(1) 후보과제 RFP_1

관리번호

2017-화학공정-일반-지정-01

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

고분자재료

화학공정

융합유형

신제품형(  ), 고부가가치형( √ ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(√), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D( )

과제명

수송기기용 복합소재 양산 적용을 위한

급성독성 등급 3 이하 다목적 에폭시 시스템 및 공정 개발

1. 필요성

ㅇ 자동차 산업에 있어 연비 규제 및 환경 규제에 대응하기 위해 경량화는 선택이 아닌 필수로 차량용 소재도 기존 철강에서 비철금속 및 복합소재로 확대 적용 중에 있음

- 탄소섬유 복합재료의 가격은 원소재인 섬유, 수지의 높은 가격과 고비용의 제조 장비가 시장 진입에 큰 걸림돌이 되고 있으므로 저가형 소재 개발과 양산성이 확보된 자체 공정 기술 개발이 요구되며, 수출경쟁력 확보를 위해 유럽환경규제에 대응하여 독성의 경화제 대체 기술개발 필요

- 외장파트의 경우 황변현상 극복을 위해 고가의 우레탄 계열의 코팅제를 사용하고 있어 양산경쟁력 확보에 어려움이 있어 내후성이 뛰어난 지환식 에폭시에 대한 합성 기초 연구가 필요함

ㅇ 섬유강화복합재료의 시장은 2020년 104Bn$로 연평균 약 7%의 성장이 예측되고 있는(Visiongain,2014) 시장으로, 이 중 자동차용은 17Bn$로 연평균 약 9%의 고성장이 예측되고 있는 산업임

ㅇ 섬유강화복합재료 시장 확대를 위해서는 소재 및 공정의 가격 경쟁력 확보가 필수적으로, 국내 화학소재 및 수송기기 관련 업체의 글로벌경쟁력 확보를 위해 정부의 집중 지원이 필요함

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 자동차 복합소재 부품 양산화 적용을 위한 다목적의 저독성 저점도 에폭시 시스템 개발, 이를 이용한 Liquid lay down과 인발 공법 적용 및 최적화, 부품 적용 신뢰성 평가

(TRL :  [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

- 상온 가사시간 6시간 이상의 저독성(Serious Eye Damage 2A, Acute Toxicity 3 이하), 저점도의 Liquid Lay Down 및 인발 공법용 적용 가능한 저가의 다목적 에폭시 시스템 개발

- 저비용 Liquid lay down 공법 개발

- 양산 속도가 향상된 저비용 인발 공법의 개발

- Liquid lay down 및 인발 공법별 차량 부품 선정 후 본 기술 개발 결과 적용 시제품 제작 및 성능평가

- 황변현상 극복을 위해 고가의 우레탄 계열의 코팅제 사용을 최소화 할 수 있는 지환식(사이클로 알리파틱계) 에폭시 기초 합성 연구

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계 최고수준
1	유리전이온도		℃	125 이상	110	113 (Hexion주1), 미국)
2	경화물 인장신율		%	10 이상	5	10 (Hexion주1), 미국)
3	저독성	SVHC 여부	-	비해당	SVHC해당	SVHC해당 (Toray주2), 일본)
		급성독성		3등급 미만	3 등급	3 등급 (Hexion주1), 미국)
4	고속 인발 공법 생산성		cm/min	100 이상	45	100 (크라우스마파이주3), 독일)
5	Liquid Lay Down 공법 적용 수송기기용 부품		건	1 이상	사례없음	Roof Rail 부품 등 (BMW주4), 독일)
6	인발공법 적용 수송기기용 부품		건	1 이상	사례없음	사례없음

- 1번 : DMA E’ onset 기준(KS M ISO 6721) / 2번 : KS M ISO 527-2

3번 : GHS Classification 기준(Skull and crossbones 마크 없음)

5~6번 : 차량 부품을 선정하고 기존 금속 부품의 핵심 성능 대비 동등 이상 성능 만족

주1) Hexion 기술자료

주2) Toray 특허 (WO2015/046030)

주3) 크라우스마파이 장비 제원

주4) BMW 7 series 적용

ㅇ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	다목적 에폭시시스템	7	- 5$/kg 이하 50 kg/day 이상 - 정량적 목표 성능 공인성적서	현장평가/ 공인시험기관
2	Liquid Lay Down 및 인발 공법 적용 수송기기용 부품	7	- 공법별 시제품 각 1건 이상 - 평가보고서	현장평가/ 공인시험기관

