수소버스용 내압용기 복합재의 열적환경에 따른 기계적 물성 연구
High Temperature Tensile Stress Behavior of Hydrogen Vessel Composite Materials for Hydrogen Fuel Cell Bus
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초록
수소가스용 압력용기의 안전성 평가를 위해 다양한 내구성 시험이 요구된다. 고온 정압 시험은 고압(875 bar) 하에 고온(85oC 이상)에서 장시간(1,000시간) 유지하여 수소 용기의 내구성을 시험하는 방법이며 승용차용 용기에 한정되어 있다. 하지만 대용량 수소버스용 용기와 관련된 고온 정압 시험의 국제 기준은 논의 초기 단계이며, 시험의 효율성 및 신뢰성 측면에서 가속시험 기준 제시 등의 현실적 보완이 필요하다. 본 연구에서는 수소버스용 내압용기의 고온 정압 시험 기준을 정립하기 위해 열적환경에 노출된 내압용기 복합재의 기계적 물성평가를 진행하였다. 복합재의 인장강도는 수지의 유리전이온도에 가까워질수록 수지의 열화로 인해 강도가 감소한다. 또한 장시간 유지 시 수지의 후경화로 인해 인장강도의 재상승을 확인할 수 있었다. 따라서 대용량 수소버스용 압력용기의 고온 정압 시험은 탄소섬유 복합재의 에폭시 수지 물성을 바탕으로 시험 조건을 설정해야 한다.
Abstract
In this study, the mechanical properties of the pressure vessel composite exposed to the thermal environment were evaluated to establish the standard for high temperature static pressure test of the pressure vessel for hydrogen bus. As the tensile strength of the composite material approaches the glass transition temperature of the epoxy resin, the strength decreases due to the deterioration of the epoxy resin. In addition, it was confirmed that the tensile strength increased again due to the post-curing of the epoxy resin during long-term exposure. Therefore, the accelerated stress rupture test conditions of the pressure vessel for the hydrogen bus should be set based on the epoxy resin properties of the carbon fiber composite material.
참고문헌 (20)
- "Global Technical Regulation No.13 (Hydrogen and Fuel Cell Vehicles), ECE/TRANS/180/Add.13" (2013)[URL]
- Planning of Hydrogen Fuel Cell Bus Safety Evaluation Technology and Test Device Development, "Korea Transportation Safety Authority", Ministry of Land, Infrasturcture, and Transport, ~ (2019)
- 황태경, "자연 노화에 따른 카본 에폭시 압력용기의 섬유 인장 강도 변화", Composites Research, 20(2), pp.1~9 (2007), 한국복합재료학회
- 윤성호, "탄소섬유", 에폭시 복합재 링 시편의 노화 특성 평가, 2009, pp.22(6), 39~44[DOI]
- 차재호, "동적기계분석장치를 이용한 탄소섬유", 에폭시 복합재의 장기 성능 예측, 2019, pp.32(1), 78~84[DOI]
- 황영은, "복합적인 환경인자의 영향에 따른 탄소섬유", 에폭시 복합재의 열화 특성, 2009, pp.22(5), 37~42[DOI]
- Oh, J. O., "Characteristics of Thermal Degradation for Carbon Fiber", Epoxy Composite using Strand Specimen, 2012, 408~410
- 신동우, "열경화성 수지의 온도에 따른 경화도와 비열(Cp) 변화", Composites Research, 28(3), pp.99~103 (2015), 한국복합재료학회
- 황영은, "탄소섬유", 에폭시 복합재의 기계적 특성에 미치는 염수환경의 열습 영향, 2012, pp.36(10), 1261~1266[DOI]
- 장재욱, "피로누적손상을 이용한 직조 CFRP의 피로수명 예측", 대한조선학회 논문집, 52(3), pp.248~254 (2015), 대한조선학회
- 임재문, "저온과 고온 환경 하에서 카본", 에폭시 복합재의 기계적 물성 평가, 2015, pp.39(6), 567~573[DOI]
- Moller, J. C., "On the Nature of Epoxy Resin Post-Curing", Polymers, 12(2), pp.466~ (2020)
- Campana, C., "Effect of Post Curing Temperature on Mechanical Properties of a Flax Fiber Reinforced Epoxy Composite", Composites Part A : Applied Science and Manufacturing, 107, pp.171~179 (2018)
- 추정민, "에폭시 복합체의 표면 및 기계적 특성에 미치는 액상고무의 효과", 엘라스토머 및 콤포지트, 43(2), pp.113~123 (2008), 한국고무학회
- Hernandez, D. A., "Carbon Fiber Reinforced Polymer and Epoxy Adhesive Tensile Test Failure Analysis Using Scanning Electron Microscopy", Materials Research, 20(4), pp.951~961 (2017)
- 한정영, "후경화 조건에 따른 에폭시 수지의 물성에 관한 연구", 한국생산제조학회지, 21(6), pp.976~981 (2012), 한국생산제조학회[DOI]
- 박수진, "열화 온도가 에폭시 접착제의 질량변화 및 유리전이온도에 미치는 영향", 엘라스토머 및 콤포지트, 41(1), pp.19~26 (2006), 한국고무학회
- 문창권, "탄소섬유강화 에폭시수지의 기계적 성질에 미치는 나노입자크기의 영향", 한국해양공학회지, 29(2), pp.186~190 (2015), 한국해양공학회
- Pajarito, B., "Effect of Flake Orientation Anisotropy on Aging and Durability of Glass", Epoxy Composites, 2011, ~
- Hynes, N., "Effect of Stacking Sequence of Fibre Metal Laminates with Carbon Fibre Reinforced Composites on Mechanical Attributes : Numerical Simulations and Experimental Validation", Composites Science and Technology, 221, pp.109303~ (2022)