초록 ▼

1. 연구목표
1) 피치 프리커서 중합기술
- 연화점균일성 : ± 15 ℃
- 수율 향상 기술 : > 16%

2) 피치섬유 방사기술
- 방사성 : > 2 min

3) 열처리 기술
* 안정화 시간 : < 15 hr
* 탄화 시간 : < 80 min
* 탄화수율 : > 55%
* 탄소함량 : > 85%

4) 탄소섬유 물성측정
- 인장강도 : > 0.8 GPa
- 탄성율 : > 100 GPa

2. 주요 연구내용
1) 피치 프리커서

1. 연구목표
1) 피치 프리커서 중합기술
- 연화점균일성 : ± 15 ℃
- 수율 향상 기술 : > 16%

2) 피치섬유 방사기술
- 방사성 : > 2 min

3) 열처리 기술
* 안정화 시간 : < 15 hr
* 탄화 시간 : < 80 min
* 탄화수율 : > 55%
* 탄소함량 : > 85%

4) 탄소섬유 물성측정
- 인장강도 : > 0.8 GPa
- 탄성율 : > 100 GPa

2. 주요 연구내용
1) 피치 프리커서 중합기술
- 피치 프리커서 물성치 조절 기술 개발 (저가형 피치 제조기술개발)
- 피치 수율 향상 기술 개발

2) 피치섬유 방사기술
- 방사 안정성 확보

3) 피치섬유 열처리 기술
- 안정화, 탄화 등 경제성 확보 열처리 기술 개발

4) 탄소섬유 물성측정
- 기계적 물성 (인장강도, 탄성율) 향상 기술 개발

3. 주요 연구개발 결과 및 성과
1) 연구개발 목표 달성 수준

2) 정성적 성과
① 석유계 저급유 기반 피치 중합 기술 확보
- 석유계 저급유(PFO 및 FCC-DO)를 이용한 피치 중합
- 이방성 함량 제어

② 고연화점 등방성 피치 제조 기술 확보
- O₂/N₂ 혼합 가스를 이용하여 single step으로 고연화점 피치 제조

③ Bench-scale 석유계 피치 용융 방사 공정 수립

④ 석유계 원료 기반의 탄소섬유 제조 기술 확보
- PFO 및 FCC-DO로부터 탄소섬유 제조

⑤ 탄소섬유 물성 향상 기술 확보
- 섬유 탄화 열처리를 통한 물성 제어
- 이방성 성분 분리를 통한 물성 향상

3) 정량적 성과
- SCI 논문 2 건 발표
- 국내 특허 1 건 출원

4. 활용분야 및 계획
1) 타 연구사업 연계전략
- ‘탄소산업 클러스터 조성사업‘ 연계 : 현재 화학연구원에서 주관으로 추진중인 경북-전북 지역상생협력 탄소예비타당성 조사사업의 R&D 과제 참여로, Bench 및 pilot –scale 탄소섬유 제조기반 구축

- 인조흑연 기술개발사업 (산업통상자원부) : 경북 지역거점사업으로 ‘17년 기획(기획사업 수행, 1억원), ‘18년 시행예정 (소프트피치, 바인더피치, 함침피치, 인조흑연블럭 및 전극봉 성형기술 개발 등)

- 탄소산업생태계조성사업(산자부) 연계 : 석유계 원료 기반 고품질 피치 프리커서 개발사업 추진

2) 기술사업화 등 성과확산전략
- 1단계 2~3년에 수요기업과 협의 진행 후, 2단계 1차년에 참여기업 확보
* 화학(연) : 사업화 요소기술개발 및 특허 확보
* 기업 : 탄소섬유 양산 공정기술 확보 및 실증사업 수행으로 사업화 연결
(탄소섬유 물성향상 기술에 대한 기업 지원 협의 진행 중)

