김영석, 맹완영, 김성수 회원, 금속의 응력부식균열 기구 최초 규명

한국원자력연구원의 김영석, 맹완영, 김성수 등은 증기발생기 전열관 재료인 Alloy 600의 응력부식균열 현상을 완벽하게 설명하는 논문을 Acta Materialia 에 게재하였습니다 (제목: Effect of short range ordering on stress corrosion cracking susceptibility of Alloy 600 studies by electron and neutron diffraction, Acta Mater. 83 (2015) 507-515).

이들의 연구결과는 재료과학에서 50년 이상 미해결 과제로 남아있는 금속의 응력부식균열 현상을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 특히 응력부식균열로 인한 원자력발전소의 구조소재의 성능열화 문제를 해결하는데 많은 기여를 할 것으로 기대됩니다. 원전가동 조건인 고온·고압·고순도 물 조건에서 Alloy 600의 입계응력부식균열 현상은 지금까지는 주로 결정립계가 선택적으로 부식 또는 산화되면서 입계 균열이 우선적으로 일어난다는 가설이 제시되어왔지만, 제시된 이들 가설은 Alloy 600의 입계응력부식균열 거동을 만족스럽게 설명할 수 없었다. 한원연의 김영석 등은 원전 가동 중에 원전구조재료를 구성하는 원자들의 배열이 disorder (DO)에서 short-range order (SRO)로 변화되는 상변태가 일어난다는 것을 투과전자현미경을 이용한 전자회절과 중성자회절 패턴을 이용하여 실험적으로 보여주었으며, 원전가동 중에 발생하는 SRO 상변태가 결정의 격자수축을 야기시키고 이로 인하여 결정립계에 유발된 인장응력이 입계응력부식균열을 야기하는 구동력이며, 원전가동 조건에서 고온 수와 금속간의 산화작용으로 발생한 수소가 SRO 상변태를 가속화시켜 입계응력부식균열이 가속화된다는 것을, 최초로 실험을 통하여, 보여주었다.

아울러, 한원연의 김영석 등은, 금속의 응력부식균열은 수소취성의 하나이며, 오스테나이트 스테인리스강 및 페라이트 저합금강의 응력부식균열 및 수소취성 현상도 원자의 SRO 상변태와 유관하다고 제안하고 있다.