보고서 정보
주관연구기관 |
한국화학연구원 Korea Research Institute of Chemical Technology |
연구책임자 |
서봉국
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보고서유형 | 연차보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2020-12 |
과제시작연도 |
2020 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202100021691 |
과제고유번호 |
1711116959 |
사업명 |
한국화학연구원연구운영비지원(R&D)(주요사업비) |
DB 구축일자 |
2021-10-02
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키워드 |
정밀화학.고성능 접착제.기능성 에폭시.경화 제어.점착제.가시광선 경화.광촉매.고기능 경화제.Fine Chemicals.Advanced Adhesive.Functional Epoxy.Curing reaction control.PSA.Visible Cured.photocatalyst.Crosslinker.
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초록
▼
1. 중과제 개요
1) 연구개발 이슈
- 자동차산업의 경량화, 스마트화, 친환경화 기술 트렌드에 대응할 수 있는 고성능 정밀화학소재 수요 증가
- 최근 일본수출규제 품목관련하여, 범국가적으로 소부장 전략소재로서 접착/코팅소재 원천 기술 확보 필요
- 수송기기 및 정보전자, 안전/보안 등 전방산업 수요 부품에 선제적으로 대응 가능한 핵심 소재 요소기술의 유기적 결합 필요
- 최근 석유 불법유통 및 가짜석유 적발 건수가 증가하고 있으며 석유제품의 불법유통을 근절하기 위해 새로운 식별제를 추가하는 등 다양한 시
1. 중과제 개요
1) 연구개발 이슈
- 자동차산업의 경량화, 스마트화, 친환경화 기술 트렌드에 대응할 수 있는 고성능 정밀화학소재 수요 증가
- 최근 일본수출규제 품목관련하여, 범국가적으로 소부장 전략소재로서 접착/코팅소재 원천 기술 확보 필요
- 수송기기 및 정보전자, 안전/보안 등 전방산업 수요 부품에 선제적으로 대응 가능한 핵심 소재 요소기술의 유기적 결합 필요
- 최근 석유 불법유통 및 가짜석유 적발 건수가 증가하고 있으며 석유제품의 불법유통을 근절하기 위해 새로운 식별제를 추가하는 등 다양한 시도를 진행됨
- 수소차 등 수소경제 확산에 따른 안전성 확보 위한 누출 검지 센서 개발 필수
- 대외의존형 화학소재 산업 구조 탈피 및 첨단화학 소재산업 경쟁력 강화를 위한 화학적·물리적 전주기적 분석·실증·양산화 지원이 요구됨
2) 최종연구목표
- 자동차 외장 코팅공정 에너지 저감을 위한 저온경화소재 개발
- 산업선도형 경량화 부품 제조에 필요한 이종소재용 접착소재 기술을 개발하고 산업화 기술로의 연계
- 화학산업 및 환경 모니터링 유해화학물질, 수소 검지를 위한 고감도, 고선택성 인지감응 센서소재 및 적용기술 개발
- 고부가·고기능 정밀화학소재 기술 확보를 위한 시험분석과 파일럿 인프라 및 기술 기반의 종합 지원
3) 주요연구내용
∘ 친환경 경화반응제어 첨단 소재 및 응용 기술 개발
- BI 기반 경화반응제어형 코팅 소재 기술 개발
- Tin Free 친환경 경화반응제어 고성능 유기금속촉매 개발
- BI 기반 친환경 다이나믹 고분자 네트워크 기술 개발
- NBI 기반 경화반응제어형 첨단 소재 기술 개발
- 친환경 탄성 소재 및 응용 기술 개발
∘ 핵심소재·부품용 고성능 점·접착 소재 및 공정기술 개발
