초록 ▼

□ 기업의 애로사항
융합기술연구소 7개 파트너기업의 애로 사항
(1) 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템의 경로계획 및 안전 제어 기술 개발
○ 디지털 뇌 질환 치료용 TMS 로봇 이송/제어 모듈 구현
○ 환자 움직임의 실시간 추적 기술 개발

(2) 초고압 수소 압축 용 다단 마그네트 피스톤 실린더 설계 기술 개발
○ 신규 사업 아이템인 왕복형 압축 펌프의 기본 성능 특성에 대한 이해 부족
○ 다단 왕복형 압축 펌프의 설계 및 구동 알고리즘 기술 부재

(3) 전자빔을 이용한

□ 기업의 애로사항
융합기술연구소 7개 파트너기업의 애로 사항
(1) 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템의 경로계획 및 안전 제어 기술 개발
○ 디지털 뇌 질환 치료용 TMS 로봇 이송/제어 모듈 구현
○ 환자 움직임의 실시간 추적 기술 개발

(2) 초고압 수소 압축 용 다단 마그네트 피스톤 실린더 설계 기술 개발
○ 신규 사업 아이템인 왕복형 압축 펌프의 기본 성능 특성에 대한 이해 부족
○ 다단 왕복형 압축 펌프의 설계 및 구동 알고리즘 기술 부재

(3) 전자빔을 이용한 임플란트 치아용 티타늄 개인화 규격 블록부품 개발
○ 플란트용 티타늄 개인화 규격 블록부품 개발
- 20mm 이하의 티타늄 규격 블록 개발
- 개발 티타늄 블록을 판매 중인 5축 장비에 적용가능한 지그 설계/제작
- 개발 티타늄 블록의 가공성 테스트 필요함

(4) Body-Care(Sericin Silk)실크를 활용한 Wellness Inner Wear개발
○ 환경에 대한 이슈로 폐기물 관련 점진적 규제 및 처리 비용의 증가로 인한 섬유 원단 산업 폐기물의 처리에 대한 문제점이 발생하고 있었음
○ 이에 대한 재활용에 대한 관심과 의지가 있으나 관련 기술을 개발하지 못하고 기술적 어려움에 직면한 상황
○ 특히, 섬유와 복합화가 가능한 고분자 선정에 대한 어려움을 겪고 있음

(5) 반복적 리사이클이 가능한 폐섬유 업사이클링 블록 고분자 레진 개발
○ 환경에 대한 이슈로 폐기물 관련 점진적 규제 및 처리 비용의 증가로 인한 섬유 원단 산업 폐기물의 처리에 대한 문제점이 발생하고 있었음
○ 이에 대한 재활용에 대한 관심과 의지가 있으나 관련 기술을 개발하지 못하고 기술적 어려움에 직면한 상황
○ 특히, 섬유와 복합화가 가능한 고분자 선정에 대한 어려움을 겪고 있음

(6) 간편 식량 적용을 위한 고효율 발열 소재 및 발열체 시작품 개발
○ 간편 식품에 적용 가능한 발열체는 2000 년대 초반부터 꾸준히 증가하고 있으며 레저시장의 지속적인 성장과 맞물려 성장 추세가 이어질 것으로 전망됨
- 현재 포장재 및 발열체 패키지가 분리되어 따로 조리해야 하는 분리형을 중심 으로 상용화되고 있는 수준으로 직접 적용이 가능한 일체형 발열체의 원천기술 개발 및 확보가 필요한 실정임
○ 간편식 적용을 위한 기존 제품 대비 최고발열온도 및 이에 도달하는 소요시간 향상 및 경량화된 발열체의 개발 및 이를 적용한 시작품 개발하고자 함
- 고효율 발열체 개발
- 간편 조리용 기능성 발열 식품 적용

