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FCEV는 전기자동차의 일종으로 수소와 산소를 반응 시킬 때 연료전지를 통해 생산된 전기를 동력원으로 사용한다. 차량의 내부에 탑재된 저장용기를 통해 수소를 보관하며, 긴 주행거리를 위해 충전 압력을 기존의 350 bar에서 700 bar의 고압으로 높였다. 높은 충전압으로 인해 수소저장탱크 주변장치와 연결된 배관에 고압이 형성되고, 누설에 취약한 연결부의 기밀성이 중요하다. 소비 연료인 수소로 인해 연결부는 기존의 기밀을 유지하는 O-ring 형식의 실링방식은 수소가 고무를 투과하므로 사용 할 수 없다. 따라서 ...

FCEV는 전기자동차의 일종으로 수소와 산소를 반응 시킬 때 연료전지를 통해 생산된 전기를 동력원으로 사용한다. 차량의 내부에 탑재된 저장용기를 통해 수소를 보관하며, 긴 주행거리를 위해 충전 압력을 기존의 350 bar에서 700 bar의 고압으로 높였다. 높은 충전압으로 인해 수소저장탱크 주변장치와 연결된 배관에 고압이 형성되고, 누설에 취약한 연결부의 기밀성이 중요하다. 소비 연료인 수소로 인해 연결부는 기존의 기밀을 유지하는 O-ring 형식의 실링방식은 수소가 고무를 투과하므로 사용 할 수 없다. 따라서 메탈 실링방식으로 기밀성을 유지해야하고 수소 취성으로 인해 수소와 직접 맞닿는 부분의 부품 소재는 수소 취성에 내구성을 가져야한다. 연료 배관의 연결부인 파이프와 플러그의 과도한 체결은 부품에 소성변형을 발생시킬 수 있다. 파이프 제작사의 입장에서 반대편인 플러그를 제작하지 않기 때문에 플러그에서 소성변형이 발생하지 않기를 원하고, 소성변형 시 유지보수에 좋지 않다. 따라서 플러그의 소성변형을 줄이며, 기밀성을 유지하는 것이 설계 시 중요한 변수이다.
본 연구에서는 3D Design 모델 해석을 통해 기밀성에 대한 주요 변수는 세 개로 체결 시 파이프와 플러그가 접촉하는 거리와 이때 발생하는 접촉 압력, 그리고 가압 단계에서의 접촉압 분포에 대한 변화이다. 그리고 성형 이력을 고려하지 않은 2D Design 모델과 성형이력 고려를 위해 총 4단계의 소성가공, 탄성회복, 체결, 가압을 진행한 2D Forming 모델에 대해서 CT실험을 통하여 비교분석하였다. CT실험에 사용된 SKD11의 물성이 적용된 플러그에 대해 해석의 기법을 정립하였고, 정립된 기법을 통하여 실제 수소 취성에 대응하기 위해 사용되는 SUS316LTP의 물성 적용한 플러그의 해석 결과를 비교하였다.