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재생 가능 에너지 시험 기술

현재 에너지 공급은 중대 과제 중 하나입니다. 전 세계 이산화탄소(CO2) 배출량의 약 2/3가 에너지 부문에서 배출되고 있습니다. 기후 변화 대응책으로 재생 가능한 에너지원 기반의 기후 친화적 에너지 생산을 확대하는 것이 중요합니다. 태양 에너지, 풍력, 수력 외에도 수소 기술은 탄소 중립을 달성하고 궁극적으로 기후 보호에 기여하기 위하여 국제 에너지 부문에서 점점 중요해지고 있습니다. 수소 산업의 가치 사슬 전반에서 재료 물성 시험은 재료와 인프라 양 측면에서 여러 새로운 난관에 부딪힙니다.

수소 기술 태양 에너지 배터리 기술

수소 기술을 위한 시험 솔루션

수소는 미래를 위한 이상적이고 유연한 에너지 운반체로 여겨져 한동안 화학 산업에서 원료 또는 연료로 사용되었습니다. 수소는 추구하는 에너지 전환의 기본 구성요소이기 때문에 산업, 교통, 전력, 열 부문에서 다양하게 사용할 수 있습니다. 재생 가능한 에너지원에서 생산하는 녹색 수소는 온실가스를 줄이고 기후 보호에 기여합니다.

가장 흔한 요소인 수소는 거의 무제한으로 사용할 수 있고 직접 사용할 수 있으며 기체나 액체 상태로 저장 및 운송할 수 있습니다. 수소는 에너지 밀도가 매우 높고 결합형으로 사용할 수 있어 매력적인 에너지 운반체지만 문제가 일부 존재하고 취급도 꽤 까다롭습니다.

수소는 밀도가 낮고 분자 단면도가 작아 고체 물질을 통해 쉽고 빠르게 확산됩니다. 금속 재료에서 이는 수소 취성을 유발하여 재료의 강도를 상당히 떨어뜨립니다. 기계적 재료 물성 시험은 장시간 수소의 영향을 받으며 안전하고 안정적으로 기능해야 하는 신물질의 특성 규명과 개발에서 중요한 요소입니다. 중요하며 안전에 필수적인 구성요소가 사용되는 분야는 다음과 같습니다.

  • 수소 생산(예: 전해조)
  • 수소 운송(예: 파이프, 밸브)
  • 수소 저장(예: 액화 가스, 압력 용기)
  • 에너지 전환(예: 연료 전지)

기계적 재료 물성 시험에는 초고압, 극저온의 상태로 매우 오랫동안 수소에 직접 노출되는 조건에서 신뢰할 수 있는 재료 물성값을 측정할 수 있는, 정밀하고 특수하게 조정된 시험 기술이 필요합니다.
다음 애플리케이션 예시를 통해 수소 산업의 까다로운 요구를 종합적으로 충족하고 재료와 부품의 추가 개발에 중요한 기여를 하는 ZwickRoell 시험 솔루션을 확인해 보세요.

극저온 시험
극저온 재료 물성 시험은 120K(-153°C) 미만의 저온에서 수행합니다. 이렇게 낮은 온도는 온도 챔버, 침지식 저온유지장치 또는 연속흐름식 저온유지장치를 이용하여 달성합니다.
다운로드 위치 극저온 시험
수소가 금속/수소 취성에 미치는 영향
기체 수소의 저장 및 운송 측면의 시험 요구사항 및 과제
수소 취성 측정을 위한 표준화된 방법과 수소 오토 클레이브(수소 압력 탱크)나 중공 시편 기술을 통한 압축 수소 환경에서의 시험 솔루션
다운로드 위치 수소가 금속/수소 취성에 미치는 영향
오토 클레이브 - 압축 수소 환경에서의 시험
최대 400bar, 특수 버전은 최대 1,000bar
다운로드 위치 오토 클레이브 - 압축 수소 환경에서의 시험
압축 수소하에서의 중공 시편 시험
최대 200bar
다운로드 위치 압축 수소하에서의 중공 시편 시험
ASTM E1681
ASTM E1681에 따른 KIH 시험은 수소 환경에서 금속 재료의 하한계 응력확대계수 (KIH)를 측정하는 파괴 역학 시험입니다.
다운로드 위치 ASTM E1681
ASTM F1624
ASTM F1624 표준은 수소 취성으로 인하여 시간 경과에 따른 파손에 대한 고강도 금속 재료의 취약성을 측정하는 가속 시험법을 설명합니다.
다운로드 위치 ASTM F1624
ASTM F519
ASTM F519 표준은 고강도 금속 재료의 기계적 수소 취성 평가를 위한 시험법을 설명합니다.
다운로드 위치 ASTM F519

태양 전지 시험

태양열
후막 모듈용 IEC 또는 EN 61215와 박막 모듈용 IEC 또는 EN 61646에 따른 시험 솔루션
다운로드 위치 태양열

리튬-이온 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩용 시험 솔루션

리튬-이온 배터리 셀을 구성하는 여러 부품과 재료들은 다양한 기능 때문에 적용되는 하중도 다양합니다. 따라서 생산 분야에서 재료는 그러한 하중을 만족하기 위해 다양한 제조 단계 전반에 걸쳐 전기화학적, 열적, 기계적 응력을 받습니다. ZwickRoell은 모든 리튬-이온 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩 요구사항을 만족하는 시험 솔루션을 제공합니다.

  • 사용되는 재료는 알루미늄 및 동 필름으로 만든 전극 재료, 고분자 분리막(PE 또는 PP), 흑연 또는 티탄산염 전극 코팅, 리튬 금속 산화물 코팅, 알루미늄 기반 하우징(고체 하우징 또는 적층 포일) 등 다양합니다.
  • 재료는 인장 응력, 버클링 저항, 균열 강도, 전단 강도, 밀폐 이음매 강도, 접착 강도, 뚫림 저항, 탄성, 온도 응력 또는 압축 강도의 측면에서 시험합니다. 또한 일부 부품은 단자의 전단력 또는 프리즘셀용 안전 밸브의 뚫림 저항과 같은 기능 시험이나 집전장치 용접 이음매 강도에 대한 간단한 검증을 통과해야 합니다.
  • 성능 주기 측면에서 리튬-이온 셀을 이해하는 것이 중요합니다. 충전 과정에서 팽창으로 인한 기계적 셀 변형을 파악하는 일은 배터리 셀 환경 설계에 중요한 역할을 합니다. 이 외에도 넓은 온도 범위(-40°C ~ +120°C)에 대한 온도 저항, 진동 저항, 전기화학적 영향으로 인한 주기적인 부하 및 노화 과정과 같은 과제가 있습니다.
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