(7) 수송기기 유해물질저감 섬유복합체개발
○ 인체 건강의 위협요인인 공기 내 유해물질의 효과적 차단/분리를 통한 안전하고 깨끗한 환경 요구가 급증하였고, 또한 다양한 산업분야에서 관련 제품에 대한 수요가 증가하고 있음
○ 여과분리용 섬유집합체는 사용 용도에 따라 자동차용, 산업용, 공조용, 생활용 등 분야가 다양해짐에 따라 고성능화된 소재의 수요 증가
○ 현재 사용하고 있는 “유해물질 흡착판넬”의 핵심소재는 비싼 가격으로 해외 수입에 의존하고 있어, 해당 소재 대비 고성능을 나타내면서 경제적 이점을 갖는 국산화 대체소재 개발이 필요
○ 파트너기업에서는 상기 소재의 국산화를 위해 노력하고 있으나 필터 관련 기술, 장비, 전문인력 보유가 전무한 상황으로 필터전문연구기관의 지원이 필요한 상황임

□ 지원(해결) 내용
융합기술연구소 7개 파트너기업 지원 내용
(1) 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템의 경로계획 및 안전 제어 기술 개발
○ 3D 카메라 좌표계에서 측위된 마커와 치료위치간의 정밀 registration을 위한 peuso-inverse 알고리즘 개발
○ 치료자의 안전을 위한 로봇 경로 계획 생성 및 제어 알고리즘 개발 및 치료 위치와 TMS의 밀착을 위한 힘/토크 제어 기법 개발

(2) 초고압 수소 압축 용 다단 마그네트 피스톤 실린더 설계 기술 개발
1. 압축기 성능 평가 시스템 구축
○ 공인 성능 시험 과정을 분석하여, 측정 방법, 측정된 물리량과 성능과의 관계식 등을 정리하여 수요기업과 공유하였다.
○ 공인 시험 규격에 부합하는 압축기 평가 시스템을 구축하였다. 이를 위하여 6 쌍의 압력-온도 센서, 전력량계, 유량계 센서를 투입하여 초당 회 측정 신호를 모니터링 하였다.
2. 단일 실린더 압축기 성능 특성 분석
○ 입구 압력, 출구 압력, 피스톤 속도에 따른 압축기 단위 모듈의 성능 실험을 수행하였다. 각 측정 위치에서의 압력(P), 온도(T)을 비롯하여, 측정 유량(QM), 입력 환산 유량(QS), 소비 전력(LS), 펌프 출력(Lad), 에너지 효율(Ead), 부피 효율(Ev), 비에너지(W)의 측정하였다.
○ 이로부터, 압축기 유량 특성과 효율 특성을 분석하였다.
3. 다단 마그네트 피스톤 압축기 설계 기술 개발
○ 분석된 성능 특성을 바탕으로 주요 설계 파리미터를 도출하였다.
○ 흡입 압력과 토출 압력이 설정된 상태에서 2단 펌프의 구동 전력 및 효율 성능과 유량 성능을 예측 기술을 개발하였다.
○ 분석된 펌프 성능 특성과 개발된 설계 기술에 기반하여 2단 펌프 기본 구동 알고리즘을 구축하고 초기 설정식을 수립하였다.
4. 2 단 마그네트 피스톤 압축기 시험 성적서 획득 지원
○ 구축된 성능 평가 장치와 개발된 구동 기술에 기반하여 공인기관 시험성적서를 획득하였다.
○ 핵심 성과(필수지표)
- 직렬 마그네트 피스톤 압축기 설계 파라미터 도출
- 압축기 성능 공인기관 시험성적서 발급
○ 자율 성과(자율지표)
- 공인 시험 규격에 부합하는 압축기 평가 시스템 구축
○ 기술스펙 달성 성과

(3) 전자빔을 이용한 임플란트 치아용 티타늄 개인화 규격 블록부품 개발
○ 규격 블록부품의 설계 및 Cold Hearth 금형 설계/제작 기술
○ 20mm급의 개인화 규격 블록부품의 Cold Hearth 방식의 전자빔 멜팅기술
○ 5축 임플란트 절삭 가공 장비의 규격 블록부품 지그 설계/제작기술 개발
- 지그 구조 설계/제작을 위해 기존 표준 지그의 업체와 협의 및 적용

