[ 목  차 ]

□ 내역사업 : 패키지형

연번	PD분야	총괄 RFP명	비고	페이지
1	금속재료	이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발	희소금속, 안전과제	1
2		귀금속 저감 희소금속(Ni, Co, Pt) 소재 제조 및 촉매/전극 부품화 기술 개발	희소금속, 병렬형	9
3	세라믹	전기차 고전력 파워모듈용 작동온도범위 200℃ 이상 적용을 위한 질화규소 소재 및 방열기판 제조 기술개발	-	17
4	반도체공정	EUV Mask 결함 검출 및 분석 모듈이 적용된 마스크 리페어 자동화 장비 기술 개발	-	26
5	시스템 반도체	Sc-AIN 소재 기반 핵심부품 기술개발	품목지정,해외연계 (1세부)	32
6	디스플레이	IT 디스플레이를 위한 8세대 기판용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발	-	36
7	탄소	폐탄소자원 기반 이차전지용 음극소재 제조기술 개발	해외연계 (1세부)	44
8	섬유	유해환경 정화용 초극세 섬유집합체 제조 및 응용 기술개발	병렬형	50
9	화학	초미세/고집적 소자의 핸들링 및 패키징 공정용 소재 기술 개발	병렬형	56
10		고기능성 유연 필름 및 고투과도 광학 소재 개발	병렬형	66
11	뿌리기술	고진공 알루미늄 다이캐스팅 적용 경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발	-	74
12	조선해양	선박용 액체수소 화물창 전용 소재 개발 및 기자재 운용/검증기술 개발	품목지정,안전과제,해외연계 (3세부)	82
13		3000톤급 선박 전기 추진시스템 핵심 소재 및 부품 기술 개발	품목지정	90
14	전기수소차	그린카 전력변환장치용 커패시터 박막필름 및 적용/검증기술 개발	해외연계 (1세부)	96
15	국방	차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발	민군협업	103
16	항공	eVTOL 이착륙 유도장치용 파장제어 필터 및 고시인 지능형 등화장치 개발	-	110
17	수소연료전지	친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발	안전과제	116

□ 내역사업 : 이종기술융합형(이어달리기)

연번	기획분야	품목명	페이지
1	디스플레이	OLED 청색인광소재의 고효율 및 장수명 발광소재 개발	124
2	디스플레이	디스플레이용 잉크젯 공정기반 양자점 색변환소재 개발	126
3	섬유	인공섬모 기반의 세정·재사용 가능한 H13급 공기정화용 필터 개발	128
4	탄소나노	고용량 이차전지용 실리콘/그래핀 복합음극재 개발	129
5	탄소나노	결함치유 그래핀 소재 기반 웨어러블 진단센서 및 그래핀 기반 바이오 융합 필름	130
6	탄소나노	급속 충전용 리튬이온기반 전지의 기능성 탄소계 박막 복합 분리막 소재 개발	131
7	탄소나노	항균용 나노섬유 기반 유기-무기 나노복합체 개발	132
8	탄소나노	지능형 IoT 센서용 대면적 2차원소재 개발	133
9	탄소나노	연속 상시 모니터링용 저전력 혈중산소포화도/심박 센서 개발	135
10	탄소나노	수처리용 귀금속 대체 저가격 전기촉매 개발	137

관리번호		22-패키지-금속재료-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계소재		중분류	금속재료	소분류	금속정제/회수기술
산업기술분류2		대분류	전기전자		중분류	전지	소분류	이차전지
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 ■ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발
	1세부	유기산 사용 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 공정개발을 통한 이차전지용 소재 연간 1,000톤급 제조 공정 기술 개발
	2세부	이차전지 스크랩 블랙파우더로부터 친환경 신공법을 활용한 순도 99% 이상 리튬계 양극재 원료 2kg/batch급 제조기술 개발
	3세부	100% 재활용 희소금속을 활용한 방전용량 180mAh/g 이상의 고용량 리튬이차전지 양극재 제조기술개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 국내 안정적 공급망 확보를 위해 에너지 산업 핵심부품(이차전지, 모터 등)에 필수적인 전략 희소금속(Li, Co, Ni 등)을 폐자원 또는 공정부산물로부터 회수하여 활용 가능한 소재화 기술 및 응용기술 ㅇ (필요성) 이차전지 산업은 기존 모바일 IT 기기를 넘어 전기차, E-mobility, 로봇, ESS 등 급속도로 확장되고 있음. 가격 급등 추세에 대응하기 위한 소재 자급화 및 희소금속 함유 폐자원으로부터 핵심 금속 회수․재자원화 공정 기술 확보 시급 * 글로벌 이차전지 시장 : ‘20년 875억불 → ‘24년 1,360억불 이상 규모로 성장 전망 (CAGR 11.1%) * xEV용 배터리 수요는 ‘18년(100 GWh) → ‘24년(1,257 GWh) → ‘30년(3,147 GWh) 전망되며, 이는 전기차 배터리 약 4천 5백만대 규모 - 수입의존도가 높은 리튬 및 양극재용 소재는 일부 국가에 편재되어 국제 정세에 따라 수급 불안이 매우 큰 원소로 국내 폐자원을 재활용한 공급망 안정화 필요 - EU 집행위는 ’24년부터 이차전지 생산부터 재활용 전 주기의 탄소발자국 공개 및 재활용 원료 사용 의무화 등을 EU 시장 진출 조건으로 규정 - EU에 유통되는 전기차 배터리는 CO2 배출, RE100 등 환경지표 준수와 배터리 재활용 여부 등을 요구하며, 향후 비관세장벽으로 작용 가능 * 이차전지 재활용 원료 의무 사용 비율 준수 및 상향 시행(`35년) (2030년 : 코발트 12%, 리튬 4%, 니켈 4% → ‘35년 : 코발트 35%, 리튬 10%, 니켈 12%) ㅇ (기대효과) 공정부산물 또는 폐자원으로부터 희소금속 회수 및 친환경 재자원화 기술을 활용한 이차전지 양극재, 모터용 영구자석 등 에너지 산업 핵심부품 분야 공급망 강화뿐 아니라, 반도체, IT, 전기차 등 희소금속 활용 산업 분야 확대기여 - 향후 대량 발생 예상되는 이차전지 배터리팩/모듈의 재활용 문제 해결 가능 * 글로벌 xEV 폐배터리 발생량 전망 : ‘20년 28.7GWh → ‘30년 801.7GWh로 28배 증가 예상, 전기차 대수로 환산 시 약 1,200만대 해당 * 국내의 경우 전기차 폐배터리 예상 발생량은 유럽, 북미에 비해 그 양은 적으나, ‘24년 1만대에서 ‘30년 10만대, ‘40년 69만대 예상 - 국내 희소금속 소재 공급망 확보를 위해 폐자원 및 공정부산물의 재자원화 생태계 기여와 더불어, 소재․부품 국산화 제고 및 신기술 개발을 통한 글로벌 시장 점유율 확대 가능
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발 (TRL : [시작] 5단계 ~ [종료] 8단계) - 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 재활용 공정 적용 이차전지용 소재 연간 1,000 톤급 제조 공정기술 개발 - 이차전지 제조 공정부산물로부터 친환경 신공법을 활용한 순도 99% 이상 리튬계 양극재 원료 2 kg/batch급 제조기술 개발 - 100% 재활용 희소금속을 활용한 방전용량 180 mAh/g 이상의 고용량 양극소재용 리튬이차전지 원료화 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 1세부, 2세부 과제 개발로 발생된 리튬이차전지용 소재의 3세부 적용 연계성 관리 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업화 전략 수립지원 - 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 185억원 이내 (1차년도 : 29.2억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호

22-패키지-금속재료-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

금속재료

소분류

금속정제/회수기술

산업기술분류2

대분류

전기전자

중분류

전지

소분류

이차전지

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     ■ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발

세부과제명

(1세부) 유기산 사용 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 공정개발을 통한 이차전지용 소재 연간 1,000톤급 제조 공정 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 폐리튬이차전지 자원순환 공정 개선을 위한 친환경 침출 및 폐수 무방류 재활용 공정 기술 및 이를 활용한 이차전지용 소재(황산코발트, 황산니켈, 탄산리튬) 1,000톤급 제조 공정 개발 및 실증

ㅇ (필요성) 전기차 보급 확대에 따른 리튬이차전지의 수요 증가가 사용 후 폐배터리 비율로 늘어나는 만큼 폐리튬이차전지 재활용에 대한 수요와 기대도 커지고 있음

* (글로벌 전기차 판매량) 2020년 기준 약 300만대로 전년대비 약 39% 증가, 전기차 비율은 약 4%로 전년 2.4% 대비 크게 늘어난 수치이며, 2025년경에는 약 10%대까지 높아질 전망

- 높아지는 환경규제에 따라 현재 상용화 습식 재활용 공정은 희소금속의 회수 및 고순도화를 통한 자원순환 공정이 운용되고 있으나 다량의 폐수가 발생함에 따라 기존 공정과 동일한 효율과 순도를 달성하면서 폐수발생 저감 기술 개발 시급

* (폐수 발생량) 기존 습식 재활용 공정 적용 10톤 처리 시, 40톤의 폐수 발생

- 탄소저감 관련 규제 강화에 따른 전기자동차 및 에너지저장 시장 확대가 전망되고 수입의존도가 높은 리튬 및 양극재용 소재는 몇몇 국가에 편재되어 있어 국제 정세에 따라 수급 불안이 매우 높아서 국내 폐자원을 활용한 공급망 안정화 필요

ㅇ (기대효과) 폐수배출 저감 극대화의 재활용 공정기술 개발 및 이를 기반으로 양산급의 이차전지 소재 제조 기술을 통해 리튬이차전지 산업의 핵심적인 역할 기여

- 글로벌 이차전지 시장규모는 전기차 보급 확대에 힘입어 향후 10년간 8배 성장 전망(‘20년 461억불 → ‘30년 3,517억불, SNE리서치)

* 용도별 시장규모(‘20년) : (소형) 11억불/73GWh, (EVB) 304억불/194GWh, (ESS) 45억불/21GWh

* 전체 이차전지 시장 중 전기차용 비중 : (’20년) 65.9% → (’30년) 86.6%

* 전기차용 이차전지(EVB)는 향후 10년간 10배 성장 전망(‘20년 304억불 → ’25년 1,507억불 → ’30년 3,047억불)

- 리튬이차전지 산업이 새로운 환경정책에 따른 성장전략으로 배터리 자원순환 신기술 개발 통해 K배터리 산업의 초격차를 유지할 수 있을 것으로 기대

- 국내 희소금속 소재 공급망 확보를 위한 폐자원 및 공정 부산물의 재자원화 산업 활성화에 기여

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 유기산 사용 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 공정개발을 통한 이차전지용 소재(황산코발트, 황산니켈, 탄산리튬) 연간 1,000톤급 제조 공정 기술 개발  (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 친환경 용매를 활용한 희소금속 침출 및 용매 재사용 기술 개발

* 친환경 용매 적용 침출공정으로 무기산의 사용을 100% 유기산으로 대체 기술

* 침출용액에서 발생되는 폐수발생 저감 기술

- 연속 다단 침출을 통한 공정 효율화 기술 개발

- 증발 농축을 이용한 폐수 방류 저감 및 무방류 공정 기술 개발

* MVR(Mechanical Vapor Re-compressor)을 활용한 폐수 농축 공정 기술

- 전기 투석법을 이용한 염농도 저감 기술 개발

* 재자원화 폐수로부터 이온교환막을 활용한 황산리튬(나트륩) 농축 및 회수를 통한 염농도 저감 기술

* 재자원화 폐수로부터 바이폴라 막을 활용한 황산 전환 및 회수 공정 기술

- 황산리튬 폐액으로부터 탄산리튬, 수산화리튬 제조 공정 기술개발

* 리튬 선택적 추출을 통한 고순도 수산화리튬 제조 기술

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	폐수배출비율*	%	10 이하	-	-
2	금속(Li, Ni ) 회수율**	%	98 이상	95	(중국,BRUNP)
3	황산니켈(NiSO4) 순도	%	99.99 이상	99.9	(러시아,노릴스크)
4	수산화리튬(LiOH)순도***	%	99 이상	99	(미국,알버말)
6	실증 규모 (폐수저감 공정 적용)	톤/년	1,000 이상	-	-

* 폐수배출비율(%) = (신 공정 폐수 배출량/기존공정 배출량) X 100

- 기존 습식 재활용 공정 적용 배터리 10톤 처리 시, 40 톤의 폐수 발생, 10톤 처리 시 4톤 이하의 폐수 발생

** 회수율 = (최종 제품의 금속량/원재료 내 금속량) X 100

- 폐리튬이온전지에 포함되어 있는 금속량(함량 X 총무게) 대비 최종 생산제품의 금속량(함량 X 총무게)

*** 수산화리튬 순도 : 리튬이온전지 회수 후 폐액으로부터 생산되는 금속 순도

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내  (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 68억원 이내 (1차년도 : 10.7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호

22-패키지-금속재료-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

금속재료

소분류

금속정제/회수기술

산업기술분류2

대분류

전기전자

중분류

전지

소분류

이차전지

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     ■ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발

세부과제명

(2세부) 이차전지 스크랩 블랙파우더로부터 친환경 신공법을 활용한 순도 99% 이상 리튬계 양극재 원료 2kg/batch급 제조기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 이차전지용 희소금속 원료 소재의 안정적 공급망 확보를 위해, 이차전지 폐자원(이차전지스크랩 블랙파우더) 및 제조공정 부산물로부터 고순도 희소금속 화합물 및 순금속을 제조하는 친환경 신제련 기술 개발

* 이차전지스크랩 블랙파우더: 리튬이온 배터리 스크랩을 파쇄·선별 채취한 검정색 분말로, 공정 스크랩과 사용후 이차전지로부터 회수하며 본 원료를 활용한 친환경 신제련 플랫폼 형태 기술 개발

ㅇ (필요성) 희소금속 소재의 수급 안정화와 더불어 환경오염 물질 배출 저감을 위해, 다량의 폐수 및 온실가스가 배출되는 기존 상용기술을 대체 할 수 있는 친환경 재활용․제련 기술 확보 필요

- 희소금속은 중국, 칠레, 호주, 콩고 등 일부 국가에 편중되어 있어, 보유국의 개발 제한 및 수출 규제 등의 정책으로 인해 자원 공급제한 발생 가능

- 탄소배출 저감을 위한 미국의 친환경 정책 추진과 더불어 세계적인 전기차 수요 증가로 전기차 핵심 소재인 리튬, 코발트, 니켈 등의 희소금속 수요 급증 전망

- 기존 재활용 공정의 유해성을 해결하기 위해 유미코어(벨기에, 이차전지 제조 1위기업) 주도로 친환경 건식/습식 이차전지 제련공정 개발 진행 중

- 국내 2차전지 및 소재 제조사와 연계한 친환경 밸류체인 연계 필요

* 탄산리튬, 수산화리튬 국내시장현황 : 국내 수요의 99% 이상을 수입중이며, 국내 수입액 7.5억$(6.8만톤) 중 중국 51% 및 칠레 46% 차지. 재활용을 통해 일부 생산되나 수입량 대비 미비 수준

ㅇ (기대효과) 제조 부산물 및 폐 리튬 이차전지로부터 제조된 고순도 희소금속 소재를 이차전지 양극재 등 에너지 산업 핵심분야의 원료소재로 활용 가능

- 폐이차전지로부터 희소금속 자원 회수 및 고부가가치 활용 기술을 통해 희소금속 원료 수급 안정성 확보와 더불어 원료 생산을 위한 원재료 비용 절감 가능

- 환경오염 물질 배출이 적은 친환경 신기술을 활용하여 제조 공정에서의 환경오염 부담금 절감과 관련 산업 활성화에 기여

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 이차전지 스크랩 블랙파우더로부터 전류효율 85% 이상 친환경 신공법을 활용한 순도 99.5%급 리튬계 양극재 원료 제조 기술

(TRL: [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 용융탄산전해질(Molten Carbonate Electrolysis, MCE) 기반 전해환원 공정기술개발

- MCE 공정으로 제조된 탄산리튬화합물 선택적 친환경 회수기술 개발

- 자전연소기반 고속 리튬화합물(탄산리튬, 수산화리튬) 및 희소금속 회수공정 기술개발

- 수계 전기화학 공정을 통한 고부가가치 리튬 수산화물 제조 기술 개발

- 수계 전기화학적 회수 공정에 적합한 고효율 고체전해질 개발

- 단위 공정 스케일업 시스템 구축 및 공정조건 최적화

- 기타 유가금속자원(Co, Ni 등) 건식처리를 통한 고부가가치 소재화 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	리튬화합물(탄산리튬, 수산화리튬) 순도	%	99.5 이상	99.3	99.8 (미국, FMC)
2	리튬화합물 회수율	%	95 이상	-	95 (중국, Northeastern University)
3	재활용 양극재 블랙카본 처리량	kg/batch	2 이상	-	-
4	연소합성 제조속도	분/batch/kg	1 이하	-	-
5	전류 효율	%	85 이상		85 (중국, Northeastern University)
6	전력 사용량 (수계전해)	Wh/g	250 이하	-	360 (미국, FMC)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내  (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 66억원 이내 (1차년도 : 10.4억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호

22-패키지-금속재료-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기전자

중분류

전지

소분류

이차전지

산업기술분류2

대분류

전기전자

중분류

전지

소분류

이차전지

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     ■ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

이차전지 핵심부품용 희소금속 자원화 및 응용기술 개발

세부과제명

(3세부) 100% 재활용 희소금속을 활용한 방전용량 180mAh/g 이상의 고용량 리튬이차전지 양극재 제조기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 폐자원(폐리튬이차전지 및 공정스크랩 등) 내 함유된 전략 희소금속의 회수 및 소재화로의 연계를 위해, 회수된 재활용 희소금속과 리튬을 활용한 고용량 양극소재용 원료(활물질)를 제조 및 응용 기술 개발

ㅇ (필요성) 리튬이차전지 양극재의 가격 경쟁력 확보 및 희소금속의 원료 내재화를 위해, 폐자원으로부터 회수된 재활용 희소금속을 활용한 재원료화 가능성 기술 개발 및 추가적인 성능 개선을 위한 기술 고도화 필요

- 리튬이차전지의 재활용은 배터리 생산업체와 소재업체의 필수 생존 전략으로 폐자원(폐배터리 및 공정스크랩) 재활용 시장 급성장 전망

- 폐자원 내 희소금속의 재자원화를 가장 효과적으로 진행하기 위해서는 자원화된 희소금속을 다시 리튬이차전지용 원료로서 先순환시키는 기술 확보 필요

- 전기차 주행거리 증가에 따른 배터리 고용량화를 위해 양극재 내 니켈 함량의 증가 및 코발트 함량의 지속적 감소 요구 증대

- 배터리는 전기차 원가 중 가장 많은 부분을 차지, 이중 양극재 비중(~40%)이 가장 높아 함유한 희소금속 재활용 시 기존의 원자재 가격 변동성을 낮출 수 있음

* 글로벌 NCM 양극활물질 시장규모 : ‘18년 기준 85억달러에서 연평균 성장률 18.2%로 증가, ‘24년에는 231억달러에 이를 것으로 전망

ㅇ (기대효과) 재활용 희소금속 재원료화를 통한 고용량 양극소재용 원료 제조 및 회수된 희소금속의 순도에 따른 리튬이차전지용 원료로서의 성능 검토를 통해 향후 관련 재활용시장 확대를 위한 기술적 대비 가능

- 재활용 희소금속 재원료화로 리튬이차전지 양극재 생산에 필요한 원료의 수입을 절감할 수 있으며, 이를 토대로 양극재의 가격 경쟁력 확보가 가능

- 재활용으로부터 이차전지 핵심소재인 고용량 양극재 개발로 고용량, 장수명 성능의 새로운 배터리 제조 가능

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 재활용 희소금속을 활용한 고용량(방전용량 ≥180mAh/g) 양극소재용 리튬이차전지 전구체 원료소재 제조 기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 고용량, 고전압 구조 안정형의 양극소재용 전구체 조성 설계

- 회수된 희소금속과 리튬 기반 고용량 양극소재용 전구체 제조 공정 기술 개발

(100% 재활용 소재 사용)

- 100% 재활용 리튬을 적용한 전구체 제조 및 최적화

- 전구체 성능 개선을 위한 표면 코팅, 도핑, 형상 제어 등의 물성 제어 기술 개발

- 개발된 전구체 성능 검증을 위한 전지 성능 평가

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	리튬 재활용률	%	100	-	-
2	전구체 희소금속 조성비율 정확도	%	90 이상	-	-
3	전구체 평균 입도(D50)	um	10 이상	-	-
4	양극 입자강도	MPa	95 이상	95	95 (대한민국, 포스코케미칼)
5	방전용량(양극)*	mAh/g	180** 이상 (재활용 원료 적용 기준)	-	-

* 전류밀도 0.1 C, 전압 범위 4.25 V에서 half-cell 평가를 통해 측정된 초기 방전용량

** 회수된 희소금속의 100% 적용을 통해 제작된 전극의 방전용량

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내  (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 50억원 이내 (1차년도 : 7.9억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호		22-패키지-금속재료-02			과제유형	□ 통합형 ■ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계소재		중분류	금속재료	소분류	기능재료
산업기술분류2		대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	귀금속 저감 희소금속(Ni, Co, Pt) 소재 제조 및 촉매/전극 부품화 기술 개발
	1세부	귀금속 저감/대체 기반 3N급 희소금속 회수 및 20kg/day급 고활성·고내구 촉매 분말 제조기술 개발
	2세부	수소생산을 위한 2.5kW급 폐알칼리 AEM 수전해용 고성능 촉매전극 및 부품화 기술 개발
	3세부	백금사용 40% 저감 가능 연료전지용 다중코팅 적용 전극 및 MEA 부품화 기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 미래 모빌리티·전력산업 핵심 시스템인 수전해, 연료전지에 적용 가능한 희소금속 원료 소재(Ni, Co, Pt)를 저가 재자원화 공정을 통해 확보하고, 기존 비·귀금속 소재를 대체·저감하여 수소를 생산, 활용하기 위한 고성능 촉매/전극/MEA로 부품화하고 실증하는 기술 ㅇ (필요성) 소재 자립화를 통한 소재 시장 및 신재생에너지 글로벌 시장 선점을 위한 희소금속 자원 순환 기술 및 그린수소 생산·활용 기술 개발 필요 - 정부의 신재생에너지 기본계획 및 2050 탄소중립에 부합하는 수전해 및 연료전지용 귀금속 저감/비귀금속 기반 고활성 희소금속 소재를 폐스크랩을 재활용하는 고품위 소재화 기술을 통해 원료 가격 상승 등 글로벌 밸류체인 재편, 미·중무역분쟁/기술패권 경쟁 등 외부 환경 대응 필요 - 희소금속 소재의 원가 상승 대응 및 CO2 배출이 많은 광산으로부터의 추출 방식 개선을 동시에 해결하기 위해, 자원순환 기술 개발을 통한 폐연료전지, 폐수전해, 폐이차전지 등으로부터 희소금속 소재 추출 및 고순도 희소금속 전구체 용액 제조기술과 이에 기반한 고성능 귀금속 사용량 대체/저감 촉매 제조 양산화 기술 개발 필요 - 수소 생산, 활용을 위한 수전해 및 연료전지 분야의 해외 의존성 감소와 빠른 상용화를 위해 핵심 부품인 스택의 단가 절감이 필요하고 이를 위해서 희소금속 기반 고성능 귀금속 사용량 대체/저감 촉매가 적용된 전극, MEA 부품화 및 스택 실증화 기술 필요 * 스택 단가: 시스템에서 40-60% 차지 ㅇ (기대효과) 희소금속 소재 기반의 수소·생산 활용 기술 국산화 및 세계 시장 선점 가능 - 재자원화를 통해 Ni, Co, Pt를 생산할 때 CO2 배출량은 광산에서 같은 제품을 생산할 때 배출되는 CO2의 30% 이하 수준으로 온실가스 저감에 기여 - 전량 수입에 의존하고 있는 수전해 및 연료전지 소재 부품의 국내 생산기술 확보 및 국산화 90% 이상 달성 - 수요 기업의 글로벌 경쟁력 강화를 통한 수소생산 산업의 세계 주도권 확보 및 고급인력 일자리 창출에 기여 - 수전해 및 연료전지용 고활성 촉매, 고신뢰성 전극, 고효율 스택 등 미래 모빌리티·전력산업 핵심부품용 소재 자립화를 통해, 밸류체인 연계 후방 소재산업 지원 기반 마련
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 귀금속 저감형 희소금속 소재 제조 및 촉매/전극 부품화 기술 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7 단계) - 귀금속 저감/대체 기반 고순도 저가 희소금속 전구체 및 수전해 및 연료전지용 촉매 분말 제조 양산 기술 개발 - 수소생산을 위한 2.5kW급 직접 폐알칼리 AEM 수전해용 고성능 촉매전극 및 부품화 기술 및 스택 실증 기술 개발 - 백금사용 40% 저감 가능 연료전지용 다중코팅 적용 성능·내구 극대화 전극 및 MEA 부품화 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업화 전략 수립지원 - 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 185억원 이내 (1차년도 : 29.2억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 - 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-금속재료-02-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

