초록 ▼

□ 연구개요
「향상된 기계적 인성과 신축성을 갖는 전자기 구조체용 자성 폴리머 복합재료 개발」을 최종 목표로 한다. ‘향상된 (enhanced)’기계적 인성 (mechanical toughness)과 신축성 (stretchability)이란, 입자를 포함하지 않은 순수 폴리머와 상응하는 인성과 신축성을 의미한다. ‘전자기 구조체 (electromagnetic structural device)’란 기계적 하중의 전달 기능과 전자기적 기능을 동시에 수행하는 구조체를 의미한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에

□ 연구개요
「향상된 기계적 인성과 신축성을 갖는 전자기 구조체용 자성 폴리머 복합재료 개발」을 최종 목표로 한다. ‘향상된 (enhanced)’기계적 인성 (mechanical toughness)과 신축성 (stretchability)이란, 입자를 포함하지 않은 순수 폴리머와 상응하는 인성과 신축성을 의미한다. ‘전자기 구조체 (electromagnetic structural device)’란 기계적 하중의 전달 기능과 전자기적 기능을 동시에 수행하는 구조체를 의미한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서 개발한 자성 폴리머 복합재료의 기계적 물성 측면에서, 기계적 인성은 12 Vol% 랜덤배향과 입자배향 모두 순수 PU보다 2배 이상 향상되어, 최종 목표인 인성 (>×2.0) 에도 해당하는 성과를 달성하였다.
또한, 열화학적 분석을 통해, 기계적 물성(강성, 인성)이 2배 이상 향상된 12 Vol% 판상형 입자를 가진 복합재료가 순수 폴리머와 유사한 화학적 구조를 유지하고 있음을 확인하여 메카니즘 규명 및 검증 하였다.
전자기 물성 측면에서는 입자 배향을 통해 투자율이 증가하는 경향을 가지고, 이를 통해 24 Vol%와 36 Vol%에서 3.0 이상 투자율 목표를 달성하였다. 입자 배향을 통해 투자율이 증가함에도 12 Vol%에서 0.3보다 낮은 투자손실을 가지므로 재료 최종목표인 투자손실 0.03 이하를 달성하였다. 그리고 자기 배향 복합재료가 ‘(투자율)/(유전율)’을 0.5 이상을 달성하였다.
전자기 구조체에 대한 전자기 특성 시뮬레이션을 통해, 자기유전 복합재료의 자성입자의 함량이 증가할수록 안테나 길이, 면적, gain 이 감소하고, BW는 증가하는 경향을 확인하였다.
최종적으로, 연구 목표인 2배 이상의 향상된 기계적 인성과 신축성을 갖는 전자기 구조체용 자성 폴리머 복합재료를 개발하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
[기술적 측면] 기존 고유전율 폴리머 복합재료가 점유한 시장에서, 저손실 고투자율을 갖는 고분자 복합재료는 전자기적 관점에서 디바이스의 설계 영역을 확대시키며 기계재료적인 관점에서도 trade-off 관계인 강성/강도 향상과 신축성 유지를 통해 인성을 확보하는 한계돌파 (break-through) 기술이다.
[사회적 측면] 재료 및 구조체 자체 기술 확보는 국방분야의 독자적 생존력 확보와 4차산업혁명을 주도하는 IoT 기술 발전에도 큰 기여가 기대된다. 또한, 돌고래 지느러미형 안테나를 대체하며 공기저항을 줄여, 환경연비향상 및 CO2 저감을 유도하여 환경정책과도 부합한다.
[경제적 측면] 독자적이며 차별화된 국방기술 확보는 국가 수입의존도를 낮춘다. 웨어러블 의료기기 시장이 2014년 39억달러에서 CAGR 28%로 급성장 중으로 큰 파급효과가 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 1-2. 연구의 필요성 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2-1. 입자의 합성 ... 7
• 2-2. 입자 계면 제어 및 복합재료 제작 ... 8
• 2-3. 물성 평가법 및 결과 ... 8
• 2-4. 구조체 적용 및 해석 결과 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 17