(4) Body-Care(Sericin Silk)실크를 활용한 Wellness Inner Wear개발
○ Inner Wear용 원단 개발
- 일반 실크사와의 비교 및 개질 실크의 장단점 분석
- 개질 실크에 적합한 염색 조건 개발 및 견뢰도 분석(세탁견뢰도 등)
- 기존 실크에서 구연되지 않았던 편직물 원단 개발(편직 조건 등)
○ Inner Wear 의류개발
- 개발 원단의 봉제성 검토
- 디자인, 패턴 제작, 3D 가상의류, Inner Wear 의류 개발(남성용, 여성용)
○ 물성테스트
- 흡습성, 건조속도 등 개발의류의 물성분석
- 3D가상의류 제작 및 적정 봉제 기법 연구를 통한 최종 시작품 제작

(5) 반복적 리사이클이 가능한 폐섬유 업사이클링 블록 고분자 레진 개발
○ 본 사업을 통하여 고분자 레진에 대한 후보군을 도출 하고 이를 활용한 폐섬유 업사이클링 블록 시작품을 만드는 기술을 지원함
○ 폐섬유 블록 제조에 적합한 고분자 선정
○ 폐섬유 블록을 제조 및 성형 공정 조건 확립
: 시작품 제작 (20 x 8 x 2 cm, 10 x 10 x 1 cm)
: 성형 공정 확보로 Mold의 크기에 따른 사이즈 조절 가능
: 제작된 폐섬유 블록의 결합 기술 확보
○ 반복적 리사이클 공정 기술 확보

(6) 간편 식량 적용을 위한 고효율 발열 소재 및 발열체 시작품 개발
○ 기판매되고 있는 발열체를 목표 제품으로 선정하고, 기존 제품 대비 30% 적은 양으로 동등 이상의 특성을 갖는 발열체를 개발하고자 함
- 기존 제품 대비 높은 성능을 가진 발열 온도, 지속시간 제어형 발열체 개발
- 목표 식품에 최적화된 발열 파우치 시작품 개발
- 식품이 적용된 제품 품질평가 및 사업화 방안 마련

(7) 수송기기 유해물질저감 섬유복합체개발
○연구(지원)내용

□ 지원 성과
융합기술연구소 7개 파트너기업 지원 성과
(1) 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템의 경로계획 및 안전 제어 기술 개발
○ 핵심 성과(필수지표)
- 로봇 경로 계획을 통한 치료기기 트래킹 오차 10mm 이내 달성
○ 자율 성과(자율지표)
- 국내외 학술대회 발표 1건
○ 기술스펙 달성 성과

(2) 초고압 수소 압축 용 다단 마그네트 피스톤 실린더 설계 기술 개발
○ 핵심 성과(필수지표)
- 직렬 마그네트 피스톤 압축기 설계 파라미터 도출
- 압축기 성능 공인기관 시험성적서 발급
○ 자율 성과(자율지표)
- 공인 시험 규격에 부합하는 압축기 평가 시스템 구축
○ 기술스펙 달성 성과

(3) 전자빔을 이용한 임플란트 치아용 티타늄 개인화 규격 블록부품 개발
○ 정성적 성과
- 참여기업의 매출액 향상 10% 이상
- 기존 티타늄 블록 소재대비 공구 마모율 변화 없음
○ 정량적 성과
- 20mm급 블록부품 상품화 모델 수 : 1개 이상
- 5축 장비용 지그 모델 수 : 1개 이상
○ 기술스펙 달성 성과

(4) Body-Care(Sericin Silk)실크를 활용한 Wellness Inner Wear개발
○정성적 효과
- 기술적인 요소가 추가된 기능성 실크 소재 개발로 기존 천연실크소재의 새로운 시장 개척 및 침체된 국내외 실크 산업 전반적인 성장에 기여
- 관련 기술 개발은 다양한 분야로의 응용 가능성 확보
- ESG 경영과 환경 친화적인 기법으로 저탄소/친환경 기업으로 도약
○ 정량적 성과
○ 기술스펙 달성 성과

