초록 ▼

1. 최종목표
□ 친환경자동차의 리튬이온이차전지 부품의 Cap Plate와 Vent, Anode, Cathode 조합 시 용접을 하지 않고 수지접합으로 조립체를 형성하여 부품수가 적고 열로 인한 변질이 없는 품질 및 생산성이 우수한 제품형상을 개발하여 전지 CAN의 상용화를 실현하고 품질보증 환경과 소규모 제조 라인을 구축하는 것을 목표로 하여, 다음과 같이 년차별 세부목표를 수립하고 실행하였다.
◦ 1차년도 : Cap Plate와 Anode 및 cathode 접합체 샘플개발. 고객 승인
◦ 2차년도 : 1차년 개발

1. 최종목표
□ 친환경자동차의 리튬이온이차전지 부품의 Cap Plate와 Vent, Anode, Cathode 조합 시 용접을 하지 않고 수지접합으로 조립체를 형성하여 부품수가 적고 열로 인한 변질이 없는 품질 및 생산성이 우수한 제품형상을 개발하여 전지 CAN의 상용화를 실현하고 품질보증 환경과 소규모 제조 라인을 구축하는 것을 목표로 하여, 다음과 같이 년차별 세부목표를 수립하고 실행하였다.
◦ 1차년도 : Cap Plate와 Anode 및 cathode 접합체 샘플개발. 고객 승인
◦ 2차년도 : 1차년 개발분 품질보증 시설 및 초도 생산체제 구축
2. 개발내용 및 결과
가. 개발내용
Al금속과 Cu금속에 대한 PPS고분자수지의 2차전지 부품용도로 기밀성과 접합강도의 기대치를 달성하기 위하여 다음과 같이 3개 부분으로 대별하여 필요기술을 개발하였다.
□ Resin&Metal간 Chemical Bonding 부문
◦ 고분자와의 결합력(Adhesion) 강화를 위한 알루미늄(Al) 표면처리 기술개발 및 표면특성분석
◦ 고분자와의 결합력 (Adhesion) 강화 Cu 금속의 표면처리기술 개발 및 표면특성분석
◦ 고분자 수지선정, 금속과 고분자수지와의 결합력강화를 위한 첨가제 개발
◦ 금속-고분자수지 결합 내구성시험 (열충격, 항온항습, 인장강도 등)
□ 금속+고분자수지 접합부의 최적화 부문
◦ Al과 Cu 금속 전극단자와 접착성 및 절연성이 우수한 고분자소재 선정 및 특성 평가
◦ 접합부가 크고 Resin삽입이 용이하며 생산성과 안전성이 우수한 부품형상의 최적화와 품질평가
◦ 금속 표면처리와 접합을 위한 insert성형 공정개발 및 표준 정립
□ 연구결과의 사업화를 위한 기반구축
◦ 금속부품의 화학적 표면처리 시생산 라인 개발
◦ Anode 및 cathode와 Cap Plate A'ssy 성형 환경구축
◦ 품질특성과 신뢰성 평가 환경구축
◦ 사업화가 가능한 상용제품개발
◦ 사업화시 기술보호를 위한 특허 등록
나. 개발 결과
□ 성과지표에 의한 평가
◌ 사업계획서의 기술 성능평가표에 의한 평가시 6개 항목중 공급단가 항목만 아직 양산단계가 아니라서 금년 2월 수요측에 1500원 수준의 목표치 예상가를 제출한 상태임.
□ 기술 결과치 및 시장반응
◌ 일본의 세계최고 수준에 뒤지지않는 순수 국산기술로 인정받고 있으며, 리튬이온전지외에 휴대폰이나 폴리머자동차용 전지부품 등으로 샘플제작 요청을 받아 제공하고 있는 등 성공적이라 판단하고 있으나, 품질의 산포가 크고 자동차 수명을 고려한 장기수명 보증에 대한 신뢰성 입증에 대한 품질 연구는 지속되어야 할 상황 임.
3. 사업성과
□ 기술적 성과
◦ 금속과 고분자 수지 간의 접합 방법의 혁신을 통해 기존의 기계식 결합보다 무게 및 원가면에서 경쟁력 있는 제품 생산에 기여할 수 있고, 금속과 고분자수지의 이종재질간 접합부에 대한 기밀성을 확보하였다.
□ 경제적 성과
◦ 연간 500억원 이상의 수입대체 효과가 발생 한다. 본 기술을 국산화 하지 않았을 경우, LIB 생산업체들은 완성차 업체로부터 경량화와 Low cost로의 전지를 요구하여 세계유일의 상용화 기술을 가진 일본의 M그룹에 전지 Cell의 수요량 전량을 주문해야할 상황이었다.
