초록 ▼

최종 목표
기존 Cordierite, SiC 필터와 비교하여 동등 이상의 감압특성 및 포집특성을 구현한 나노 PM 포집성능이 탁월한 차세대 반응소결 질화규소 DPF 필터 개발

개발내용 및 결과
◈ 주관연구기관 (한국기계연구원 부설 재료연구소)
1. SRBN 다공체 구조체의 미세구조 fine tuning
-사각리그 및 실형상시편에 의한 요소기술 개발 완료
-실형상 하니컴에 대한 요소기술의 스케일업 추진
탈지, 질하, 후소결 등
-탈지장비 신규 구축 및 개조
-소성수축률 최소

최종 목표
기존 Cordierite, SiC 필터와 비교하여 동등 이상의 감압특성 및 포집특성을 구현한 나노 PM 포집성능이 탁월한 차세대 반응소결 질화규소 DPF 필터 개발

개발내용 및 결과
◈ 주관연구기관 (한국기계연구원 부설 재료연구소)
1. SRBN 다공체 구조체의 미세구조 fine tuning
-사각리그 및 실형상시편에 의한 요소기술 개발 완료
-실형상 하니컴에 대한 요소기술의 스케일업 추진
탈지, 질하, 후소결 등
-탈지장비 신규 구축 및 개조
-소성수축률 최소화 및 나노포집특성 향상을 위한 소결조제 시스템 개발
-탈지 및 질화조건 개선에 의한 핸들링 강도 향상 최적화에 의한 강도 향상
2. 기공율 증대 및 고기공율 SRBSN의 강도 향상
-기공률 증대에 따른 RBSN다공체의 기공크기, 기공분포, 미세구조 및 공기투과율을 분석완료
-DPF용의 필터의 기계적 내구성을 만족하기 위한 적정 강도가 요구되어 Y₂O₃-AI₂O₃ 조성 소결조제의 첨가량을 변수로 다공체의 압축강도를 평가하였음.
3. 엔진동력계 테스트용 실형상 시제품 제작
-5.5인치 실형상 질화규소 하니컴 제작 완료(최적화 필요)
-사각기둥 하니컴들의 조립 및 접합에 의해 실형상 시제품 제작 완료
-Segment type 조립 및 접합에 의한 실형상 하니컴 제조
◈ 위탁연구기관 (자동차부품연구원)
1. 소재 성능평가 (주관기관에서 제공된 세그먼트 DPF)
- 미세조직, 내산화성, 내황산성, 고온화합물, 꺽임강도시험을 진행하여 상용품과 비교평가 완료
- 기공분포는 최종 세그먼트에 대해서는 평가가 진행 중
2. 세그먼트 DPF 성능 평가 요약
- 압력손실 측면에서는 개발된 세그먼트 샘플 중에 NGK cordierite와 동등한 수준을 보이는 샘플의 제조조건이 선정될 수 있었음.
- Nano 입자 포집 측면에서는 비교 샘플에 비해 나노입자 포집 효율이 우수한 결과를 보였음.
3. 실형상 DPF 성능 평가
- 실형상 샘플에 대한 무게 정화효율은 최대 92% 양호한 성능을 확인하였음.
- 재생 내구 및 100시간 엔진 적용성 검증시 무게 정화 효율 84% ~ 92%, 입자수 정화 효율 90 ~ 95%로 100시간 동안 유지되어 양호한 성능을 확인하였음.

개발기술의 특징•장점
침상구조로 발달하는 질화규소 세라믹스의 미세구조 특성을 이용하여 통기성과 포집성능을 동시에 극대화할 수 있는 신개념의 필터를 구현할 수 있으며, 저가의 실리콘 분말을 이용하여 반응소결기술을 적용하기 때문에 저비용화가 가능함.

기대효과 (기술적 및 경제적 효과)
〇 기술적 효과
- 미국, 유럽 및 자국의 배기가스 규제에 대응
- 현재의 중량기준 제어가 아닌 수량 제어 채택 시, 비교우위의 독보적 경쟁력 확보
〇 경제적 효과
- 자동차 산업의 수출 경쟁력 확보
- DPF용 필터 제조기술의 확보를 통해 다양한 형태의 다공질재료 제조기술 개발 및 응용 창출 가능
- 대기오염으로 인한 서울 수도권의 사회적 피해 비용 연간 10조원 추정 (수도권 총 GDP의 4.2%)
- 세계 시장 선점 가능성
- 지적재산권, 엔진, 후처리장치 공급에 따른 부차적인 수익 장출 가능
- 기 판매 차량의 개량, 보수에 따른 수익

적용분야
디젤엔진 배기가스 정화용 필터 및 촉매담체 외에도 탈취용 촉매 담체, 반도체 CMP공정의 나노 연마제 입자 제거용 필터, VOC 정화용 필터 등의 각종 환경산업용 필터 및 촉매담체 소재분야에 적용 기대됨

(출처 : 보고서 초록 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 6
• 제1장 서론 ... 7
• 1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 7
• 2절 연구개발의 국내·외 현황 ... 9
• 3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 12
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 14
• 1절 연구개발의 최종목표 ... 14
• 2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 14
• 3절 연도별 추진체계 ... 16
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 17
• 3.1. 주관연구기관 : 한국기계연구원부설 재료연구소 ... 17
• 1절 연구개발 결과 및 토의 ... 17
• 2절 연구개발 결과 요약 ... 60
• 3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 61
• 4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) ... 62
• 3.2. 위탁연구기관 : 자동차부품연구원 ... 63
• 1절 연구개발 결과 및 토의 ... 63
• 2절 연구개발 결과 요약 ... 114
• 3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 115
• 4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) ... 116
• 제4장 참고문헌 ... 117
• 끝페이지 ... 119