금속재료

소분류

기능재료

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

귀금속 저감 희소금속(Ni, Co, Pt) 소재 제조 및 촉매/전극 부품화 기술 개발

세부과제명

(1세부) 귀금속 저감/대체 기반 3N급 희소금속 회수 및 20kg/day급 고활성·고내구 촉매 분말 제조기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 미래 모빌리티·에너지원 활용의 핵심 부품(수전해, 연료전지 등)으로 적용 가능한 희소금속(Ni, Co, Pt) 원료를 폐이차전지, 폐연료전지로부터 해체하여 고순도로 추출, 재자원화하는 기술을 개발하며 이를 활용하여 수전해 및 연료전지용 촉매 분말을 제조 기술로, 기존 귀금속 사용량을 대체하거나 혹은 저감 할 수 있는 기술

ㅇ (필요성)

- 전기차 시장 확대에 따른 원자재 가격 상승과 향후 예상되는 폐이차전지에서 발생되는 유가금속 처리를 동시에 대응하기 위해서는, 희소금속을 산업경쟁력을 넘어 국가안보 차원으로 접근하며 스크랩 재활용에서 고품위 소재화로 연계된 기술 개발을 통해 자국내 안정적 공급망과 산업기반 구축이 반드시 필요

- 폐이차전지로부터 희소금속(Ni, Co) 회수 및 폐연료전지로부터 귀금속(Pt) 회수기술 개발을 통해 수소생산 및 연료전지에 활용되는 모든 희소금속 원소(Pt, Ni, Co)들을 귀금속 저감/대체형 촉매 분말 원료로 활용하고 및 이러한 저가 희소금속 전구체를 이용한 분말 합성기술 개발을 통한 ‘자원회수-고품위 소재화’ 기술의 유기적인 연계 필요

- 수전해 시스템 상용화를 위해, 기존 고가의 귀금속 기반 촉매를 대체 할 수 있는 저가 희소금속(Ni, Co)의 원료를 활용한 분말 양산화 기술 개발이 시급하며 특히 직접 폐알칼리 수전해 맞춤형 고활성·고내구성 촉매분말 개발 및 적용 연구 필요

- 고분자 연료전지 10만 시스템 생산기준 스택(stack) 최종 시제품 제작비용 중 MEA가 약 70% 비중을 차지함. 이에 시장에서는 연료전지 백금사용량 저감 기술 개발 필요

- 촉매 분말은 입자의 크기/형태/입도/결정성/구조제어 등에 따라 촉매의 표면반응, 활성 표면적, 열역학적 안정성 등의 특성이 현저히 달라지므로, 수전해/연료전지 전극 및 스택 핵심부품 개발을 위한 고활성/고내구 촉매 분말 제조, 응용 연구 및 양산 관련 기술 확보 필요

.

ㅇ (기대효과)

- 재자원화를 통해 코발트, 니켈 등을 생산할 때 CO2 배출량은, 광산에서 같은 제품을 생산할 때 배출되는 CO2의 70% 절감효과

- 일본, 독일, 미국 등에서 대부분 수입에 의존(80%이상) 하고 있는 핵심 촉매 소재 (수전해 촉매:통계없음, 연료전지 촉매 :국외 103억 달러, 국내 12억 달러*)부분의 국내 자립화 기술 확보 및 이를 통한 수입 의존성 해소 (*2019‘, Navigant Anaysis)

- 자원 수요/고갈도가 높은 희소금속, 귀금속 원소들의 선순환 구조 확립을 통한 유가금속의 경제성 확보로 수전해 및 연료전지 대중화 시기 단축

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 귀금속 소재 대체/저감 기반 수전해/연료전지용 저가 희소금속 전구체 제조 및 고활성·고내구 촉매 분말 제조기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 용매 추출기반 촉매분말 합성용 희소금속(Pt, Ni, Co) 회수 및 고순도 전구체 제조 기술 개발

- 저가 희소금속 활용 직접 폐알칼리 수전해 맞춤형 귀금속 대체 복합 양극/음극 촉매 분말 제조기술 개발

- 저가 희소금속을 활용 연료전지용 귀금속 저감 합금 촉매 및 탄소 복합 분말 제조 기술 개발

- 백금 저감/대체 개발 촉매 분말 촉매 특성 평가 및 메커니즘 연구

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	전구체	순도	%	≥ 99.9	97	99.9 (미국/S.A)
2		회수율	%	≥ 95	90	90 (대한민국)
3	수전해용 백금 대체 촉매	산소발생반응 과전압	mV	≤ 250 @10mA/cm2	3001)	2321) (미국/Univ. of Houston)
4		수소발생반응 과전압	mV	≤ 70 @10mA/cm2	501)	501) (미국/Georgia institute of Technology)
5		내구성	% 활성저하	≤ 20% @1,000hr	101)	101) (대한민국)
7		분말 생산량	kg/day	≥ 20	-
8	연료전지용 백금 저감 촉매	귀금속 사용량 저감	% (A/mg-Pt @0.9V)	≥ 40 (0.5)	40 (0.5)	0.5 (미국/Argonne National Lab.)
9		내구성	% 활성저하	≤ 40 @30,000 cycles	40 @30,000 cycles	<40 (미국/Argonne National Lab.)

1) 폐알칼리 수전해 관련 기술은 보고된 바가 없어 초순수 알칼리 전해액을 사용하는 음이온교환막 수전해 관련 기술 수준을 나타내었음

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 70억원 이내 (1차년도 : 11억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

- 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-금속재료-02-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

금속재료

소분류

기능재료

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

귀금속 저감 희소금속(Ni, Co, Pt) 소재 제조 및 촉매/전극 부품화 기술 개발

세부과제명

수소생산을 위한 2.5kW급 폐알칼리 AEM 수전해용 고성능 촉매전극 및 부품화 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 그린수소 생산단가 절감을 위한 직접 폐알칼리 AEM 수전해용 맞춤형 저가 희소금속 촉매가 적용된 고성능 수전해 전극, MEA 부품화 및 스택 실증 기술 개발

- 미래 모빌리티·전력산업 핵심 시스템인 수전해의 핵심소재로 적용 가능한 재자원화된 희소금속(Ni, Co)을 활용하여, 비귀금속 기반의 폐알칼리 맞춤형 전극, 전해질막, MEA를 설계 및 부품화하여 스택을 실증하는 기술

* AEM: Anion Exchange Membrane, MEA: Membrane Electrode Assembly

ㅇ (필요성) 그린수소 기반 수소 생태계 조기 구축을 위한 저가 수소생산용 폐알칼리 전해액 기반 AEM 수전해 핵심 부품 기술 필요

- 신기후체제 대응, 탄소중립 2050에 따른 친환경 그린수소 수요가 증가함에 따라 그린수소 생산을 위한 수전해 소재, 부품 및 시스템 산업이 급격히 성장

* 2021년 세계 수소 제조 시장: 세계 1,521억 달러 (연평균 5.25 % 성장 예상)

- 고순도 전해액의 높은 제작 단가 및 높은 유지보수 비용으로 인해 대체 전해액이 요구되며 이를 위해 산업단지 등에서 발생 되는 산업 폐기물인 폐알칼리를 수전해용 전해액으로 직접 적용함으로써 수소생산 단가를 절감할 수 있는 수전해 기술 필요

ㅇ (기대효과) 신개념 폐알칼리 수전해 기술 개발을 통한 세계시장 선점하고 수소 생태계에 다양성을 부여할 수 있음

- 폐알칼리 기반 그린수소 생산 수전해용 고신뢰성 전극, 멤브레인, MEA 및 고효율 스택 등 미래 모빌리티·전력산업 핵심부품용 소재 자립화를 통해, 밸류체인 연계 후방 소재산업 지원 및 활성화 기반 마련을 통해 5,000억원 규모 이상의 신시장 창출 가능

- 다량 발생하는 폐알칼리의 재활용 및 처리 부담 경감이 가능하고 이송 중 누출 사고를 방지할 수 있음

- 전해액으로 폐알칼리와 초순수 알칼리 용액을 모두 사용할 수 있어 그린수소생산 산업에 다양성과 유연성을 부여할 수 있음

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 2.5kW급 직접 폐알칼리 수전해용 고성능 전극, MEA 부품화 및 스택 실증 기술 개발 개발    (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7 단계)

- 직접 폐알칼리 수전해용 고성능 전극 제조 기술 개발

: 고활성 고내구 동시 달성 전극 구조 및 표면 형상 제어 기술

: 대면적(150cm2 이상) 균일 전극화 공정 기술 개발

- 다이온에서 안정한 음이온교환막 제조 기술 개발

: 다이온에서 안정한 아이오노머 소재 탐색 및 성능 향상 기술 개발

: 저스웰링 저수소/저산소 투과 특성 강화 음이온교환막 제조 기술 개발

- 성능 450mA/cm2 이상의 막전극접합체(MEA) 안정화 기술 개발

: 열화 메커니즘 규명을 통한 장기 성능 안정화 기술 개발

: 대면적 MEA 양산화 제조 공정 기술 개발

- 2.5kW급 이상 폐알칼리 수전해 시스템 구현 및 고효율/고신뢰성 스택 개발

: 수소발생 효율 75%(LHV) 이상의 고효율 수전해 스택화 기술 개발

: 운전 로직 개발 및 고안정 BOP 설계를 통한 폐알칼리 수전해 시스템 실증

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내최고수준1)	세계최고수준1) (보유국, 기업/기관명)
1	폐알칼리 수소발생전극	균일도	% @150cm2	3	10	-
		과전압	mV @10mA/cm2	70	50	-
2	폐알칼리 산소발생전극	균일도	% @150cm2	3	10	-
		과전압	mV @10mA/cm2	250	250	-
3	폐알칼리 음이온교환막	전도도	mS/cm@pH13	35	30	40 (미국/Dioxide Materials)
		내구성	h @pH13	1,000	500	2,000 (미국/Dioxide Materials)
4	폐알칼리 막전극접합체	성능	mA/cm2@1.85V	450	450	450 (독일, Enapter)
		열화율	% @1,000h	5	5	-
5	폐알칼리 수전해 스택	용량	kW	2.5	10	10 (한국, 아크로랩스)
		효율	% @LHV@SATP	75	77	77 (독일, Enapter)
		열화율	% @1,000h	10	10	-
6	직접 폐알칼리 수전해 시스템 효율		% @LHV@SATP	65	67	67 (독일, Enapter)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 60억원 이내 (1차년도 : 9.5억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-금속재료-02-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

금속재료

소분류

기능재료

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

귀금속 저감 희소금속(Ni, Co, Pt) 소재 제조 및 촉매/전극 부품화 기술 개발

세부과제명

백금사용 40% 저감 가능 연료전지용 다중코팅 적용 전극 및 MEA 부품화 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 희소금속 (Ni, Co) 기반 백금합금 촉매의 귀금속 사용량을 저감할 수 있는 고성능 고내구 전극 구조 및 막전극접합체(MEA) 부품화 기술을 개발하고 스택 단위에서 검증하는 과제

ㅇ (필요성) 미래 모빌리티 및 분산전원용 연료전지 (PEMFC)의 시장 경쟁력 확보를 위하여 핵심부품인 MEA의 고성능화 및 저가화 기술 개발 필요

- 연료전지 MEA는 고가인 백금촉매와 전해질막으로 구성되며 저백금량에서 성능과 내구성을 극대화함으로써 MEA 부품의 가격경쟁력을 향상시키는 것이 핵심 과제임

- MEA의 고성능화 및 저가화를 위한 다양한 연구들이 진행되고 있지만, 문제는 고성능 촉매의 고유물성을 MEA 부품에 100% 구현할 수 있는 기술의 부재에 있음

- 본 과제에서 개발되는 희소금속 기반 고성능 백금합금 촉매의 고유 성능을 MEA에서 최대한 구현함으로써 촉매 사용량을 줄이고 동시에 성능과 내구성을 확보할 수 있는 전극 기술 개발이 요구됨

ㅇ (기대효과) 그린수소 활용을 위한 연료전지의 촉매/전극/MEA 등 미래 모빌리티·전력산업 핵심부품용 소재 자립화를 통해 밸류체인 연계 후방 소재산업 지원확대 및 활성화 기반 마련

- 연료전지 핵심 소재·부품 분야의 기반 기술 확립을 통한 시장 경쟁력 확보 및 이에 기반한 국내 생태계 조성 및

- 2030년 4조4천억원 규모*로 예상되는 MEA 세계시장 선점

*‘30년 연료전지 자동차 350만대 판매량 기준(스택에서 MEA가 70% 비중 차지)

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 희소금속 (Ni, Co, Mn 등)이 활용된 백금합금 촉매의 전극으로의 성능 구현 극대화를 위한 MEA 부품화 기반기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 백금합금 촉매의 고유 성능을 MEA에서 최대한 구현하기 위한 탄소지지체 구조 및 표면특성 최적화 기술 개발

․물질전달 향상 및 촉매피독 저감 등 MEA mass activity 향상을 위한 탄소지지체 구조 설계 및 이를 전극에서 구현하는 기술

- MEA의 백금 사용량 40% 저감을 위하여 촉매 이용률이 극대화된 전극 구조 설계 및 제조 기술 개발

․전극 구조 최적화를 위한 촉매 슬러리 구조 설계 및 제어 기술

․최적 전극구조 구현을 위한 다중코팅 등 코팅 공정 기술

- 고내구 소재의 MEA 부품화 기술 개발

․전극 수명 향상을 위한 촉매, 탄소지지체, 이오노머 등 고내구 소재 적용 및 조합 최적 구성 등을 통한 MEA화 기술

- MEA 양산화 기반 기술 개발

․개발된 기술의 양산성 확보를 위한 MEA 대면적화 기술

․500W급 서브스택에서의 MEA 성능 검증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	MEA Mass Activity	A/gPt (@ 0.8V, 90% RH)	≥0.45	0.4	0.4, Toyota
2	MEA 산소 투과 저항	s/cm	≤10	15	10, GM
3	백금 양 대비 MEA 출력1)	kW/gPt	≥ 2.5 (@ 0.7V)	2.1	2.1, NREL
4	MEA 내구성	시간	≥ 10,000 (가속평가 기준)	5,000	5,000, LANL
5	MEA 대면적화	cm2	≥ 300	300	300
6	500W급 스택 성능	% (단위전지 대비 성능)	≥ 95	-	-

1) 백금 사용량 40% 저감 기술 적용

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 54억원 이내 (1차년도 : 8.5억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-세라믹-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	세라믹		중분류	세라믹 공정기술	소분류	분체 및 원료합성기술
산업기술분류2		대분류	기계소재		중분류	자동차/ 철도차량	소분류	저공해 및 대체에너지 차량기술
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 ■ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	전기차 고전력 파워모듈용 작동온도범위 200℃ 이상 적용을 위한 질화규소 소재 및 방열기판 제조 기술개발
	1세부	전기차 고전력 파워모듈 방열기판(90 W/m·K 이상)용 질화규소 분말 국산화 기술개발
	2세부	전기차 고전력 파워모듈용 열전도도 90 W/m·K 이상 대면적 질화규소 방열기판 제조 기술개발
	3세부	전기차 고전력 파워모듈용 질화규소 AMB(Active Metal Brazing) 회로기판 제조 기술개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 전기차 고전력 파워모듈 적용을 위한 질화규소 소재, 질화규소 방열기판 제조, 방열기판-활성금속간 접합 기술개발 및 파워모듈 실장 테스트 - 전기차의 보급 확대 및 고성능화 요구에 따라 고전력 파워모듈 적용시 온도 상승과 관련해, Cu-세라믹 방열기판간 열응력 심화에 대응하는 고방열·고인성 동시만족 질화규소 소재 및 방열기판 개발·적용 필요 * SiC 파워모듈 적용 본격화에 따라 작동온도범위 >200℃에서 절연성/내열충격성의 개선이 요구되고 있으며, 신뢰성을 확보할 수 있는 질화규소 방열기판에 최대 열전도도(≧110 W/m·K) 및 파괴인성(≧7 MPa·m1/2)이 요구됨 * 일본에 질화규소 원료/방열기판이 완전 종속되기 전, 국내 기술 및 양산 기업 확보가 가능한 마지막 기회로 판단 ㅇ (필요성) 전기차 고전력화를 위해 SiC 파워모듈을 적용할 경우 예상되는 고열로 인한 파손/고장 등에 대비해, 부품 신뢰성 향상을 위한 고방열·고인성 질화규소 방열기판 및 접합기술 등 필요 - 전기차용 질화규소 방열기판의 대일 의존성(>90%) 탈피로 향후 국내 수급 안정성 확보를 위해선 기술 자립화가 시급 - 전기차 시장 확대를 대비한 핵심소재 및 원료 기술의 자립화(對日 의존도 최상)를 통해, 미래 질화규소 수요의 폭발적 상승에 선제적 대비 필요 * 전기차용 방열기판 시장은 2016년 2.35억$ → 2030년 5.60억$로 성장 전망, 파워모듈의 고전압 추세에 맞춰 방열기판 중 질화규소의 비중이 14.9% → 40.4% 로 급격한 확대 예상 (전기차 점유율 확대 전망 대비 보수적 예측) ㅇ (기대효과) 전기차 파워모듈의 고신뢰성 핵심부품 뿐만 아니라, 첨단 원료분말/고열전도 소재/금속-세라믹 접합 등 산업분야 확장 기대 - 세계 파워모듈 시장은 연평균성장률 12% 기록하고 규모는 총 80.3억 달러 예측 (야노경제연구소) - 질화규소 원료분말은 향후 고신뢰성 방열기판 응용분야가 가장 비중이 클 것으로 예상되며, 기존 기계구조 산업 응용도 확대 기대 * 베어링, 절삭공구, 자동차 산업용 고내구성 세라믹 부품, 히터 플러그, 씰링, 발전기용 부품, 항공 우주 산업용 열충격 방지 요소 등의 응용 분야에 이용 - Cu-접합 회로기판의 경우, 자동차는 xEV의 인버터에 사용되는 IGBT 모듈, 산업 기기에서는 파워 컨디셔너 등이 주 응용처임 * 산업 설비용으로는 공작기계, 풍력발전 장치, 전철용 인버터 등
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 전기차 고전력 파워모듈용 작동온도범위 200℃ 이상 방열을 위한 질화규소 소재 및 방열기판 제조 기술개발 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계) - (1세부) 방열기판용 저산소/고순도 질화규소 원료분말 제조기술 개발 - (2세부) 질화물계 방열기판 제조 : 2-트랙(범용/고급) 기판소재/공정 기술 * (범용) 파워모듈 대응 90 W/m·K 이상 질화규소 방열기판 제조기술 * 열방출 효율 극대화를 위한 질화물계 복합소재 절연박판 기술 * (고급) 작동온도범위 ≥200℃ 대응 ≥110 W/m·K 고성능 질화규소 방열기판 제조기술 - (3세부) ≥200℃ 열사이클 대응 Cu 활성금속접합 회로기판 제조기술 개발 - (3세부) 파워모듈 패키지를 통한 실장 테스트 (최종 수요기업 설계 반영) ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 연구개발 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 165억원 이내 (1차년도 : 18.4억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-세라믹-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

세라믹

중분류

세라믹

공정기술

소분류

분체 및 원료합성기술

산업기술분류2

대분류

기계소재

중분류

자동차/

철도차량

소분류

저공해 및 대체에너지

차량기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

전기차 고전력 파워모듈용 작동온도범위 200℃ 이상 적용을 위한 질화규소 소재 및 방열기판 제조 기술개발

세부과제명

(1세부) 전기차 고전력 파워모듈 방열기판(90 W/m·K 이상)용 질화규소 분말 국산화 기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 전기차 파워모듈 방열기판 맞춤용 질화규소 원료 분말 제조 기술 개발

- 전기차 파워모듈 질화규소 방열기판 국산화 (90 W/m·K 급) 및 열전도도 고도화 기판소재 (≧110 W/m·K 급) 맞춤용 질화규소 원료 분말 제조 기술 개발

- 미래선도 품목용 원료 분말 국산화를 통한 기술 자립화 및 GVC 수급 불안 대응

ㅇ (필요성) 전기차 시장 등 시장 확대를 대비한 질화규소(Si3N4) 핵심소재 및 원료 기술의 개발 및 국내 수급 안정성 확보를 위한 기술 자립화 필요

- 질화규소(Si3N4) 분말 산업 분야 다양화 및 용도 확대

* 질화규소(Si3N4) 분말은 전방산업을 기준으로 열기관 부품, 기계 부품, 내식성 부품, 일반산업 부품, 수지 충전 용제 등의 원료로 사용되고 있으며, 특히 최근에는 전기차용 파워모듈의 고신뢰성 방열기판의 원료로써 용도가 확대