◦ 이러한 전지제품의 수요자 요구변화가 시작된 이 시점에 삼성SDI로서는 전체 모델로의 확산 이전에 반드시 국산화해야 하는 상황을 인식하고, 당사와 MOU체결을 통해 본 과제의 기술개발에 적극 지원을 받게 된 것이고, 상기 업체만의 수요로도 연간 2000만~3000만Cell 이상이 추정되어, 보 과제의 기술을 사업화로 연결함으로서 국내 생산으로 수입 대체를 하는 상황이라 부품의 매출액으로 볼 때 500억원이상이 될 것으로 본다.
ㅇ전지부품 경량화 및 단가 30% 절감 가능할 것으로 판단되어, 2차전지 경쟁시장에 일본의 산요와 파나소닉 등 일본 업체들과 HEV, EV 등 전기 자동차 수요처와 판매단가에서 치열한 경쟁을 하고 있는데, 부품수를 줄여 경량화하고 원가를 낮추는 GVE활동을 최우선하여 공동 활동한 결과 제품의 설계변경과 시제품개발을 통하여 금번 개발한 국산화 사출성형 Cap Ass'y는 현재의 나사나 리벳 체결에 의한 제품에 비해 부품수 30% 감소로 제조원가를 35% 절감하는 효과를 만들었다.
□ 사회적 성과(일자리 창출 등)
◦ 주관기업의 경우, 과제 활동 착수단계에서는 브라운관 부품사업이 삼성의 해외 사업장을 비롯하여 인도 등 일부 수요가 있었으나 착수 1년 만에 수요가 완전히 사라져서 2년차에는 생산설비의 철거 및 매각과 브라운관 부품생산 사업의 관리 및 생산인력을 구조조정하였는데, 본 과제 개발을 통한 전지부품의 양산 사업화를 대비하여 일부 인력을 근속하게 하였다.
◦주관기업의 연구역량을 높이기 위해 과제의 연구 참여와 신규사업 준비를 위해 2명을 신규인력을 채용하여 현재까지 과제 개발활동에 전념하도록 하고 있다.
◦ 시제품의 완성차 업체에서의 안정성 평가가 완료되는 연말부터는 실질적인 제품이 수요가 발생할 것으로 수요 측 정보에 근거하여 전망하면 7~8명의 충원을 예상하고 있고, 내년이 예상되는 내년말 부터는 급속한 부품의 수요와 타 모델로의 확산 그리고 중국 등 후발 전지업체에서 주문이 예상되어 매년 20~30명의 인원 충원을 이행하여 과제 지원에 대한 사회적 일자리 창출의 책임을 다하여 나가겠다.
4. 기술개발결과 활용계획
□ 삼성SDI 자동차용 전지
◦ PHEV, HEV 자동자차용으로 공급한 5Ah는 수량 면에서 가장 보급형으로 많이 수요가 있는 제품이므로 금년까지는 공동연구기관과 본 모델의 양품율 개선과 장기수명의 보장에 대한 기속시험법 개량 등 개발한 모델의 품질 및 원가 경쟁력 개선에 중점 노력할 예정이다.
◦ 삼성에서 금년초 시제품을 간이로 개발한 중대형 모델의 본 기술의 양산적용을 위한 수요처의 설계 활동참여부터 사업화 노력은 2015년부터 참여하되 금번 정부 지원으로 구축한 시설이나 지그 등 부족한 환경을 개선하기 위한 3억원이내의 투자도 계획하고 있다.
◦ 초대형 EV용이나 ESS용 등 40~60Ah의 대용량 전지 Cell에도 제품의 설계변경을 통한 본 기술의 적용을 적극 검토를 수요처에 희망하고 있으므로, 년차별 역량 상태와 수요처의 시장전략에 맞추어 투자와 인력 충원 등을 적절히 하여 모든 전지류의 Cap ass'y에 확산되도록 하여, 후발기업인 중국의 L, B사 등이 좋은 조건에서 수입하도록 수요처 관리를 해 나가겠다.
□ 국내L사
◦자동차용 폴리머전지의 열발생을 방지하는 부품으로 방열판을 Cell사이에 끼우는데, 이들 방열판의 조립방법을 나사체결방법에서 고분자수지 접합개발 기술을 적용하여 무게 경랭화 및 원가절감을 시도하고 있는데, 금번 당사가 해당부품을 시제품으로 제작하여 공급한 후, 고객라인내 가속시험에서 Leak불량이 발생하여 개선중에 있는데 삼성측 보다 품질 관리가 쉽고 수량이 많으며 판매단가도 높아 suf말까지 사업계획서의 목표 제품이 양산화 안정되면, 년말부터 보다 적극적으로 수요처와 협의체를 구성하여 시제품 제작과 평가를 하여 2015년 상반기중 판매 일정으로 추진해 가겠다.
◦ 금번 시제품은 삼성의 사양으로 제작하여 공급한 평가결과로서 Al금속만으로 구성된 본 수요처의 제품은 기술적으로 해결책을 가지고 있는 상태이므로 사업화가 무난할 것으로 판단하지만, 경제적 측면에서 보면 부품을 사급으로 받아 금속의 표면처리만 해 주는 거래조건을 제시하여 매출액 규모와 충원 규모도 제한적일 것으로 전망하고 있다.
