한밭대 이효주 대학원생, 고온 수소 환경서 탄탈룸 기계적 거동 규명

국립한밭대학교(총장 오용준)는 신소재공학과 조훈휘 교수 연구팀 소속 이효주 대학원생이 제1저자로 참여한 연구 논문이 재료 분야 국제학술지인 ‘Journal of Materials Research and Technology’에 지난 28일 게재됐다고 밝혔다. 해당 학술지의 영향력지수(IF)는 7.3이며, JCR 기준 재료 분야 상위 9.8%에 해당한다.

이번 논문은 ‘Mechanical behavior of pure Ta exposed to hydrogen at elevated temperatures’라는 제목으로, 고온 수소 환경에 노출된 순수 탄탈룸(Pure Ta)의 수소 영향성을 분석하고 이에 따른 기계적 거동을 체계적으로 규명한 연구다.

탄탈룸(Ta)은 높은 융점과 우수한 내식성을 지닌 고융점 금속으로, 항공우주와 에너지 등 극한 환경에서 활용 가능성이 높은 소재다. 그러나 고온에서 수소에 노출되면 수소가 소재 내부로 침투하거나 잔류하면서 기계적 특성이 변화할 수 있어, 수소 환경에서의 거동을 이해하는 것이 중요하다.

이에 연구팀은 고온 수소 환경에 노출된 탄탈룸을 대상으로 온도에 따른 수소 잔류 특성을 분석하고, 수소 잔류 거동과 기계적 특성 변화 사이의 연관성을 규명했다.

연구 결과, 수소 노출 온도에 따라 탄탈룸 내부에 잔류하는 수소량이 달라졌으며, 특정 온도 조건에서 가장 높은 수소 잔류량과 경도가 나타나는 것으로 확인됐다.

또한 수소 노출 이후 소재의 강도와 경도는 증가한 반면 연신율은 감소하는 현상이 관찰됐다. 이를 통해 수소 잔류 특성이 탄탈룸의 기계적 특성 변화와 밀접한 관련이 있음을 제시했다.

이번 연구는 고온 수소 환경에서 탄탈룸의 수소 잔류 특성과 기계적 거동 사이의 관계를 구체적으로 밝혔다는 점에서 의미가 있다. 연구 결과는 향후 항공우주와 에너지 산업을 비롯해 극한 환경에서 사용되는 고융점 금속의 수소 환경 신뢰성 평가와 소재 설계에 활용될 것으로 기대된다