고려대, 폴리에틸렌 배관 수명 예측 모델 발표

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 폴리에틸렌 배관이 손상되는 산화 환경에서의 사용 수명과 균열 방향을 예측하는 모델을 발표했다.

왼쪽부터 교신저자를 맡은 최병호 고려대 교수, 공동저자로 참여한 알렉산더(Alexander Chudnovsky) UIC교수, 공동저자 슐레이만 데베시(Suleyman Deveci) 박사, 제1저자인 위정욱 국립금오공대 교수(사진=고려대 제공)

고려대는 최병호 기계공학부 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 13일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단·산업통산자원부 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(International Journal of Mechanical Sciences)에 게재됐다.

폴리에틸렌 배관은 가공이 쉽고, 외부 충격에도 강한 내구성을 보인다. 이 때문에 주로 도시가스·상하수도 배관으로 활용된다.

다만 폴리에틸렌 배관은 염소수와 같은 화학물질에 노출되면 산화 반응이 일어나 사용 수명이 빠르게 단축된다. 근래 가정이나 산업계에서 산화 반응을 가속하는 소독약 사용이 늘어나면서 배관 수명을 예측하는 연구가 주목받고 있다.

기존 연구는 폴리에틸렌 배관의 시편 단위, 즉 부분만 추출해 산화 반응을 조사하는 데 그쳤었다. 고려대 연구진은 다중 균열이 시작된 초기 영역을 기계‧화학적 열화 기구를 기반으로 정의했다. 이를 통해 주요 균열의 진전 방향과 속도를 성공적으로 모사한 것이다. 특히 산화 환경에서 폴리에틸렌 배관의 균열 발생→ 손상 진전→ 배관 파손에 이르는 수명 예측 모델을 개발했다.

최병호 교수는 “복잡한 산화 환경에서 폴리에틸렌 배관의 전 주기 수명 예측이 가능해진 점에 의미가 있다”며 “최근 급격히 증가하고 있는 고분자 배관의 안정적·장기적 활용에 이번 연구 결과가 도움이 될 것”이라고 기대했다.