보고서 정보
주관연구기관 |
맥소프트(주) |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-12 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
중소기업청 Small and Medium Business Administration |
등록번호 |
TRKO201500011653 |
과제고유번호 |
1425091927 |
사업명 |
중소기업R&D기획지원사업 |
DB 구축일자 |
2015-07-25
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키워드 |
토션빔.트위스트.하이브리드.복합재.모멘트.Torsion Beam.CFRP.
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초록
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□ 신청과제의 내용
신청기술은 금속과 CFRP 복합재를 적용한 고강도, 초경량의 하이브리드 토션빔 개발에 관한 것으로, 밀도가 다른 알루미늄이나 철강재료에 비해 3∼10배 낮고, 강도는 상대적으로 매우 높은 CFRP 복합소재를 적용하여, 기존 재품보다 약 50% 이상 경량화되고, 강도 및 강성, 내부식성, 내충격성, 내피로 특성, 그리고 부품 일체화의 용이성 등이 우수한 자동차 후륜 현가장치인 토션 빔(Torsion Beam)을 개발하고자 한다.
신청기술의 핵심은 토션빔 개발에 필요한 해석기술, 접합기술, 생산기술, 평가
□ 신청과제의 내용
신청기술은 금속과 CFRP 복합재를 적용한 고강도, 초경량의 하이브리드 토션빔 개발에 관한 것으로, 밀도가 다른 알루미늄이나 철강재료에 비해 3∼10배 낮고, 강도는 상대적으로 매우 높은 CFRP 복합소재를 적용하여, 기존 재품보다 약 50% 이상 경량화되고, 강도 및 강성, 내부식성, 내충격성, 내피로 특성, 그리고 부품 일체화의 용이성 등이 우수한 자동차 후륜 현가장치인 토션 빔(Torsion Beam)을 개발하고자 한다.
신청기술의 핵심은 토션빔 개발에 필요한 해석기술, 접합기술, 생산기술, 평가기술 중 해석기술과 금속-CFRP 접합기술이며, 나머지 생산기술과 평가기술의 경우 외부 리소싱을 통하여 기술을 개발한다.
□ 평가결과
1. 기술분석 및 기술성 평가결과
본 기술은 금속-CFRP 하이브리드 복합재를 적용한 경량 토션빔을 개발하고 자 하는 것으로, 현재 경량화 기술에 해당한다. 최근 지구 온난화에 따라 자동차의 연비 규제 강화 추세에 따라 친환경 자동차 개발은 물론 차량 경량화에 대한 기술에 대한 요구가 크게 증가하고 있어, 대상 기술인 CFRP 복합재를 이용한 경량 토션빔은 최근의 기술 및 산업동향과 부합되는 기술이며, 성장기 초기 기술로 활용도가 점차 검증되고 있는 기술이다. 또한 이와 관련된 CFRP 소재 기술은 자동차 분야 뿐 만 아니라, 스포츠/레저 분야, 풍력 발전 분야, 항공수송 분야 등에서도 각광받는 기술이므로, 파생 및 응용 기술로의 발전성과 활용성이 매우 뛰어난 것으로 판단된다.
비록 탄소 섬유와 수지의 가격이 상대적으로 높지만, 자동차 분야로의 적용이 확대되며 최근 안정되는 양상을 보이고 있다. 또한, 경량화 소재로는 아직까지 탄소 나노튜브를 제외하고는 가장 경쟁력이 높은 소재로 발전할 가능성이높다.
2. 기술개발 전략
기술확보전략 측면에서 기술계통도와 평가지표를 통해 17개 세부요소기술중 ① 복합재 물성평가 기술(해석기술), ② 복합재 구조/재질 예측 기술(해석기술), ③ 내구 해석 기술(해석기술), ④ 접합부 Joint 설계 기술(금속-CFRP 접합기술), ⑤ 접합부 해석 기술(금속-CFRP 접합기술), ⑥ 복합재 적층 배열 기술(생산기술), ⑦ 신뢰성 검증/평가기술(평가기술)을 핵심요소기술로 선정하였다.
기술소싱전략 측면에서 기술매력도와 내부기술역량을 중심으로 핵심요소기술을 평가한 결과, 해석 기술인 복합재 물성 평가 기술(T1), 복합재 구조/재질예측 기술(T2), 내구 해석 기술(T3)과 금속-CFRP 접합 기술인 접합부 Joint 설계 기술(T4), 접합부 해석 기술(T5)은 내부 개발을 통하여 기술 역량을 지속적으로 확대해 나가는 것이 바람직하다. 하지만, 생산기술인 복합재 적층 배열기술(T6)의 경우, 현 상황에서는 내부 기술 역량이 부족하여 외부 기술 보유업체와의 공동개발 또는 컨소시엄 형태의 공동 연구개발, 또는 초기 용역 개발전략을 통하여 수요기술을 개발하고, 향후 기술 역량이 축적되면 자체 개발하는 형태로 나가는 것이 바람직할 것이다. 신뢰성 검증/평가기술(T7)은 기술 매력도 측면에서 향후 지속적인 기술활용도가 낮게 평가되어 위탁시험평가 방안을 고려할 필요가 있다.
개발인프라 구축전략 측면에서 기술과 기능 중심의 연구조직 구성방안이 제시되었으며 그 외 생산 프로세스별 필요설비와 지적자산 확보 전략이 제시되었다. 마지막으로 주요 기술 개발을 위한 상세 일정, 추진체계 및 소요자원계획이상세히 제시되었다.
