고압수소용 NBR 고무소재의 활성화 에너지 물성 평가

초록

친환경 에너지를 저장을 위해 이용하는 수소는 단위 부피당 효율적인 저장을 위해 70 MPa 고압으로 저장된다. 하지만, 수소는 공기중 4 % 분압에서 낮은 하한 폭발성을 나타내기 때문에 고압수소 대면 소재에 대하여 낮은 투과성과 높은 안정성이 요구된다. 특히, 고압수소시설 제반에 사용되는 고무 소재는 금속 소재에 비해 투과성 이 높다. 또한, 고무소재는 고압수소 노출 후 감압과정에서 내부에 머금어져 있던 수소의 확산에 의해 소재의 특성에 따라 블리스터 파단(Blister Fracture)이 발생한다. 그리고 이러한 파단은 고압수소의 급격한 누설을 야기시켜 수소 안전성 기준으로부터 탈락시키게 한다. 따라서, 고무소재의 투과성 개선과 수소와 고분자 소재간 상호작용의 원인규 명 파악을 위해 고분자소재에 다양한 충전제 및 가교제 배합을 통한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 기체 투과성 측정장비를 이용하여 고압수소 기반시설에 사용되는 고무 시편을 온도에 따른 수소 투과 성을 평가하였다. 그리고 고무 소재 내부를 확산하는 수소와 고분자간 상호작용의 크기를 의미하는 활성화 에너지를 도출하였다. 또한, NBR 고무소재에 블리스터 파단 개선을 위해 사용되는 Carbon Black 충전제를 배합하여, 활성화 에너지 크기를 비교 평가하였다. 그 결과, 평가된 고무소재의 활성화 에너지 크기는 NBR 고무소재에 배합된 카본블 랙의 증가에 따라 확산 활성화 에너지가 커지는 경향을 보였다.