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 53개월 이내 (1차년도 개발기간 : 5개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 3.5억원 이내 (총 정부출연금 35 억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호

2017-화학공정-일반-지정-02

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

고분자재료

화학제품

융합유형

신제품형( √ ), 고부가가치형(  ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(√), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D( )

과제명

ACSR대비 200% 송전용량 증가를 위한

중심선 80%경량 345kV용 송전케이블 개발

1. 필요성

ㅇ 장거리 고압전력송전선 자체의 중량화, 고열팽창에 의한 처짐 현상으로 철탑간의 장간(Long Span) 시공과, 전력운송도체의 점유율 증가와 이에 따른 전송효율 증가가 어려움

- ACSR(Aluminium Conductor Steel Reinforced)의 코어부분인 아연도금강선을 경량 탄소섬유복합체로 대체 시, 높은 비율로 경량화가 가능하며, 고전도도 전력운송케이블(Al 복합소재 등) 개발을 통한 송전효율 향상도 가능함

ㅇ 전력분야의 글로벌 투자는 2013~2035년까지 연평균 7,400억 달러, 총 17조 달러에 달할 것으로 전망되며, 그중 송배전기기 시장 규모는 2008년 1,230억달러 기준에서 2020년까지 4.5% 성장 될 전망임

- 제6차 장기송배전설비계획에 따르면 국내시장의 2016~2027년 신설 송전선은 약 7,300km에 달하며, 노후전선 교체를 포함하면 약 26,000km의 송전선 교체 예정임

ㅇ 고부가가치 경량 고압 송전케이블 기술은 초기 민간투자 위험부담이 높으므로, 정부차원의 초기 기술개발을 지원을 통한 핵심기술 확보가 필요함

- 강선코어 경량화를 위한 고압 송전용 탄소복합재 케이블(CFCC, Carbon Fiber Composite Cables)의 제조기술과 전도성을 유지하면서 강도를 높일 수 있는 탄소복합재 성형기술을 통한 기능성 고압송전 케이블 개발이 필요

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : ACSR대비 200% 송전용량 증가를 위한 중심선 80%경량 345kV용 송전케이블 개발 (TRL :  [시작] 5단계 〜 [종료] 7단계)

- 경량 고강도 CFCC 코어 제조 기술개발

- 고강도·전기전도도 Al 복합 도체 제조 기술개발

- ACSR대비 200%송전용량 고압 송전케이블 제조 기술개발

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계 최고수준
1	코어	인장강도1,2	GPa	3.5 이상	-	2.8 (미국/CTC)
2		강심대비 경량화율3	%	80 이상	-	80 (미국/CTC)
3		인장선 복합체의 유리전이온도 (Tg)4	℃	230 이상	-	230 (미국/CTC)
4		Bending Diameter1	mm	50D 이하	-	50D (미국/CTC)
5	도체	Al 복합체 인장강도5	MPa	500 이상	-	-
6		Al 복합체 Conductivity6	%IACS	70 이상	-	-
7	전선	ACSR대비 송전 용량7	%	200 이상	-	200 (미국/CTC)

주 : 1. ASTM B987 (송전선용 탄소섬유/고분자 복합재료 코어의 표준물성)

2. 코어인장강도는 galvanic protection barrier layer를 제외한 composite core에서의 측정치에 해당함

3. 경량화율[%] = (스틸코어 중량 – 경량코어 중량) / 스틸코어 중량

4. 인장선 복합체의 Tg는 ASTM B987에 의거하여 Loss Modulus Peak 온도에 해당함
(ASTM D7028 또는 KS M ISO 6721-1에 따라 측정함)

5. 전기용 경알루미늄선 인장강도 규격 (KS C 3111) : 200 MPa

6. %IACS : International Annealed Copper Standard, 전기용 경알루미늄선 IACS 참고규격 (KS C 3111) : 61%

