보고서 정보
주관연구기관 |
한국전기연구원 Korea Electrotechnology Research Institute |
연구책임자 |
정희진
|
보고서유형 | 연차보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2021-12 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202200008193 |
과제고유번호 |
1711141026 |
사업명 |
한국전기연구원연구운영비지원(R&D)(주요사업비) |
DB 구축일자 |
2022-08-13
|
키워드 |
나노복합소재.스마트 전극.자율.경량수송체.후처리.Nano-hybrid material.Smart electrode.Autonomous.Light vehicle.Post-treatment.
|
초록
▼
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
차세대 자율/경량수송체용 나노복합소재 기반 스마트 전극 제조기술 개발
전체 내용
■ 차세대 자율/경량수송체의 열관리성, 전자파차폐, 경량/고밀도, 고용량/고결착 등의 핵심 기능을 두가지 이상 구현하는 지능형 스마트 전극 개발
■ 전도성 나노소재와 기능성(열관리, 전자파차폐, 경량/고강도, 고용량) 나노소재의 복합화를 통한 스마트 광대역 전극 및 스마트 경량 에너지 전극 개발
1단계
(해당 시 작성)
목표
■ 스마트 광대역 전자기 전극 제조기술
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
차세대 자율/경량수송체용 나노복합소재 기반 스마트 전극 제조기술 개발
전체 내용
■ 차세대 자율/경량수송체의 열관리성, 전자파차폐, 경량/고밀도, 고용량/고결착 등의 핵심 기능을 두가지 이상 구현하는 지능형 스마트 전극 개발
■ 전도성 나노소재와 기능성(열관리, 전자파차폐, 경량/고강도, 고용량) 나노소재의 복합화를 통한 스마트 광대역 전극 및 스마트 경량 에너지 전극 개발
1단계
(해당 시 작성)
목표
■ 스마트 광대역 전자기 전극 제조기술 개발
- 유연/방열/전자파차폐 전극: 열전도도 >4W/mK, 차폐율 >60dB@3.5GHz
- 투명/발열/전자파차폐 전극: 광투과율 >90%@차폐율 40dB(3.5GHz), 안테나이득 >5dB
■ 스마트 경량에너지 전극 제조기술 개발
- 고용량 복합에너지 전극: 복합전극 용량 >550mAh/g, 전극저항 <50mΩ·cm
- 경량/고강도 섬유강화복합 에너지 전극: 전기전도도 >200Scm-1, 비굽힘강도 >0.3MPa/(kg/m3)
내용
■ 차세대 자율/경량수송체의 열관리성, 전자파차폐, 경량/고밀도, 고용량/고결착 등의 핵심 기능을 두가지 이상 구현하는 지능형 스마트 전극 개발
■ 전도성 나노소재와 기능성(열관리, 전자파차폐, 경량/고강도, 고용량) 나노소재의 복합화를 통한 스마트 광대역 전극 및 스마트 경량 에너지 전극 개발
해당 연도
목표
■ 스마트 광대역 전자기 전극 제조기술 개발
- 유연/방열/전자파차폐 전극: 열전도도 >1W/mK, 차폐율 >20dB@3.5GHz
- 투명/발열/전자파차폐 전극: 광투과율 >70%@차폐율 40dB(3.5GHz), 안테나이득 >1dB
■ 스마트 경량에너지 전극 제조기술 개발
- 고용량 복합에너지 전극: 복합전극 용량 >450mAh/g, 전극저항 <53mΩ·cm
- 경량/고강도 섬유강화복합 에너지 전극: 전기전도도 >100Scm-1, 비굽힘강도 >0.1MPa/(kg/m3)
내용
■ 열관리 및 전자파제어용 전도성/기능성 나노소재 복합체 제조기술
- 고전도성/저결함 나노소재 및 기능성 나노소재 제조 (전기전도도>2,000S/cm)
- 전도성/기능성 나노복합소재 형상 제어 및 저결함 복합화 메커니즘 규명
- 마이크로파 유도가열 기반 열-전기 전도도향상 재결정화 기술 (단결정크기 향상>100%)
■ 차량용 비정형 투명 전자파차폐용 전극 패턴 설계 및 제조 공정 개발
- 비정형 투명/발열 전자차파폐용 전극 패턴 설계 (No Starburst pattern)
- 비정형 투명 전자파차폐용 전극 제작 (광투과율>70%@차폐율>40dB(3.5GHz))
- 투명 안테나 패턴 설계 및 제작 (면저항<10Ω/□, 안테나 이득>1dB)
■ 에너지 저장소자용 차원융합 구조형 복합전극소재 기술
- 차원융합(점/선/면) 접촉형 고전도성 나노소재 제조 및 기능화 기술 (전기전도도>500S/cm)
- 활물질 맞춤형 수분산 바인더 제조 및 구조제어 기술 (전극저항<53mΩ·cm)
- 부반응, 부피팽창, 계면저항 절감용 일체형 바인더-도전재 제조 기술 (450mAh/g)
■ 고강도 섬유강화복합 에너지 전극용 전도성 나노필러 소재 개발
- 고전도성 탄소나노소재 기능기 도입 기술 (기능기함량>10wt%)
- 금속/나노카본 하이브리드 필러 소재 제조
- 탄소섬유 표면 계면강화 필러 도입 기술 (전기전도도 >100Scm-1, 비굽힘강도>0.1MPa/(kg/m3))
연구개발성과
전도성/기능성 나노복합소재 1종 합성 원천기술 확보
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 광대역 전자기 전극용 스마트 나노복합소재 합성 및 제조기술
