초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
❍ 중성자 과학 연구거점으로서 하나로 중성자산란장치와 기술을 이용한 에너지저장소재, 연성물질, 산업구조재료 구조-물성 측정, 분석 기술개발
- 아시아-오세아니아 중성자과학 선도 연구거점으로 국제적인 연구시설로의 도약
- 첨단 중성자 소각산란 기술개발과 중성자산란 신기술 활용 연성 물질 산업응용 연구
- 중성자산란 기반 이차전지 고용량 양극재료 물질을 대상으로 측정 영역(0.05 nm ~ 20 cm)에 따른 차원별(1,2,3) 구조 측정/분석 기술개발
- 중성자 영상-

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
❍ 중성자 과학 연구거점으로서 하나로 중성자산란장치와 기술을 이용한 에너지저장소재, 연성물질, 산업구조재료 구조-물성 측정, 분석 기술개발
- 아시아-오세아니아 중성자과학 선도 연구거점으로 국제적인 연구시설로의 도약
- 첨단 중성자 소각산란 기술개발과 중성자산란 신기술 활용 연성 물질 산업응용 연구
- 중성자산란 기반 이차전지 고용량 양극재료 물질을 대상으로 측정 영역(0.05 nm ~ 20 cm)에 따른 차원별(1,2,3) 구조 측정/분석 기술개발
- 중성자 영상-산란기술 융합, 산업구조재 성능과 안전성 시각화- 정량적 평가기술개발
전체 내용
- 고분자 복합재료 구조분석을 위한 파장분해능 3% 이하 소각산란 측정 시스템 개발
- 멀티 핀홀 기반 극소각(Q<0.0002 A^-1) 고분해능 중성자 소각 산란 측정 시스템 개발
- SANS를 활용한 고분해능 영상 기법 개발
- 중성자/X선 소각 산란기술 복합 활용 상보적 이용기반 구축
- 산화그래핀-고분자 복합체 박막 제작 및 특성 연구
- 산화그래핀-나노입자 복합체 박막 제작
- 산화그래핀-고분자 복합체 박막의 나노 자기조립체 형성
- 비탄성 중성자산란 이용 자기조립 연성물질 구조 상전이 연구
- 산업용 연성물질 물성향상 연구를 위한 실상황 시간분해 비탄성 산란 측정기법 개발
- 이차전지 양극 소재 0.05 nm 영역의 3차원 격자구조 안정성 측정/평가 기술 개발
- 이차전지 양극 물질의 1~20 μm 영역 3차원 나노구조 평가기술 개발
- 탄성 중성자 산란/회절을 이용한 이차전지 전극물질의 정렬/비정렬 격자구조 변화 연구
- 중성자/X선 산란 기반 20 μm 이하 영역 국소구조 변형 이해를 통한 에너지 소재의 전자기적 물성 분석
- 물성향상 기작 연구를 통한 차세대 에너지 저장 기구 제시
- 고온 이온전도성 에너지 소재 계면 분석 연구
- 중성자 에너지 선택 영상 기반 미세구조 시각-정량화 분석 시스템 개발
- 중성자 미세구조 영상장치 구축 및 산업재료 재료물성 거시적 분석 기술 개발
- 산업 공정모사 재료물성변화 멀티스케일 영상/산란 분석 기술 개발
- 신개념 고온재료 및 3D 프린팅 공정 열변형 벌크 물성 분석연구
- 중성자 영상-산란 융합 기반 산업재료 성능/안전성 연구