- 고신율 달성 위한 유연 강인화 소재 합성 및 내열성 향상 무기계 소재 개발
- 저장 안정성이 높은 경화촉진제 및 에폭시 수지 합성
- 기능성 우레탄 올리고머 아크릴 경화제 및 친환경 파장 선택형 경화시스템 개발을 통한 고기능성 점착제 원천소재 확보
∘ 지능형 인지감응 소재 및 응용기술 개발
- BTX, VOCs(NOx, CO, NH3, H2 등) 검지용 인지감응 소재 및 필름 센서기술 개발
- 인지감응 소재 응용기술 개발 (수송기기 연료류 검지 필름, 스마트 패키징용 필름, 바이오 메디컬 검지필름)
2. 2020년 연구실적
1) 연구목표
∘ 친환경 경화반응제어형 코팅소재
- 저온 경화 코팅 소재 (경화온도 ≤ 120 ℃), 저장 모둘러스 ≥ 106 Pa
∘ 핵심소재·부품용 고성능 접착 소재 및 공정기술 개발
- 고신율 달성 및 접착강도 향상 (T-박리 230 N/25mm, 신율 6%, 저온임팩트필 30 N/mm (-40℃)
∘ 지능형 인지감응 소재 및 응용기술 개발
- VOCs(NOx, CO, NH3, H2 등) 소재 2종 개발 (검지농도 1%이하)
- BTX 검지용 유·무기 소재 2종 개발 (BTX간 파장변화 30nm이상)
2) 연구내용
∘ 친환경 경화반응제어형 코팅소재
- 경화반응제어형 코팅 기초 소재 연구 및 경화거동 연구
a. 경화반응제어형 코팅 소재 연구 (경화온도 ≤ 120 ℃)
b. 저온경화반응형 코팅 소재 기반 기계적 물성 연구
c. 저온경화반응 공정용 코팅 소재 배합화 기술
∘ 핵심소재·부품용 고성능 접착 소재 및 공정기술 개발
- 바인더의 신율 향상을 위한 산무수물 개질 유연에폭시 합성 및 배합연구
- 반응형 접착 소재 경화물성 조절 위한 신규 경화제 합성 및 신규 에폭시 수지 개발
- 프로필렌 카보네이트를 반응시킨 유연에폭시 합성
- 폴리우레탄 강인화제 합성
∘ 지능형 인지감응 소재 및 응용기술 개발
- BTX 검지용 저굴절 고분자 소재 2종 개발 *(P(MA-BPA), P(EA-BPA))
- 선택적 BTX 검지용 필름 개발(BTX간 파장변화 30nm이상)
- VOCs(NOx, CO, NH3, H2 등) 소재 2종 개발
a. Chromophore기반 신경가스 모방 물질 검지 고분자 소재 및 필름 개발
*(poly(BPAm-co-DMA-co-MPDEA) 1종 개발
b. 광결정기반 신경가스 검지 고분자 소재 및 필름 개발
*(poly(PVC-BPA), poly(4VP-BPA) 1종 개발
c. 수소 검지를 위한 무기 소재 개발 (검지농도 1%이하)
*산화물 반도체(MOx) 1종 개발
∘ 정밀화학 산업수요 맞춤형 원내 연구과제 및 중소중견기업의 개발 기술 및 제품에 대한 기초·애로분석 및 파일럿 실증화 지원
3) 연구결과
◦ 이중경화 가능한 신규 경화반응제어형 촉매 소재 기술
- Metal Acetylacetonate를 우레탄 경화반응용 촉매로 이용하여 블록이소시아 네이트의 블록킹그룹의 해리온도를 낮추고, 낮은 온도에서 경화도를 높이기 위해 라디칼 반응을 응용한 이중경화를 하나의 촉매를 이용하여 달성하였음 * Progress in Organic Coatings (2020, IF=4.469, JCR≤10%)
- Metal Acetylacetonate의 종류를 다양하게 검토하여 친환경 경화반응제어용 촉매로 활용 방안을 검토 중
◦ Hindered Urea 다이나믹 고분자 네트워크를 통한 고내구성 자기치유 코팅 소재 기술
- 경화반응제어 기술을 이용하여 높은 내구성과 자기치유 효율을 동시에 보유한 코팅 소재 (HIT = 109 Pa, 자기치유효율 90% 이상) 구현
* Applied Surface Science (2020, IF = 6.182, JCR = 2.5%)
