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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)동양피스톤 |
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연구책임자 | 류관호 |
참여연구자 | 한병동 , 오윤석 , 최현주 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2021-05 |
과제시작연도 | 2020 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
연구관리전문기관 | 한국산업기술평가관리원 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology |
등록번호 | TRKO202200005707 |
과제고유번호 | 1415166764 |
사업명 | 산업소재핵심기술개발(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-30 |
키워드 | 세라믹코팅.저열용량.저열전도도.코팅접착력.코팅공정.다공성 구조.코팅조성 설계. |
3. 개발결과 요약
최종목표
본 개발과제의 최종목표는 “연비향상을 위한 엔진피스톤용 저열용량, 저열전도도 하이브리드 세라믹 코팅 기술 개발”하는 것임
- Anodizing + Top Coating 기술개발 및 시작품 열내구성 평가
- GSV 적용 단열 코팅막 형성 최적화 공정 기술 개발
- SPS 적용 단열 코팅막 기술개발
- 피스톤 열전달해석 및 엔진적용 시험평가
개발내용 및 결과
본 연구에서는 엔진부품의 열효율 향상을 위하여 세가지 기술을 적용하여 단열코팅 기술을 개발하였음
3. 개발결과 요약
최종목표
본 개발과제의 최종목표는 “연비향상을 위한 엔진피스톤용 저열용량, 저열전도도 하이브리드 세라믹 코팅 기술 개발”하는 것임
- Anodizing + Top Coating 기술개발 및 시작품 열내구성 평가
- GSV 적용 단열 코팅막 형성 최적화 공정 기술 개발
- SPS 적용 단열 코팅막 기술개발
- 피스톤 열전달해석 및 엔진적용 시험평가
개발내용 및 결과
본 연구에서는 엔진부품의 열효율 향상을 위하여 세가지 기술을 적용하여 단열코팅 기술을 개발하였음
(1) Anodizing + Top Coating
o 본 기술의 개발 방향은 안정성 높은 구조를 가진 다공성 아노다이징 표면에 수지계 세라믹 코팅을 함으로써 저 열전도도와 저 열용량의 목적을 달성하였음
(2) Granule Spray in Vacuum (GSV) 기술
o 상온 과립 분사 코팅 (GSV)는 상온 저진공(수torr) 조건에서 운동에너지를 이용 세라믹 후막을 강한 결합력으로 형성시키는 코팅 기술로, Y2O3+PE계 단열코팅막 제조공정 기술을 최적화 하였음
(3) Suspension plasma spray (SPS) 기술
o 수직형 코팅구조형성이 가능한 서스펜션 플라즈마 용사기술 (SPS)의 경우 열흐름성 제어를 통한 저열용량 확보가 가능할 것으로 기대됨. 본 연구에서는 액상 피드스탁 기반의 서스펜션 용사 코팅기술을 적용하여 8YSZ + SiO2 + (CaO) 단열코팅막 제조공정 기술을 최적화 하였음
o 본 연구에서는 연비향상을 위한 엔진피스톤용 저열용량, 저열전도도 단열코팅 기술을 개발한 후, 엔진시험을 통해 개발된 코팅기술의 효과를 분석하였음
o 본 연구과제의 개발내용 및 기술개발 결과를 아래에 정리하였음
기술개발 배경
o 세계 각국의 완성차 업계에서는 환경 및 연비규제에 부합되는 친환경/고효율 엔진개발을 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있음
o 엔진 내부의 저열용량 단열코팅 기술을 통한 내연기관 연비 향상 기술은 엔진내부 부품의 세라믹 코팅만으로 열효율 44%(10% 향상) 달성 가능함을 2014년 일본 TOYOTA사에서 발표 및 일부 양산화하여 (Hilux 2.8L 디젤) 세계 각국의 완성차 메이커들이 큰 관심을 보이고 있으나, 국내에선 아직 현대자동차에서 일부 선행연구를 진행한 것 외에는 본격적인 연구개발이 이루어지지 못하고 있음
핵심개발 기술의 의의
o 에너지 효율 향상을 위한 열효율 향상 기술의 경우 기존 내연기관 및 HEV 차량에도 적용될 수 있을 뿐 아니라, 모든 에너지를 배터리에 의존해야 하는 EV에도 배터리 작동온도 유지 및 기타 에너지 효율 관리를 위해 필수적인 기술로, 이를 위한 핵심소재 기술개발의 필요성이 심화되고 있음
o 우리나라는 세계자동차시장에서 글로벌 경쟁력이 상위권에 위치하고 있으나, 에너지효율과 연관된 자동차 요소부품의 상당수는 일본 등 해외선진국이 석권하고 있어 국산화 개발이 시급함. 본 과제는 고효율 친환경 자동차개발관련 산업적 요구에 부응하는 고기능성 자동차 부품용 세라믹 소재 및 코팅기술 개발 사업임. 자동차부품산업의 투자 및 수요에 대응 가능한 핵심 요소부품의 고기능화 및 내구성 확보, 신뢰성 평가 등을 통해 국제 경쟁력 향상을 도모하고 부품국산화를 통한 무역적자 개선이 기대함.
적용 분야
o 본 연구 개발하고자 하는 세라믹 단열코팅 기술 중에, Anodizing/ Top Coating 기술은 Al alloy 기반의 엔진에만 적용이 가능하며, GSV, SPS 기술과 같이 엔진부품에 범용성있게 사용할 수 있는 코팅층 개발 필요함
o 각 개발기술의 장점을 융합하여, 하이브리드 단열코팅기술은 성공하면 엔진용 피스톤 뿐만 아니라 다른 엔진부품(밸브, 실린더)에도 작용이 가능함
(출처 : 초록 5p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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