- 전기차용 질화규소 방열기판의 대일 의존성(>90%) 탈피와 향후 국내 수급 안정성 확보를 위하여 기술 자립화 시급

* 국내 첨단세라믹 원료 소재 산업은 풍부한 원료광물을 가진 중국의 저가 시장 장악과 고순도, 고기능성 기술력을 갖춘 일본의 고가 시장 장악에 처한 실정. 질화규소 분말의 경우, 국내 생산 기업이 없어 전량 수입에 의존

* 국내외 질화규소 분말의 수요 산업 시장 규모가 커지고 있음에 따라 국내 자체적으로 질화규소 수요에 맞게 원료 분말 고순도 양산 기술을 개발할 필요성이 점점 증가

* xEV 1000만대 생산 및 WBG 전력반도체 수요가 증가하는 2025년까지 전장용 방열기판 수요가 동반 급증할 것으로 예상되어, 질화규소 기판 기술 확보가 시급

- 전체 자동차 시장 중 전기차의 점유율 급격한 상승

* 전기차 판매량은 2020년 170만대 → 2025년 850만대 → 2030년 2600만대로 확대되어 2036년 50% 점유율을 돌파할 것으로 예측 (Bloomberg NEF)

* 전기차용 방열기판 시장은 2016년 2.35 억$ → 2030년 5.60 억$ 성장 전망, 파워모듈의 고전압 추세에 맞춰 방열기판 중 질화규소 비중이 14.9% → 40.4%로 급격한 확대 예상. 파워모듈 시장은 연평균성장률 12% 기록 중이며 규모는 총 80.3억 달러 예측(야노경제연구소)

ㅇ (기대효과) 질화규소 원료 분말 기술 자립화 및 국산화를 통한 소재부품 응용분야 국가 경쟁력 강화 예상

- 기술 개발 완료 후, 대량 양산 기반이 마련된다면 일본 기업 독점의 소재 종속화에서 탈피할 수 있을 것으로 판단

- 원료 기술 자립화 시, VC 내재화에 따른 경쟁력 확보로 세계시장 점유율 상승 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 전기차 파워모듈 방열기판 맞춤(90 W/m·K 이상)용 질화규소 원료분말 제조 기술 개발 (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 직접 질화용 Si 원료 분말 전처리 기술

- Si 분말 직접 질화 최적화 기술

- 질화규소 평균 입경 및 입도분포 제어 기술

- 질화규소 분말 α 상 분율 조절 기술

- 질화규소 분말 불순물(산소, Al) 오염 방지/제거 기술

- 전기차 파워모듈 방열기판 맞춤(90 W/m·K 이상)용 질화규소 분말 양산화 기술

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	비중	g/cc	≥ 3.18	-	3.18g/cc (일본, Denka)
2	중심입경 (D50)	㎛	≤ 0.7	-	0.7㎛ (일본, Denka)
3	비표면적	㎡/g	11±1	-	11㎡/g (일본, Denka)
4	α 상 분율	%	≥ 91	-	91% (일본, Denka)
5	산소함량 (Oxygen)	%	≤ 0.8	-	0.8% (일본, Denka)
6	Fe 함유량 (ICP-MS법)	ppm	≤ 160	-	160 ppm (일본, Denka)
7	Al 함유량 (ICP-MS법)	ppm	≤ 900	-	900 ppm (일본, Denka)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 55억원 이내 (1차년도 : 7.2억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-세라믹-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

세라믹

중분류

세라믹

공정기술

소분류

소성기술

산업기술분류2

대분류

기계소재

중분류

자동차/

철도차량

소분류

저공해 및 대체에너지

차량기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

전기차 고전력 파워모듈용 작동온도범위 200℃ 이상 적용을 위한 질화규소 소재 및 방열기판 제조 기술개발

세부과제명

(2세부) 전기차 고전력 파워모듈용 열전도도 90 W/m·K 이상 대면적 질화규소 방열기판 제조 기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 전기차용 열전도도 90 W/m·K 급 질화규소 기판 소재 기술 개발

- 전기차용 질화규소 대면적 방열기판(90 W/m·K 급) 기술 자립화를 통한 수급불안 대응 및 질화규소 소재 열전도도 고도화(≧110/m·K 급) 기술 개발

* 높은 대일 의존성(>90%)의 질화규소 방열기판 소재 및 제조공정 기술 자립화

* 국내 원료분말 수요 확대를 위한 응용분야 소재부품 기술의 신규 확보

ㅇ (필요성) 전기차 시장 확대를 대비한 질화규소 방열기판 핵심소재 기술의 대일 의존성(>90%) 탈피로 향후 국내 수급 안정성 확보를 위한 기술 자립화 시급

- 소부장 산업 경쟁력 강화 대책 / 그린뉴딜 정책 및 친환경자동차법에 근거, 정부 차원의 전기차 보급 확대 전망

* ‘제4차 친환경자동차 기본계획’에서 전기차를 25년 283만대, 30년 785만대까지 보급함으로써 온실가스를 24% 감축 목표 (2021/02)

* ‘소부장 2.0전략’에서 파생된 미래선도 품목, ‘소부장 경쟁력강화 기본계획 정책대상 338대 핵심기술’에서 전기차용 방열기판 및 전장 부품 명시

- 국내 방열기판용 질화규소 기술 수준의 미흡 및 생산 기업/인프라/노하우 부재

* 2020년 일본의 선도기업들이 투자확대(Denka, 40억엔) 및 M&A를 통한 사업확장(Toshiba, Kyocera) 등 빠른 대응을 하고 있어 국내의 기술 확보 없이는 향후 대일 의존도가 더욱 심화될 우려가 높음

* 국내에는 아직 방열기판 상품화 기업이 없으며, 일본에 질화규소 원료/방열기판이 완전 종속되기 전 국내 기술/인프라 및 제조 기업 확보가 가능한 마지막 기회로 판단

- 고전압 SiC 파워모듈 대중화로 질화규소 방열기판 적용 확대

* SiC 파워모듈용 질화규소 방열기판은 작동온도 –55℃/150℃에서 3000회 이상 수명이 요구되고 있으며, 일본의 상용 질화규소 방열기판급 열전도도(≥90 W/m·K), 굽힘강도(≥650 MPa), 파괴인성(≥6.5 MPa·m1/2)이 요구되고 있음.

* 향후 SiC 파워모듈 성능 향상에 따라 작동온도 >200℃ 환경에서 방열기판의 절연성/내열충격성의 개선이 요구되고 있어, 질화규소 소재에 더 우수한 열전도도(≥110 W/m·K) 및 파괴인성(7 MPa·m1/2)이 필요할 것으로 예상됨.

* 전기차용 방열기판 시장은 2016년 2.35 억$ → 2030년 5.60 억$로 성장 전망, 파워모듈의 고전압 추세에 맞춰 방열기판 중 질화규소의 비중이 14.9% → 40.4% 로 급격한 확대 예상 (전기차 점유율 확대 전망 대비 보수적 예측)

ㅇ (기대효과) 전기차용 파워모듈의 핵심부품인 고신뢰성 방열기판 뿐만 아니라, 타 산업분야에도 광범위하게 확장 적용 가능

- (수입 대체 효과) 100% 수입에 의존하는 질화규소 방열기판 국산화로 수급 불안 해소 가능 (대일의존도 >90%)

- (파급 효과) 전력제어장치(PCU)/인버터(Inverter)가 적용된 초고속열차, 도심항공 모빌리티(UAM), 전력반도체 전 분야, 슈퍼컴, 태양광 및 풍력발전 등 광범위한 IT관련 전방산업까지 확장적용 기대

* 전기자동차 시장규모는 2036년 40백만대를 상회할 것으로 예상되고 있고(BNEF 2020), 세계 파워모듈 시장은 연평균성장률 12% 기록하고 규모는 총 80.3억 달러 예측(야노경제연구소)

- (수요기업) 현대자동차, 현대모비스, KCC, LG전자, 세미파워렉스, 파워큐브세미, 에스피반도체통신, (주)케이이씨 등

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 전기차용 열전도도 90 W/m·K 이상 상용 수준 질화규소 방열기판 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 상용 기판급(140×190 mm2) 질화규소 방열기판 제조기술 (1세부 분말 최종 적용)

- 대면적 방열기판 고열전도화(≧90 W/m·K) 소재 및 공정 기술 (1세부 분말 최종 적용)

- 고열전도성 방열기판 고강도화(≧650 MPa) 소재 및 공정 기술 (1세부 분말 최종 적용)

- 고열전도성 방열기판 파괴인성(≧6.5 MPa·m1/2) 향상 기술 (1세부 분말 최종 적용)

- 개발 원료분말 적용 상용 기판급 특성(90 W/m·K) 질화규소 방열기판 제조  (1세부 분말 최종 적용)

- 차세대 방열기판 소재 특성 극대화 기술 (열전도도 ≧110 W/m·K / 파괴인성 ≧7 MPa·m1/2 특성 동시 만족) (1세부 또는 상용 분말 적용)

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준 (상용화)	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	방열기판 면적	mm2	140X190	없음	130X170 (일본, Toshiba)
2	방열기판 열전도도 (상온)	W/m·K	≧90	없음	90 (일본, Toshiba)
3	방열기판 파괴인성	MPa·m1/2	≧6.5	없음	6.5 (일본, Toshiba)
4	방열기판 굽힘강도 (3점)1)	MPa	≧650	없음	650 (일본, Toshiba)
5	표면 거칠기 (Ra)	㎛	≦0.8	없음	0.8 ㎛ (일본, Toshiba)
6	방열소재 열전도도 극대화 (□50X50 mm2 Lab-scale)	W/m·K	≧110	없음	90 (일본, Toshiba)
7	방열소재 파괴인성 극대화 (□50X50 mm2 Lab-scale)	MPa·m1/2	≧7	없음	6.5 (일본, Toshiba)

1) ASTM C1161, ISO 14704, JIS C2141, KS L 1591 등 두께 3 mm 표준으로 실시, 동일한 굽힘강도 측정조건에서 기판에 대한 동일 이상의 측정값을 비교 데이터로 제시

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 53억원 이내 (1차년도 : 6.0억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-세라믹-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

세라믹

중분류

세라믹

공정기술

소분류

소성기술

산업기술분류2

대분류

기계소재

중분류

자동차/

철도차량

소분류

저공해 및 대체에너지

차량기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

전기차 고전력 파워모듈용 작동온도범위 200℃ 이상 적용을 위한 질화규소 소재 및 방열기판 제조 기술개발

세부과제명

(3세부) 전기차 고전력 파워모듈용 질화규소 AMB(Active Metal Brazing)  회로기판 제조 기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) EV/FCEV 시장의 급성장에 따라, 고전력, 고신뢰성, 고효율 SiC MOSFET 소자가 적용된 파워 모듈용 내열성 질화규소(Si3N4) 방열기판 기술개발이 필요함

- 도요타의 PEV, 테슬라 EV 등에 질화규소 기판을 시범적용 중이며, 본격적으로   시장이 확대될 경우 질화규소 기판을 적용한 전력반도체 모듈의 수요가 폭발적으로 확대될 전망

* 세계 전기자동차 시장은 2017년 110만대에서 2025년 1100만대로 8년 만에 10배 성장 예측 (2018 뉴에너지파이낸스(BNEF) 보고서)

- 고열전도도·고파괴인성 Si3N4 세라믹 기판에 Active Metal을 이용한 Brazing    접합된 Cu Sheet로 구현되는 Si3N4 방열기판은 고전력, 고방열화 되는 SiC 파워  모듈의 고온 동작을 가능하게 하며, 가혹한 열필로 신뢰성을 확보 할 수 있는  유일한 기판소재로 대두되고 있음

- AMB용 Active Metal Brazing 소재의 고열전도화, Low Warpage를 위한 Si3N4 원판/Cu 간 Brazing 접합공정 및 고전력에 따른 Heavy Cu 접합공정, Cu 전극의 절연거리와 Cu 전극 에칭 구현기술, 잔류응력 최소화 기술, SiC Chip 접합을 위한 AMB기판 표면 도금기술 등 이를 통한 Si3N4 방열기판을 통한 최적화 AMB기판을 개발하고, 파워모듈 사업화 가능성 평가기술이 요구됨

ㅇ (필요성) 전기차용 방열기판 등 질화규소 세계시장이 확대 전망(CAGR 7.5%, Reports and Data 2019.05)되고 있으나, 후발주자의 한계로 인한 대일 의존 심화 우려

- 2019년 일본의 기술 선도 기업들이 투자확대(Denka, 40억엔) 및 M&A를 통한   사업 확장(Toshiba, Kyocera) 등 빠른 대응을 하고 있어 국내의 자체기술 확보  없이는 향후 대일 의존도가 더욱 심화될 우려가 높음

- Si3N4 세라믹 원판과 더불어 AMB기판 등의 해외 수입 의존도가 매우 높으며, 특히 AMB기판은 일본·유럽이 세계시장 독과점 중으로 차세대 EV/FCEV용 고전력 파워모듈용 방열 원소재 / 부품 자립화가 절실함

ㅇ (기대효과) 전기차용 고전력, 고신뢰성 방열기판의 수입의존성 탈피 및 향후 국산화

기술 개발로 수급 안정성 확보

- 전기차용 파워모듈의 고전력, 고신뢰성 핵심기판 기술 뿐만 아니라, 고속철도,   신재생에너지, 풍력 발전등 산업용 분야로 확장

- 대일 의존도(＞ 90%) 높은 AMB 기판 국산화를 통한 수입대체 효과 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 전기차 고전력 파워모듈용 Si3N4 AMB기판 개발

(TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7 단계)

: 파워모듈용 고내열성 AMB 기판 개발

- 열 충격 시험 3,000회(-55℃ ~ 150℃/ SAT분석) 만족하는 이종재료 접합 기술

- AMB기판 Warpage ≤0.15% 이내의 세라믹 기판 휨 제어 기술

- Heavy Cu 전극과 세라믹간의 절연내압 제어 금속 전극 에칭 기술

- 활성금속 접합을 위한 Brazing 소재 개발 기술

- AMB기판 적용 SiC 파워 모듈(Encapsulation)을 통한 AMB기판 평가·검증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	접합부 열 충격시험 (-55℃~150℃_AMB기판)	cycles	≥ 3,000	500	3,000이상 (일본, Denka)
2	AMB기판 Warpage (@ 45×30mm_AMB기판)	%	≤ 0.15	0.5	0.20이하 (일본, Denka)
3	Cu Free Perimeter	mm	≤ 0.5	1.0	0.8이하 (일본, Denka)
4	Edge Cu Pattern Width (Cu Thickness_0.8mm)	mm	≤ 1.0	1.6	1.0이하 (일본, Denka)
5	접합층 Void 면적비 (Cu Thickness_0.8mm)	%	≤ 2	20	2이하 (일본, Denka)
6	Cu Surface Roughness (Ra)	㎛	≤ 2	-	2이하 (일본, Denka)
7*	파워모듈 열 충격시험 (-40℃~175℃_파워모듈)	Cycles	≥ 1,000	-	1,000이상 (독일, Infineon)

* 파워모듈 범위 : 2개 이상의 파워반도체가 기판에 실장되어 터미널 단자를 통해 전기적 연결이 되고 단자를 제외한 내부영역이 Encapsulation화 된 모듈

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 56억원 이내 (1차년도 : 5.0억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-반도체공정-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	전기·전자		중분류	반도체장비	소분류	패키징
산업기술분류2		대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	EUV Mask 결함 검출 및 분석 모듈이 적용된 마스크 리페어 자동화 장비 기술 개발
	1세부	EUV Mask 결함 자동 계측 및 분석 기반의 AFM 자동 리페어 시스템 개발
	2세부	EUV Mask 자동 결함 분석을 위한 광학 기술 및 요소 기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) EUV 마스크 미세 결함 검출 및 분석 결과를 활용하여, 자동 리페어 기술 및 시스템 개발 - 광 계측 센서 방식의 고정밀 검출 기술과 화학적, 기계적 특성 분석 기술이 적용된, 주사탐침용 웨이퍼 포토마스크 리페어 자동화 장비 개발 - 마스크 리페어 자동 기능과 리페어 성공률을 높이기 위해서는 결함의 정확한 형상과 성분 분석이 반드시 선행되어야 함. - 마스크 결함 계측 및 리페어 관련 핵심 요소 기술에 대한 모듈화 개발 ㅇ (필요성) DRAM, Flash Memory 등 메모리 소자 및 다양한 시스템 반도체 소자 제작을 위해 반도체 전공정 라인에서의 웨이퍼 포토마스크 패턴 결함 검출과 상품성 제고를 위한 1xnm급 마스크 리페어 자동화 장비 국산화 필요 - 반도체용 웨이퍼 수정 장비는 세크론 등 일부 공급기업이 개발 진행 중이나 기술 격차가 5년 이상으로 국내 개발이 시급한 상황임 - 반도체 업계에서 현재 수요가 발생하고 있어 신속하게 개발 필요 - 또한 반도체 검사장비 산업은 국내 반도체 활성화에 맞춰 추진해야 할 핵심 개발 사업으로 불확실한 무역 환경을 고려시 반도체 생산 필수설비의 원활한 수급(구매, 유지보수 등)이 절실 - 중소‧중견기업이 독자적으로 해결이 어려운 부분의 완성도를 높이기 위해 정부 지원을 통해 대기업 수요기관과 매칭 지원 필요 ㅇ (기대효과) 국내의 경우 다양한 반도체용 검사 장비를 개발 및 제공하고 있지만 80% 이상 수입에 의존하고 있고 검사 장비 수입액은 1조원에 이를 것으로 추정 - 국산화 개발 성공 시 독점적인 선진 외국기업과의 기술격차 해소 및 수천억원 이상의 수입 대체 및 수출 증대가 예상됨
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 3D 광학 계측센서 기반의 1xnm급 고정밀 검출 기술을 통한 반도체 회로패턴 수정 및 제어하는 주사탐침 응용 웨이퍼 수정 자동화 장비 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 8단계) - 1xnm급 반도체 웨이퍼 포토마스크 리페어 자동화 장비 개발 - 고속 3D 측정이 가능한 3D 계측 센서 모듈화 설계, 조립 기술 확보 - 초고속, 초정밀, 스테이지 및 초미세 진동(Nano-Damping) 제어 기술 개발 - 웨이퍼 마스크 Pattern Noise 제거 및 자동세척 기술 개발 - AI 기반 대용량 3D 비전 데이터 고속처리 및 패턴 분석 모델 기술 확보 - 불량 회로패턴 검출을 통한 자동화 검사 모니터링 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 65.7억원 이내 (1차년도: 9.0억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 이내 (1차년도: 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 제한없음 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-반도체공정-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기‧전자

중분류

반도체장비

소분류

패키징

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

EUV Mask 결함 검출 및 분석 모듈이 적용된 마스크 리페어 자동화 장비 기술 개발

세부과제명

(1세부) EUV Mask 결함 자동 계측 및 분석 기반의 AFM 자동 리페어 시스템 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 마스크 제조 공정 기술은 반도체 공정이 점차 미세화됨에 따라 패턴의 정확한 전사를 위해 포토마스크 패턴이 더 복잡해지고 있는 추세임

- 마스크의 사소한 결함도 웨이퍼 성능에 영향을 끼치기 때문에, 미세한 패턴 에러의 정밀한 검출과 수정을 위한 리페어 자동화 장비 개발이 매우 중요함

ㅇ (필요성) 반도체 전공정 라인 설비에 직접 연결하여 마스크 패턴의 정확도와 결함 수정을 정밀하고 신속히 할 수 있는 기술이 현재 업계에서 수요가 발생하고 있어 원자 현미경 기반의 결함 계측, 분석과 마스크 리페어를 동일 장비에서 진행할 수 있는 자동화 장비 개발이 시급

- 반도체 검사 장비 분야는 미국 및 일본의 독과점 형태로 전세계 국가들이 시장 진입을 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있으며, 개발 기간의 단축 및 완성도 향상을 위해 정부 지원을 기반으로 한 대기업 및 산학연의 매칭 지원이 필요함

ㅇ (기대효과) 국내에서는 주사탐침 현미경 기술 및 AFM 산업용 자동화 장비 제조기술을 보유하고 있어 개발 성공 시 독점적인 선진 외국 기업과의 기술 격차 해소 가능

- 또한 첨단계측 및 검사장비 개발과 더블어 시장 주도 및 수천억원 이상의 수입 대체 및 수출 증대 효과 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 반도체 전공정 라인에 연결되어, 웨이퍼 EUV 마스크 불량 회로 패턴 검출과 주사탐침 방식을 응용한 패턴 노이즈 제거 및 수정(repair)이  가능한 3D 계측 기반 마스크 리페어 자동화 장비 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 8단계)

- 초고속, 초정밀, 스테이지 및 초미세 진동(Nano-Damping) 제어 기술 개발

- 3D 계측 센서 스캐닝 프로세스 제어 기술 개발

- 웨이퍼 EUV 마스크 및 펠리클 Pattern Noise 제거 및 자동교정 기술 개발

- Defect-free 마스크/펠리클 세정 기술 개발 (~0 nN 물리력 제어 시스템 개발 및 운영기술)

- 마스크/펠리클 수정에 특화된 캔틸레버 검증

- EUV 마스크/펠리클 frame mounting/demounting 기술 개발

- 불량 회로패턴 검출을 통한 자동화 검사 모니터링 기술 개발

- 마스크 리페어 자동화 장비 성능평가 및 상용화 기술 개발

- 성능평가를 통한 마스크 리페어 성능 개선 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Mask defect 위치 인식 정확도	um	1 이내	3	1 (미국, KLA-Tencor)
2	Mask defect 유형(유기물, 금속계) 분류 정화도	%	95 이상	90	90 (한국, ParkSystems)
3	Mask Repair 성공율	%	90 이상	70	90 (미국, Bruker)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 45.5억원 이내 (1차년도 : 4.9억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-반도체공정-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기‧전자

중분류

반도체장비

소분류

패키징

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

EUV Mask 결함 검출 및 분석 모듈이 적용된 마스크 리페어 자동화 장비 기술 개발

세부과제명

(2세부) EUV Mask 자동 결함 분석을 위한 광학 기술 및 요소 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 3D 비전 기반의 웨이퍼 EUV 마스크 및 펠리클의 대면적 고속 에러 검출을 위한 광학 기술 및 모듈 개발 및 EUV 마스크 및 펠리클 결함 검출 및 수정에 필요한 요소기술 개발

ㅇ (필요성) 반도체 공정은 점점 미세화되고 적층화 집적되고 있는 가운데, 3D로 집적된 EUV 마스크/펠리클의 에러를 검출하기 위해서는 대면적 고속 광학 검출, 웨이퍼마운팅, 웨이퍼 진동 감쇄, 샘플 스테이지, 측정 정확성과 안정성 보장을 위한 표준시편 및 검증 시스템 등 요소기술이 개발되어야 함.