· 전도성/흡수성 필러 조성 및 종류에 따라 다양한 성능 구현이 가능하므로, 전자파차폐 뿐만 아니라 정전분산용 중간재로 활용. 습식공정을 통한 양산화 기술 확보 후 기술이전 추진
· 탄소나노소재를 활용한 복합체의 Killer application의 부재로 관련 기업체의 국내외 사업확장에 어려움이 예상되므로 본 과제를 통해 도출되는 원천성 특허와 기술력 확보를 통해 탄소나노소재의 대량 사용이 가능한 스마트 나노복합소재 기술을 국내 탄소나노소재 대량합성이 가능한 기업에 이전하여 관련 산업화에 기여하고자 함 (활용기업: 옥씨알, 금호석유화학, 제이오, 스탠다드그래핀, 그래핀올 등)
· 90% 내외의 광투과율에서 40dB 이상의 전자파차폐 성능을 갖는 비정형 투명 전극 필름은 자율주행용 차량 부품뿐만 아니라 디스플레이, OLED 조명 등 다양한 분야에 활용이 가능함 (활용기업: 상보, 인트리, 그린산업, 아이에스엘 등)
○ 경량 에너지 전극용 스마트 나노복합소재 합성 및 제조기술
· 이차전지 시장은 현재 소형IT기기 부문이 가장 높은 비율을 차지하고 있지만 글로벌 연비규제 강화 및 신재생에너지 생산량 증대 등으로 자동차용 시장은 연평균 33.3% 성장, ESS시장은 연평균 66.7%의 급속한 성장이 예상되고 있어 점차 소형IT용 시장과 그 격차가 줄어들 것으로 전망됨에 따라 저가형 고용량, 장수명 복합 에너지전극 소재기술 개발을 통하여 선도형 원천 소재 제조 및 공정 기술을 개발하고, 이를 바탕으로 소재 제조 기업으로의 기술 이전을 통해 기업의 차세대 주력 에너지 소재 산업 역량을 강화하여 수입 비의존적 자립형 모델 가능
· 차원융합 구조형 복합전극소재를 기반으로 고용량/장수명 에너지 저장 소자 적용을 통하여 차세대 고용량, 고유지율, 고안정성을 요구하는 IT기기 및 전기 및 하이브리드 자동차 전체를 아우르는 고부가가치 에너지 저장 소재 시장 확대와 미래 시장의 선점 및 대부분을 일본에서 수입하고 있는 에너지 저장소자용 관련소재를 순수 국내기술로 대체함으로써 부품·소재의 자립화 기반을 구축할 것으로 기대되며 기술력 우위확보 및 수입대체 효과가 매우 클 것으로 예상됨 (활용기업: LG화학, SK이노베이션, 삼성SDI, 포스코켐텍, 대주전자재료, 네패스, 코스모신소재, 엘앤에프, 솔브레인, 테라테크노스 등)
· 국내 벤처 기업인 ㈜사성파워는 구조전지 IT 솔루션, 구조전지 및 응용 제품(드론, 착용형 로봇, ESS) 등을 개발·생산하고 있으며, 효성첨단소재, 한국카본, SK 케미칼 등 국내 탄소섬유 제조업계는 경량/고강도 섬유강화복합 에너지 전극 제조 기술 적용을 통해 구조체 전지 부품 신규시장 창출과 산업계 활성화가 기대되며 국내 배터리 3사 및 협력업체들 또한 글로벌 선도 기업들로, 본 과제에서 제안하는 구조체 전지용 경량/고강도 섬유강화복합 에너지 전극 제조기술의 주요 수요처로 예상됨. 또한 현대/기아 자동차는 최종 부품인 CFRP 구조체 전지의 최대 수요기업으로 개발된 부품을 적용하여 차체 경량화를 달성할 경우 글로벌 기술 및 가격 경쟁력 우위를 확보할 것으로 기대됨
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 요 약 문 ... 2
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
- 1) 연구개발 기술의 개요 ... 5
- 2) 해결하고자 하는 핵심 문제(기술적 측면) ... 7
- 3) 문제점의 해결 방법 ... 8
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
- 1) 전도성/기능성 나노복합소재 합성 ... 10
- 2) 스마트 광대역 전자기 전극 응용기술 ... 13
- 3) 스마트 경량 에너지 전극 응용기술 ... 14
- 4) 광후처리 공정기술 ... 16
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 17
- 1) 정성적 연구개발성과 ... 17
- 2) 정량적 연구개발성과 ... 19
- 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
- 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 25
- 5) 연구개발비 사용실적 ... 26
- 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 26
- 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 26
- 2) 국내외 관련 분야 환경변화 ... 26
- 3) 연구개발 추진전략 ... 26
- 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 27
- 5) 연구개발비 사용 계획 ... 28
- 6) 사업화 추진 계획 ... 28
- 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 28
- 끝페이지 ... 31
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