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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국섬유기계융합연구원 |
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연구책임자 | 박시우 |
참여연구자 | 김성규 , 조진원 , 채철수 , 권순택 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2020-12 |
과제시작연도 | 2019 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO202200006092 |
과제고유번호 | 1415164350 |
사업명 | 기계산업핵심기술개발사업(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-30 |
키워드 | 탄소섬유.중간재.제직기.직물.프리프레그.Carbon fiber.Intermediate material.Weaving system.Fabric.Prepreg. |
최종목표
o 최종목표 : 탄소섬유 중간재 Weaving system의 신뢰성 향상을 위한 실증 지원
- 국내 자체 기술 기반 탄소섬유 중간재(직물/Grid) Weaving system 개발
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 핵심 모듈의 설계 검증 및 기계적 신뢰성 평가
- 탄소섬유 중간재 생산용 Weaving System 개발
- 탄소섬유 및 복합가공사제조 및 직물 패턴설계, 제직공정 최적화 연구
- Weaving System 실증 및 탄소섬유 중간재(직물) 개발
- Weaving
최종목표
o 최종목표 : 탄소섬유 중간재 Weaving system의 신뢰성 향상을 위한 실증 지원
- 국내 자체 기술 기반 탄소섬유 중간재(직물/Grid) Weaving system 개발
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 핵심 모듈의 설계 검증 및 기계적 신뢰성 평가
- 탄소섬유 중간재 생산용 Weaving System 개발
- 탄소섬유 및 복합가공사제조 및 직물 패턴설계, 제직공정 최적화 연구
- Weaving System 실증 및 탄소섬유 중간재(직물) 개발
- Weaving System 실증 및 탄소섬유 중간재(Grid, 프리프레그) 개발
개발내용 및 결과
o 탄소섬유 중간재 Weaving System 핵심 모듈의 설계 검증 및 기계적 신뢰성 평가 지원
- Weaving System 핵심 모듈 설계의 구조적 특성 연구 및 최적화 연구
- Weaving System 주요 구동부 기구학적 특성 분석
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 제직 공정 최적화 연구
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 실증을 위한 핵심 부품의 내구성 연구
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 실증을 통한 생산 안정성 연구
- Weaving System 운전 정밀도 및 신뢰성 분석
o 탄소섬유 중간재 생산용 Weaving System 개발
- 탄소섬유 경사 공급장치 개발
- 탄소섬유 위사 공급장치 개발
- 탄소섬유 변사부 Cutting 시스템 설계
- 수요기관의 탄소섬유 생산 제품을 고려한 전자 컨트롤 시스템 개발
- 탄소섬유 전용 종광, 종광 프레임 설계
- 탄소섬유 소재 특성 및 중간재 밀도를 고려한 바듸 수정
- 탄소섬유 공급용 크릴장치 개발
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 실증을 위한 핵심 부품 내구성 분석
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 실증에 적합한 집진장치 개발
o Weaving System 실증 및 탄소섬유 중간재(직물) 개발
- 개발 Weaving system 시운전을 통한 탄소섬유 직물 제직 준비 및 제직 DB 확립
- 다양한 섬유(탄소섬유 3K, 12K, 24K, 바잘트 섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유 등)를 활용한 실증 장비 시운전 및 지속적인 장비 개선
