초록 ▼

- 고압 기체수소 저장용기에 적합한 가스차단성이 우수한 PE-Clay 나노 복합재료와 특수형상의 금속제 End Nozzle을 개발하여 복합재료 고압 기체수소 저장용기에 사용되는 라이너를 개발함
- 이를 이용하여 파열압이 823 bar이상인 350 bar급의 수소연료전지 자동차용 복합재료 고압 수소기체 저장용기(Type 4)를 개발함
- 탄소성 유한요소해석을 수행하여 복합재료 고압용기(Type4)의 적층 각도 및 적층 패턴 비율을 결정하고 이를 최적화함으로써 복합재료 고압 기체수소 저장용기에 대한 설계 기술을 확보함

- 고압 기체수소 저장용기에 적합한 가스차단성이 우수한 PE-Clay 나노 복합재료와 특수형상의 금속제 End Nozzle을 개발하여 복합재료 고압 기체수소 저장용기에 사용되는 라이너를 개발함
- 이를 이용하여 파열압이 823 bar이상인 350 bar급의 수소연료전지 자동차용 복합재료 고압 수소기체 저장용기(Type 4)를 개발함
- 탄소성 유한요소해석을 수행하여 복합재료 고압용기(Type4)의 적층 각도 및 적층 패턴 비율을 결정하고 이를 최적화함으로써 복합재료 고압 기체수소 저장용기에 대한 설계 기술을 확보함
- 개발된 복합재료 고압 기체수소 저장용기에 대한 설계 적합성을 확인하기 위해 가스 누출시험, 내압시험, 파열시험, 상온반복가압시험, 극한온도 반복가압시험, 환경시험, 낙하충격시험, 가속응력파열시험 등을 수행하였고, 이들 시험에 대한 시험평가 기술을 개발함
- 개발된 고압 기체수소 저장용기는 국제 공인 규격인 NGV2(HGV2)와 ISO15869 기준에 따라 자체 시험평가를 하여 설계 기준을 만족함을 확인하였고, 이를 토대로 해외공인 검사기관인 Powertech Labs(Canada)에서 시험평가를 수행하여 ANSI/CSANGV2-2000 인증을 획득함으로써 개발된 제품의 안전성 및 유효성을 입증함

Abstract ▼

- To develop alternative energy sources such as hydrogen gas, as a countermeasure against continuing upward movement of the oil price
- All composite(Type4) cylinder, which has made great progress in efficient use of hydrogen gas, requires ultra-light liner with good gas interrupting characterist

- To develop alternative energy sources such as hydrogen gas, as a countermeasure against continuing upward movement of the oil price
- All composite(Type4) cylinder, which has made great progress in efficient use of hydrogen gas, requires ultra-light liner with good gas interrupting characteristic as well as optimized manufacturing process for economical efficiency.

목차 Contents

• 제1장 연구개발 과제의 개요 ...1
• 1절 연구개발 배경 ...1
• 2절 연구개발 목적 및 필요성 ...2
• 3절 연구개발 목표 및 범위 ...5
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...6
• 제3장 연구개발 내용 및 결과 ...12
• 1 절 재료개발 ...12
• 1. 라이너 재료 개발 ...12
• 가. 가스 차단특성 ...12
• 나. 연화점 및 융점 측정시험 ...20
• 다. 라이너 융착부 시험 ...25
• 2. 강화 섬유 선정 ...28
• 가. 강화 섬유 물성시험 ...28
• 3. 열경화성 수지 개발 ...38
• 가. 수지의 물성시험 ...38
• 나. 수지 층간 전단강도 ...41
• 4. 재료의 기계적 특성 ...45
• 가. 강화 섬유 패턴에 따른 인장시험 ...45
• 나. 재료의 굽힘 시험 ...54
• 다. 재료의 충격 시험 ...61
• 라. 결론 ...68
• 5. End Nozzle 재료 선정 ...69
• 가. 재료의 인장 시험 ...69
• 나. 재료의 응력균열(Sustained Load Cracking, SLC)시험 ...69
• 다. 재료의 부식시험 ...73
• 라. 시험 결과 ...73
• 6. 외부 코팅재료의 자외선 저항성 시험 ...81
• 가. 시험 결과 ...81
• 2절 수소 저장용기 제작 기술 개발 ...83
• 1. 라이너 설계 ...83
• 가. 돔 형상 설계 ...83
• 2. 라이너 제작 ...87
• 가. End Nozzle 제작 ...89
• 나. Dome part 인서트 사출금형 개발 및 Dome part 제작 ...91
• 다. Cylinder part 제작 ...91
• 라. 라이너 제작 ...91
• 3. 와인딩 패턴 설계 ...94
• 가. 와인딩 두께 및 적층각 설계 ...94
• 나. 유한요소 해석 ...99
• 4. 1차 시제품 개발 ...104
• 가. 필라멘트 와인딩 장비 ...104
• 나. 멘드렐 형상 입력 ...104
• 다. 와인딩 패턴 생성 및 시뮬레이션 ...107
• 라. 필라멘트 와인딩 모션 생성 ...107
• 마. 복합재료 고압 수소기체 저장용기 제작 ...114
• 바. 1차 시제품의 성능 평가 ...120
• 5. 2차 시제품 개발 ...124
• 가. 유한요소 해석 ...124
• 나. 시작점 위치 최적화 ...144
• 다. 2차 시제품 제작 ...146
• 3절 시험평가 ...151
• 1. 시험방법선정 ...151
• 2. 라이너융착부인장시험(극한온도인장시험) ...157
• 3. 상온 압력 반복시험 ...160
• 4. 가스누출시험 ...163
• 5. 내압시험 ...165
• 6. 충격손상시험(낙하시험) ...165
• 7. 환경시험 ...168
• 8. 복합재료 결함시험 ...171
• 9. 극한온도 반복가압시험 ...174
• 4절 연구개발 결과 ...176
• 1. 연구개발성과 ...176
• 2. 연구개발결과 ...176
• 제4장 연구목표달성도 ...177
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...179
• 1절 기술이전 및 연구결과 활용계획 ...179
• 1. 당해연도 활용계획 ...179
• 2. 활용방법 ...179
• 2절 기대효과 ...180
• 1. 기술적 파급 효과 ...180
• 2. 사회 경제적 파급효과 ...180
• 제6장 참고문헌 ...181
• 제출문...183
• 보고서초록...184
• 요약문...185
• Summary...187
• Contents...189
• 목차...192