- 국내외 경쟁력이 부족한 AI 기반의 자동화 3D 비전 검사 알고리즘 및 SW 분석 기술 확보 필요

ㅇ (기대효과) 대면적 고속 광학 검사를 분석 생산성 향상과 수율을 개선하고 EUV 마스크/펠리클 검사 기술에 필요한 요소 기술개발을 통한 해외 기술 의존 및 수입대체 효과 기대

- 장비 구축에서 발생 가능한 불안요소 절감 및 신제품 신뢰성 향상

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : EUV 마스크 전면과 후면의 결함 판별을 위한 고속 대면적 광학 계측 모듈 개발과 이를 이용한 AI 기반의 분석 모델 구축을 개발하며, 개발 신뢰성 확보를 위한 표준 시편 기술 개발을 진행함. (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 8단계)

- 고속 대면적 광학 측정 제어 기술 개발

- 고속 대면적 광학 비전 센서 모듈화 기술 개발

- 1xnm급 검출력 확보를 위한 초정밀 광학시스템 설계, 조립 기술 개발

- EUV Mask/Pellicle membrane 형상 측정 기술 개발 (112 x 145 mm)

- AI 기반의 패턴매칭 및 측정데이터 분석 모델 개발

- Defect 물성 및 화학 조성에 따른 cleaning/repair 방법 제시

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Defect 검출 깊이-수평 해상도	nm	10-100 이하	25-200	10-150 (미국, KLA-Tencor)
2	repair 기능 검증 표준 시편	종	3 이상	-	-
3	XY stage 위치 Mapping error	um	8	10	10 (한국, ParkSystems)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 19.4억원 이내 (1차년도 : 3.9억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지(품목)-시스템반도체-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	전기전자		중분류	전기전자부품	소분류	센서부품
산업기술분류2		대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 ■ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
품목명	총괄	Sc-AIN 소재 기반 핵심부품 기술개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
	1세부	E-GMP 배터리팩 SoC/SoH 검출 및 고장 진단용 Sc-AlN 소재 및 음향센서 기술 개발
	2세부	초음파 센서 기반 자동차 배터리팩 내부 상태 감지 모듈 개발
	3세부	자동차 고장 진단용 압전 MEMS 마이크로폰 및 센서 모듈 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 배터리팩 고장진단 센서, 음향 감지 칩 제작을 위한 소재 및 공정 개발을 포함한 플랫폼 기술과 센서 모듈 기술과의 연계 □ 개발내용 ㅇ 1세부 개발 요소기술의 적용을 위한 2-3세부와 연계 전략 수립 ㅇ 세부 과제별 기술 개발 목표를 위한 기술 및 시장 동향 분석 ㅇ 사업화를 위한 적용모델 및 비즈니스 모델 발굴 ㅇ 센서 성능 평가 계획 수립 및 차량 장착 실주행시 성능 평가 시나리오 개발 □ 역할 및 기능 ㅇ 세부과제 종합관리 및 사업추진 방향 조정 ㅇ 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 ㅇ 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - Sc-AlN(Scandium Aluminum Nitride) 소재는 반도체 공정 소재로 압전 특성을 요하는 부품에 적용 가능하며, 박막 공정 소재로 Piezoelectric 특성이 우수함 - 차세대 반도체 소자/부품/모듈 개발을 위한 핵심 Sc-AlN 소재 플랫폼 기술 개발이 필요함 ㅇ 경제적 지원필요성 - 전기차의 보급 확대로 E-GMP 배터리팩의 채택이 증가하여 안전 진단용 센서 수요가 증대하고 있음 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 신소재 및 센서 기술력 확보를 통한 제품 개발 기술 선도 및 보급 확대 * 2025년 전기차 2천만대, 전지시장 108조원, 2030년 전기차 3.7천만대, 전지시장 160조원 산업의 배터리팩 고장진단 모듈 공급(출처 : 2019. SNE리서치)MarketsandMarkets, 2019.11)
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 135억원 이내 (1차년도 : 21.4억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제의 1세부과제는 해외연계 과제로 해외기관 참여 필수

관리번호	22-패키지(품목)-시스템반도체-01-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	전기전자		중분류	전기전자부품	소분류	센서부품
산업기술분류2	대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류	□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부	□ 표준연계 ■ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	Sc-AIN 소재 기반 핵심부품 기술개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(1세부) E-GMP 배터리팩 SoC/SoH 검출 및 고장 진단용 Sc-AlN 소재 및 음향센서 기술 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 외부 환경에 강하고 전기차에 적용이 가능한 Sc-AlN(Scandium Aluminum Nitride) 박막 소재 및 센서 소자 제작을 위한 공정, 평가 기술 개발 □ 개발내용 ㅇ E-GMP 배터리팩 SoC/SoH 검출을 위한 AlxSc1-xN 기반 초음파센서 및 다중 동시 검출 센서(온도/습도 등)와 6인치 이상 소재공정 기술 개발 - 압전 방식의 감지 소자 구조 설계 - 배터리 안전도 진단을 위한 Sc-AlN 기반의 다중 동시 검출 센서(온도/습도 등) 및 초음파 센서 기술 개발 - MEMS 음향 센서용 6인치 이상의 AlxSc1-xN 소재, 공정, 평가 기술 개발 - AlScN 박막의 주요성능 지표인 박막의 결정성특성(FWHM) 등 주요 소재 특성 및 공정 평가 사양은 제안자 제시 필요
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - 차세대 반도체 부품 개발을 위한 핵심 Sc-AlN 소재 플랫폼 기술 개발이 요구됨 - 자동차 적용을 위한 진단 센서 모듈의 AEC-Q 등 기준에 부합한 고신뢰성 소재/부품/모듈 기술 개발이 필요하고 적합한 소재 공정의 기술 개발이 요구됨 - Sc-AlN 소재는 음향 센서의 핵심 소재로 신뢰성이 높으며 압전 센서 특성이 우수하고 국내 기술 부재로 국내 기술 확보가 필요함 ㅇ 경제적 지원필요성 - xEV 전기차의 보급 확대로 인해 E-GMP 배터리팩 내부 상태 정보 기반 고장 진단 및 이상 유무를 파악할 수 있는 부품 개발이 시급하며, 이를 실현 할 수 있는 소재 및 센서 제작 기술이 필요함 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - Sc-AlN 플랫폼 기술은 소재/장비/부품/모듈 및 수요기업 간 연계를 통한 통합형 기술 개발이 필요하며, 미국/일본 등에서 독점 공급하고 있어 기술 의존도가 아주 높은 상황임
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 56억원 이내 (1차년도 : 8.8억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호	22-패키지(품목)-시스템반도체-01-02			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	전기전자		중분류	전기전자부품	소분류	센서부품
산업기술분류2	대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류	□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부	□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	Sc-AIN 소재 기반 핵심부품 기술개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(2세부) 초음파 센서 기반 자동차 배터리팩 내부 상태 감지 모듈 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 배터리팩의 안전 진단을 위한 복합센서 모듈 설계 및 최적화 기술 개발 * 상용 전기차의 보급 확대에 따른 배터리팩 장애 진단 기술 개발 □ 개발내용 ㅇ 전기차 배터리팩 내부 상태 진단 모듈 기술 개발 - 배터리팩 안전 진단을 위한 초음파 센서 기반 복합센서 모듈 개발 - 방수/방진/진동 등의 외부 환경에 강인한 모듈 패키지 기술 개발 - 센서의 신호 증폭, 노이즈 제어 등 신호 처리 기술 및 출력 신호 해석 및 상태 진단 알고리즘 개발 - 전기차 배터리팩 상태 진단 모듈 시제품 개발 - AEC-Q 등의 인증기준 온도 수준으로 센서의 신뢰성 보장 및 보완 기술 개발
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - xEV 전기차의 보급 확대로 인해 E-GMP 배터리팩의 사용이 증가하고 있으며 배터리팩의 이상 유무에 대한 정확한 진단 및 안전 조치가 매우 중요함 ㅇ 경제적 지원필요성 - 배터리팩의 내부 상태를 감지하는 기술은 장애 진단의 정확도를 높이고 신속한 안전 조치 이행이 가능하여 전기차 보급 확대에 반드시 필요함 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 온도/습도/전류/화학 신호를 이용하여 배터리팩 외부의 상태를 감지하는 기술은 활발히 개발되고 있으나 내부 상태를 진단하는 기술 개발은 초기 단계이므로 정부의 지원이 필요함
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 39억원 이내 (1차년도 : 6.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호	22-패키지(품목)-시스템반도체-01-03			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	전기전자		중분류	전기전자부품	소분류	센서부품
산업기술분류2	대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류	□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부	□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	Sc-AIN 소재 기반 핵심부품 기술개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(3세부) 자동차 고장 진단용 압전 MEMS 마이크로폰 및 센서 모듈 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ IoT 적용 상태 모니터링이 가능한 고신뢰 전기차 구현이 가능한 압전 방식 MEMS 마이크로폰 음향센서 및 모듈 기술 개발 □ 개발내용 ㅇ 전기차 탑재 가능 고신뢰성 압전 MEMS 마이크로폰 음향센서 개발 - Sc-AlN 압전 박막 기반의 MEMS 음향센서 어레이 소자 개발 : 음향 감지칩 제작을 위한 Sc-AlN 저응력 박막 진동판 공정 개발 - 압전 방식에서 가능한 낮은 대기전력 및 고신뢰성 ROIC 개발 - 고신뢰성 MEMS 마이크로폰 패키지 및 음향 센서 모듈 개발 - AEC-Q 등 인증 기준에 부합하도록 고신뢰성 실장 기술 개발 - 자동차 고장 진단을 위한 MEMS 마이크로폰 어레이 출력 신호 해석 및 상태 진단 알고리즘 개발
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - 기존 정전식 마이크로폰은 진동판과 백플레이트 이중 구조로 먼지, 온도 변화로 인한 결로 등에 취약해 난환경 적용이 어려우며 대기전력이 높기 때문에 고신뢰성 저소비전력의 센서가 필요함 ㅇ 경제적 지원필요성 - 기존 스마트폰에 주로 탑재되던 마이크로폰이 최근 IoT, 전기차, 웨어러블 장치 산업 확대로 인해 다양한 분야에 탑재되어 수요가 확대되고 있음 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 과거 정전식 MEMS 마이크로폰 개발 초기 과감한 투자가 부족해 한국이 주도하던 EDM 세계 시장의 주도권을 미국/일본/중국에 넘기고 저부가가치 패키징 업체로 밀려난 실패를 극복하기 위해 정부 지원이 필요함
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 39억원 이내 (1차년도 : 6.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-디스플레이-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	전기·전자		중분류	디스플레이	소분류	디스플레이 제조장비
산업기술분류2		대분류	기계ㆍ소재		중분류	표면처리	소분류	박막제조기술
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	IT 디스플레이를 위한 8세대 기판용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발
	1세부	8세대 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마 소스 기술개발
	2세부	8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 상·하부 모듈 기술 개발
	3세부	IT 디스플레이의 LTPO용 절연막 증착을 위한 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 및 공정기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) IT용 OLED 디스플레이는 절연 박막의 밀도, 저수소 함유, 전기적 특성(Vth) 및 파티클 개수 등 기존보다 높은 사양이 요구되고 있으며 이를 달성하기 위한 LTPO 전용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 장비 시스템 및 공정 - IT 디스플레이용 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발 필요 - 8세대 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마(ICP 형태등) 소스 및 저수소 산화막 외각의 균일도, 밀도, 조성비 불균일 해결과 생산성 향상을 위한 상·하부 모듈 개발 필요 ㅇ (필요성) IT용 OLED 디스플레이 제조를 위한 8세대 PECVD 장비 시장은 외산업체 특히 AMAT(美), ULVAC(日)가 선점하고 있으며 국내업체는 주성엔지니어링이 LG디스플레이에 일부 공급하고 있으나, 백플레인 (BackPlane, TFT) 양산 핵심 공정에는 아직 적용하지 못하고 있으며, 국내 패널 제조사에서 개발 중인 고 이동도 IT향 (스마트폰, 태블릿, 노트북 등) 차세대 디스플레이용 증착 장비의 개발이 시급이 필요 - 이에 우리나라의 IT 디스플레이 시장에서의 기술적 초격차를 유지하기 위한 세계 최초 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 장비 기술 개발이 시급 - 8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마 소스 및 이에 최적화된 상·하부 모듈개발을 통해 부품뿐만 아니라 장비 기술 경쟁력 확보를 위해서 글로벌 성능의 제품 개발에 대한 시의적절한 정부 지원이 필요 ㅇ (기대효과) ‘24년까지의 OLED 패널 제조 장비 시장의 연평균 성장률은 모듈 공정 장비 13%, LTPO 공정 장비 11% 등 성장할 것으로 예상되며 PECVD 장비의 전체 투자 규모는 일부 공정에 한정되어 있으나, 고밀도 플라즈마 CVD 장비 기술우위 확보 및 부품과 장비의 국산화를 통한 국내외 차세대 IT 디스플레이 CVD 시장 선점 기대 - 국내 디스플레이 PECVD 시장의 외산 점유율은 95% 이상 해외 업체(AMAT)가 점유하고 있는 실정 - 이에 8세대 IT 디스플레이 양산용 고밀도 플라즈마 CVD 개발이 시의적절하게 이루어지지 않을 시 AMAT, TEL 등의 해외업체에 대한 의존성이 더욱 높아질 것으로 예상
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : IT 디스플레이 양상화를 위한 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발 및 실증 (TRL : [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계) - 8세대 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마 소스 및 상·하부 모듈 개발 - 수요기업 실증형 IT 디스플레이용 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 장비 시스템 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업 추진방향 조정 - 수요기업과의 협력 및 실증 지원 등 사업총괄 수행 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 167.7억원 이내 (1차년도 : 30.4억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-디스플레이-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기·전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이 제조장비

산업기술분류2

대분류

기계ㆍ소재

중분류

표면처리

소분류

박막제조기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

IT 디스플레이를 위한 8세대 기판용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발

세부과제명

(1세부) 8세대 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마 소스 기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) OLED의 LTPO 공정에서 박막 증착 공정 시 잔류 수소 함유량을 감소시켜 수소 확산에 의한 산화물 TFT(Thin Film Transistor) 성능 저하를 방지 할 수 있는 8세대 기판용 게이트 절연막 형성을 위한 고밀도 플라즈마 CVD 장비의 고밀도 플라즈마 형성을 위한 소스

-  고밀도 플라즈마 형성을 위한 구조 설계 기술 개발 필요

-  대면적 고밀도 플라즈마 형성 최적화를 위한 해석 기술 개발 필요

ㅇ (필요성) IT 디스플레이용 LTPO TFT를 제조하기 위해서는 기존의 PECVD에서 사용하고 있는 CCP 방식의 플라즈마 소스를 대체하여 8세대용 대면적, 고밀도 플라즈마 소스 개발 필요

- 고밀도 플라즈마 소스를 사용하면 플라즈마 밀도가 높아 증착에 참여하는 반응 물질의 수량을 증가시켜 박막의 밀도를 높여 보다 치밀한 막을 형성하여 박막 내 결함을 줄여 수소 결합을 억제함으로써 박막 내 수소 함유량이 감소하여 기존 PECVD 방식에서 문제점들을 개선할 수 있어 고밀도 플라즈마 소스 개발이 시급

- 해외 의존도가 매우 높은 핵심장비의 국산화로 국제적인 경쟁력을 확보하고 보호무역이 심화되는 환경을 대비하여 국내 산업을 보호하고 지속적인 기술 개발 환경을 유지할 수 있는 시의적절한 정부 지원이 필요

ㅇ (기대효과) ‘24년까지의 OLED 패널 제조 장비 시장의 연평균 성장률은 모듈 공정 장비 13%, LTPO 공정 장비 11% 등 성장할 것으로 예상되며 PECVD 장비의 전체 투자 규모는 일부 공정에 한정되어 있으나, 고밀도 플라즈마 CVD 장비 기술우위 확보 및 부품과 장비의 국산화를 통한 국내외 차세대 IT 디스플레이 CVD 시장 선점 기대

- 국내 디스플레이 PECVD 시장의 외산 점유율은 95% 이상 해외 업체(AMAT)가 점유하고 있는 실정

- 이에 8세대 IT 디스플레이 양산용 고밀도 플라즈마 CVD 개발이 시의적절하게 이루어지지 않을 시 AMAT, TEL 등의 해외업체에 대한 의존성이 더욱 높아질 것으로 예상

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 8세대 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마 소스 기술 개발

(TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

-  고밀도(≥1011 #/cm3) 플라즈마 생성을 위한 소스 구조 설계 기술 개발

⋅ 고밀도 플라즈마 발생용 ICP 안테나 설계 기술

⋅ 고밀도·고균일 안테나 구조, 열분포, 플라즈마 분포 해석 기술

-  대면적 고밀도 플라즈마 소스 최적화를 위한 소스 해석 기술 개발

⋅ 높은 파워(수십 kW이상) 최적 전달을 위한 안테나-윈도우간 연계성 분석

및 윈도우 설계 기술

⋅ RF 파워 손실 최소화를 위한 RF 버스바(Busbar) 최적 설계 기술

⋅ 하부 서셉터 전극의 바이러스 RF 파워(펄스 방전) 동기화 기술

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준※	세계최고수준※ (보유국, 기업/기관명)
1	플라즈마 밀도*	ea/cm3	≥ 1x1011	1x1011	1x1011 (미국, AMAT), 2세대
2	플라즈마 균일도**	%	≤ 5	N/A	N/A
3	플라즈마 소스의 파위 손실율***	%	≤ 30	N/A	N/A
4	Bias Voltage 범위(Vpp@40kW)	V	3000~8000	N/A	N/A

※ 측정 기준은 고밀도 플라즈마 CVD는 양산장비가 없어 PECVD 장비기준임

* 측정방법 명시: (직접 탐침법이 어려운 경우 glass기판을 활용한 표면에서 밀도 측정법 적용)

** 측정방법 명시: coating PR의 식각비율로 계산 (예: Ar 플라즈마식각)

*** Input power 대비 Output Power의 비율을 바탕으로 손실율 계산 (matcher손실포함한 실장비power비)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 37억원 이내 (1차년도 : 7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-디스플레이-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기·전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이 제조장비

산업기술분류2

대분류

기계ㆍ소재

중분류

표면처리

소분류

박막제조기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

IT 디스플레이를 위한 8세대 기판용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발

세부과제명

(2세부) 8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 상·하부 모듈 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) OLED 디스플레이의 LTPO 공정에서는 박막 증착 공정 시 잔류 수소 함유량(6~7%)을 감소(2%이하)시켜 탈수소 열처리 공정을 없이 in-situ 저수소 산화막을 형성할 수 있는 상부/하부 모듈

- 높은 균일도의 온도 조절 및 수십 kW급 RF 인가가 가능한 8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 하부 모듈 개발 필요

- 대면적에서 균일한 개스 분배가 가능한 8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 상부 모듈 개발 필요

ㅇ (필요성) 6세대 대형 플라즈마 CVD 개발의 국산화를 위한 개발이 여러 차례 진행되었으나, IT용 8세대 대형 플라즈마 CVD에 사용되는 상부/하부 모듈의 경우 아직도 해외 선진사의 제품을 응용하여 사용하고 있은 상황으로 핵심 부품의 국산화 기술개발이 필요

- 저수소 산화막 외각의 균일도, 밀도, 조성비 불균일을 해결과 대기 시간 중 챔버 내 분위기 변화에 의한 생산성 저하를 방지하기 위한 하부 모듈 및 상부 모듈 기술 개발이 시급

- 해외 의존도 매우 높은 핵심장비의 국산화로 국제적인 경쟁력을 확보하고 보호무역 심화되는 환경을 대비하여 국내 산업을 보호하고 지속적인 기술 개발 환경을 유지할 수 있는 시의적절한 정부 지원이 필요

ㅇ (기대효과) ‘24년까지의 OLED 패널 제조 장비 시장의 연평균 성장률은 모듈 공정 장비 13%, LTPO 공정 장비 11% 등 성장할 것으로 예상되며 PECVD 장비의 전체 투자 규모는 일부 공정에 한정되어 있으나, 고밀도 플라즈마 CVD 장비 기술우위 확보 및 부품과 장비의 국산화를 통한 국내외 차세대 IT 디스플레이 CVD 시장 선점 기대

- 국내 디스플레이 PECVD 시장의 외산 점유율은 95% 이상 해외 업체(AMAT)가 점유하고 있는 실정

- 이에 8세대 IT 디스플레이 양산용 고밀도 플라즈마 CVD 개발이 시의적절하게 이루어지지 않을 시 AMAT, TEL 등의 해외업체에 대한 의존성이 더욱 높아질 것으로 예상

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 개스 분배 상부 모듈 및 수십 kW급 전압 인가 하부 모듈 개발  (TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 수~십수 분할로 높은 균일도 온도 제어가 가능하면서 수십 kW급 전압인가가 가능한 하부 모듈 개발

⋅ 전압 인가된 서셉터를 이용하여 고밀도 박막 형성 및 수소에 의한 결함 방지 기술

⋅ 기판 외각에서의 굴절율, 균일도, 스트레스 불균일을 방지할 수 있는 다분할 온도제어 기술

⋅ 저온 조절이 및 Gap 조절이 가능한 하부 챔버 구조 기술

⋅ Bias 공급 로드 일체형 하부 챔버 모듈 기술

- 대면적에서 균일한 Gas 공급 및 온도 조절이 가능한 가스 분배 상부 모듈 개발

⋅ 생산성 향상을 위한 유휴 시간 중 상부 전극 온도 저하 방지 기술

⋅ 기판 내 박막 조성비 및 박막 균일도 높이는 Gas 분배 샤워헤드 설계 기술

⋅ 가스의 분배로 높은 박막 균일도 확보 기술 해석

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준* (보유국, 기업/기관명)
1	기판 크기	mm	2,200 x 2,500	2,200 x 2,500	2,200 x 2,500 (미국, AMAT)
2	상부 모듈 온도 유지 범위	℃	150 ± 3	N/A	N/A
3	하부 쳄버 저온 조절범위	℃	150 ± 3	N/A	N/A
4	하부 기판 온도 균일도	℃	400 ± 4	400±4	400±4 (미국, AMAT, PECVD)
5	Bias에 대한 내저항성 (공정시간)	kW	60KW	N/A	N/A

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 56.5억원 이내 (1차년도 : 10.1억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-디스플레이-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기·전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이 제조장비

산업기술분류2

대분류

기계ㆍ소재

중분류

표면처리

소분류

박막제조기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

IT 디스플레이를 위한 8세대 기판용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발

세부과제명

(3세부) IT 디스플레이의 LTPO용 절연막 증착을 위한 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 및 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) IT용 OLED 디스플레이는 절연 박막의 밀도, 저수소 함유, 전기적 특성(Vth) 및 파티클 개수 등 기존보다 높은 사양이 요구되고 있으며 이를 달성하기 위한 LTPO 전용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 장비 시스템 및 공정

- IT 디스플레이용 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발 필요

- 8세대 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마(ICP 형태) 소스 및 저수소 산화막 외각의 균일도, 밀도, 조성비 불균일 해결과 생산성 향상을 위한 상·하부 모듈 개발 필요