(5) 반복적 리사이클이 가능한 폐섬유 업사이클링 블록 고분자 레진 개발
○ 핵심 성과(필수지표)
- 폐섬유 제조 공정 기술 확보
- 굴곡강도 30 Mpa 달성
- 폐섬유 재활용율 97%
- 폐섬유 재회수율 102.2%
○ 자율 성과(자율지표)
- 시작품제작 (폐섬유 블록)
- 기술노하우이전 1건
- 기술자문 2건
○ 기술스펙 달성 성과

(6) 간편 식량 적용을 위한 고효율 발열 소재 및 발열체 시작품 개발
○ 핵심 성과 (필수지표)
- 발열 제어형 발열체 개발
- 간편 조리용 기능성 발열식품 시작품 개발 (연구내용 참조)
○ 자율 성과 (자율지표)
- 발열체 및 발열파우치 개발과 이를 적용한 식품의 개발을 위해 관련 전문기관으로 컨소시엄을 구성하여 유기적인 연구체계를 구축하고자 함
- 특허 출원/등록 (지재권 : 특허출원 1건)
○ 기술스펙 달성 성과
- 간편식 적용을 위한 기존 제품 대비 최고 발열온도 및 이에 도달하는 소요 시간 향상, 경량화된 발열체의 개발 및 이를 적용한 시작품 개발

(7) 수송기기 유해물질저감 섬유복합체개
○ 핵심 성과 (필수지표)
○ 핵심 성과(필수지표)
- DIN7146-1,2 규격에 따라 300CMH에서 30 mmH₂O 이하의 차압을 가지는 섬유복합체 개발
- DIN7146-1,2 규격에 따라 PM2.5(입자 구간 0.3~3.0㎛)에서 70% 이상의 여과효율을 가지는 섬유복합체 개발
- DIN7146-1,2 규격에 따라 150CMH에서 60% 이상의 톨루엔 가스제거효율을 가지는 섬유복합체 개발
○ 성과 지표(자율지표)
- 공정개선 2건, 시작품 제작(부분품)2건 제작, 신뢰성 평가 지원 20건, 기술자문 3건
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
(1) 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템의 경로계획 및 안전 제어 기술 개발
○ 디지털 뇌질환 치료를 위한 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템 제어기술 개발
- 3D 카메라로부터 구해진 좌표로 로봇이 치료기기(TMS)를 정밀하게 이송함으로써 정확성 높은 치료 가능
- 로봇이 해당 좌표로 이동 시 발생할 수 있는 문제점 (조인트 리밋, 싱귤리리티 등)으로 인해 발생할 수 있는 오차를 최소화 시킬 수 있는 제어기 구성
(2) 초고압 수소 압축 용 다단 마그네트 피스톤 실린더 설계 기술 개발
○ 아직 학계 및 산업계에 충분한 연구 결과가 보고되지 않은 마그네트 왕복동 압축기 모듈의 기본 성능 특성 실험을 수행하고, 이를 통하여 기촌 설계 및 구동 기술을 개발함
(3) 전자빔을 이용한 임플란트 치아용 티타늄 개인화 규격 블록부품 개발
○ 진공내 고온 메탈 용융과 성형을 위한 금형 설계/제작 기술 확보
○ 진공내 플라즈마를 이용한 고온재료의 멜팅 공정 확보(출력, 전압 등)
○ 고출력 플라즈마의 안정도 기술 확보(오염방지 등)
(4) Body-Care(Sericin Silk)실크를 활용한 Wellness Inner Wear개발
○ 기존 실크의 문제점 보안
- 주름, 황변, 내마모성 및 흡습성 향상을 통한 문제점 보완
○ 실크 편물 원단 개발 및 시작품 제작
- 직물에만 활용되던 실크제품을 개질실크를 활용하여 편물로 제직 이를 활용한 Inner Wear시작품 개발에 적용
(5) 반복적 리사이클이 가능한 폐섬유 업사이클링 블록 고분자 레진 개발
○ 본 기술은 섬유 산업에서 필연적으로 발생되는 섬유 산업 폐기물을 업사이클링와 반복적 리사이클링을 통해 섬유 폐기물을 재사용함으로써 기업의 ESG 경영을 할 수 있는 친환경 기술을 제시하였음.
(6) 간편 식량 적용을 위한 고효율 발열 소재 및 발열체 시작품 개발
○ 발열체 조성 변경 및 최적화를 통하여 상용화시 어려움이 있었던 부분을 해결할 수 있었음
- 발열체 조성에 대한 특허를 생기원에서 보유하고 있어, 향후 상용화 제품을 선정하여 상용화 진행 시 기술이전 진행가능함
- 발열온도 및 지속시간 제어가 가능하여 적용 분야의 확대에 기술적으로 큰 기여할 것으로 판단됨
(7) 수송기기 유해물질저감 섬유복합체개발
- 300CMH에서 26 mmH₂O이하의 저차압을 가지면서 분진제거효율 76.1%, 150CMH에서 톨루엔 가스제거효율 64%인 섬유복합체

