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고압 수소기기의 설계 및 제조 규격

전문가 제언:    ○ 고압수소기기 제작에 관한 국제규격으로 산업현장에서 많이 참조되고 있는 ASME CODE Section Ⅷ(8)을 적용하는 경우, 규격에 따른 압력용기 설계제작 및 파손해석과 평가진단기술로서 모재에 대한 충격시험 요구사항, 제작기술에 대한 요구사항, 후열처리 요구사항, 압력용기의 파손해석 및 평가/진단기술 등을 정밀하게 분석하고 시행하는 것이 필수적이다. 특히 고압기기의 제작에 필수적인 용접기술을 사용할 때는 용접모재와 용접재료에 대한 용접성평가를 실시하는 것이 중요하다.

○ -45～120℃, 압력이 115MPa 이하의 수소가스 중에서 사용할 수 있는 오스테나이트계 STS304, STS316, STS316L 스테인리스강을 용접하는 용접부의 입계부식을 방지하는데 효과적인 안정화원소 Ti, Nb를 함유한 용접재료나 탄소함유량이 0.03% 이하로 낮은 용접재료를 선정해야 하며, 용접금속에서 고온균열이 발생하지 않도록 5～10% 정도의 δ-페라이트를 함유할 수 있는 용접조건을 도출하여 적용하는 것이 중요하다.

   ○ 탄소함유량이 높은 고탄소강이나 합금성분이 많은 고장력강을 용접모재로 사용할 경우 용접열영향부를 포함한 용접부에서 수소에 의한 용접균열을 방지하는데 효과적인 방안으로는 용접이음부 구속응력의 최소화, 용접전의 예열처리와 용접후의 열처리를 실시, 저온균열의 발생을 방지하는데 도움이 되도록 튜브 형태의 용접와이어와 저수소계 용접재료의 선정, 용접재료를 철저히 포장하며, 일단 개봉하여 사용하고 남은 용접재료는 습기에 노출되지 않도록 보관 및 건조 등을 준수하고 확인하는 것이 필요하다.

   ○ 지구환경의 보호차원에서 향후 연료전지 자동차, 수소사회에 필요한 수소 스테이션 건설과 안전한 운영을 고압수소가스 환경에서 사용하는 부재의 안전성이나 신뢰성을 확보하는 기술개발이 중요하다. 우리나라의 자동차산업과 에너지산업 등에서 고압수소기기의 우수한 품질을 확보하기 위해서는 소재, 용접기술, 안전관리기술 등을 산학연이 협력하여 종합적으로 개발하는 것이 필요하다.

저자: Yamabe Junichiro
자료유형: 니즈학술정보