초록 ▼

□ 연구내용
○ 방열 소재의 적용을 위한 Diamond 분말의 Ti, Ni 코팅 최적화
∙ 다이아몬드 계면 개질공정을 위한 Ti, Ni 코팅의 최적화
∙ 다이아몬드 입도크기별 코팅 균일도 및 코팅 두께 제어 최적화
∙ 다이아몬드 코팅 종류 및 입도크기에 따른 열전도도, 열팽창 계수의 특성 변화 연구
∙ 다이아몬드 입도크기별, 코팅 종류에 따른 성형공정 및 상대밀도 향상 최적화
○ 금속(Al, Cu)-다이아몬드 방열 복합재 제조를 위한 분말복합성형 공정 기술 개발
- 분말공정에 의한 복합재 제조

□ 연구내용
○ 방열 소재의 적용을 위한 Diamond 분말의 Ti, Ni 코팅 최적화
∙ 다이아몬드 계면 개질공정을 위한 Ti, Ni 코팅의 최적화
∙ 다이아몬드 입도크기별 코팅 균일도 및 코팅 두께 제어 최적화
∙ 다이아몬드 코팅 종류 및 입도크기에 따른 열전도도, 열팽창 계수의 특성 변화 연구
∙ 다이아몬드 입도크기별, 코팅 종류에 따른 성형공정 및 상대밀도 향상 최적화
○ 금속(Al, Cu)-다이아몬드 방열 복합재 제조를 위한 분말복합성형 공정 기술 개발
- 분말공정에 의한 복합재 제조 기술
∙ 금속/다이아몬드 계면층 개선을 위한 합금 개량설계: Al합금/Cu합금
∙ 다이아몬드 계면 개질공정 최적화: TiC, NiC층 개질 및 Cu 도금층 개질
∙ Cu-다이아몬드 분말 혼합공정 최적화 : 입도분포, 배합비
∙ 방열 복합재 분말 성형공정 최적화 기술: Modulus, 성형압력
∙ 방열 복합재 소결공정 최적화 기술: 분위기, 온도, 시간
∙ 금속 용해온도와 압력의 증가에 따른 다이아몬드와 금속 간의 확산반응 연구
∙ 금속-다이아몬드 분말 preform 제작 기술 개발
∙ 다이아몬드 계면 전처리에 따른 열전도율 향상 평가
∙ 다이아몬드 첨가량 변화 따른 열전도도, 열팽창 계수의 특성 변화 연구
○ 다이아몬드 강화 방열 복합재료 소결공정의 Big Data 수집 기술 개발
- 다이아몬드 강화 복합소재 소결공정 변수 Data의 실시간 측정기술
∙ 제조공정 온도 및 분위기 압력의 시계열 data
∙ 기타 공정 변수의 변화에 따른 data 분류 : 가압시간, 다이아몬드 조건
- 다양한 공정 변수에 대한 단시간 data gathering 기술 개발
∙ 강화제의 종류, 투입량 등 다양한 변수에 대한 1회 실험에서 최대한 많은 case의 실험이 가능하도록 고안
∙ palette 형식의 preform 배열이 가능하도록 실험기기 개조
○ 다이아몬드 강화 복합재료의 특성 평가
- 열전도 특성: 열전도도, 열팽창계수
- 물리적 및 기계적 특성: 밀도, 항절강도, 상대밀도
○ 인공신경망 (ANN: Artificial Neural Networking)을 활용한 공정 최적화 기술 개발
- 다이아몬드 복합소재를 활용한 부품제조 공정 변수와 최종 제품의 양불 판정 결과가 매칭되는 데이터셋 구성 및 작성
- 제품 검사 결과와 공정 변수 간의 상관관계 분석
- 상관관계 분석 결과를 기초로한 데이터셋의 전처리 작업 실시
- 다양한 공정 변수를 받아들이기 위한 다변량 이진분류 모델 적용
- AI 모델의 예측정확도 95% 이상까지 글로벌 변수를 변화시켜 모델 최적화 진행
- 머신러닝된 AI Agent를 활용한 양불판정분류기 개발 작업 수행
- AI Agent를 통해 예측된 공정 조건의 결과와 방열소재 부품제조 실험 결과와의 비교
○ 인공지능을 활용하여 4차 산업 혁명의 핵심 분야인 스마트팩토리와 접목 가능한 핵심기술 및 플랫폼 구축
- 참여기업인 이화다이아몬드공업(주)에 기술이전 및 기술검증
- 도출된 최적공정조건의 제조 현장 적용을 통해 feedback 수정 작업 수행
- 국내 금속계 복합재 제조공정 산업에 개발 기술 플랫폼 적용 확대

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 금속/다이아몬드 계면개선을 위한 합금 개량설계를 통해 금속/다이아몬드의 계면 반응을 활성화시켜 성형체의 고밀도화 및 접합성을 개선(특허출원:2건)
∙ Al & Cu –다이아몬드 방열재의 혼합 조건에 따른 성형조건 최적화
∙ PLS공정을 통한 금속/다이아몬드 복합체의 접합성 증가 및 열전도도 특성이 개선됨(특허출원:2건).
- 인공신경망 (ANN: Artificial Neural Networking)을 활용한 공정 최적화 기술 개발
∙ 현장 공정의 시간을 연계한 다양한 공정 변수의 데이터 수집 및 제품 특성을 연계한 평가 기술 최적화
∙ AI 최적화 모델을 적용한 예측정확도 95% 이상 달성
○ 정량적 성과
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
○ Cu-다이아몬드 방열 복합재 제조를 위한 분말복합성형 공정 기술 개발
- 입도분포 및 배합비에 따른 Cu-다이아몬드 분말 혼합공정의 기술 최적화
- 방열 복합재 소결공정 최적화 및 고밀도화 기술
○ Al-다이아몬드 방열 복합재 제조를 위한 복합성형 공정 기술 개발
- Vacuum Hot Press 온도와 압력에 따른 다이아몬드와 Al 간의 확산반응 연구
- 다이아몬드 계면 전처리에 따른 열전도율 향상 평가
- 다이아몬드 첨가량 변화 따른 열전도도, 열팽창 계수의 특성 변화 연구

□ 성과활용 계획
○ 금속-다이아몬드 방열 복합재의 연구개발 성과의 지식재산권(특허출원 4건)에 대해 참여기업인 이화다이아몬드공업(주)에 기술이전 및 기술검증
- 특성향상 및 제조비용 저감을 통해 국내 수입대체 및 해외시장 점유율 확대 (국내시장: 7천억원, 해외시장: 6조 7천억원)
○ 실시간으로 측정된 복합성형 공정변수과 방열 복합소재의 특성(열전도도, 열팽창계수, 항절강도, 상대밀도) 등을 인공지능을 활용하여 기존 작업 현장에 적용하여 불량 감소 및 제조 공정 최적화
- 도출된 최적공정조건의 제조 현장 적용을 통해 feedback 수정 작업 수행

(출처 : 요약서 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 연구보고서 ... 4
• 기본사업 연구 요약서 ... 5
• 목차 ... 8
• 제 1 장 개 요 ... 9
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 9
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 10
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 11
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 14
• 제 2 절 당해연도 연구개발 내용 ... 18
• 제 3 절 연구개발 결과 ... 30
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 32
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 32
• 제 2 절 기대효과 ... 32
• 제 4 장 2차년도 사업추진계획 ... 33
• 제 1 절 2차년도 사업추진 내용 ... 33
• 제 2 절 2차년도 세부 연구분야(Spec) ... 36
• 끝페이지 ... 38