합력을 느슨하게 만들기 때문이다. 특히고강도 스틸(>900 MPa) 계열에서 확률이 크게 증가한다.• 현장 예방 설계 포인트입계 강화 요소(예: Ti, Nb, V 미세탄화물) 첨가, 저온 단조 공정 활용, 과도한 열처.. 2025. 12. 1.
700bar급 수소밸브에서 발생하는 재료 피로 메커니즘 완전분석 🔷 ① 700bar 환경의 ‘실제 압력 스트레스 프로파일’은 어떻게 형성되는가수소 밸브는 단순히 700bar 정압을 견디는 부품이 아니다. 실제 차량·충전소 운영 환경에서 밸브가 경험하는 압력 스트레스는 다음 4가지 패턴이 복합적으로 작용한다.● (1) 압력상승 속도(Ramp-up Rate)의 영향충전 시 0 → 875bar(over-shoot)까지 초당 수십 bar의 가압이 발생이때 밸브 내부의 시트·스프링·스풀·하우징은 열-기계 복합 응력을 동시에 받음동일한 700bar라 해도 “정압 유지”와 “급가압”은 완전히 다른 피로 수명곡선을 만든다● (2) 반복 충·방전으로 인한 Cycle Fatigue예) 승용차 15년 운행 기준평균 7,000~10,000회 이상의 미세 압력 싸이클시험실 내 Cycle .. 2025. 12. 1.

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