- 경화반응제어 코팅 소재의 고부가가치화 전략인 지능형 코팅 소재로의 활용 검토 중
◦ 블록공중합체 미세 상분리 현상을 통한 고내구성 자기치유 코팅 소재 기술
- 경화반응제어 기술을 블록공중합체 미세 상분리 현상에 적용하여 높은 내구성과 자기치유 효율을 동시에 보유한 코팅 소재 (HIT = 107 Pa, 자기치 유효율 90% 이상) 구현
* Polymer Chemistry (2020, IF = 5.342, JCR <10%), 표지논문 선정
- 경화반응제어 코팅 소재의 고부가가치화 전략인 지능형 코팅 소재로의 활용 검토 중
◦ 광산화환원 촉매 기반 무용제 가시광선 경화형 점착제 제조 기술
- 기존의 광경화형 자외선 광개시제 (UV photoinitiator) 점착제 대체를 위한 가시광선 광산화환원 촉매 시스템 선행 연구
* Green Chemistry (2020년 10월 온라인 게재 및 2021년 1월 출간 예정, IF=9.480), Back cover 선정
- 가시광선 조건에서 경화가 가능한 점착제 조성물 개발 및 파장 선택성을 지니는 이중 경화형 점착제 시스템 개발로 신규 주요사업 수행 검토 중
◦ 친환경 유연 에폭시 수지 제조 기술
- 이산화탄소 유래의 폴리프로필렌 합성 촉매 개발하고, 이를 접착제용 유연 에폭시 수지 합성에 활용한 연구
* Applied Catalyst B: Environmental (in press(2020), IF=16.68)
- 이종소재간 접합에 친환경 접착제 수지로 적용 검토 중
◦ 유해 화합물 인지감응 소재 기술
- Sub-ppm-level에서의 신경모사가스 DCP 및 ammonia vapor 검지 가능한 자극응답 필름소재 개발 연구
* ACS applied materials & interfaces (2020, IF=8.758)
* Sensors &Actuators:B. Chemical (2020, IF=7.1)
- 신경가스 및 암모니아 검지 색변환 센서로서 활용 가능
- 자동차 유사연료 판별을 위한 BTX 인지감응 필름소재로 응용
◦ 분석 및 파일럿 실증화 지원
- 원내 연구과제 지원 : 분석 11,688건, 파일럿 실증화 6건
- 중소·중견기업 지원 : 분석 1,987건, 파일럿 실증화 74건
- 지원기업 : 분석 45개사, 파일럿 실증화 15개사
3. 2021년 연구계획
1) 연구목표
∘ 친환경 경화반응제어형 코팅소재
- BI 및 NBI계 경화반응제어형 소재 개발 (경화온도 ≤ 115 ℃)
- 경화반응제어형 코팅소재 연구 (저장모듈러스 106 Pa)
- 친환경 탄성소재 기초 합성 및 응용 기술 개발 (Tensile Strength 30 MPa, Elongation at Break 400%)
∘ 핵심소재·부품용 고성능 접착 소재 및 공정기술 개발
- T-peel 260 N/25mm, 신율 9%, 저온임팩트필 35N/mm(-40 ℃)
- 가시광선 중합 시스템 개발, 점착력(1500 g/inch) VOC (1500 μg/m3이하), 고온고습유지력 (85%RH/85℃/1kg/7days) <8 mm
∘ 지능형 인지감응 소재 및 응용기술 개발
- VOCs(NOx, CO, NH3, H2 등) 소재 2종 개발 (검지농도 0.5% 이하)
- BTX 선택적 검지용 소재 1종 개발 (BTX 간 파장변화 40 nm 이상)
2) 연구내용
∘ 친환경 경화반응제어 첨단 소재
- Blocked Isocyanate (BI) 기반 경화반응제어형 코팅 소재 상용화 기술 개발
- Tin Free 친환경 경화반응제어 고성능 유기금속촉매 개발
- Tin Free 친환경 경화반응제어 유기금속촉매 기술이전연구
- BI 기반 친환경 탄성소재 및 응용 기술 개발