ㅇ (필요성) IT용 OLED 디스플레이 제조를 위한 8세대 PECVD 장비 시장은 외산업체 특히 AMAT(美), ULVAC(日)가 선점하고 있으며 국내업체는 주성엔지니어링이 LG디스플레이에 일부 공급하고 있으나, 백플레인 (BackPlane, TFT) 양산 핵심 공정에는 아직 적용하지 못하고 있으며, 국내 패널 제조사에서 개발 중인 고 이동도 IT향 (스마트폰, 태블릿, 노트북 등) 차세대 디스플레이용 증착 장비의 개발이 시급이 필요

- 이에 우리나라의 IT 디스플레이 시장에서의 기술적 초격차를 유지하기 위한 세계 최초 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 장비 기술 개발이 시급

- 8세대 고밀도 플라즈마 CVD용 고밀도 플라즈마 소스 및 이에 최적화된 상·하부 모듈개발을 통해 부품뿐만 아니라 장비 기술 경쟁력 확보를 위해서 글로벌 성능의 제품 개발에 대한 시의적절한 정부 지원이 필요

ㅇ (기대효과) ‘24년까지의 OLED 패널 제조 장비 시장의 연평균 성장률은 모듈 공정 장비 13%, LTPO 공정 장비 11% 등 성장할 것으로 예상되며 PECVD 장비의 전체 투자 규모는 일부 공정에 한정되어 있으나, 고밀도 플라즈마 CVD 장비 기술우위 확보 및 부품과 장비의 국산화를 통한 국내외 차세대 IT 디스플레이 CVD 시장 선점 기대

- 국내 디스플레이 PECVD 시장의 외산 점유율은 95% 이상 해외 업체(AMAT)가 점유하고 있는 실정

- 이에 8세대 IT 디스플레이 양산용 고밀도 플라즈마 CVD 개발이 시의적절하게 이루어지지 않을 시 AMAT, TEL 등의 해외업체에 대한 의존성이 더욱 높아질 것으로 예상

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : IT 디스플레이용 8세대 고밀도 플라즈마 CVD 증착 시스템 개발

(TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- IT향 8세대 LTPO 전용 고밀도 플라즈마 CVD 증착 장비 시스템 개발

. LTPO 전용 고밀도 플라즈마 CVD 장비 시스템 기술

. 생산성 증대 및 소자 안정성 향상을 위한 저 수소 박막 증착 장비 기술

. RF 전력과 다분할 히터 패턴을 이용한 저 굴절 박막의 밀도 및 증착 균일도 향상 시스템 기술 개발

. 수요기업 성능검증을 통한 양산화 기술 확보

- IT향 8세대 LTPO 전용 고밀도 플라즈마 CVD 스마트 공정제어 기술 개발

. 고밀도 플라즈마 전극 개발을 통해 저 수소 박막 증착 공정 기술

. 다분할 고밀도 플라즈마 제어 기술을 통한 저 굴절 박막의 균일도 및 경시 변화 개선 기술

. 기존대비 공정 압력을 낮춰 파티클 제거 기술

- IT향 8세대 LTPO 전용 고밀도 플라즈마 CVD SW 기술 개발

. 딥러닝 기반 공정시스템 스마트 크리닝 제어 공정 기술 개발

. 고밀도 플라즈마 밀도 모니터링 기술 개발

. 진공상태에서의 In-situ 파티클 측정 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준※	세계최고수준※ (보유국, 기업/기관명)
1	Glass size	세대	8	N/A	6(美, AMAT)
2	박막 증착 속도	Å/min	≥ 1,000 (LTPO, SiO)	2,500	2,500(미국, AMAT) @PECVD
			≥ 1,000 (LTPO, SiN)	2,500	2,500(미국, AMAT) @PECVD
3	H2 Contents*	atoms/cm3	≤ 1x1019 (SiO) ≤ 1021 (SiN)	5x1020 (SiO)	5x1020 (미국, AMAT) @PECVD
4	박막 두께 균일도	%	≤ 5	≤5	≤5 (미국, AMAT)
5	Breakdown Voltage	MV/cm	≥ 8 (LTPS/LTPO SiO)	7.5	8 (미국, AMAT)
6	Film density	g/cm3	≥ 2.5 (SiO) ≥ 2.9 (SiN)	N/A	≥2.1 (미국, AMAT)
7	ROR	Torr/min	≤ 1E-4	N/A	N/A
8	Film Stress	MPa	≤ ± 300	N/A	N/A

※측정 기준은 고밀도 플라즈마 CVD는 양산장비가 없어 PECVD 장비기준임

* H2 Contents는 SIMS로 측정함

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 73.2억원 이내 (1차년도 : 13.1억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-탄소-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	세라믹		중분류	에너지·환경소재	소분류	재활용기능성소재
산업기술분류2		대분류	화학		중분류	화학공정	소분류	기타화학공정
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 ■ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 ■ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	폐탄소자원 기반 이차전지용 음극소재 제조기술 개발
	1세부	폐탄소자원 기반 이차전지 음극재용 고순도 인조흑연 제조기술 개발
	2세부	폐탄소자원 기반 인조흑연을 이용한 고용량 이차전지 전극 제조기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) - 본 기술은 국내에서 발생하는 폐탄소자원으로부터 이차전지 음극소재용 고용량 전극소재 제조기술 개발임 * 국내 발생 순환자원(폐용제)을 원료로 활용하여 이차전지 음극제용 고순도 흑연 정제기술 및 환경부하 저감/경제성을 확보한 공정배출수 재이용 기술 개발임 * 폐탄소자원 및 저가 천연원료로부터 가공한 흑연을 적용한 EV, ESS용 중대형 배터리용 고용량의 가격 경쟁력이 우수한 음극소재 개발임 ㅇ (필요성) - 이차전지 수요 증가와 더불어 용량 및 율속 등 성능의 향상 요구와 더불어 가격 경쟁력의 압박이 심해지고 있음 - 국내의 경우 고품위 인조흑연을 대부분 수입에 의존하고 있으며, 사용 후 탄소자원으로써 재활용 기술이 부족함 - 폐탄소자원 및 저가 원료로부터 흑연 기반의 고성능 저가의 음극재 제조 기술 개발이 시장에서 요구됨 ㅇ (기대효과) - 폐탄소자원 기반 이차전지 음극재용 고순도 흑연자원의 확보 및 기존의 고비용 정제공정 및 환경부하가 높은 공정배출수 처리문제 해결로 국내 고순도 흑연 제조산업 활성화 기술 확립 - 국내발생 저급원료(폐탄소자원 및 저가원료)로부터 전략핵심소재인 EV 및 ESS용 고용량/고출력/고안정성을 확보한 음극소재 신규사업모델 창출이 가능함
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 폐탄소자원을 활용한 고순도 흑연 제조 및 이차전지용 고용량 음극재 전극 제조 기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 ~ [종료] 7 단계) - 폐탄소자원 기반 음극소재용 고순도 흑연제조 - 폐탄소자원 및 저가원료의 부유선광 및 정제 기술 - 흑연정제 후 발생하는 배출수의 재원료화 기술 - 저급원료(폐탄소자원 및 저가원료) 기반 음극재 구형화 및 코팅 공정기술 개발 - 구형화 흑연 및 SiOx 복합재용 최적 바인더/코팅용 피치 선정 또는 제조기술 개발 - 고용량 이차전지 음극재용 흑연-SiOx 복합화 기술개발 ㅇ 역할 및 기능 - 성과활용 및 행정업무 지원 - 이차전지용 고용량 음극재 산업생태계 조성 및 사업화를 위한 전략 도출 - 세부과제 간 유기적인 기술공유, 기술개발 조정 및 사업운영 등을 통한 효율적인 과제관리 및 사업성과 극대화
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 90억원 이내 (1차년도 : 14.1억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제의 1세부과제는 해외연계 과제로 해외기관 참여 필수

관리번호

22-패키지-탄소-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

세라믹

중분류

에너지·환경소재

소분류

재활용기능성소재

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

화학공정

소분류

기타화학공정

해당여부

□ 표준연계     ■ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

폐탄소자원 기반 이차전지용 음극소재 제조기술 개발

세부과제명

(1세부) 폐탄소자원 기반 이차전지 음극재용 고순도 인조흑연 제조기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

-	폐탄소자원(흑연) 및 재활용 용제를 활용한 이차전지 음극소재용 고순도 흑연제조 기술임

* 국내발생 폐용제를 활용하여 흑연정제공정 적용 및 정제 후 배출되는 폐용제 발생량 절감 및 재순환 기술 개발을 통한 친환경 고순도 흑연 제조기술

ㅇ (필요성)

- 이차전지 수요 증가와 더불어 용량 및 율속 등 성능의 향상 요구와 더불어 시장의 가격 경쟁력 압박이 심해지고 있어 탄소자원 재활용 기술이 절실함

- 음극소재용 고순도(>99.5%) 흑연제조를 위해 불산과 같은 강산용액을 사용하는 화학적 정제 처리가 요구되고 있으나 환경규제로 인해 사용 및 처리문제가 대두되고 있음

* 국내발생 순환자원(폐흑연 및 폐용제)을 활용한 이차전지 음극재용 고순도 흑연제조기술 개발의 경우 전무하며 현재까지 고순도 흑연제조를 위한 기술의 경우 경제성을 확보하지 못한 상황임

ㅇ (기대효과)

- 국내발생 순환자원(폐흑연 및 폐용제)을 활용한 흑연의 고순도화 및 음극소재 제조기술은 기존공정의 고비용 및 환경부하 문제를 혁신적으로 절감시킬 수 있음

* 환경규제로 인한 불산 사용제한 문제해결 및 정제 후 발생하는 폐불산/폐알칼리 용제의 재사용, 고부가소재로의 재순환기술 개발로 국내 이차전지 음극재용 흑연 제조산업 및 시장 활성화

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 순환자원(폐흑연, 폐용제)을 활용한 이차전지 음극재용 고순도 흑연 제조기술 및 공정배출수 재원료화 기술개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 폐탄소자원 원료 맞춤형 파쇄/분쇄/선별 기술개발

- 흑연정제용 원료물질 제조 및 고순도화 기술개발

- 흑연정제용 폐용재 이용 효율 및 재사용률 향상 기술개발

- 이차전지 음극재용 흑연 결정화도 향상 기술

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	정제 흑연 내 회분(ash)함량	%	<0.3	<0.5	<0.3 중국(ShanShan tech.)
2	정제 흑연 순도 (탄소함량)	%	>99	N/A	>99.5 중국(ShanShan tech.)
3	정제 흑연 결정화도	ID/IG	<0.1	N/A	-
4	정제 흑연 밀도	g/cm3	>2.24	N/A	-
5	폐용제 정제공정 이용률	%	>90	N/A	60 중국(ShanShan tech.)
6	정제 후 폐용제 재사용률	%	>70	N/A	60 중국(ShanShan tech.)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 45억원 이내 (1차년도 : 7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-탄소-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

세라믹

중분류

에너지·환경소재

소분류

재활용기능성소재

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

화학공정

소분류

기타화학공정

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

폐탄소자원 기반 이차전지용 음극소재 제조기술 개발

세부과제명

(2세부) 폐탄소자원 기반 인조흑연을 이용한 고용량 이차전지 전극 제조기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

- 본 기술은 국내에서 발생하는 폐탄소자원 기반 고용량 이차전지용 복합 소재 제조기술임

* 폐탄소자원 : 폐인조흑연 / 국내 발생 저급 원료 : 전극용 고순도 피치 원료

ㅇ (필요성)

- 인조흑연 수입량은 2020년 통계청 기준 약 4만톤으로 이차전지 시장 및 태양광 시장 확대에 따라 계속하여 증가하고 있으며, 이에 따른 폐탄소자원의 재활용 기술이 요구됨

- 리튬이차전지 음극재의 경우, 전기자동차 시장 및 전자기기 시장의 급성장으로 인해 고성능과 더불어 저가 원료기반의 가격 경쟁력이 매우 중요함

ㅇ (기대효과)

- 국내 발생 저급원료로부터 피치 제조 기술은 선진국의 시장 지배력이 강한 음극재 중간원료 분야 신규사업모델 창출이 가능하고 소재화된 흑연-Si계 (Si 또는 SiOx) 복합체 기반 리튬이차 전지는 세계 시장 선도 기술임

- 폐자원의 활용으로 인한 탄소중립 정책에 기여

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 폐탄소자원 기반 고용량 이차전지용 음극재 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7 단계)

- 폐탄소자원 기반 리튬이차전지용 고용량 음극재 제조 기술

- 흑연-Si계 (Si 또는 SiOx) 복합재용 최적 바인더/코팅 피치 선정 또는 제조 기술

- 정제된 폐탄소자원 기반 음극재 제조 공정 (입도제어, 부유선광, 구형화) 기술

- 리튬이차전지용 폐탄소자원/흑연Si 또는 SiOx 음극재 구형화 및 코팅 공정 기술

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Recycled 흑연 단독 음극재	초기 용량	mAh/g	≥320 (Recycle 소재 기준)	N/A	N/A
		초기효율	%	≥90	N/A	N/A
2	Recycled 흑연-Si계 복합 음극재	음극재 용량	mAh/g	≥420 (Recycle 소재 기준)	405 (Fresh 소재 기준)	405 (한국, LG화학)
		방전용량 유지율(0.5C 기준, 50회 cycles 후)	%	≥90 (0.5c 기준, Recycle 소재 기준)	≥90 (Fresh 소재 기준)	≥90 (한국, LG화학)
		전극 팽창율(50회 cycles 후)	%	≤40 (Recycle 소재 기준)	45 (Fresh 소재 기준)	45 (한국, LG화학)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 44억원 이내 (1차년도 : 6.9억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-섬유-01			과제유형	□ 통합형 ■ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	화학		중분류	섬유제품	소분류	산업용 섬유제품
산업기술분류2		대분류	화학		중분류	섬유제조	소분류	부직포기술
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	유해환경 정화용 초극세 섬유집합체 제조 및 응용 기술개발
	1세부	고강도 세섬화 스펀본드 부직포 및 응용제품 개발
	2세부	고투과유속 중공사형 역삼투막 및 직수형 수처리 모듈 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 대기 및 물에 존재하는 다양한 유해물질을 여과/분리/차단하는 핵심 여과재 및 관련 제품은 기술 난이도가 높고 시장진입이 쉽지 않아 글로벌 기업에 의한 과점 현상 심화 - 극세 스펀본드 부직포 소재는 우수한 분리/여과특성과 고강도, 내마모성 등을 요구하는 다양한 산업분야에 적용되고 있으나, 국내 기반기술 부족으로 수입 의존 - 직수형 정수기(가정용) 사용 증가에 따라 고속 정화, 중금속 및 바이러스 제거능이 우수한 중공사 역삼투압 복합 수처리 소형모듈의 수요 확대 ㅇ (필요성) 세계적으로 고청정 분리/여과 소재 및 환경정화 제품에 대한 니즈가 급증하고 있는 상황이지만, 관련 기반의 부족 및 제조공정의 난이도가 높아 기업이 단독으로 사업에 투자하기에는 위험요소가 매우 크기 때문에 공동연구개발을 통해 생산기술 확보가 시급함 - 독일 Freudenberg社는 복합방사 스펀본드 공정의 분할형 극세 스펀본드 부직포(EVOLON®)를 개발하여 세계시장 과점 중 - 고속 정화 중공사 역삼투압 복합 수처리 모듈은 일본 Toyobo社만이 유일하게 생산 중 ㅇ (기대효과) 극세 스펀본드 부직포 및 중공사 역삼투막 소재와 응용제품 개발을 통해 수입대체 및 글로벌 시장진입 기대 - 극세 스펀본드 부직포 세계시장1)은 ‘18년 180억불에서 ’26년 312억불로 연평균 7.1% 이상 고성장 중 - 중공사 역삼투막 세계시장2)은 ‘19년 94.3억불에서 ’26년 160억불로 성장이 예상 * 출처 : 1) Non-Woven Fabrics-Global Market Outlook(2017-2026), STRATISTICS 2) Membrane Filtration Hollow Fiber Membrane Market, Global Market Insights (2019)
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 유해환경 정화용 초극세 섬유집합체 제조 및 응용 기술개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계) - 1de급 세섬 고강도 스펀본드 부직포 및 응용제품 개발 - 고투과유속 중공사 역삼투막 및 직수형 수처리 소형모듈 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 120억원 이내 (1차년도 : 24억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 기업 - 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-섬유-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

섬유제품

소분류

산업용

섬유제품

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

섬유제조

소분류

부직포기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

유해환경 정화용 초극세 섬유집합체 제조 및 응용 기술개발

세부과제명

(1세부) 고강도 세섬화 스펀본드 부직포 및 응용제품 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 고강도 세섬화 스펀본드 부직포는 융융방사 기반의 극세 스펀본드 부직포 제조기술로 우수한 분리·여과기능과 고강도, 내마모성 등의 특성으로 다양한 산업분야에 적용되고 있으나, 국내는 기초 연구단계로 수입제품에 의존하고 있음

- 주요용도 : 환경정화용 필터여재, 수송/건축 내장재, 위생재, Wipes 등

ㅇ (필요성) 복합방사 스펀본드 기술은 Freudenberg, Reifenhäuser(獨), Asahi Kasei, Unitika(日) 등에서 개발되어 세계시장을 선도하고 있으며, 적용분야가 확대됨에 따라 대외 의존도가 지속적으로 증대

- 특히, Freudenberg社는 복합공법의 분할형 극세 스펀본드 부직포(EVOLON®)를 개발하여 세계시장을 과점 중에 있어 기술자립화 필요

* Freudenberg社는 ‘19년 전체 매출 94.7억€ 중 EVOLON® 관련 제품분야가 9억€를 차지하고 있으며, EVOLON® 응용제품 수요확대로 글로벌 생산기지화(14개국 20개 제조 Site) 구축

ㅇ (기대효과) EVOLON®제품의 수입의존도가 높아 기술개발을 통한 수입대체 및 글로벌 시장진입 기대

- 극세 스펀본드 부직포 세계시장 규모는 ‘18년 180억불에서 ’26년 312억불로 성장 예상되며, 국내 수요는 ‘18년 2.1억불에서 ‘22년 2.9억불로 확대 중

* 출처 : Non-Woven Fabrics-Global Market Outlook(2017-2026), STRATISTICS

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 :  1de급 세섬 고강도 스펀본드 부직포 및 응용제품 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 복합방사 스펀본드 공정기술 개발

- 분할공정을 통한 스펀본드 극세화 공정기술 개발

- 고강도 극세 스펀본드 부직포 제조기술 개발

- 극세 스펀본드 부직포 적용 고차단 분리·여과·보호용 제품화 기술개발

- 수요기업 실증 및 평가

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (독일, Freudenberg)
1	단사 섬도	denier	1.0 이하	1.5 이상	1.0~1.3
2	단사 강도	g/d	5 이상	-	4.0
3	여과성능	MERV	14 이상	11 이하	13
4	압력손실	mmAq	10 이하	13	10

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 79.2억원 이내 (1차년도 : 15.8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

- 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-섬유-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

섬유제품

소분류

산업용

섬유제품

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

섬유제조

소분류

부직포기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

유해환경 정화용 초극세 섬유집합체 제조 및 응용 기술개발

세부과제명

(2세부) 고투과유속 중공사형 역삼투막 및 직수형 수처리 모듈 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 직수형 정수기 필터로 사용 가능한(바이러스 및 TDS* 제거) 중공사 역삼투압 복합 수처리 소형모듈 개발

* TDS (Total Dissolved Solids) : 용존 고형물 총량

- 기존 역삼투막 대비 고속 여과, 높은 TDS 여과율과 바이러스 제거 특성으로 정수성능 인증기준 통과 및 소형화가 가능한 중공사 역삼투막 복합형 모듈

ㅇ (필요성) 정수기 시장은 빠른 속도로 성장하고 있으나 중공사 역삼투막은 일본 Toyobo社만이 유일하게 생산하고 있으며, 향후 필터 위생관리 및 교체에 대한 법령이 시행될 때 시장은 급속히 확대될 것으로 전망

- 국내 정수기 업체의 필터 해외 의존도 해소 및 글로벌 시장 경쟁력 강화를 위해 소형화 및 고속 여과가 가능한 복합 수처리 필터개발 필요

* 국내에서는 LG화학이 평판형 역삼투막을 제작하고 있지만, 크기에 제한을 받지 않는 해수담수 또는 정수 플랜트에 한정, 중공사 역삼투막은 기존 평판, 나권형 역삼투막 대비 동일 부피에서 2배 이상의 유효막 면적을 제공할 수 있어 모듈의 소형화가 가능

ㅇ (기대효과) 세계 정수기 시장규모는 ‘20년 275억불1), 수처리 여과막은 ’20년 148.3억불로2) 코로나 상황과 더불어 빠르게 성장하고 있으며, 기술개발을 통해 가정용 고투과유속 정수기 필터 분야 외 다중이용시설 정수기 필터에도 응용이 가능할 것으로 예상

- 중공사 막 시장규모는 ‘19년 94.3억불에서 ’26년 160억불 규모로 성장할 것으로 예상되며, 정수 분야에서 45% 이상의 시장 점유율을 차지3)

* 출처: 1)Water Purifier Market, Fortune Business Insights (2020), 2)Membrane Filtration Market, Verified Market Research (2020), 3)Membrane Filtration Hollow Fiber Membrane Market, Global Market Insights (2019)

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 :  고투과유속 중공사 역삼투막 및 직수형 수처리 소형모듈 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 고유량 및 고속 정수가 가능한 중공사 역삼투막 소재 개발

- TDS 제거 특성이 우수한 복합 수처리 필터 개발

- 소형화를 위한 복합 수처리 필터 모듈 조립 및 집적화

- 복합 수처리 필터 모듈 평가 및 인증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준*	세계최고수준 (미국, Dupont)
1	수투과도	L/m2·hr·bar	5 이상	-	4.8
2	TDS 제거율 (200 ppm NaCl, 회수율 40%)	%	95이상	-	94
3	모듈 투과 유량	L/min (@5bar)	1.8이상	-	1.8
4	모듈 크기 (길이/지름)	mm	300/60이하	-	300/75