5. 기대효과
1) 과학기술적
- 석유계 원료 기반 저가 섬유등급 피치 제조 및 특성제어 기술 국산화
- 국내 미보유 기술인 피치계 탄소섬유 제조 기술 확보
- (소재·부품의 기술경쟁력 향상) 원천기술이 부족한 C-산업에 대한 집중적인 육성이 이루어지면, 외국 부품과의 경쟁력 확보 가능
- “석유계 기초원료 탄소중간원료탄소섬유수송기기 경량화부품”의 탄소섬유 Value-Chain 완성

2) 경제·사회적
- 저가(~$0.3/kg) 연료유 용도 잔사유의 고부가가치화 ($20~4,000/kg)
- 전량 수입중인 석유 자원의 효율적 이용 및 공정 고도화
- 국산 저가형 탄소섬유 확보
- 저가 탄소섬유 기술 확보로 자동차 부품의 신규 수요시장 창출
- 차량 경령화 소재 활용으로 온실가스 배출감소 효과

6. 차년도 연구계획
1) 연구 목표
(1) 피치 프리커서 중합 기술 (연화점: ±10℃, 수율 18% 이상)
(2) 피치섬유 방사기술 (3분 이상 연속방사)
(3) 열처리 기술 (안정화 시간 10h 이내, 탄화시간 70분 이내, 탄화 수율 60% 이상, 탄소함량 88% 이상)
(4) 탄소섬유 물성 : 인장강도 (> 1.2 GPa), 탄성률 (> 150 GPa)

2) 주요연구 내용
(1) 피치 프리커서 중합기술
- 피치 수율 향상 기술 연구
- 이방성 함량 제어 기술 연구
- 피치 불순물 제어 기술 연구

(2) 피치섬유 방사기술
- 이방성 피치 방사 안정성 향상 연구

(3) 피치섬유 열처리 기술
- 안정화, 탄화 등 경제성 확보 열처리 기술 연구

(4) 탄소섬유 물성 제어 기술
- 기계적 물성 (인장강도, 탄성율) 향상 기술 연구

7. 출구전략
1) 국내 협력연구
- 정부수탁사업 수행: ‘탄소산업 클러스터 조성‘ 예타사업 내, 흑연 섬유 제조 기술개발 사업 기획 및 수행(’17년 3분기 시행예정)
- 정부수탁사업 기획 : 인조흑연 제조 기술개발 사업 기획 (‘17년 1~3월, 산업통상자원부)

2) 국제협력연구
- 미국 ORNL* 연구소의 MST** division의 Carbon and Composites 그룹(Group leader Amit Naskar))과 국제공동연구 협의 진행 중
* Oak Ridge National Lab.,
**MST : Material Science and Technology

(출처 : 2016년 주요사업 연구결과 요약서 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 2016년 주요사업 연구결과 요약서 ... 2
• 1. 연구과제 개요 ... 6
• 2. 연구목표 ... 8
• 가. 최종 연구목표 ... 8
• 나. 당해 연도 연구목표 ... 8
• 3. 주요 연구내용 ... 10
• 가. 과년도 추진경과 ... 10
• 나. 당해 연도 주요 연구내용 ... 11
• 4. 주요 연구개발 결과(연구개발목표의 달성도) ... 13
• 가. 피치 프리커서 중합 기술 ... 13
• 나. 피치 섬유 방사 기술 ... 14
• 다. 열처리 기술 ... 14
• 라. 탄소섬유 물성 제어 기술 ... 14
• 5. 연구개발의 성과 ... 15
• 가. 과제별 기술성취수준 ... 15
• 나. 정성적 성과 ... 15
• 다. 정량적 성과(건수/금액) ... 15
• 6. 연구성과 활용계획 ... 17
• 7. 기대효과 ... 18
• 가. 과학기술적 관점 ... 18
• 나. 경제적 관점 ... 18
• 다. 사회적 관점 ... 18
• 첨부1) 차년도 주요사업 연구계획 요약서 ... 19
• 첨부2) 중장기 연구개발로드맵 ... 23
• 끝페이지 ... 23