□ 성과활용(기대효과)
(1) 3차원 바이오 내비게이션 로봇 시스템의 경로계획 및 안전 제어 기술 개발
○ 신규 R&D 과제를 통해 개발 모듈의 경쟁력을 강화함. 뇌졸중뿐만 아니라 타질환에도 적용 가능한 프로토콜 개발 및 기기 고도화 예정
- 로봇의 안전 제어 및 Tracking 관련한 기술이전 및 추가 연구 과제 준비
- 환자 맞춤형 의료기기로 뇌질환 뿐 아니라 파생 효과와 관련된 의료기기 개발 활용

(2) 초고압 수소 압축 용 다단 마그네트 피스톤 실린더 설계 기술 개발
○ 양방향 마그네트 압축기 기본 성능 공인 시험성적서 활용
- 중소기업벤처부 또는 산업기술진흥협회 인증 획득 전략 수립
○ 초고압 용 다단 직렬 압축기 시스템 설계 및 개발 이슈 도출
- 후속 정부수탁과제 수주
○ 양방향 마그네트 압축기 기본 성능 공인 시험성적서 활용
- 중소기업벤처부 또는 산업기술진흥협회 인증 획득 전략 수립
○ 초고압 용 다단 직렬 압축기 시스템 설계 및 개발 이슈 도출
- 후속 정부수탁과제 수주

(3) 전자빔을 이용한 임플란트 치아용 티타늄 개인화 규격 블록부품 개발
○ 국내 치과보철분야를 담당하는 치과 의료기관과 치과의사, 그리고 환자 수는 최근 10여 년간 2배 이상의 급속한 증가를 보이고 있음. 특히, 임플란트와 심미치과수복 분야는 그 시장의 규모가 폭발적인 증가 추세에 있음.
- Dental CAD/CAM에 대한 2010년~2012년까지의 성장률 15%정도로 예측됨(통계청자료, 2019)
○ 본 기술을 통해 전량 수입에 의존하고 있는 티타늄 원형 블록의 저가화가 가능해 지며, 이를 통해 15%이상의 가격경쟁력 확보가 가능해질 수 있으며, 특히 공구 소모량이 줄어 가공시간 단축 등의 부가적인 이점이 예상됨
○ 본 단기과제의 특성을 고려하여 생기원 보유장비/기술을 파트너 기업(피스티스)에 단기적으로 지원/성과를 얻기 위한 협력체계 구축마련 가능함
- 연구 결과물을 해당 기업 장비에 적용하여, 보다 현실성이 있는 결과물에 대한 피드백 과정을 가지도록 연구수행 예정임

(4) Body-Care(Sericin Silk)실크를 활용한 Wellness Inner Wear개발
○ 개질 실크 원사를 이용한 개발 소재는 기존 실크와는 다른 흡습속건 및 기능성이 가미된 새로운 형태의 친환경 소재로써 국가 천연 섬유 R&D 경쟁력 확보
○ 기존 시장과는 다른 새로운 시장 개척이 가능하여 이로 인한 연간 매출 증대 10억 예상
○ 원사 방적/원단/부직포 등 보급/확산을 통해 고부가가치 원재료 공급으로 관련 업계의 생산유발효과는 100억원 이상으로 기대
○ 참여기업의 새로운 시장 확보로 인한 신규채용 1명 이상 채용 기대