* 직수형 정수기 필터용 중공사 역삼투압 복합 수처리 모듈 관련 개발 사례 없음

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 40억원 이내 (1차년도 : 8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-화학-01			과제유형	□ 통합형 ■ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	화학		중분류	정밀화학	소분류	접착제/실란트
산업기술분류2		대분류	전기ㆍ전자		중분류	반도체소자 및시스템	소분류	반도체 재료
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	초미세/고집적 소자의 핸들링 및 패키징 공정용 소재 기술 개발
	1세부	Micro-LED의 초고속/고정밀 전사 정렬이 가능한 가변물성 점·접착소재 및 공정기술 개발
	2세부	고탄성/가변구조 구현이 가능한 micro-LED 패키지용 repairable 점･접착소재 및 공정기술 개발
	3세부	50㎛ 이하 Fine Pitch용 반도체 언더필 소재 및 패키징 기술 개발
	4세부	고성능 반도체 열관리를 위한 정밀 제어 BLT(방열/진동 및 충격저항) 실리콘 복합소재(시트, 페이스트) 제조 기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 반도체 소자 및 디스플레이 소자의 초소형화/초박막화소 및 물성가변, 초미세 패키징 등의 기능에 부합하기 위해 소자의 가공 및 패키징 공정 등의 전공정 및 후공정에 활용되는 신소재의 필요성이 높아지고 있음. 이에 따른 micro-LED 및 고집적 반도체를 활용한 신산업 플랫폼 시장이 확대되고 있는 상황에도 불구하고 제조혁신을 위한 물성가변, 초미세 점·접착제 기반 화학제품의 해외의존도는 매우 높은 상황임. - Micro-LED로 대표되는 차세대 초미세 소자는 높은 집적도를 구현해야 하기 때문에 수율 향상 및 고속공정 그리고 제품의 안정적인 패키징이 요구됨. 초미세 소자를 가공하기 위한 핸들링소재, 가공된 소자의 패키징을 위한 접속 소재, 그리고 해당 모듈의 안정성을 확보하기 위한 방열/차폐 소재 등은 상호 보완적이면서 연속성을 가지기 때문에 全공정 개발이 요구됨. - 반도체 칩과 기판 틈새에 열경화성 절연 수지를 보강하여 칩과 기판의 열팽창계수 차이로 인한 스트레스를 흡수하고, 솔더 범프가 지니는 접착력을 보완하여, 최종적으로 전자소자의 신뢰성을 향상시켜 소자의 구동 성능을 높이는 화학소재 개발 필요 - 경박단소화된 고밀도, 고집적, 고출력 반도체 부품의 발열 및 진동 및 충격저항 이슈를 동시에 해결하기 위한 다기능성(방열/충격저항/고내열/고정밀 BLT*) TIM*용 실리콘 복합소재(시트, 페이스트) 제조 기술 개발 * BLT : 접착 라인 두께(Bond Line Thickness) * TIM : 열계면소재(Thermal Interface Material) ㅇ (필요성) - Micro-LED 디스플레이 시장은 지속적인 성장세에 있으며, 차세대 플랫폼 디스플레이 중 가장 큰 성장이 기대되는 제품으로서, 민간부문 단독으로 장기적 연구투자와 역량 확보가 어려운 현실임 - ’25년 전세계적으로 3.29억개 이상의 Micro-LED 패널이 시장에 판매될 것으로 예상됨 (Marekets and markets 2019) - 초미세 피치 Flip chip용 언더필은 전세계시장의 약 80%를 일본의 Namics가 독과점하고 있어 소재자립화를 위한 지원이 필요하며, 고내열 에폭시 소재, 저온 속경화 소재, 고방열 미세필러 소재, 복합소재 및 패키징 기술이 개발되어야 가능함 - 글로벌 언더필 시장은 ‘18년도에 2.4억이며 10.7%의 CAGR로 성장하여 ‘27년도에 6억불에 달할 것으로 전망됨 - 고방열성 TIM 소재의 사용량은 급격하게 증가하고 있으며, 해외선진社에서는 패키지 업체들의 니즈에 부합하는 다양한 스펙의 고방열성 TIM 소재 (고방열성 시트, 페이스트, 테이프 등)를 공급 중임 - 국내 시장규모는 현재 약 1천억원 이상/年으로 추정되며 글로벌 시장은 2026년까지 35억 달러에 달할 것으로 예상됨 (KBV Research, 2020년) ㅇ (기대효과) - 고기능성 특수 점･접착제는 디스플레이, 전기자동차, 반도체 산업 등 국가 전략 산업과 기반 산업의 필수 소재로서, 글로벌 경쟁력확보에 핵심적 역할 - 해당 기술 개발의 성과물을 통해 스마트폰, 자동차, 디스플레이 등에 적용되는 반도체 및 패키징 산업 분야에 다양하게 응용이 가능하여 기술개발의 병목문제 해결 - 국내 제조 기반 시장을 성장시킴으로써 국부의 유출 방지와 신규 사업확장을 통한 일자리 창출 기대
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 초미세/고집적 소자의 핸들링 및 패키징 공정용 소재 기술 개발개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7 단계) - Micro-LED의 초고속/고정밀 전사 정렬이 가능한 가변물성 점·접착소재 및 공정기술 개발 - 고탄성/가변구조 구현이 가능한 micro-LED 패키지용 repairable 점･접착소재 및 공정기술 개발 - 초미세 언더필 소재 (원소재, 복합소재 등) 및 초미세 피치 대응 언더필 공정 (충진, 고집적화 등) 기술 개발 - 기능성 TIM 소재 기술, 복합화 (시트, 페이스트) 기술 및 플랫폼/분석평가/공정 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진 방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 183.1억원 이내 (1차년도 : 26.2억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 이내(1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 - 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

정밀화학

소분류

접착제/실란트

산업기술분류2

대분류

전기,전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이 부품 및 소재

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

초미세/고집적 소자의 핸들링 및 패키징 공정용 소재 기술 개발

세부과제명

(1세부) Micro-LED의 초고속/고정밀 전사 정렬이 가능한 가변물성 점·접착소재 및 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

- 대면적 디스플레이용 Micro-LED의 개발이 고밀도 집적 기술의 한계로 정체된 상황이며, Micro-LED의 고수율/대면적 전사 공정을 위해서는 특수 점･접착 소재가 중요한 요소기술임

- 본 사업을 통해 Micro-LED 디스플레이의 제조 핵심 공정인 픽업/리페어/전사 등의 핸들링 프로세스에 요구되는 점･접착 소재 및 적용 공정 기술을 개발하고자 하며, 이를 통해 차세대 디스플레이 플랫폼 시장에서의 국가적 경쟁력을 갖추기 위한 요소로 활용 가능.

- 초소형/박막의 Micro-LED를 대면적/고해상도 디스플레이에 적용하기 위한 전사 방법으로 열/입자 가변전사, UV경화형 전사 등 다양한 전사 소재를 적용한 공정 기술이 평가되고 있으나, 선택적 전사를 위한 점･접착 소재의 패터닝 오차와 전사 공정 이후 구동 패널에 발생되는 잔사 문제 등을 해결할 수 있는 핵심 소재 개발이 요구됨

- 최근 이러한 문제를 해결하기 위한 Micro-LED 선택 전사 방법으로 제안되고 있는 광전사 방법은 안정적으로 고속정밀 구현이 가능하여 다양한 기업에서 개발중에 있으나 점･접착 소재 개발이 미흡하여 대량 양산에 적용되지 못하고 있음

- 따라서 하이브리드 코팅을 통한 다기능성 점･접착 레이어 설계를 적용하여 전사 공정에서 안정적인 점착력 가변 특성 구현이 가능한 광전사용 점･접착 소재 핵심 기술 개발이 필요함

ㅇ (필요성)

- 글로벌 디스플레이 업체들의 대면적 공정 경쟁이 격화됨에 따라 고수율/고속 공정 개발의 필요성이 높아지고 있으며, 웨어러블/자동차 디스플레이 등 중·소형 초고해상도 디스플레이의 활용이 늘어남에 따라 시장 경쟁은 더욱 심해질 것.

* Micro-LED 플랫폼 경쟁에서 미국과 중국의 투자가 크게 증가하고 있으므로 차세대 디스플레이 플랫폼 제조공정 기술 선점이 중요

- Micro-LED 새로운 제조 공정에 사용되는 점･접착 소재 대부분을 수입에 의존하고 있으며, 특히 미국과 일본에 대한 의존성 큼

* 새로운 전사 공정 기술이 개발되더라도 대부분의 소재는 대외 기술에 의존하고 있으며, 특히 일본의 nitto, sekisui 등이 제공하는 기술을 채용하는 등 국내 독자적 기술의 부재로 제품 경쟁력 약화 문제가 발생하고 있음. 핵심소재인 고부가 점･접착 소재 국산화를 위한 지원이 필요.

- 민간부문 단독으로 장기적인 연구투자와 역량 확보가 어려운 현실

* 민간의 장기･고위험 연구개발 투자를 리스크 쉐어링(risk sharing) 할 수 있도록 미래유망기술에 대한 정부의 선제적 R&D 투자필요

* 산업적 임팩트가 큰 핵심원천기술 확보를 위해서 산업육성 주무부처의 R&D 투자 필요

ㅇ (기대효과)

- 국내 자력의 기술 확보를 통해 디스플레이 제조 현장에서 발생되는 문제점에 대해 적극적이고 빠르게 대응할 수 있으며, 이를 통해 국내 디스플레이 제품의 초격차를 유지할 수 있는 원천 경쟁력이 될 것으로 예상

- 소재와 부품, 공정, 장비 기술을 융합한다면 Micro-LED의 고집적화, 대량생산 기술 확보 가능성이 높아질 것으로 기대

- 제안기술의 개발완료 시 초고집적 Micro-LED 구현이 가능한 전사/핸들링 공정용 점･접착소재 및 공정기술 국산화 가능

- 해외 의존도가 매우 높은 고부가 특수 점･접착소재에 대한 자체 기술 확보로 국내 중소기업의 기술 기반 마련 및 국내 관련 산업의 선진화를 통해 국내 산업 활성화에 기여 할 수 있을 것으로 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 초고집적 Micro-LED의 대량생산 및 고수율 확보를 위한 점･접착소재 및 공정기술 개발  (TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- Micro-LED 고정밀 전사용 광감물성 가변형 점･접착소재의 설계/합성기술 개발

- Chip 안정성 확보를 위한 흡광형 무잔사 점･접착소재 설계 및 코팅 공정 기술 개발

- Micro-LED 고속전사 및 선택적 전사 공정 구현을 위한 복합구조형 점･접착소재 설계 및 레이어 구조 설계 기술 개발

- 가변형 점･접착소재를 적용한 고속전사 광학공정 기술 디자인 및 검증

- 개발된 소재를 적용한 고집적 micro-LED 디스플레이 제조 및 성능 검증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	점착력 (Pick up)	N/in	5 이상	5	5 (NItto, 일본)
2	접착력 (Throw)	N/in	0.1 이하	0.2	0.1 (NItto, 일본)
3	탄성율 (RT, G’)	MPa	1 이하	-	-
4	잔사율 (On Chip)	%	0.1 이하	-	0.1 (NItto, 일본)
5	광감응 정밀도	um	10 이내	50	30 (Uniqarta, 미국)
6	광흡수율	%	95 이상	-	-
7	전사속도*	UPH	5,000,000	50,000	3,000,000 (Uniqarta, 미국)
8	전사정밀도*	um	5 이하	10	70 (Uniqarta, 미국)

* 참여기관은 전사속도확보를 위한 설계안 제안 및 해당 설계안에 따른 최소 속도 검증안 제시

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 42.3억원 이내 (1차년도 : 6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

- 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

정밀화학

소분류

접착제/실란트

산업기술분류2

대분류

전기,전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이 부품 및 소재

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

초미세/고집적 소자의 핸들링 및 패키징 공정용 소재 기술 개발

세부과제명

(2세부) 고탄성/가변구조 구현이 가능한 micro-LED 패키지용 repairable 점･접착소재 및 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

- 차세대 디스플레이 플랫폼 중 Micro-LED는 초대면적, 플렉서블, 투명 디스플레이 등 다양한 확장성을 가진 제품으로 평가 되고 있으나 고속/고효율 생산에 대한 기술적 내재화가 부재하여 대부분 해외기술에 의존하는 상황임. 현재 공정 및 장비기술의 자립화와 별개로 높은 소재 분야에 대한 해외 의존성으로 인해 독자적인 시장 선점에 한계가 있음

- Chip의 구조가 작아지고 패턴이 미세화 되는 과정에서 보다 정밀한 칩의 접속을 구현하고, 동시에 미세화된 단위칩을 보정하는 기술의 필요성이 증가하고 있음. 특히, 유연/탄성 구조 등이 구현되면서 단위칩의 독립적인 고정 구조가 요구됨에 따라 선택적인 경화구조 및 접착구조를 가진 점·접착소재가 요구됨.

- Micro-LED는 웨이퍼 제조 단계부터 다양한 공정을 거치며 생산 수율이 감소하게 되고, 특히 접속 공정 및 플렉서블 구조 구현과정에서 다양한 형태의 불량 화소가 발생하기 때문에 해당 화소의 리페어 공정은 필수적임

- 따라서 본 사업을 통해 해당 차세대 공정에서 요구되는 탄성 구조 및 가변구조에 적용가능하고 단위 화소를 손쉽게 보정 할 수 있는 선택적 감광변형이 가능한 점･접착 소재를 개발하고자 함.

ㅇ (필요성)

- Micro-LED 디스플레이 시장은 지속적인 성장세에 있으며, 차세대 플랫폼 디스플레이중 가장 큰 성장이 기대되는 제품임

* 2025년 전 세계적으로 3.29억개 이상의 Micro-LED 패널이 시장에 판매될 것으로 예상됨 (Marekets and markets 2019)

* 두루마리형 디스플레이, 경량자동차, 극지선박, 깨끗한 에너지, 전자 피부 등 향후 펼쳐질 미래 신산업과 신흥시장에서 점착·접착 소재의 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨

* 대표적 수요산업의 예상 연평균성장률 : wearable device 30.7%(‘15-‘21), electric vehicle 32.57%(‘18-‘25)

- 국내 디스플레이 기술은 세계 1등을 유지하고 있으며, 이러한 기술 격차를 유지하기 위해 차세대 플랫폼의 중요성이 더욱 커짐

* Micro-LED의 시장 보급도를 높이고 글로벌 초격차 유지를 위하여 가변구조 및 탄성구조 등의 차세대 플랫폼 기술이 요구되고 있으며 다양한 공정 프로세스가 자체적으로 개발되는데 반해 해당 소재 기술은 대부분 일본의 dexerials, hitachi 및 독일의 henkel 등에 의존하고 있는 실정임.

- 민간의 장기･고위험 연구개발 투자를 리스크 쉐어링(risk sharing) 할 수 있도록 미래유망기술에 대한 정부의 선제적 R&D 투자필요

* 산업적 임팩트가 큰 핵심원천기술 확보를 위해 정부의 혁신 도전형 R&D 투자 필요

ㅇ (기대효과)

- 제안기술의 개발완료 시 초고집적 Micro-LED 구현이 가능하며 생산 수율을 극대화 할 수 있는 repairable 점･접착소재 및 접착공정 기술을 국산화 가능함

- 고기능성 특수 점･접착제는 디스플레이 제조 공정, 전기 자동차, 반도체 산업 등 국가전략 산업과 기반 산업의 필수 소재로서 본 사업을 통해 차세대 기술을 확보한다면 특수접착제 세계시장을 선도할 수 있음

- 현재 해외 의존도가 매우 높은 디스플레이 제조 공정용 특수 점･접착소재 및 적용공정에 대한 국내 기술력 확보로 국내 중소기업의 기술진보 및 국내 산업의 활성화에 기여할 수 있을 것으로 예상됨

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 탄성구조/가변구조를 가지는 Micro-LED 패키징 공정용 repairable

점･접착소재 및 공정기술 개발  (TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 탄성구조/가변구조 구현을 위한 선택적 감광 특성을 가지는 점･접착소재 설계 및 합성 기술개발

- 고집적/고정밀 접속 및 가변저항 안정성을 확보하기 위한 점도 변화형 점･접착소재 및 접속 공정 기술 개발

- 광/에너지 반응을 이용한 고정밀/고속 리페어 공정을 위한 접착력 가변형 점･접착소재 설계 및 합성 기술 개발

- 개발 점･접착소재를 활용한 가변구조 Micro-LED 패키징 제조 및 제품 신뢰성 검증

- 가변형 점･접착소재를 적용하는 리페어 공정 설계 및 성능 검증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	접착력 (Bonding)	N/in	20 이상	15	20 (Dexerials, 일본)
2	접착력 (Repair)	N/in	0.5 이하	-	-
3	피치간격	um	20 이하	100	100 (Dexerials, 일본)
4	접속저항	Ω	0.5 이하	10	0.5 (Dexerials, 일본)
5	가변구조 저항 변화	%	20 이하	-	-
7	탄성율	MPa	5 이하	30	10 (Dexerials, 일본)
8	리페어 속도*	UPH	100,000	-	-
9	리페어 정밀도**	um	20 이하	-	-

* 참여기관은 리페어 속도 확보를 위한 설계안 제안시 해당 설계안에 따른 최소 속도 검증안 제시

** single Chip 제거 기준, Chip간 거리

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 42억원 이내 (1차년도 : 6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

정밀화학

소분류

전자산업용 정밀화학소재

산업기술분류2

대분류

전기·전자

중분류

반도체소자 및 시스템

소분류

반도체 재료

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

초미세/고집적 소자의 핸들링 및 패키징 공정용 소재 기술 개발

세부과제명

(3세부) 50㎛ 이하 Fine Pitch용 반도체 언더필 소재 및 패키징 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 반도체 칩과 기판 틈새에 열경화성 절연 수지를 보강하여 칩과 기판의 열팽창계수 차이로 인한 스트레스를 흡수하고, 솔더 범프가 지니는 접착력을 보완하여, 최종적으로 전자소자의 신뢰성을 향상시켜 소자의 구동 성능을 높이는 화학소재

* 세계 반도체 시장 확대 및 고성능화에 따라, Fine Pitch 반도체 패키징 공정 및 높은 Junction 온도에 적합한 신규 언더필 소재 개발 필요

ㅇ (필요성)

- 50㎛ 이하 Fine Pitch 언더필 소재는 스마트폰, 자동차, 디스플레이 등에 적용되는 반도체 산업 분야의 필수적인 핵심소재로서, 고집적 반도체 패키지 및 모듈 구현에 필수적인 기술로 부각되고 있으나, 반도체 소자와 기판 간 간격이 미세화 트렌드로 인해 좁아짐에 따라, 언더필 소재의 점도와 틱소성으로 인하여 충진시간 증가와 생산수율이 감소하는 문제점이 발생하므로, Fine Pitch 반도체에 적합한 언더필 소재의 개발이 절실함

- 50㎛ 이하 Fine Pitch 대응 언더필 소재는 고내열 에폭시 소재, 저온 속경화 소재, 미세필러 소재, 복합화 소재 및 패키징 기술이 복합적으로 개발되어야 구현 가능함

- 미세 피치 Flip chip용 언더필 소재는 전세계시장의 약 80%를 일본의 Namics가 독과점하고 있어 소재자립화 및 국내 공백 기술 강화를 위한 지원 필요

* Flip chip 패키지의 bump pitch는 150㎛ 이상의 넓은 pitch에서 40㎛ 대의 Fine Pitch로 전환 중

- Flip chip 패키징 시장은 향후 28nm 이하 CMOS IC, 차세대 DDR 메모리, 3D IC/2.5D 인터포저 등의 수요 증가로 첨단 패키징 시장에서 가장 높은 매출 전망

* I/O가 많고, 고속전기신호가 필요한 경우, flip chip package 기술 활용

* 첨단 패키징 (Flip-chip >> Fan-in > Fan-out) 시장은 연평균 7% 성장하여, 2023년 $39B(약 39조) 성장 전망 (출처 : Yole Development 2018)

ㅇ (기대효과) 주력산업인 반도체 산업의 핵심소재 국산화를 통해 수입 대체 효과, 안정적 경제성장 견인 및 신성장 동력 확보 기대

* 글로벌 언더필 시장은 2020년 현재 320백만불 규모이며, 2030년 600백만불로 확대될 것으로 전망 (출처: Persistence Market Research 2020)

- 고신뢰성 패키징 기술 확보를 통한 차세대 반도체 부품·모듈 기술의 경쟁력 강화

- 초미세 피치 반도체 칩 패키지용 원천 소재 기술 확보

- 원재료, 중간재, 부품에 이르는 대규모 산업 성장 유도

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 50㎛ 이하 Fine Pitch 대응 언더필 소재 및 반도체 패키징 기술 개발  (TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 50㎛ 이하 Fine Pitch용 언더필 소재 기술 개발

* 언더필 원소재 기술(고내열/저온 속경화 기술, 미세분말 기술)

* 언더필 복합화 기술 (조성물 설계, 분산/배합, 물성 제어 기술 등)

* 언더필 접합 계면 신뢰성 확보 기술

- 50㎛ 이하 Fine Pitch 대응 언더필 공정 기술 개발

* 언더필 충진/수치 해석 기술 (공정 속도 향상, 버블 트랩 억제, 유체 모델링/해석 기술 등)

* 테스트용 bump array 설계 / 제조 및 언더필 충진 공정 기술

* 개발 언더필 적용 flip chip 패키지 제조 및 신뢰성 확보 기술

ㅇ개발 목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	열팽창계수 (≤Tg) (ASTM E831)	ppm/°C	30이하	40	30 (일본, 나믹스)
2	Volume Resistivity (500V) (ASTM D257)	ohm-cm	>1x1015	-	>1x1015 (일본, 나믹스)
3	TC(Thermo Cycle) 테스트 (-55℃ to 125℃) (TS-Mil-Std-883 Test B)	Cycles	1000 이상	-	1,000 (일본, 히타치)
4	MRT(Moisture Resistance Test) 테스트 (JEDEC기준, 30℃/60RH%,696hr)	Level	2a	-	2a (일본, 히타치)
5	Bump Pitch	um	50 이하	-	50 (일본, 나믹스)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 49억원 이내 (1차년도 : 7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-01-04

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

정밀화학

소분류

전자산업용 정밀화학소재

산업기술분류2

대분류

전기·전자

중분류

반도체소자및시스템

소분류

반도체 재료

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

초미세 고집적 소자 핸들링 및 패키징  공정용 소재기술개발

세부과제명

(4세부) 고성능 반도체 열관리를 위한 정밀 제어 BLT(방열/진동 및 충격저항) 실리콘 복합소재(시트, 페이스트) 제조 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

- TIM은 반도체 소자, 배터리 등 부품, 기기 등에서 국부적으로 발생하는 열을 외부로 효율적으로 방출시키기 위해 물리적으로 서로 접촉하는 부품 계면의 에어(air) 갭을 매우고 열이 양호하게 전달될 수 있도록 중개적 역할을 함

- 경박단소화된 고밀도, 고집적, 고출력 반도체 부품의 발열 및 진동 및 충격저항 이슈를 동시에 해결하기 위한 다기능성(방열/충격저항/고내열/고정밀 BLT*) TIM*용 실리콘 복합소재(시트, 페이스트) 제조 기술 개발

* BLT : 접착 라인 두께(Bond Line Thickness)

* TIM : 열계면소재(Thermal Interface Material)

ㅇ (필요성)

- 모바일 기기, 고성능 컴퓨터, 전기자동차, 자율주행자동차, 인공지능, 스마트 공장, 신재생에너지, 고성능/고용량 배터리팩, DC 스마트 그리드 등의 분야에서 지속적으로 고성능화 및 고집적화 추세에 따라 종래의 기술 보다 우수하고 효율적인 열관리 기술 수요가 증가함

- 특히, 전자부품의 소형화 및 고사양화는 반도체 소자의 고집적화로 이어져 높은 발열과 동시에 모듈화할 경우 균일한 신뢰성(물리적 충격에 의한 오작동 유발 등)을 극복하는 것이 중요한 이슈가 됨