- Non-Blocked Isocyanate (NBI) 기반 경화반응제어형 첨단 소재 기술 개발
∘ 핵심소재·부품용 고성능 점·접착 소재 및 공정기술 개발
- 신규 경화 촉진제 개발을 통한 접착소재의 저장 안정성 향상
- 취성개선을 위한 강인화 탄성 폴리우레탄 합성
- 첨단 에폭시 수지 합성 및 고내열 소재 배합을 통한 접착소재 접착물성 달성
- 친환경 VOC-free 점착소재 개발을 위한 파장 선택형 광산화환원촉매를 이용한 무용제형 아크릴 점착 기반 확보 완료 및 원천기술 개발
- 가시광선 개시가 가능한 조절된 라디칼 중합법을 이용한 아크릴 점착 수지 합성법 최적화
- 점착제 물성최적화 위한 신규 우레탄 변성 아크릴 경화제 개발 및 평가 방법 확보
- 광의 세기 및 파장에 따른 경화 거동 실시간 분석장치 구축
- 무용제형 아크릴 수지 및 경화제를 이용한 점착력 (1,500 gf/inch 이상), VOC (1,500 μg/m3이하), 고온고습유지력 (85%RH/85℃/1kg/7days) < 8 mm를 만족시키는 점착제 개발
∘ 지능형 인지감응 소재 및 응용기술 개발
- VOCs(NOx, CO, NH3, H2 등) 검지 농도 0.5% 이하 및 정량적 검지 특성 확보 기술 개발
- BTX 검지용 무기물 및 유·무기하이브리드 고굴절 물질 개발
- BTX간 파장변화(Δλmax): 40nm 이상
- 선택적 유사연료 구분검지 필름센서 1종 개발
∘ 정밀화학 산업수요 맞춤형 원내 연구 및 중소중견기업 기술 제품에 대한 기초·애로분석 및 파일럿 실증화 지원 (신규 시험평가 및 실증화 장비 구축)
3) 예상성과
∘ 친환경 경화반응제어 첨단 소재
- 친환경 경화반응제어형 소재
* 115 ℃ 이하의 반응 온도를 갖는 BI 및 NBI계 경화반응제어형 소재
* Tin Free 친환경 경화반응제어 고성능 유기금속촉매 개발
- 친환경 경화반응제어형 첨단 소재 응용 기술
* 저장모듈러스 106 Pa 이상 친환경 코팅소재 구현
* 경화반응 제어형 코팅 화학 소재 기술이전 추진
* 친환경 NBI계 탄성소재 구현
* 자기치유 및 재성형이 가능한 BI계 탄성소재 구현
- 특허 및 논문 각 5건 이상
∘ 핵심소재·부품용 고성능 점·접착 소재 및 공정기술 개발
- 가시광선 중합을 통해 분자량 및 분자량 분포가 제어된 점착 수지 합성 최적화 완료 및 수지 2종 확보
- 기능성 폴리우레탄 아크릴 경화제 합성 기반 확보 및 3종 개발
- 친환경 가시광선 경화시스템 개발 및 평가방법 내부 표준화 확립
- 광량 및 파장에 따른 실시간 분석방법 확립 및 응용분야 확대
- 고효율 파장선택형 광산화환원 촉매 3종 개발 완료
- 광경화 거동과 점착 수지 물성의 상관관계 분석
- 특허 5편 이상, SCI 논문 5편 이상 (IF >10 논문 1편 이상)
∘ 지능형 인지감응 소재 및 응용기술 개발
- 습도 검지 색변환 필름 센서 (특허 및 논문 각 1편 이상)
- 위조 방지용 색변환 습도 센서 (특허 및 논문 각 1편 이상)
- 광결정 기반 BTX 구분 검지 색변환 센서(특허 및 논문 각 1편 이상)
- Chromophore기반 색변환 센서 (특허 및 논문 각 1편 이상)
- 랩핑형 수소 검지 센서(해외특허 출원, 기술이전 추진)
(출처 : 요약서 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 2021년 주요사업 연구실적·계획 요약서 ... 2
- Ⅰ. 개요 (2020~2025년) ... 7
- 1. 연구개발 이슈 ... 7
- 2. 연구개발 최종목표 ... 24
- Ⅱ. 실적 (2020년) ... 30
- 끝페이지 ... 30
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