7. 단상 ACSR 송전용량(325MVA) 대비 200%인 650MVA 이상

※ 최종시제품에 대하여 국내외 관련 탄소섬유를 적용하여 상대 비교 시험/평가 진행

※ 모든 성과지표에 대하여 공인시험인증기관의 성적서 제출

※ 성과지표에 대한 검증을 위해 평가전담기관에 최종 시제품 제출 및 평가 진행

ㅇ TRL 핵심기술요소

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	탄소섬유복합체 제조공법	7	345kV용 탄소섬유 중심인장선	실험실평가 /공인시험기관
2	고전도성 Al복합체	7	- 구리대비 70% 전기전도도 보유한 Al복합체 - 공인성적서	공인시험기관
3	송전케이블	7	ACSR대비 200% 송전용량 보유한 송전케이블	공인시험기관

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 53개월 이내 (1차년도 개발기간 : 5개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 3.5 억원 이내 (총 정부출연금 35 억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

(2) 후보과제 RFP_2

(3) 후보과제 RFP_3

관리번호

2017-화학공정-일반-지정-03

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(√), 혁신제품형( )

화학공정

화학제품

융합유형

신제품형(  ), 고부가가치형( √ ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(√), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D( )

과제명

고부가가치 탄소소재용 석유계 고품질 이방성피치 및

고수율 이방성피치 제조 기술개발

1. 필요성

ㅇ 석유계 저급원료 고부가가치화 및 핵심 탄소소재 원천기술 확보를 통하여 글로벌 경쟁력 제고를 위한 이방성피치 원천기술 확보 필요성 대두

- 고부가가치 탄소소재의 원료이며, 탄소 중간원료 수입의 50%를 차지하고 있는 이방성피치 기술부재는 미래 먹거리인 탄소소재 기술 국산화에 걸림돌이 되고 있음

ㅇ 전세계 피치 1,000만톤/년 이상의 생산량 중, 석유계 원료 기반 피치 비율이 90%이나, 국내에는 석유계 피치 및 고품질 이방성피치 제조기술이 확보되지 못하였음

- 고품질 및 고수율 이방성피치 기술 확보를 통해 수입의존도가 심화되고 있는 고기능성 인조흑연, 이차전지 음극재 등 고부가가치 탄소 기초/중간원료의 수입대체 및 유관산업 시장경쟁력 확보를 위한 기술개발 필요성 급증

ㅇ 석유계 원료기반 이방성피치 원천기술은 고가·대규모 장치를 기반으로 집중 기술개발이 수행되어야 하므로, 초기 원천기술개발 과정에서의 체계적·정책적 정부지원이 필요함

- 석유계 이방성피치 기술개발에 이어지는 고부가가치 탄소소재들은 국가기반 산업 및 국가경쟁력 제고 차원에서 확보되어야 하는 핵심기술임

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 고부가가치 탄소소재용 고품질 및 고수율 석유계 이방성피치 기술개발

(TRL :  [시작] 3단계 〜 [종료] 5단계)

- 석유계 원료* 정제 및 전처리 기술개발 (이방성피치 제조용 석유계 원료의 잔류 불순물** 및 저비점물*** 처리 기술기준 제시 요망)

- 석유계 고품질 이방성피치 제조 기술확보

- 석유계 고수율 이방성피치 제조 기술개발

주 : *정유 고도화공정 부산물 (FCC-DO 및 RFCC-DO)기준, **TLC 분석법 기준, ***SIMDIS 분석 기준(신뢰도 99% 이상)

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계 최고수준
1	고품질 이방성피치	이방성 함량	%	99 이상	-	99% (일본 Mitsubishi)
2		Flow domain	%	99 이상	-	99% (일본 Mitsubishi)
3		흑연화도(La)1	nm	100 이상	-	100nm (일본 Mitsubishi)
4	고수율 이방성피치	수율2	wt%	20 이상	-	19% (일본 Nippon Oil)
5		이방성 함량	%	99 이상	-	99% (일본 Mitsubishi)

주 : 1산화처리 없는 입자형태로 승온속도 10℃/분으로 3,000℃에서 10분 처리 시, 2원료 출발물질 대비 합성된 이방성피치 중량 상대 비율

ㅇ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	흑연화도 (석유계 고품질 이방성피치 )	5	- 고품질 이방성피치 - 평가보고서	실험실평가 (ASTM D5187-10)
2	수율 (석유계 고수율 이방성피치)	4	- 고수율 이방성피치 - 평가보고서	실험실평가

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 53개월 이내 (1차년도 개발기간 : 5개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 3.5억원 이내 (총 정부출연금 35억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 제한없음

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수