Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
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Parametric Studies on Hydrogen Embrittlement in Liquified Hydrogen Tank using Molecular Dynamics Simulation

분자동역학을 이용한 액화수소 연료탱크의 수소취성화 파라메터 연구

  • Song-Hyun, Cha (Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Seoul National University) ;
  • Hyun-Seok, Kim (Alternative Fuels and Power System Research Division, KRISO) ;
  • Seonho, Cho (Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Seoul National University)
  • 차송현 (서울대학교 조선해양공학과) ;
  • 김현석 (선박해양플랜트연구소 친환경연료추진연구본부) ;
  • 조선호 (서울대학교 조선해양공학과)
  • Received : 2022.08.29
  • Accepted : 2022.11.07
  • Published : 2022.12.31
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Abstract

Hydrogen embrittlement in metals has been a serious issue with regard to structural safety. In this study, molecular dynamics simulations revealed that the aggregation of hydrogen atoms at the crack tips suppresses the dislocation emission and thus results in cleavage fracture. A series of molecular dynamics simulations were performed considering factors such as the concentration of hydrogen atoms, loading rate, and diffusion coefficient. We investigated the conditions that minimize hydrogen embrittlement. The simulation results were consistent with the experimental results and used to quantify hydrogen embrittlement.

금속의 취성화는 수소와 접촉하는 구조물을 안정적으로 설계하는데 있어서 큰 문제가 되어왔다. 본 논문에서는 분자동역학 해석을 통해 균열선단 주변에 모인 수소원자들이 전위 이동 현상을 억제하고, 이로 인해 벽개 파괴 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 다양한 수소 농도, 하중 속도, 수소 확산 속도 등을 바꾸어가며 분자동역학 해석을 수행하였고, 이에 따른 수소 취성화를 최소화시킬 수 있는 조건들을 조사하였다. 분자동역학 해석 결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하였으며 이를 바탕으로 수소 취성화 현상을 정량화하여 평가하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 해양수산부 재원으로 선박해양플랜트연구소의 주요사업인 "친환경 선박 연료 신뢰성·안전성 평가기술 개발"에 의해 수행되었습니다(1525012984).

References

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