강도가 높으면서도 수소에 강해 수소 저장·운송용으로 쓸 수 있는 합금 방식이 개발됐다.

포항공대(POSTECH)는 친환경소재대학원·신소재공학과 김형섭 교수 연구팀이 높은 강도와 수소취성 저항성을 동시에 확보하는 금속 미세조직의 '역방향 기울기 구조'를 개발했다고 27일 밝혔다.

금속은 강도를 높이면 높일수록 수소 앞에서 더 쉽게 부서지는 성질, 즉 수소취성을 갖고 있다.

수소가 대표적인 친환경 에너지원으로 주목받는 현시점에 이런 금속 성질은 수소경제로 가는 길을 막는 걸림돌로 꼽힌다.

수소 저장탱크, 배관, 연료전지와 같은 기반 시설을 지으려면 튼튼하면서도 수소에 잘 견디는 금속이 필요하기 때문이다.

연구팀은 이런 문제를 해결하고자 금속 표면은 부드럽게, 내부는 강하게 배치하는 합금 방식을 개발했다.

겉은 수소에 강한 '재결정 조직'으로 수소를 막아내는 역할을, 속은 강도를 끌어올리는 '냉간압연 조직'으로 힘을 내는 역할을 나눠 맡도록 했다.

수소에 강한 표면층이 외부 환경을 견디면서 안쪽 고강도 조직에는 수소가 닿지 못하도록 막아준다는 것이다.

연구팀이 개발한 합금은 일반 열처리 합금보다 항복강도가 약 2.4배 높지만, 수소를 주입한 뒤 나타나는 연성 감소 폭은 기존 합금과 차이가 거의 없었다.

항복강도는 재료에 하중을 가했을 때 영구 변형이 시작되는 임계응력을 말한다.

연구팀은 표면 코팅이나 복잡한 후처리 공정 없이 미세조직의 배열 순서를 바꾸는 설계만으로 수소취성을 줄일 수 있는 원리를 처음으로 보여줬다고 밝혔다.

김 교수는 "미세조직 자체가 능동적으로 수소를 차폐하는 새로운 설계 원리를 제시했다는 데 의의가 있다"고 설명했다.