3. 시장분석 및 경제성평가 결과
탄소섬유는 철을 대체할 소재로서 알루미늄, 마그네슘 등과 경합하면서 고강도 초경량 미래 소재로 주목받고 있다. 탄소섬유를 사용한 복합재료가 자동차, 항공기 등 다양한 분야에 활용되어 2020년에는 30조원 규모로 성장할 전망이다. 현재 일본, 미국, 독일 등의 선진국이 시장을 주도하고 있으며 각국은 탄소 섬유산업을 미래의 전략소재 산업으로 인식하여 각종 육성정책을 추진하고 있으나, 국내는 이에 비해 뒤쳐져 있다. 국내 기술로는 2012년부터 생산을 시작했으나, 원소재는 대부분 수출하고, 복합재료와 응용제품은 수입하고 있어 국산화가 시급한 상황이다.
신청기술이 성공적으로 개발 완료되어 상용화될 경우 기존 제품보다 경량화되고 부품 일체화가 용이한 토션 빔 액슬의 필요성을 인식하고 있는 자동차 완성품 제조업체 및 자동차부품 제조업체에 납품되어 중소형 자동차의 후륜 현가장치로 활용될 것으로 기대되며, 고가의 수입제품으로는 국산제품의 경쟁력을 확보하는데 한계가 있기 때문에 수입제품 대체수요가 증가할 것으로 전망된다.
국내 탄소섬유 업체들은 일본 Toray 등이 생산하는 중간 성능 등급의 탄소섬유를 양산 중이지만 가격 경쟁력이 미흡하므로 수입제품을 대체하기 위한 시험/인증 인프라가 필요한 시점이며, 동사는 탄소섬유 복합재의 설계기술 및 복합재 부품의 신뢰성 평가기술을 보유하고 있어 시장에서의 경쟁우위를 점할 것으로 기대된다.
평가대상기술의 수익성을 살펴보면, 개발완료 후 향후 5년간의 주요 수익성 분석 지표는 다음과 같이 산출되며, NPV, ROI, IRR이 기준값을 상회하고 있어 수익성이 양호한 것으로 분석된다.
수익성 분석 지표 추정치 설 명
NPV 12백만원 0보다 크므로 수익성 있음.
ROI 102.84% 100보다 크므로 수익성 있음.
IRR 12.2% NPV 산정시 할인율인 12% 보다크므로 수익성 있음.
평가대상기술을 사업화하는 경우 2017년부터 2021년에 걸쳐 총 생산유발효과는 약 129,228백만원, 부가가치유발효과는 34,021백만원으로, 경제적 파급효과는 자동차부품 업종을 기준으로 보통수준으로 평가된다.
4. 사업화 전략
신청기술은 기존의 철강으로 만들어진 토션 빔에 탄소섬유 복합소재를 적층하는 설계기술 및 내구신뢰성 평가기술을 개발하고자 하는 것으로 내구성을 높이고 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다. 신청기술과 관련하여 국내외적으로 자동차 부품소재 산업에서 직접 상품화한 사례가 드물기 때문에 성공적으로 상용화될 경우 기술적 우위를 통한 시장에서의 지위 확보가 가능할 것으로 기대된다.
특히 사업 타당성 측면에서 볼 때, 완전히 새로운 영역의 기술을 개발을 추진하는 것이 아니라 동사의 기존 사업영역에서 파생적으로 기술을 발전시키고자 한다는 점에서 신청 기술의 성공 가능성은 높다고 판단된다. 다만 그에 따른 시장 진입 계획수립 등을 위한 수요처 발굴 및 마케팅 관련 전문인력에 대한 보강이 필요할 것으로 보인다. 동사에서는 사업화를 위한 핵심인력을 보강하기 위한 노력을 기울이고 있기 때문에 신청기술의 사업화 진행에는 큰 무리가 없을 것으로 판단된다.
또한 해당 신청기술은 기술의 첨단성 및 수준 진단결과, 최신기술의 발전방향에 부합하는 기술로 타인이 모방하기에 어려운 등급에 속하는 것으로 판단된다. 이상과 같은 긍정적 시장구조 및 신청기업의 기존 사업 영역 및 주요 거래처 기반의 사업 전략 등을 볼 때 동사의 사업화 전략 타당성은 우수한 것으로 판단된다.
5. 결론
사업주체는 동 기술의 개발에 있어서 1차년도, 2차년도 각각 330백만원, 총660백만원의 투자계획을 가지고 있으며, 구체적으로 인건비 97백만원, 직접비564백만원, 간접비 7백만원 등이 소요되는 계획을 가지고 있다. 투자 재원의 조달은 총 투자금액의 25%에 해당하는 170백만 원은 자체자금으로 확보할 예정이고 나머지 자금은 정부지원 과제로 계획하고 있다.
신청기업은 제품화에 관하여 기존의 생산기술은 없으나, CFRP와 관련한 설계와 해석에 대한 많은 개발 경험이 있고 기술 개발 방식과 세부 내용이 구체화 되어 있어, 전문 생산 기업과의 협력을 통해 외주 생산할 수 있을 것으로 보여, 시작품의 생산까지는 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 본 과제를 통하여 생산 기술에 대한 기반 기술까지 확보한다면, 대상품의 제품화에는 문제가 없을 것으로 판단하고 있다.
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