EU R134.02는 압축수소를 사용하는 차량 및 저장 시스템의 안전성을 확보하기 위해 제정된 기술 규격으로, 수소 저장용기뿐 아니라 밸브, 조절기, 체크밸브, 필터, 피팅, 호스, 릴리프 장치 등 모든 고압 수소 구성품에 적용된다.
이 규격은 단순한 압력 규정이 아니라 수소의 물리적 특성(취성, 확산, 극저온 온도 변화, 반복 압력에 따른 피로)을 반영한 종합 기술 요구문서다.
아래는 R134.02가 실제 수소 구성품에 요구하는 핵심 기술 파라미터 10가지다.
1️⃣ 설계 압력(MDP: Maximum Design Pressure)
모든 수소 부품은 시스템의 최대 설계 압력을 기준으로 정의되어야 하며, 70MPa 저장 시스템을 기준으로 할 경우 일반적으로 87.5MPa 이상의 구조적 설계 여유가 요구된다.
이는 수소 충전 중 발생하는 압력 스파이크, 온도 변동, 반복 압력 조건을 모두 고려한 값으로 단순한 안전율이 아니라 실제 수소 작동 환경에서의 압력 변동 특성을 반영한 구조 설계 기준에 해당한다.
2️⃣ 파열 압력(Burst Pressure)
R134.02는 파열 압력이 설계 압력 대비 최소 2.25배 이상이어야 함을 명확히 규정한다.
수소는 금속 내부 미세 결함을 확산시키고 균열 성장을 촉진하는 특성이 있기 때문에, 동일 구조라도 수소 환경에서 파열 위험성이 증가한다.
따라서 파열 압력 기준은 다른 압력 시스템보다 더 엄격하게 적용되며, 연결부·체결부·시트 구조도 동일 기준을 적용한다.
3️⃣ 수소 누설 성능(Leak Tightness under Hydrogen)
R134.02는 수소(H₂) 기준 누설량만을 적용하며, 헬륨 기반 누설 요구사항은 포함하지 않는다.
시험 종류는 다음을 포함한다.
- 정적 누설(Static Leakage)
- 동적 누설(Dynamic Leakage)
- 온도 사이클 후 누설
- 반복 내압 후 누설
누설량 기준은 구성품에 따라 다르지만, 일반적으로 10⁻³~10⁻⁴ Ncm³/s 범위에서 관리된다.
오링·시트·체결부·금속 간 접촉부는 모두 동일한 누설 기준을 충족해야 한다.
4️⃣ 압력 반복 내구성(Pressure Cycling Durability)
수소 시스템의 압력은 충전 과정에서 수십 초 내 급격히 변화하며, 반복 환경에서는 피로 균열이 빠르게 진행된다.
R134.02는 밸브·피팅·라인 구성품에 대해 보통 15,000~30,000 cycle 이상의 압력 반복 시험을 요구한다.
평가 포인트는 다음과 같다.
- 구조체의 피로 변형 여부
- 스프링 및 내부 부품의 탄성 변화
- 시트 밀봉력 저하 여부
- 수소 투과에 따른 금속 강도 저하 여부
5️⃣ 온도 사이클 내성(Temperature Cycling Resistance)
수소 충전 중 발생하는 Joule-Thomson 냉각 효과로 인해 시스템 온도는 –40℃까지 급강하할 수 있다.
R134.02는 –40℃~85℃ 구간을 반복하는 온도 사이클 시험을 필수 항목으로 규정하며, 다음 조건을 평가한다.
- 극저온에서 시트·오링 경도 증가
- 금속 부품의 취성 증가
- 열팽창 계수 차이에 따른 밀봉력 불균형
- 온도 회복 후 기능 유지 여부
온도 사이클 이후 누설 또는 기능 장애가 있을 경우 불합격이다.
6️⃣ 수소 취성 저항성(Hydrogen Embrittlement Resistance)
모든 금속 구성품은 수소 환경에서 취성 파괴가 발생하지 않아야 한다.
R134.02는 ISO 11114-4 기준을 기반으로 금속 재질의 수소 취성 평가를 의무화한다.
고위험 부품
- 스프링
- 고강도 스틸 부품
- 얇은 벽 두께의 밸브 바디
- 용접부 및 브레이징 접합부
특히 체결부 및 고강도 스틸은 경도(HV) 제한 조건이 적용된다.
7️⃣ 기계적 충격 및 진동 내구성(Mechanical Shock & Vibration)
수소차량의 실제 주행 환경을 모사하기 위해 고강도 진동 프로파일을 적용하며,
설계된 모든 연결부는 진동 후 누설 없이 유지되어야 한다.
- 충격 시험: 일반적으로 30~50g 수준
- 진동 시험: 구성품 고유 진동수 영역을 포함하는 다축 진동스펙
스틱션, 나사 풀림, 미세 변위 증가 등도 평가 대상이다.
8️⃣ 화재 안전성(Fire Resistance)
화재 발생 시, 부품은 일정 시간 고온에 노출되어도 폭발 또는 파열되지 않아야 한다.
특정 밸브는 화재 상황에서 자동 폐쇄되는 구조를 요구하기도 하며, 이는 차량 안전성 확보를 위한 매우 중요한 요소다.
9️⃣ 기능 안정성(Functional Stability After Testing)
모든 내구 시험 후 구성품이 초기 기능을 유지하는지 확인해야 한다.
- 밸브 개방·차단 기능
- 체크밸브 역류 방지 기능
- 조절기 압력 제어 기능
- 유량 특성(Cv) 변화
- 응답 시간 편차
기능 편차가 허용 범위를 벗어나면 부적합 판정을 받는다.
🔟 제조 품질·추적성(Quality Assurance & Traceability)
R134.02는 모든 수소 구성품이 제조 이력과 품질 데이터를 반드시 보유하도록 요구한다.
필수 항목
- 금속 재질 인증서(MTR)
- 용접 기록(WPS, PQR)
- 시험 기록(누설, 압력, 온도, 진동)
- 로트 단위·시리얼 단위 추적성
- 공정 관리 문서
이는 부품 파손 발생 시 원인 추적을 가능하게 하기 위한 핵심 요구사항이다.
🔚 결론
EU R134.02 규격은 단순한 압력 기준을 넘어 수소의 확산성·취성·극저온 특성·고가속 진동 환경을 모두 반영한 종합 기술 문서다.
위 10가지 파라미터는 수소 구성품이 실제 차량·충전 환경에서 안전하게 작동하기 위해 반드시 충족해야 하는 핵심 요구사항이며,
설계·재질선정·제조·검증 모든 단계에서 동일하게 적용된다.