최병호 고려대 연구팀, 폴리에틸렌 배관 수명 예측모델 개발

[캠퍼스人+스토리]
폴리에틸렌 배관 안정적·장기적 활용 가능

최병호 고려대 기계공학부 교수(왼쪽)와 연구를 함께한 알렉산더 추드노브스키(Alexander Chudnovsky) UIC 교수, 슐리만 드뷔시(Suleyman Deveci) 박사, 위정욱 국립금오공대 교수. /고려대

고려대학교 기계공학부 최병호 교수 연구팀이 폴리에틸렌 배관의 사용 수명과 저속 균열 방향을 예측할 수 있는 새로운 이론 모델을 발표했다고 13일 밝혔다.

폴리에틸렌 배관은 가공이 쉽고 긁힘이나 충격 등 강한 외부 압력에도 강해 내구성이 뛰어난 것으로 알려졌다. 폴리에틸렌 배관은 이러한 특성으로 다양한 곳에 사용되며, 대표적으로 도시가스나 상하수도 배관으로도 활용된다.

하지만 폴리에틸렌 배관은 염소수와 같은 화학물질에 노출될 경우 산화 반응이 일어나 사용 수명이 빠르게 감소한다. 최근 산화 반응을 가속하는 소독약 사용이 늘어나면서 배관의 수명을 예측하는 연구가 주목받고 있다.

최 교수팀과 국제 공동 연구팀은 다중 균열이 시작된 초기 영역을 기계·화학적 열화 기구(mechano-chemical degradation mechanism)를 기반으로 정의했다. 이를 통해 주요 균열의 진전 방향과 속도를 묘사하는 데 성공했다. 더 나아가 산화 환경에서 폴리에틸렌 배관의 '균열 발생 → 손상 진전 → 배관 파손'에 이르는 통합적 수명 예측 모델을 개발했다.

최 교수는 "이 연구는 복잡한 산화 환경에서 정량적인 폴리에틸렌 배관 주기 수명 예측이 가능해진 점에서 큰 의미를 가진다"며 "최근 급격히 증가하고 있는 고분자 배관의 안정적이고 장기적인 활용에도 연구 결과가 도움이 되리라 기대한다"고 말했다.