(5) 반복적 리사이클이 가능한 폐섬유 업사이클링 블록 고분자 레진 개발
○ 본 연구개발 결과물은 섬유 및 시스템 기반 인간 친화형 기술에 웰니스/휴먼 융합기술에 속하는 연구로 과학 기술적 파급효과가 매우 높은 분야임
○ 해당 기술은 산업에서 발생되는 폐섬유의 재활용 기술에 관한 것으로, 자원순환을 통한 에너지 절감을 이룰 수 있음
○ 리-리사이클링 기술 확보시 폐섬유 리사이클에 관한 원천기술을 확보 할 수 있음
○ 업사이클로 생성된 제품의 재 리사이클링 하는 기술은 다른 연구과제 및 기술에도 적용되어 그 파급력이 매우 높을 것이라 판단됨
○ 자원순환 및 에너지 재활용과 관련된 기술로 중소기업 혁신 역량 강화를 통한 국가 기술경쟁력 확보가 가능
○ 폐기물 처리 비용을 절감 및 환경개선 효과
- 매립 소각 비율 감소로 최소 25% 이상의 환경 개선 효과
○ 코로나 19로 인하여 패스트 인테리어 소재에 대한 신시장이 창출되고 있지만, 잦은 소비와 폐기는 새롭게 환경오염을 유발하게 됨
○ 리사이클 인테리어 제품 사용으로 환경보호와 신시장 진출효과 기대
○ 폐섬유 블록 물성 확보를 통한 원천 기술 확보
○ 고분자 레진에 대한 DB 구축
○ 기업과의 공동 연계를 통한 폐섬유 블록의 제품성 확보
○ 공정 단순화를 통한 섬유 기업에서의 기술 접근성 확보
○ 의류매장 또는 전시장과 같은 제품의 순환주기가 짧은 실내인테리어 소품으로의 활용 가능성 확인
- 백화점, 마트 등의 쇼핑몰 매장 매대/ 벽면/ 선반 등 적용 가능
- 전시장, 공연장 및 행사장 등의 홍보 부스/포토존/팝업스토어 적용 가능

(6) 간편 식량 적용을 위한 고효율 발열 소재 및 발열체 시작품 개발
○ 국내외 레저 시장으로 급속한 성장으로 레저 활동시 섭취 가능한 먹거리에 대한 관심도가 증대되고 있는 상황에서 기존의 간편 조리용 식품을 대체할 수 있는 제품으로서 활용
○ 재난 및 재해 상황에서 식량 확보의 어려움을 효과적으로 대비하기 위한 재난 식량으로서의 활용
○ 발열 파우치 제조 기술 확립을 통한 식품 산업에서의 신시장 창출 및 식품 산업 전 분야 걸친 포장재로서의 활용

(7) 수송기기 유해물질저감 섬유복합체개발
○ 수입에 의존하고 있는 제품의 기능을 능가하면서 가격이 저렴한 대체제품 개발 및 응용분야 확대 가능
○ 파트너 기업의 기술력 확보 및 시장 경쟁력 확보 가능

(출처 : 지원 사례 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 사업계획서 ... 3
• 지원 사례 요약 ... 4
• 목차 ... 23
• 제 1 장 개 요 ... 24
• 제 1 절 연구개발(지원) 목표 ... 24
• 제 2 절 연구개발(지원)의 필요성 ... 26
• 제 3 절 당해연도 연구개발(지원) 범위 ... 32
• 제 2 장 연구수행(지원) 내용 및 결과 ... 34
• 제 1 절 연구개발(지원) 추진 체계 ... 35
• 제 2 절 당해연도 연구개발(지원) 내용 ... 43
• 제 3 절 당해연도 연구개발(지원) 결과 ... 74
• 제 3 장 수요기업 성과활용 ... 89
• 제 4 장 참고문헌 ... 95
• 끝페이지 ... 97