□ 해외 수출
중국 최대 전지업체인 LS사와 BY사가 이미 당사의 과제기술에 대하여 신뢰를 갖고 자사 제품에 적용을 2013년 10월부터 희망하여 상호 사업부장간의 기술협의를 하여 유사 샘플 및 도면 정보들을 파악하였는데, 기술적 어려움이 없다고 판단하였고 품질의 사양도 국내 보다 비교적 낮으므로 사업화 성공은 가능하다고 판단하고 있으나, 국내 삼성 및 L사 등 국내 업체들의 자사 우선대응 요구로 현재 적극적으로 대응하지 않고 지연시키고 있는데, 이는 중국과의 거래상 경험상 특성과 조기 현지화 요구 등 불투명한 경영 요소가 많으므로, 국내의 완전한 시장 점유 후, 해외 수출에 대응할 전략을 계속 유지해 갈 것이다.
5. 기술개발자료의 보안관리
가. 보안관리
◦ 일반과제이나 기술 내용이나 과제수행 내용 중에서 수요처가 도면, 샘플사진, 측정결과 등 기밀을 당부한 사항이 있고, 개발상의 Knowhow를 포함하여 관련문세들은 내부적으로 총괄책임자가 데이터 관리하고 있다.
나. 특허출원 1건
연구과정중 사업화시 예상되는 유사기술이나 제품구조에 대하여 특허를 출원하여 본 기술이 영구적으로 적용되게 하였다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 『산학연협력 기업부설연구소 지원사업』 최종보고서 ... 2
• 개 발 결 과 의 견 서 ... 3
• 최종보고요약서(초록) ... 5
• 목차 ... 8
• 제 1 장 서론 ... 10
• 제 1절 과제의 개요 ... 10
• 1. 개발대상기술(또는 제품)의 개요 ... 10
• 2. 국내외 기술의 현황 ... 12
• 제 2절 과제의 중요성 ... 13
• 1. 부품소재의 수입대체 요구 및 국산품 적용 ... 13
• 2. 주관기관의 보유 특허 상용화 ... 14
• 3. 수요기업의 적극적인 지원 ... 15
• 4. 경제적 측면 ... 15
• 5. 사회적 측면 ... 16
• 제 3절 과제의 목표 ... 16
• 1. 과제의 목표 ... 16
• 2. 과제의 평가방법 ... 18
• 제 2장 과제개발 내용 및 방법 ... 21
• 제 1절 과제의 개발내용 ... 21
• 1. Resin&Metal 간 Chemical Bonding 부문 ... 21
• 2. 금속+고분자수지 접합부의 최적화 부문 ... 38
• 3. 연구결과의 사업화를 위한 기반구축 ... 46
• 제2절 과제의 개발방법 및 결과 ... 62
• 1. 기관간의 역할과 책임의 분장과 교류회 운영 ... 62
• 2. 과제의 과학적 성능분석을 통한 효과적 기술개발 ... 68
• 3. 수요처 최우선의 반복실험에 의한 최적치 판정 ... 71
• 제 3장 사업성과 ... 74
• 제 1 절 기술적 측면 ... 74
• 1. 금속과 고분자수지간의 접합방법 혁신 ... 74
• 2. 금속과 고분자수지의 이종재질간 기밀성 확보 ... 75
• 제 2절 경제적 측면 ... 76
• 1. 연간 500억원 이상의 수입대체 효과 ... 76
• 2. 전지부품 경량화 및 단가 30% 절감 가능 ... 76
• 제 3 절 사회적 성과 ... 77
• 1. 주관기관 및 원부자재 공급사 일자리 창출 ... 77
• 제 4 절 기술개발 활용계획 ... 77
• 1. 삼성SDI 자동차용 전지 ... 77
• 2. 국내 L사 ... 78
• 3. 해외 수출 ... 79
• 제 5절 기술개발자료의 보안관리 ... 79
• 1. 보안등급 분류 ... 79
• 제 4장 결론 ... 80
• 제 1절 제품개발 및 신뢰성 확보 계획 ... 80
• 1. 개발기술의 최종 평가 ... 80
• 2. 제품 개발계획 ... 81
• 3. 신뢰성 확보계획 ... 82
• 제 2절 양산화 및 판로 확보 계획 ... 83
• 1. 제품 양산계획 ... 83
• 2. 판로확보 및 마케팅 계획 ... 83
• 제 3 절 추가연구 계획 ... 84
• 1. 대량생산 사업화 연구 ... 84
• 2. ESS용의 대형전지에 대한 과제기술적용 연구 ... 84
• 3. 생활가전, 주방용품에 대한 과제기술적용 연구 ... 85
• 별첨 1 기업부설연구소 운영 실적 ... 86
• 별첨 3 기술개발 성과실적 ... 88
• 끝페이지 ... 88