- 다양한 중간재 생산(경/위사 밀도, 중량, 조직 등 다변화, 사종 및 경/위사 굵기 변화에 따른 제직성 확인, 최대 12매 헬드프레임 적용 Dobby 조직 적용)
- 각 구동부의 작동 상호연계성, 안정성, 내구성 등 확인
- 국내 및 해외 탄소섬유 원사를 활용한 Weaving system 실증
o Weaving System 실증 및 탄소섬유 중간재(Grid, 프리프레그) 개발
- 하이브리드 Grid 용도에 따른 소재 설계기술 및 제직기술 연구
- Rapier Leno 직조방식을 적용한 탄소섬유 중간재(Gird) 개발 및 공정 최적화
- Weaving system 실증을 통한 탄소섬유 중간재(Gird)시제품 제조
o 탄소섬유/아라미드 복합가공사 및 탄소섬유 코팅사제조 최적화 연구
- 탄소섬유, 복합(탄소/아라미드) 하이브리드 복합가공사제조 공정기술 개발
- 탄소섬유 코팅원사 제조공정 최적화 연구
- 하이브리드 복합가공사 및 탄소섬유 코팅원사 물성 특성 분석 및 신뢰성 검증
o 개발기술의 정량적 목표항목 결과
기술개발 배경
o 일본의 탄소섬유 수출규제 및 화이트 리스트 배제에 따른 탄소섬유 중간재 생산 기술 및 장비 확보 필요
- 탄소섬유 중간재(직물, Grid) 제조 장비인 Weaving System은 국가 전략품목이자 높은 대일 수입의존도(국내 수입 비중 中일본 제품 34%, 대일본 수출대비 수입비중 99%)를 가지고 있음
- 일본의 수출규제 대응을 위한 탄소섬유 중간재 Weaving System 제조기술 확보로 중간재 제조 장비 기술 강국 도약
o 탄소섬유 중간재 생산용 Weaving System의 실증화
- 공급기업(Weaving System 장비 개발)과 수요기업(장비 실증)의 협업을 통해 국산 탄소섬유의 활용성 확대 및 중간재 생산장비 국산화 기술 확보 실현
- 탄소섬유 중간재 Weaving System 실증을 통한 탄소섬유 중간재 생산 안정성 확보 및 다양한 탄소섬유 중간재(직물, Grid 등) 제품화 가능
핵심개발 기술의 의의
o 기존 자체 연구개발을 이용한 제조장비실증
- 중간재 제조를 위한 생산장비로서의 Weaving System 기술은 소폭의 시직기 형태로만 개발되어져 있음.
- 기존의 자체 연구개발을 통해 소폭(제직폭 500mm) 탄소섬유 제직을 위한 위사 및 경사 공급을 위한 메카니즘 확립하였으며, 주요 핵심 모듈에 대한 기구학적 특성 분석 및 설계 기술을 보유하고 있음.
- 본 실증화 사업을 통해 개발된 탄소섬유 중간재 Weaving System에 적합한 제직준비 및 제직 공정조건 확보를 통해 탄소섬유 직물을 제직하여 개발 장비의 성능을 검증하고 다양한 탄소섬유 중간재를 개발하였음.
o 국산기술이 전무하고, 수입에 의존하는 개발 난이도가 높은 장비
- 국내에서는 탄소섬유 직물을 생산할 수 있는 전용 탄소섬유 중간재 Weaving System 기술이 전무하여 고가의 제품을 수입하여야 하는 상황으로 국산화가 시급한 상황임.
- 수입에 의존하던 탄소섬유 중간재 Weaving System 국산화를 통한 수입대체 및 수출증가가 기대되고 연간 1,000억 원 수입절감 및 연 500억 원 이상의 수출증가가 예상됨.
적용 분야
o 탄소섬유를 이용한 중간재 제품의 생산 장비인 Weaving System의 핵심요소 부품의 기술개발과 국산 탄소섬유를 적용한 생산장비의 실증을 통해 중간재 제품의 품질을 확보함으로써 일본 의존도가 높은 탄소섬유의 기술력 격차해소에 간접적인 기여를 할 수 있을 것으로 기대됨
o 탄소섬유 중간재 Weaving System 실증화를 통해 섬유기계산업의 신시장 창출이 기대되고 자동차, 항공, 건축, 조선 등으로 파급효과가 클 것으로 기대됨.
o 탄소섬유강화 복합재의 대량생산 기술은 자동차 산업 뿐만아니라, 고강도/경량 소재를 필요로 하는 항공/조선산업 등 타 산업으로의 파급효과가 큼.
o 탄소섬유 중간재(직물) 적용 분야
- 전자/디지털 제품, 가전제품, 자동차(전기자동차, 프레임, 내장재, 배터리팩 케이스, 러기지보드 등), 패션소품(지갑(명함, 카드 등), 가방(백팩, 서류, 노트북 등), 풍력발전기 블레이드, 모터싸이클, 해양선박, 토목건축, 로봇 등
(출처 : 초록 5p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
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