1단계
목표
- 고파장 분해능, 고효율 극소각 기술 적용 첨단 중성자 소각산란 기술 개발
- 탄성/비탄성산란 이용 산업용 연성재료 물성향상 연구
- 이차전지 양극 소재 0.05nm ~ 20 μm 영역 격자/나노 구조 평가 기술 개발
- 중성자 영상-산란 기술을 융합한 산업/국방 소재부품 물성 및 성능 시각, 정량적 평가기술 개발
내용
- 고분자 복합재료 구조분석을 위한 파장분해능 3% 이하 소각산란 측정 시스템 개발
- 중성자/X선 소각 산란기술 복합 활용 상보적 이용기반 구축
- 산화그래핀-고분자 복합체 박막 제작 및 특성 연구
- 비탄성 중성자산란 이용 자기조립 연성물질 구조 상전이 연구
- 극한 환경(1.5 K, 10 kbar, 3 T)에서 대용량 상용 및 차세대 양극 소재 구조 변화 측정 시스템 구축
- 실시간 온도, Gas 측정/분석 체계화를 통한 이차전지 대용량 양극소재 구조 안정성 평가 시스템 확립
- 중성자/X-선 산란 이용 전극물질의 실시간 충/방전 나노구조 측정/평가 시스템 구축
- 중성자 에너지 선택 영상 기반 미세구조 시각-정량화 분석 시스템 개발
- 중성자 미세구조 영상장치 구축 및 산업재료 재료물성 거시적 분석 기술 개발

2단계
목표
- 고파장 분해능, 고효율 극소각 기술 적용 첨단 중성자 소각산란 기술 개발
- 탄성/비탄성산란 이용 산업용 연성재료 물성향상 연구
- 중성자/엑스선 융합 기술 활용 에너지 소재 0.05nm ~ 20 μm 영역 저장 거동 및 메커니즘 분석
- 고온산란, 응력변형 측정용 실상황 시료 환경장치 구축과 중성자산란 융합 산업응용 분석 평가기술 개발
내용
- 멀티 핀홀 기반 극소각(Q<0.0002 A^-1) 고분해능 중성자 소각 산란 측정 시스템 개발
- SANS를 활용한 고분해능 영상 기법 개발
- 산화그래핀-나노입자 복합체 박막 제작
- 산화그래핀-고분자 복합체 박막의 나노 자기조립체 형성
- 비탄성 중성자산란 이용 자기조립 연성물질 구조 상전이 연구
- 산업용 연성물질 물성향상 연구를 위한 실상황 시간분해 비탄성 산란 측정기법 개발
- 탄성 중성자 산란/회절을 이용한 이차전지 전극물질의 정렬/비정렬 격자구조 변화 연구
- 중성자/X선 산란 기반 20 μm 이하 영역 국소구조 변형 이해를 통한 에너지 소재의 전자기적 물성 분석
- 물성향상 기작 연구를 통한 차세대 에너지 저장 기구 제시
- 고온 이온전도성 에너지 소재 계면 분석 연구
- 산업 공정모사 재료물성변화 멀티스케일 영상/산란 분석 기술 개발
- 신개념 고온재료 및 3D 프린팅 공정 열변형 벌크 물성 분석연구
- 중성자 영상-산란 융합 기반 산업재료 성능/안전성 연구