- 또한 설계에는 주어진 애플리케이션의 성능을 충족하고 최대화하기 위해 지정된 접착 본드 라인 두께(주로 25~200㎛)가 필요한 경우가 많음. 특히 부적절한 BLT는 낮은 전단 및 인장 강도, 열악한 전기적 특성 및 잠재적으로 부품 고장을 초래할 수 있으나 열전도 측면에서 Low BLT로 구현하는게 이상적임

- 고방열성 TIM 소재의 사용량은 급격하게 증가하고 있으며, 해외선진社에서는 패키지 업체들의 니즈에 부합하는 다양한 스펙의 고방열성/신뢰성 TIM 소재(고방열성 시트, 페이스트, 테이프 등)를 공급 중임

- 글로벌 써멀 인터페이스 매트리얼(TIM : Thermal Interface Materials) 시장 규모는 향후 12.3%의 CAGR로 계속 확대되며, 2021년 18억 달러에서 2026년까지 35억 달러에 달할 것으로 예상(KBV Research, 2020년)

- 열관리 소재는 차세대 반도체 부품을 포함하는 고성능 컴퓨터, 전기자동차, 자율주행자동차, 모바일 기기 등에 적용되는 핵심 소재로써, 부품들의 고사양화 추세에 따라 열관리 소재의 방열 성능 및 부가적인 다기능성(충격저항/고내열성)을 동시에 요구하고 있어, 이에 대응 가능한 고성능의 열관리 소재기술 개발이 절실히 요구됨

ㅇ (기대효과)

- TIM 소재는 반도체 산업 전반에 걸쳐, 고성능, 고신뢰성과 관련된 핵심 기술 요소이기 때문에, 해외 기술을 능가하는 소재 기술 확보 시, 반도체 시장 전체(460조원 규모)에 높은 파급효과를 나타낼 것으로 기대되며, 소재 자립화 및 선진 기술을 주도할 수 있어 국가 핵심 산업의 경쟁력 강화가 가능함

- 최종 타겟 제품인 고성능 반도체 부품의 발열(열관리) 및 신뢰성 향상 이슈를 동시에 해결함으로써, 반도체 부품의 신뢰성 및 수명 향상을 도모하고, 국가 전략산업인 반도체, 자동차, 신재생에너지, 수소연료전지, 차세대통신 등 기술 경쟁력을 강화시킬 수 있을 것으로 기대됨

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 정밀 BLT 제어가 가능한 기능성(방열/진동 및 충격저항/고내열 구현) 기초 복합 소재 개발 (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7 단계)

- 기능성(방열/충격흡수/고내열/미세 제어 BLT 구현) 기초소재 개발

: 고내열 실리콘 수지 개질 및 첨가제, 기능성 무기필러 합성 및 표면개질 등

: 저중량 및 저실란/실록산 구현을 위한 배합

: 정밀 제어 BLT 구현을 위한 필러 및 수지 조성 기술 개발

- 기능성 소재 복합화 기술 개발

: 조성물 설계 및 배합 기술, 시트/페이스트 제품화(가공) 기술

: Roll-to-roll 공정을 통한 열관리 실리콘 복합소재 시트 제조 기술

- 반도체 부품 적용성 평가 및 신뢰성 확보 기술 개발

: TIM 소재 도포/압축 및 공정 기술

: 수치 예측/해석(열 해석, 충격흡수 해석) 기술

: 개발품(시트, 페이스트) 적용 반도체 부품의 열적, 전기적, 기계적 특성 및 신뢰성 평가

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	열전도도(시트) (ASTM D5470)	W/mk	10	5(개발)	5(상용화) (일본, 후지폴리)
2	열전도도(페이스트) (ASTM D5470)	W/mk	5	2.5	3.5 (독일, 헨켈)
3	체적 저항 (ASTM D257)	Ω㎝	>1012	>1011	>1012 (일본, 후지폴리)
4	Thermal cycling test	-55～125℃	>1000	-	>1000 (독일, 헨켈)

*BLT는 5~200 μm 영역에서 사용 두께를 명시한다

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 49억원 이내 (1차년도 : 7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-화학-02			과제유형	□ 통합형 ■ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	화학		중분류	고분자재료	소분류	전기·전자정보용 소재기술
산업기술분류2		대분류	전기전자		중분류	디스플레이	소분류	디스플레이 부품및소재
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 ■ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	고기능성 유연 필름 및 고투과도 광학 소재 개발
	1세부	0.1% 이하 저농도 수소 감지용 유연 필름 및 공정기술 개발
	2세부	폴더블 기기용 GPa급 나노복합 광학필름소재 기술 개발
	3세부	주간 시인성 및 운전자 편의성 확보를 위한 10인치급 차량용 AR HUD용 광학 부품 및 시스템 기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) - 안전하고 편리한 사회 구현을 위한 고기능성 유연 필름 및 광학 소재 개발 - (유연필름) 수소 저장 및 수송 장치의 누출 위험 부위에 직접 부착되어 수소 누출 시 색변환을 감지 가능한 유연 필름 및 공정기술 개발 - (高투과필름) 高경도성, 高내충격성을 갖는 폴더블 디스플레이용 나노복합소재, 고투과 광특성 필름 및 응용제품 개발 - (광학소재) 차량용 헤드업 디스플레이의 광시야각을 위한 광학소재·부품 설계 및 제조 기술 개발 ㅇ (필요성) - 탄소중립 목표 달성을 위한 수소 연료의 활용 분야가 확대됨에 따라 안정적인 수소의 저장 및 활용에 관한 관심이 지속적으로 높아지고 있으며, 미국, 일본 등 해외 기업에 의해 주도되고 있는 수소 감지기술의 개발을 통해 고위험 수소 에너지 관리 기술을 선제적으로 확보할 필요가 있음 - 또한 폴더블, HUD 등 고부가가치 디스플레이에 활용 가능한 광학 필름 및 소재 역시 미국, 일본 기업에 의해 주도되고 있는 시장으로, 국내 기업의 기술 자립화 및 고부가가치 기술 선점을 위해 정부 주도의 기술개발 지원이 절실히 필요함 ㅇ (기대효과) - 고기능성 유연 필름 및 광학 소재 기술 개발을 통해 신산업 분야로 각광 받고 있는 수소 분야 및 고부가가치 디스플레이 산업을 고도화하고 선진 기술을 선점할 수 있을 것으로 기대됨 * 글로벌 컨설팅사인 맥킨지의 보고에 의하면 2050년 세계 수소경제 시장 규모는 2조5000억 달러로 예상됨 ( Hydrogen Insights: A perspective on hydrogen investment, market development and cost competitiveness, Hydrogen Council, Mckinsey & Company 2021) * 국내에서도 SK·현대자동차·포스코·한화·효성 등 5개 그룹과 중소·중견기업들이 2030년까지 수소 생산, 유통·저장, 활용 등 수소경제 전 분야에 43.4조원 규모의 민간투자 계획을 발표함 (제3차 수소경제위원회 보도자료)
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 고기능성 유연 필름 및 고투과도 광학 소재 개발 (TRL : [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계) - 0.1% 이하 저농도 수소 감지용 유연 필름 및 공정기술 개발 - 폴더블 기기용 GPa급 나노복합 광학필름소재 기술 개발 - 주간 시인성 및 운전자 편의성이 확보된 10인치급 차량용 AR HUD를 위한 광학 부품 제조 기술 및 시스템 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진 방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 106.1억원 이내 (1차년도 : 15.2억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 - 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-02-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

고분자재료

소분류

특수기능성 소재기술

산업기술분류2

대분류

전기전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이 부품및소재

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

고기능성 유연 필름 및 고투과도 광학 소재 개발

세부과제명

(1세부) 0.1% 이하 저농도 수소 감지용 유연 필름 및 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

- 탄소중립을 위한 저탄소 친환경 에너지원인 수소 산업은 전세계적으로 폭발적인 성장이 이루어지고 있는 분야로서, 향후 수소의 안정적인 저장 및 수송을 위한 누출 수소 감지기술이 주목받고 있음.

- 그중 수소 감지용 유연 필름은 다양한 폼팩터를 갖는 수소 저장 및 수송 장치의 누출 위험 부위에 부착 가능하여 누출된 수소 감지 시 색변환에 의해 위험 부위를 인지하게 하는 소재임.

- 본 기술과 관련하여 고내열 내화학 유연기판 화학소재산업/기능성 나노소재 화학소재산업/수소생산-저장-운송 및 수소연료전지, 수소차 등의 전방산업으로 이어지는 명확한 밸류체인이 확인되고 있으며, 향후 다양한 수소 활용 장치로 확대 적용 가능

ㅇ (필요성)

(기술적)

- 탄소중립 목표 달성을 위한 수소 연료의 활용 분야가 확대됨에 따라 수소 연료의 안전한 저장과 수송을 위한 신속·정확한 수소 감지의 중요성이 높아지고 있음.

- 현재 개발된 수소 감지용 유연 필름은 미국, 일본 등의 국외기업에 의해 주도되고 있으나, 반도체 소자 기반 수소 센서 대비 감지 가능한 수소 농도가 높아 활용 분야가 제한적임.

- 수소 감지용 유연 필름 기술 및 시장은 미국, 일본 등 주요 선진국에 의해 주도되고 있어, 정부 주도의 연구개발을 통해 조기에 관련 기술 및 제품을 국산화하여 급속도로 성장 중인 수소 관련 산업에 선제적으로 대응할 필요가 있음.

(정부/정책적)

- 정부는 제3차 수소경제위원회 회의를 통해 올해 수소 모빌리티, 수소 생산·유통 인프라, 핵심기술 개발과 수소 시범도시 등에 8,244억원(작년 대비 40% 증가)의 예산을 지원해 수소경제로의 전환을 가속화한다는 방침임.

- 특히 수소안전 분야 ‘수소법’ 시행에 대비해 수소제품 안전기준을 마련하고 있어, 정부 지원에 의한 기술개발을 통해 수소안전 분야에서 새로운 시장을 선점할 수 있을 것으로 판단됨.

ㅇ (기대효과)

- 글로벌 컨설팅사인 맥킨지의 보고에 의하면 2050년 세계 수소경제 시장 규모는 2조5000억 달러로 예상되며,* 국내에서도 SK·현대자동차·포스코·한화·효성 등 5개 그룹과 중소·중견기업들이 2030년까지 수소 생산, 유통·저장, 활용 등 수소경제 전 분야에 43.4조원 규모의 민간투자 계획을 발표하는 등 급격히 성장 중인 분야로서 본 기술의 국산화를 통해 국내 수소 시장을 점유할 수 있을 것으로 기대됨.

* 출처: Hydrogen Insights: A perspective on hydrogen investment, market development and cost  competitiveness, Hydrogen Council, Mckinsey & Company 2021.

- 고감도/저가형 수소 감지용 유연 필름 개발을 통해 수소 탱크, 배관, 스테이션, 연료전지자동차 등 다양한 수소 저장·수송·활용 장치에 활용되어, 수소 관련 산업 분야에서 안전한 수소에너지 활용에 기여할 것으로 기대됨.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 0.1% 이하 저농도 수소 감지용 유연 필름 및 공정기술 개발

(TRL : [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 저농도 수소 감지 시 색변환이 가능한 수소 감응형 소재 개발

- 수소 선택성을 갖는 배리어필름 소재 개발

- 높은 부착력과 연신율을 갖는 유연 기판 소재 개발

- 수소 감지용 유연 필름 공정기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	인장강도1)	PSI	≥ 700	-	700 psi (미국/Detectape)
2	연신율2)	%	≥ 300	-	300% (미국/Detectape)
3	철에 대한 부착력 (박리강도)3)	N (25 mm)	≥ 7	-	5 N/ 25mm (일본/Nitto)
4	수분 흡수율4)	% (무게)	≤ 3	-	3% (미국/Detectape)
5	수소 선택성	%	≥ 97	-	-
6	수소 검지 농도	%	≤ 0.1	-	1% (일본/Nitto)
7	수소 검지 속도	min (T90)	≤ 5 (1%)	-	5 min (100%), > 30 h (1%) (일본/Nitto)
8	수소 검지 온도 범위	℃	-60 ~ 260	-	-54 ~260 (미국/Detectape)

1) ASTM D-412, 2) ASTM D-412, 3) ASTM D-903, 4) Fed STD 601 Method 6251

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35.3억원 이내 (1차년도 : 5억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

- 1세부 신청주관기관은 총괄과제의 주관기관으로 동시 신청 필수

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-02-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기·전자

중분류

디스플레이

소분류

기타 디스플레이

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

섬유제조

소분류

나노섬유제조 기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

고기능성 유연 필름 및 고투과도 광학 소재 개발

세부과제명

(2세부) 폴더블 기기용 GPa급 나노복합 광학필름소재 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요)

- 폴더블 기기용, Pendrop 내구성을 확보한 고탄성율 나노복합 광학필름소재 기술 개발

ㅇ (필요성)

- 일반적인 광학 탄성 필름의 모듈러스는 0.2 ~ 1 MPa 범위로, Pendrop 내구성을 가지지 못하므로 이를 극복할 수 있는 GPa급 광학소재 기술이 요구됨

* Pendrop 내구성을 확보하기 위하여 모듈러스가 높은 소재를 적용하면 폴딩 성능을 잃어버리고 부착성이 저하되어 합지 성능을 가지지 못함

- 반경화 상태에서는 0.2 ~ 1 MPa의 모듈러스를 보유하여 합지 공정에 적용이 가능하고, 완전 경화 상태에선 GPa급의 모듈러스를 가져 Pendrop 저항성을 가지는 신개념의 GPa급 광학 고탄성 복합소재가 필요함

- 아울러 고탄성 및 내눌림 저항성을 극대화하고 두께를 줄일 수 있도록 나노소재 기반 기능성 나노 복합소재가 도입된 GPa급 광학 고탄성 복합소재 필요

ㅇ (기대효과)

- 기존의 광학 탄성 필름은 미국, 일본기업이 시장을 주도. 폴더블 기기는 대한민국이 시장을 선도하고 있으므로 높은 모듈러스를 갖는 고탄성 복합소재가 개발되어 취약한 Pendrop 특성을 해결한다면, 폴더블 기기의 시장 지배력 강화 기대

- 반경화/Full 경화가 가능한 소재와 기능성 나노 소재가 적용된 신개념의 광학 고탄성 복합소재부품으로 시장을 선점할 것으로 기대함

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 폴더블 기기용 GPa급 나노복합 광학필름소재 기술 개발

(TRL :  [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 이중경화가 가능한 투명 경화성 소재 개발

- 고탄성 및 내눌림, 두께 감소를 위하여 나노소재 기반 기능성 나노 복합소재 제조 기술 (고분자 內 나노소재 분산 기술)

- Pendrop 저항성, 연필경도 및 내스크래치성을 갖는 하드코팅 소재 개발

- 내눌림 저항성 및 내충격 특성을 갖는 광학용 고탄성 코팅액 제조 및 코팅 공정 기술

- Ultra Thin Glass (UTG) 적용 시제품 및 수요기업평가

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Modulus1)	MPa	≥1,000	0.1	0.2(일, Nitto Denko)
2	Pendrop 저항성2)	cm	25	15	15(미국,3M)
3	광특성(투과율)3)	%	≥90	-	90(미국, 3M)
4	폴딩성4)	회	≥20만	-	20만(미국, 3M)
5	내마모성5)	회	10	-	10

1)ISO 527 시험법을 따름

2)직경 1.0 mm, 무게 3 g Pen을 특정 높이에서 수직 낙하하여 Crack 발생 여부 확인.

3)ASTM D1003 시험법을 따름

4)1.5R 곡률반경, 1 Cycle/2초, 20만회 반복 후 필름 외관 변화 관찰

5)Steel Wool #0000 (중량 1 kg) 거리 6 cm 왕복 속도 55 rpm, 10 회 왕복

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 5억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-화학-02-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기전자

중분류

디스플레이

소분류

디스플레이

부품및소재

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

고분자재료

소분류

전기·전자정보용 소재기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

고기능성 유연 필름 및 고투과도 광학 소재 개발

세부과제명

(3세부) 주간 시인성 및 운전자 편의성 확보를 위한 10인치급 차량용 AR HUD용 광학 부품 및 시스템 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 고투명 고굴절 기능성 고분자 소재를 적용하여, 대면적 광도파로(waveguide)  형성 기술을 확보하고 이를 이용한 AR 용 광학 모듈 기술 개발

- 홀로렌즈 등 AR글라스에 적용되는 광도파로 (waveguide) 디스플레이를 제조하기 위한 핵심 공정 및 부품, 모듈 기술

- 주간 시인성 및 운전자 편의성이 확보된 10인치급 화면을 갖는 차량용 증강현실(Augmented Reality, AR) 헤드업 디스플레이(Head-Up Display)기술

ㅇ (필요성) AR기술은 전 세계적으로 급속도로 성장하고 있으며 미래 디스플레이로 각광받고 있음. 그러나 시장이 순차적으로 형성중이라 차량용 AR HUD부터 관련 기술 개발이 이루어지고 있음.

- 기존 차량용 HUD의 좁은 시야각 및 작은 크기를 극복할 수 있는 대면적 AR HUD기술 개발은 해외 선진 기업에서 적극적으로 개발 진행 중. 특히 connected car에서 인포테인먼츠용 응용이 가능해 관련 기술개발이 시급히 요구됨.

ㅇ (기대효과) 대면적 AR HUD 기술을 통해 축적된 광도파로 디스플레이 기술은 추후 초소형 안경형 웨이브가이드 디스플레이 등에 적용 가능함. 향후 착용형 디스플레이 시장에 큰 파급 효과를 줄 수 있음.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 대면적 고휘도 AR HUD 제조를 위한 10인치급 광도파로 디스플레이 소재 및 부품 기술개발 (TRL : [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 표면 변조형 회절격자 기반 광도파로 구조 설계기술 개발

∙ 나노임프린트 기반 회절격자 패턴의 광학 시뮬레이션, 설계 기술

∙ 설계치 부합된 굴절율에 따른 패턴 구조 설계 기술

∙ Red, Green, Blue에 적합한 광도파로 설계 기술

∙ 시야각(Field of View, FOV) 20°× 5°달성을 위한 대형 광학계 설계 기술

∙ 7m 이상 초점거리를 갖는 허상구현 광학계 AR HUD 설계 기술

- 표면 변조형 대면적 회절격자 기반 광도파로 제조 기술 개발

∙ 나노임프린트 기반 회절격자 광도파로 제조 기술

∙ 설계치 부합된 굴절율을 갖는 소재 공정 개발 기술

∙ Red, Green, Blue에 적합한 광도파로 제조 기술

∙ 시야각(Field of View, FOV) 20°× 5°달성을 위한 대형 광학계 제조 공정기술

∙ RGB Color 이미지 형성을 위한 개별 색상 addressing 광학계 공정기술

∙ 광도파로 기반 AR HUD 모듈에서 장초점 허상구현 광학계 모듈 제조 기술

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	화면 크기	inch	≥ 10	2	-
2	휘도	nit	≥ 10,000	8,000	10,000 (컨티넨탈, 미국)
3	FOV	degree	≥ 20 x 5	2 x 2	10x2.5 (컨티넨탈, 미국)
4	허상 초점 거리	m	≥ 7	5	7 (컨티넨탈, 미국)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 42개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 5억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-뿌리기술-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계·소재		중분류	주조/용접	소분류	다이캐스팅
산업기술분류2		대분류	기계·소재		중분류	자동차/ 철도차량	소분류	차체 및 경량화 기술
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	고진공 알루미늄 다이캐스팅 적용 경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발
	1세부	고진공 다이캐스팅용 3.0 GPa%급 알루미늄 소재 및 주조 해석 기술 개발
	2세부	랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화를 위한 진공도 70mbar 이하 고진공 다이캐스팅 공정 및 금형 기술 개발
	3세부	경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 설계 및 신뢰성 평가
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 내연기관 및 xEV 차량 모두에 적용 가능한 고진공 알루미늄 다이캐스팅 적용 랙하우징 일체형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발 - 랙하우징과 서브프레임의 일체화 및 소재 변경(스틸⟶알루미늄)을 통하여 30% 이상 부품 중량 감소 및 NVH 성능이 향상된 일체형 다이캐스팅 부품 개발 ㅇ (필요성) 부품 신뢰성이 요구되는 자동차 차체/섀시 등에 적용되는 고품질 알루미늄 합금 및 이를 적용할 수 있는 주조 공정 기술의 내재화 필요 - 최근 자동차 산업은 탄소배출규제 대응을 위한 방안으로 친환경차 개발, 경량소재 대체, 부품 일체화 및 모듈화 기술에 대한 관심이 전 세계적으로 증대 - Tesla, BMW 등 선진 완성차 업체는 고진공 다이캐스팅 공법으로 제조한 대형 부품을 차체에 적용하기 시작하였으며, 부품개수 삭감 및 중량감소에 기여 * Tesla Giga Press : Model Y 일체형 언더바디 적용 ㅇ (기대효과) 세계 최초로 개발되는 기술로서 개발 완료 시 수요 연계를 통한 상용화 적용과 국내 뿌리기술의 기술 경쟁력 확보 및 세계시장 선점이 가능 - 가속화된 친환경 자동차로의 전환으로 인해 급성장 중인 알루미늄 다이캐스팅 시장 진출 및 신규 부품 개발로 인한 신시장 창출 * 알루미늄 다이캐스팅 시장 : ‘28년 356억$ 예상, CAGR 5.1%
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 일체형 프런트 서브프레임 부품화를 위한 알루미늄 합금 소재, 고진공 다이캐스팅 공정 및 부품화 기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계) - 고진공 다이캐스팅용 3.0 GPa%급 저원가 알루미늄 소재 및 주조 해석 기술 개발 - 금형 진공도 70mbar 이하 고진공 다이캐스팅 공정 및 금형설계를 통한 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발 - 랙하우징 일체형 서브프레임 부품의 30% 이상 경량화 형상 설계 및 부품의 신뢰성 평가 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 - 패키지형과제 연구개발을 통해 획득된 유ㆍ무형의 성과물(지식재산권 등) 관리, 사업화 전략 - 패키지형과제의 사업추진방향·예산 조정(마일스톤 관리) - 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 - 연구개발 방안 및 성과 등에 대외협력업무와 대국민 홍보 - 세부과제의 진도점검, 자체평가를 실시하고 그 결과를 전담기관에 제출 - 패키지형과제에 참여하는 중소ㆍ중견기업의 특허권 소유 및 실시 문제 등이 발생하지 않도록 수시 의견 수렴 및 참여 기관이 개발한 성과 사업화 확산 방안 등 지원
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 171.4억원 이내 (1차년도 : 27.0억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1.0억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-뿌리기술-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

금속재료

소분류

구조재료

산업기술분류2

대분류

기계·소재

중분류

주조/용접

소분류

다이캐스팅

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

고진공 알루미늄 다이캐스팅 적용 경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발

세부과제명

(1세부) 고진공 다이캐스팅용 3.0 GPa%급 알루미늄 소재 및 주조 해석 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 소재 원자재값 상승 및 환경규제·연비향상 대응을 위한 자동차 섀시 부품 고진공 다이캐스팅용 고강도, 고신율 알루미늄 합금 소재 및 주조 해석 기술

