국립한국해양대학교 연구진이 이산화탄소 포집·저장 기술에 적용되는 파이프라인 강재의 부식과 수소 취성 거동을 규명한 연구논문을 국제 저명 학술지에 게재했다. 해상 CCS 인프라 구축 과정에서 요구되는 고신뢰성 소재 개발과 장기 안전성 평가에 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.
국립한국해양대학교는 한국부식방식연구센터 김상희 연구교수가 제1저자로 참여한 연구논문이 기계·재료 및 파손 분석 분야 국제 학술지인 「Engineering Failure Analysis」에 게재됐다고 밝혔다.
이번 논문에는 김상희 연구교수를 비롯해 이명훈 석좌교수와 윤용섭 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 「Engineering Failure Analysis」는 영향력 지수 7.0, JCR 상위 1.4%에 해당하는 국제 저명 학술지다.
게재 논문 제목은 ‘Corrosion and hydrogen-related degradation behavior of antimony-containing pipeline steels under CO₂-saturated environments and applied stress’다. 이산화탄소 포집·저장 기술에 활용되는 파이프라인 강재가 CO₂ 포화 환경과 외부 응력을 동시에 받을 때 나타나는 부식 및 수소 관련 열화 거동을 분석한 연구다.
김상희 연구교수는 2025년 국립한국해양대 해양경찰학과에서 박사학위를 취득했으며, 한국부식방식연구센터와 포스코의 협업을 바탕으로 이번 연구를 수행했다.
연구진은 미량의 안티몬이 첨가된 내산성 강재와 기존 API X65 강재를 비교해 고농도 이산화탄소 환경에서 각 소재가 어떻게 부식되고 열화되는지를 체계적으로 규명했다. 특히 CO₂ 포화 환경과 외부 응력이 동시에 작용하는 조건에서 부식 특성과 수소 취성 거동을 함께 분석했다는 점에서 의미가 있다.
연구 결과 안티몬이 첨가된 내산성 강재는 치밀한 탄산철 보호층을 형성해 우수한 부식 저항성을 보였다. 그러나 동시에 강재 내부로 유입되는 수소량이 증가하는 특성도 확인됐다.
이는 소재 표면에 보호막이 형성돼 부식은 줄어들 수 있지만, 수소 유입으로 인해 파이프라인이 취약해질 가능성도 함께 존재한다는 의미다. 향후 차세대 CCS 파이프라인 소재를 설계할 때 단순한 부식 저항성뿐 아니라 수소 취성 저항성까지 함께 고려해야 한다는 점을 보여준다.
이번 연구는 CO₂ 환경에서 발생하는 부식 현상과 수소 관련 열화 현상이 서로 독립적으로 작용하는 것이 아니라, 상호 밀접하게 연결된 메커니즘이라는 점도 실험적으로 규명했다.
해상 CCS는 탄소중립 실현을 위한 핵심 기술로 주목받고 있으며, 포집된 이산화탄소를 해저 저장소까지 안정적으로 이송하기 위해서는 파이프라인 소재의 장기 신뢰성 확보가 필수적이다. 이번 연구 결과는 향후 정부가 추진하는 해상 CCS 프로젝트에서 인프라용 고신뢰성 강재 개발과 안전성 평가 기술 고도화에 활용될 것으로 기대된다.
김상희 연구교수는 “공동연구기관과의 긴밀한 협력 덕분에 차세대 친환경 인프라 구축에 꼭 필요한 파이프라인 소재의 안전성 확보 기준을 마련할 수 있었다”며 “앞으로도 국가 탄소중립 실현의 핵심인 해상 CCS 인프라의 신뢰성을 높이기 위한 후속 연구에 매진하겠다”고 말했다.
이번 연구는 국립한국해양대학교 한국부식방식연구센터를 중심으로 수행됐으며, 포스코 기술연구원과 포항금속소재산업진흥원이 공동연구기관으로 참여했다.