연구개발성과
- 고 파장분해능 SANS 옵션
- 고효율 극소각 중성자소각산란 측정시스템
- 중성자소각산란/영상 복합 데이터 측정시스템
- 고분자-그래핀 나노 박막 제작품
- 고분자-산화그래핀 복합체의 유리전이온도 측정 데이터
- 중성자 반사 및 GISAXS 데이터 분석 결과
- 실상황 시간분해 비탄성산란 측정 시스템
- 시간분해 비탄성산란 데이터 해석 프로그램
- 극한 환경(1.5 K, 10 kbar, 3 T)에서 대용량 상용 및 차세대 양극 소재 구조 변화 측정 시스템 구축
- 실시간 온도, Gas 측정/분석 체계화를 통한 이차전지 대용량 양극소재 구조 안정성 평가 시스템 확립
- 중성자/X-선 산란 이용 전극물질의 실시간 충/방전 나노구조 측정/평가 시스템 구축
- 이차전지 대용량 양극소재 NCM523 실시간 고온 Gas 측정/분석 및 안정성 평가 적용
- 중성자/엑스선 융합 분석 기술 활용 고전압 정렬/비정렬 결정 구조 변화 분석 및 열화 메커니즘 연구
- 중성자 total scattering PDF 분석과 방사광 엑스선 융합 분석 기술 활용 소재 합성공정 디자인 및 성능 향상
- 방사선 기술 활용 물성 향상 기작 연구 및 차세대 에너지 저장 기구 제시
- 중성자 회절 활용 저온 자기구조 해석
- 중성자 빔 융합 분석기술 (냉중성자 이용 에너지 선택 영상 기반 고온금속재료의 미세구조 시각-정량화 분석기술, 균열/결함/파단 현상 중성자 시각-정량 측정기술 및 열/가공 부품소재 미세결함-응력간 상관관계 분석 기술)
- 첨단 시료환경장치 3종 구축 (방위 선택형 고온인장 환경장치, 중성자 소각산란용 고온/인장 환경장치, 소형 시험편 기계적 물성 측정 장치)
- 차세대 산업용 소재/공법 중성자 적용연구 (3D 프린팅 소재 변형물성 예측 해석 모델링 기법, 3D 프린팅 소재 잔류응력 예측 해석 모델링 기법)

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 첨단 중성자 소각산란 측정 시스템 개발을 통한 산업용 연성물질 신소재 구조분석 기술 확보
- 탄성산란을 이용한 구조분석 결과와 준탄성/비탄성산란을 이용한 동역학 측정결과들을 융합하여 연성물질 신소재 설계, 개발과 물성향상에 적용할 핵심기술을 확보
- 중성자이용기술의 연성물질 산업분야 적용을 통해 해당 분야 산업경쟁력을 강화
- “하나로” 이용 시설의 활용 고도화를 통해 기간 투자 효과를 달성하고 원자력 산업의 안전성 확보에 일익을 담당하여 사회적 국민 신뢰성을 확보
- 이차전지 전극 소재 개발을 위해 중성자산란/영상 측정 기법의 강점을 이용하여 다양한 측정영역에 따른 차원별 구조측정/분석의 특화된 방법을 개발하고, 이를 이용한 선도적 에너지물질 연구를 수행
- 차세대 이차전지 기술적 한계 극복을 위한 첨단 분석 중심의 연구 시스템 구축으로 신산업 발전, 성장 동력 구축, 원천기술 확보에 기여
- 미래 전기차 및 ESS 시대 대응 차세대 배터리 핵심 요소 기술 개발을 통한 CO2 배출량 감소에 기여 및 ‘탄소중립’ 실현
- 하나로 시설에서 기초과학적 연구는 물론 산업체 원천기술 확보, 응용 연구 확대 및 고도화, 산업적 파급효과가 높은 성과 창출을 통해 방사선 분야 대국민 인식 개선에 기여
- 고투과능 및 에너지선택형 중성자 빔 기술 기반으로 영상-산란-회절 장치를 활용하여 미시-거시적 멀티스케일 재료물성 분석기술을 개발함으로써 첨단 산업/국방용 신소재 물성, 부품소재의 성능 연구가 가능하다.
- 원전, 교량, 철도, 화학 플랜트 등 사회적 공용 대형구조물의 열/변형 등의 복합 제조공정 및 장기간 반복운전에 대한 재료 열화, 성능저하 부분에 직접적인 측정 데이터 기반한 측정 결과물을 제시하여 원자력 방사선 사업에 대한 대 국민 안전 의식 개선에 기여하고 실제 구조물의 안전 성능 향상에 대한 질의를 과학적, 기술적으로 대응할 수 있다

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 제 1 세부과제 ... 7
• 2) 제 2 세부과제 ... 7
• 3) 제 3 세부과제 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 1) 연구수행 과정 ... 8
• 2) 연구수행 내용 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 1) 연구수행 결과 ... 10
• 2) 목표 달성 수준 ... 26
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 28
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 29
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 30
• 끝페이지 ... 32