‘2024 포스코 자동차 솔루션 세미나’
진영훈 포스코 수석연구원, ‘자동차용강판의 수소취성 평가 동향 및 이슈’ 발표

고강도 철강재 사용량 증가에 따라 수소취성 평가기술과 평가규격에 대한 관심이 커지고 있다. 

10일 포스코 글로벌 R&D센터 컨벤션센터 이벤트홀에서 열린 ‘2024 포스코 자동차 솔루션 세미나’에서 진영훈 포스코 성능연구그룹 수석연구원은 ‘자동차용강판의 수소취성 평가 동향 및 이슈’에 대해 발표했다. 

수소취성(Hydrogen Embrittlement)이란 강재 내 흡수된 수소에 의해 연성과 인성이 저하돼 최종적으로 파괴되는 현상을 말한다. 진영훈 수석은 “강도와 조직 등 재료 자체의 민감도와 부가 및 잔류 응력, 수소 유입 환경에 따라 발생한다”라며 “강재가 고강도화 될수록 수소취성 민감도가 증가하며 외부 응력 인가 또는 강재 내 잔류 응력 환경에서 파단이 발생한다”라고 설명했다. 
 

이어 진영훈 수석은 자동차강판 관점에서 수소취성을 설명했다. 그는 “자동차강판은 선재와 달리 박판이 많다”라며 “대부분 1기가급 이상에서 수소취성이 발생한다”라고 말했다. 이어 “최근 기가스틸 사용율이 30% 이상을 기록하며 수소취성 리스크는 증가하고 있다”라며 “생산 단계에서 수소가 들어갈 수 있으며 사용 단계에서도 유입될 수 있다”라고 덧붙였다.

진영훈 수석은 자동차강판 수소취성 평가를 위해 고려해야 할 부분에 관해서도 설명했다. 그는 “철강사는 제품 자체가 가진 수소량을 중심으로 평가한다”라며 “OEM사에서는 절단 방식과 성형 방식, 용접 및 도장 건조 등 고려해야 한다”라고 설명했다. 현재 자동차사별 평가 규격은 상이하지만, 현재 규격 최적화도 진행되고 있다. 

수소취성 영향을 미치는 수소는 확산성수소로 상온에서 확산이 가능한 수소다. 진영훈 수석은 “300℃까지가 확산성수소라 보고 있으며, 가장 중요한 것은 확산성수소를 줄이는 것”이라 말했다. 

진영훈 수석은 주요 수소취성 평가 방법과 주요 이슈 사항에 대한 설명도 이어갔다. 그는 “샘플 제작 방식부터 결과에 영향을 미친다”라며 “동일한 수소 함량에도 전단면 제거율에 따라 평가결과 차이가 발생한다”라고 말했다. 

이어 진영훈 수석은 “샘플의 절단 방식 중 시어링과 밀링, 레이저 등에 따라 차이가 발생할 수 있다”라며 “강도별로 가공방법 결정이 필요하다”라고 부연했다. 

BH(bake hardening) 적용 유무에 따른 수소취성 관련 차이도 존재한다. 진영훈 수석은 “BH 적용 시 부식환경 하 강내 도입수소 차단효과가 우세하다”라며 “수소 유입 환경에서 BH 미적용 시 소재에 인가된 변형률이 클수록 강내 트랩 수소량이 증가한다”라고 설명했다.  

아울러 진영훈 수석연구원은 소재 강도 상향과 분위기 조건 변경에 따라 기존 평가방법의 변별성이 저하된다고 설명했다. 

끝으로 진영훈 수석은 “자동차강판의 수소취성 평가기술은 코일과 실운행환경에 더욱 최적화된 가속화 평가방법에 대해서 자동차사와 철강사에서 규격 재개정을 진행하고 있다”라며 “평가 조건에 대해서 철강사 측면에서는 소재의 균일한 공급을 위해서 통일한 스펙이 필요하다”라고 말했다. 

이어 그는 “수소취성 평가규격에 대해서 철강사, 완성차사, 국내외 평가기관이 협력해 보다 표준화되고 실환경에 맞는 규격 제정이 필요하다”라고 덧붙였다.