- 수입 소재 대체 및 원가 절감 가능 열처리형 알루미늄 합금 설계

- 진공도 70mbar 이하 급 다이캐스팅 주조 해석 기술

ㅇ (필요성) 대부분 수입에 의존하는 고진공 다이캐스팅용 고품질 알루미늄 합금의 국산화 및 대형 부품 주조를 위한 개발 합금에 대한 주조 해석 기술 확보가 필요

- 알루미늄 합금 원소재의 가격 상승에 대응, 첨가 원소는 최소화함과 동시에 요구 물성 확보가 가능한 합금 설계 기술 개발이 요구

- 해외 완성차 업체에서는 소재 및 공정기술 개발을 통해 중·대형 섀시 부품을 양산, 적용하고 있는 실정으로 국내 기술 확보가 필요

ㅇ (기대효과) 내연기관 및 전기자동차 모두에 적용 가능한 고품질 알루미늄 합금 소재의 국산화 및 뿌리산업인 알루미늄 주조 산업의 고부가가치화에 기여, 신합금/다이캐스팅 공정 관련 소재·부품 기술 자립도 제고

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 자동차 섀시 부품 고진공 다이캐스팅 적용을 위한 고강도·고연신 알루미늄 합금 소재, 주조 해석 기술 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 고진공 다이캐스팅용 고특성·저원가 알루미늄 합금 설계 기술 개발

- 진공도 70mbar 이하 주조성 고려 합금 조성 최적화

- 고품질 잉곳 생산을 위한 용탕 관리 및 주조 공정 기술 개발

- 고진공 다이캐스팅 공정의 열/유동 거동 해석 모델 개발

- 고진공 다이캐스팅 공정 용탕 충진 및 응고 시뮬레이션 모델 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	인장강도(T5)	MPa	≥340	290	320 (독일, Rheinfelden)
2	항복강도(T5)	MPa	≥240	210	220 (독일, Rheinfelden)
3	연신율(T5)	%	≥9	5	7 (독일, Rheinfelden)
4	유동성(Silafont-36 대비)	%	≥100	-	-
5	소재 내식성(ADC12 대비)	h	72	72	-

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 52.4억원 이내 (1차년도 : 9억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-뿌리기술-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

주조/용접

소분류

다이캐스팅

산업기술분류2

대분류

기계·소재

중분류

자동차/

철도차량

소분류

차체 및

경량화 기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

고진공 알루미늄 다이캐스팅 적용 경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발

세부과제명

(2세부) 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화를 위한 진공도 70mbar 이하 고진공 다이캐스팅 공정 및 금형 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 고진공 다이캐스팅을 통한 랙하우징, 프런트 서브프레임 일체형 부품화 기술 개발

- 알루미늄 다이캐스팅 부품은 주조 시 용융합금에서 발생되는 수소가스가 제품에 기공(Pore)의 형태로 잔존하기 쉽기 때문에 높은 기계적 특성을 요하는 대형 섀시부품의 부품화를 위해서는 고진공 다이캐스팅 공정기술 및 최적금형설계를 통한 주조건전성 확보가 필요

- 금형 Cavity 내부 진공도 70mbar 이하 고진공 다이캐스팅 금형 설계 및 고진공 요소장치 개발을 통한 기공 크기 0.5 mm 이하의 고품위 랙하우징 일체형 서브프레임 부품화

- 고진공 다이캐스팅 공정개발을 통한 선진사 부품대비 동등 이상의 기계적 특성 및 열처리특성 확보를 위한 제품내부 수소농도 10cc/100gAL 이하 달성

ㅇ (필요성) 환경규제에 따른 연비향상을 위해 자동차 차체용 고품질 경량부품을 고진공 다이캐스팅 공법으로 제조하기 위한 공정 기술 개발이 필요

- 고진공 다이캐스팅 공정 기술은 대부분 해외 기술에 의존 중으로 향후 소재·부품 경쟁력 확보를 위하여 기술 개발이 필요

- Tesla, BMW 등 선진 완성차 업체는 고진공 다이캐스팅 공법으로 제조한 대형 부품을 차체에 적용하기 시작하였으며, 이를 통한 부품개수 삭감 및 중량감소에 기여 가능

* Tesla Giga Press : Model Y 일체형 언더바디, 일체형 프런트 사이드멤버 적용

- 국내 자동차 산업은 국가 주력 산업으로 자동차 섀시 부품의 경제적 경량화 기술 확보를 통하여 관련 뿌리산업의 글로벌 경쟁력 확보를 위해 정부 지원이 필요

ㅇ (기대효과) 고진공 다이캐스팅 기술은 주조품 내부기공 결함을 능동적으로 제어함으로써 기존 주조품과 달리 열처리 또는 용접이 가능하여 특성 향상은 물론 제품 적용 범위도 확대가 가능

- 자동차 경량화 및 다양한 산업(IT/항공/철도/조선)에서 필요로 하는 고정밀·고부가가치 기술이며, 부품에 대한 고객 기술 종속성이 크고 국산화 잠재력이 큰 분야로 급속한 성장세가 전망됨

- 알루미늄 다이캐스팅 시장은 연평균 5.1%의 성장률로 ‘28년 356억$ 규모의 시장을 형성할 것으로 전망

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 금형 진공도 70mbar 이하 고진공 다이캐스팅 공정 및 금형설계를 통한 고품위 랙하우징 일체형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 고진공 주조공정 전자제어시스템 및 장비 연계제어 기술 개발

- 고진공 다이캐스팅 주조용 금형 진공방안 및 냉각 설계 기술 개발

- 고진공 요소시스템 설계(진공밸브, 플런저, 사출슬리브 등)

- 정량제어 오일 공급시스템 및 진공급탕시스템 기술 개발

- 다이캐스팅 공정 최적화를 통한 랙하우징 일체형 프런트 서브프레임 주조결함 최소화

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	금형 진공도	mbar	≤ 70	100	≤ 70 (Swiss, Fondarex)
2	수소가스함량	cc/100g	≤10	20	10 (Japan/Ryobi)
3	가공면 기공 크기	mm	≤ 0.5	0.8	0.5 (Japan/Ryobi)
4	경량화율	%	≥ 30	-	-

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 63억원 이내 (1차년도 : 10.8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-뿌리기술-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

주조/용접

소분류

다이캐스팅

산업기술분류2

대분류

기계·소재

중분류

자동차/

철도차량

소분류

차체 및

경량화 기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

고진공 알루미늄 다이캐스팅 적용 경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 부품화 기술 개발

세부과제명

(3세부) 경량화율 30% 이상 랙하우징 일체 I-형 프런트 서브프레임 설계 및 신뢰성 평가

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 랙하우징 일체형 프런트 서브프레임 부품의 설계와 신뢰성 평가를 위한 기술 개발

- 일체형 프런트 서브프레임을 고압·고진공 다이캐스팅 공법으로 제조하기 위한 부품 형상 설계와 신규 부품 시험·평가 기준 정립

ㅇ (필요성) 최근 자동차 산업은 탄소배출규제 대응을 위한 방안으로 친환경차 개발, 경량소재 대체, 부품 일체화 및 모듈화 기술에 대한 관심이 전 세계적으로 증대되고 있음

- 일체화 기술 개발을 통해 원가 절감 및 성능 향상 측면에서 생산성 및 품질 균일성 확보가 가능

ㅇ (기대효과) 자동차용 부품의 일체화·모듈화 기술은 최근 경량화, 고효율화를 요구하는 친환경 자동차 산업의 핵심 기술임

- 연비향상, 주행안정성 향상을 위한 핵심 기술로 활용될 수 있으며, 기존에 없던 새로운 부품 개발을 통해 신시장 창출 및 국내 자동차 산업의 기술 경쟁력 확보, 세계시장 선점이 가능

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 랙하우징 일체형 서브프레임 부품의 30% 이상 경량화 형상 설계 및 부품의 신뢰성 평가 기술 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 수요 연계를 고려한 구조해석 기반 기술개발 대상 부품 일체형 및 경량화 형상 설계 및 Integration을 고려한 기술개발

- 일체형 서브프레임의 양산성을 고려한 성형공정인자 최적화

- 강성, 내구, NVH 특성을 고려한 형상 최적화 설계

- 데이터 기반 FMBD 및 피로내구 예측 해석 모델 개발

- 진동 전달계 특성을 반영한 모듈 구성 및 NVH 특성 평가/개선

- 일체형 Sub-Frame 부품의 신뢰성 평가 기준 정립

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	단품 1차 고유진동수(스틸대비)	Hz	동등이상	-	-
2	좌굴강도	kgf	동등이상	-	-
3	전후내구성능	만회	≥ 50	50	50(일본, 도요타)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 57개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) (1단계 33개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 55억원 이내 (1차년도 : 7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지(품목)-조선해양-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	선박소재/구조기술
산업기술분류2		대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	기타 조선/해양 시스템 관련 기술
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 ■ 해외연계 ■ 특허연계 ■ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
품목명	총괄	선박용 액체수소 화물창 전용 소재 개발 및 기자재 운용/검증기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)
	1세부	액체수소 화물창 극저온 소재 개발
	2세부	액체수소 화물창 Mock-up 설계・제작 및 소재・기자재 적용 기술
	3세부	선박 운항환경 및 화물창 운용조건 하 Mock-up 성능 검증
1. 개념
□ 개념 ㅇ 수소의 대량 이송을 담당하는 액체수소 운송선 화물창 전용 소재, 기자재 및 용기를 개발하고 선박 운용환경에서 평가 및 검증 수행 * 수소 대량 운송의 효율적인 대안은 선박을 이용한 액체수소 운송 ㅇ 액체수소 저장과 운송에는 ① 액체수소와 직접 맞닿게 되는 강재와 자연기화를 최소화시키기 위한 초저온 유지용 단열시스템, ② 액체수소 전용 양・하역 장비에 사용되는 신개념 기자재 부품의 확보가 필수적으로 요구됨 ㅇ 액체수소 화물창을 완성시키는 全단계 ①소재 ②기자재를 대상으로, 국산 기술을 활용한 소재 개발 및 Mock-up을 이용 한 성능검증을 통해 소재・기자재의 화물창 적용 기술을 확보함 □ 개발내용 ㅇ 액체수소 화물창 극저온 소재 개발 ㅇ 액체수소 화물창 Mock-up 설계・제작 및 소재・기자재 적용 기술 ㅇ 선박 운항환경 및 화물창 운용조건 하 Mock-up 성능검증 □ (총괄) 역할 및 기능 ㅇ 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 ㅇ 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업 전략 수립 지원 ㅇ 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등
2. 지원 필요성
ㅇ (기술적) 액체수소는 고압수소에 비해 저장효율이 뛰어나기 때문에 선박을 이용한 대량 수소의 저장과 운송에 유리하지만, 수소취성에 의한 불확실성을 해결하고 영하 253도의 초저온 영역에서의 기화 손실을 최소화하는 소재기술이 필수적 - LNG 저장시스템(영하 163도)의 단순 확대 적용으로는 시스템 두께 문제 등 기술적 한계가 있어, 완전히 새로운 형태의 소재 및 시스템 적용이 필요함 ㅇ (경제적) 선박용 액체수소 화물창 독자 기술 미확보 시의 해외 기술 종속에 의한 장기간 국익 저해 상황이 예견되며, 이에 대비하기 화물창 핵심기술 개발 필요 - 현재의 조선해양・기자재 산업은 신기술 확보를 위한 비용・인력 투입 어려움 - LNG운송선의 경우, 화물창 설계 및 소재·부품 분야 원천 기술 미확보로 인한 국외 기술료 지급(2조원에 이르는 누적 지급액 규모)은 현재도 여전히 큰 문제점임 - 새롭게 열리고 있는 액체수소 운송선 화물창 시장에서의 기술 종속을 피하고 핵심기술이 산업계로 환원되어 상용화까지 연결될 수 있도록 국가지원이 절실 ㅇ (정부/정책적) 수소의 수요는 지속적 증가추세에 있고, 국내 탄소중립 사회 실현을 위한 해외 청정수소 수입 계획에 따라 효과적인 대량 운송을 위한 화물창 핵심기술 개발 및 준비 필요 - 수소공급량 충족을 위해 액체수소 운송선 기반의 해상 공급망 구축 필요 (정부 수소경제활성화로드맵, ‘19년) - 수소의 세계적인 유통을 위해 액체수소 운송선 분야에서 기술 선도 전략과 대규모 청정수소 유통망 활성화 계획 필요 (정부 수소경제 성과 및 선도국가 비전, ’21년)
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 197.4억원 이내 (1차년도 : 22.0억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1.0억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함 ㅇ 기타사항 3 : 동 과제의 3세부과제는 해외연계 과제로 해외기관 참여 필수

관리번호	22-패키지(품목)-조선해양-01-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	선박소재/구조기술
산업기술분류2	대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	기타 조선/해양 시스템 관련 기술
해당여부	□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 ■ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	선박용 액체수소 화물창 전용 소재 개발 및 기자재 운용/검증기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(1세부) 액체수소 화물창 극저온 소재 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 액체수소 대량 이송을 위해 사용되는 화물창 내・외부 열차단을 목적으로 사용되는 국내 원천기술 기반의 소재 개발 및 시스템 설계・제작 기술 - LNG 대비 영하 90도 정도 낮은 더 온도에서 저장・운송되고, 수소취성 문제가 존재하는 액체수소 화물창에는 LNG 운송선에 적용되는 소재를 단순 확대 적용하기에는 기술적 한계점이 존재함 - 해외 기술에 종속되지 않고, 국내 기술로 제작된 액체수소 운송선 화물창에 적용되는 전용 소재를 개발하고, 화물창(Mock-up) 적용기술 개발이 목적 □ 개발내용 ㅇ 액체수소 화물창 적용 강재의 액체수소 환경 평가 및 단열재 개발 - 액체수소 화물창 적용 강재 기술 (국내 원천기술) * 수소 장입 및 침투 환경에서 소재 성능 평가 (수소 취화 방지 설계) * (기본물성) 모재/용접부/열영향부 인장시험, 연신율 평가 (상온/-253도) * (저온취성) 모재/용접부/열영향부 극저온 충격시험 > 27J (-253도) * (수소기밀) (멤브레인 lap joint) 용접부 수소가스기밀성 검증 - 액체수소 화물창 적용 극저온 단열소재 기술 개발 (국내 원천기술) * 열전도도 7mW/mK 이하 (상온) & 4mW/mK 이하 (-253도) * 압축강도 300kPa 이상 (@ 10% strain) - 액체수소 화물창 강재 및 복합 단열재 최적화 기술 (국내 원천기술) * 액체수소 화물창 탱크 타입・요구성능을 고려한 강재(방벽)・복합재(단열재) 조합・적층 기술 개발 * 충진재 및 MLI 등 단열시스템 최적화 기술 개발
2. 지원 필요성
ㅇ (기술적) 액체수소 화물창에 유입되는 열로 인해 액체수소는 지속적으로 기화가 발생함. 기화율(BOR)을 최소화하고, 기화되는 수소에 의한 내수소취성을 확보하기 위한 소재의 역할이 매우 중요함 - 기술 선점이 되지 않은 액체수소 화물창 타입에 의존하여 요구되는 성능이 상이하여 화물창 타입에 의존하여 극저온, 수소취성에 견디는 최적의 강재선정 필요 - 화물창의 크기가 항공, 차량 등에 비해 크기 때문에 고진공 기반의 단열 기술이 적용되기 어렵고, 적재량이 많아 일정 수준 이상의 강도를 보유한 단열소재 개발이 필요 ㅇ (경제적) 액체수소 화물창 시장은 지속적인 성장이 예상되어 관련 핵심 소재의 기술개발 확보를 통해 초기 시장 진입 및 선점의 중요성 부각 - 향후 지속적인 성장이 예상되는 액체수소 화물창 관련 산업에서 산업의 근간이 되는 소재기술을 선점하지 못하면 해외 기술에 의존할 수밖에 없을 것 * 현재 LNG 선박 화물창의 경우, 단열소재 관련 기술료를 GTT社(프랑스)에 지불하고 있으며, 액체수소 화물창의 경우 가와사키중공업(일본)에서 개발한 이력이 있음 * 국내 기술로 확보한 극저온 강재는 LNG선 시장진출을 위해 10년 이상의 기간 소요 ㅇ (정부/정책적) 탄소중립 사회 달성 및 수소 경쟁 활성화를 위해 수소 저장·운송·활용에 적용 가능한 극저온 소재 및 적용 기술개발 지원 필요 - 우리나라가 비교 우위에 있는 친환경 선박 건조에 적용하는 것을 기점으로, 육상용 수소저장탱크, 우주항공 등으로 확대 적용이 가능하며, 신시장 창출로 수출 증대 및 일자리 창출 기대
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 50.4억원 이내 (1차년도 : 5.6억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호	22-패키지(품목)-조선해양-01-02			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	선박소재/구조기술
산업기술분류2	대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	기타 조선/해양 시스템 관련 기술
해당여부	□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 ■ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	선박용 액체수소 화물창 전용 소재 개발 및 기자재 운용/검증기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(2세부) 액체수소 화물창 Mock-up 설계・제작 및 소재・기자재 적용 기술
1. 개념
□ 개념 ㅇ 단순 소재와 부품・기자재의 요소기술을 확보하는 것에 더 나아가 액체수소를 이용해 운용 시나리오를 고려한 성능검증 테스트・검증에 관한 기술 ㅇ 70m3 이상의 액체수소 화물창 Mock-up을 제작하고, 액체수소의 운용환경을 고려하여 개발된 소재와 화물창 부품・기자재의 사용 적합성을 평가 □ 개발내용 ㅇ 액체수소 화물창 Mock-up 설계・제작 및 소재・기자재 적용 기술 - 멤브레인 및 C-type 화물창 Mock-up 설계・제작 * Mock-up 수량 : 2기 (멤브레인 1기, C-type 1기) * 멤브레인 및 C-type CCS mock-up 각각 70m3 이상 설계/제작 (1세부 개발 소재 및 등가 이상의 소재 적용) * Mock-up 탱크 Hull 및 지지구조(C-type) 설계 및 구조안전성 평가 * Mock-up 탱크 타입별 제작 절차 수립 및 제작, 단열시스템・Fitting류 시공・설치 - 개발 극저온 소재의 화물창 적용 기술 * 멤브레인 방벽 피로수명 및 내압성능 평가 * Mock-up용 단열시스템 기본설계 (BOR <= 2.0%/day) - 액체수소 화물창 부품・기자재 화물창 적용 기술 * Mock-up 시험을 위한 부품, 기자재 사양 설계 (펌프, 배관, 밸브, 계측기기 등) (1세부 개발 소재 및 등가 이상의 소재 적용) * CCS, CHS 관련 극저온 기자재(밸브, 펌프 등) 기술 분류 - 멤브레인 및 C-type 화물창 Mock-up 승인 * Mock-up 가스시험설비 승인 (예: 선급, KGS, ASME 혹은 동등 이상)
2. 지원 필요성
ㅇ (기술적) 개발되는 액체수소 화물창용 소재는 개별 재료성능과 더불어 실제 화물창 적용 하에서의 성능, 안전성 평가가 요구되며, Mock-up 테스트를 통해 이를 수행하여야 함. 한정된 제원, 시험환경에서 개발 소재・시스템의 성능, 안전성 검증이 이루어지고, 해당 결과가 실제 화물창 레벨에서도 일정 수준 유효성을 가질 수 있도록 하는 Mock-up 설계・제작 기술 및 테스트를 위한 기자재 적용 기술 개발이 요구됨 - 수소의 대량 저장 및 운송을 위해 필요한 초저온 저장시스템 및 부품(기자재) 개발을 통해 육상 터미널, 미래 해상 터미널에서의 저장탱크에도 활용 가능 ㅇ (경제적) Mock-up 설계・제작 및 테스트를 위해 필요한 시간, 인프라 구축을 위한 비용 부담은 소재개발 단계 이후의 사업화 추진 저해요소로 작용함. 공공/공용목적의 Mock -up 인프라와 정립된 Mock-up 설계・제작기술은 향후 화물창 소재・시스템 개발 및 사업화를 위한 경제적・기술적 부담을 최소화하는 사업화 지원기술로 활용 가능함 - 대량의 수소를 안정적으로 저장할 수 있는 기술 확보를 통해, 대형화 추세에 있는 수소모빌리티 저장시스템, 가정, 건물, 발전용 액체수소 저장시스템 산업과의 시너지 확산이 가능하며, 이로 인한 경제적 효과를 획득할 수 있음 ㅇ (정부/정책적) ‘21. 10 “수소경제 성과 및 수소선도국가 비전” 보고에서 수소사용량 대폭 확대(’30년 390만톤, ‘50년 2,700만톤, 수소경제활성화 로드맵 대비 2배이상) 계획을 발표하였으며, 이를 이행하기 위한 해외 생산 수소의 국내 운송, 더불어 우리나라 주도의 글로벌 수소공급망 구축을 위해서는 액체수소 운송선의 핵심기술, 국내독자 기술을 조기에 상용화하는 지원책이 절실함
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 98.0억원 이내 (1차년도 : 10.9억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호	22-패키지(품목)-조선해양-01-03			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	선박소재/구조기술
산업기술분류2	대분류	기계・소재		중분류	조선/해양시스템	소분류	기타 조선/해양 시스템 관련 기술
해당여부	□ 표준연계 ■ 해외연계 ■ 특허연계 ■ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	선박용 액체수소 화물창 전용 소재 개발 및 기자재 운용/검증기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(3세부) 선박 운항환경 및 화물창 운용조건 하 Mock-up 성능 검증
1. 개념
□ 개념 ㅇ 액체수소 화물창의 운항환경을 고려한 소재 및 기자재의 화물창 적용에 관한 평가기술 및 절차 정립 필요 - 기존 극저온 화물창 관련 평가기술은 영하 163도의 LNG 저장시스템 기술 위주이며, 액체수소의 적하역 시 소재・기자재에 대한 안전성 평가기술 마련 필요 * 선박용으로 LNG는 영하 163도의 온도범위에서 성능평가를 진행하고 있지만, 영하 253도의 액체수소까지 측정 가능한 평가기술은 부재함 □ 개발내용 ㅇ 선박 운항환경 및 화물창 운용조건 하 Mock-up 성능검증 - 화물창 적용 개발 강재 및 단열소재 성능검증 * -253도 강재 강도, 피로, 충격, 용접성, 내수소취성 특성 검증 (시험절차서 개발) * -253도 단열재 유효 단열성능 평가 (시험절차서 개발) - 액체수소 운용조건을 고려한 운용절차 및 Mock-up 성능검증 * 액체수소 Mock-up 적하역 시나리오 시험 수행 및 소재・기자재 검증 (시험절차서 개발) * BOR, Holding Time 평가 (시험절차서 개발) * 액체수소 운용에 대한 위험도 평가, 기자재 안전 요건 지침서 개발 - 소재 적용성 평가기술 개발 (단열 및 BOG 평가기술 등) * 측정 결과 기반의 BOR, Holding Time 예측 모델 개발 * 소재 손상 발생 시 시나리오별 대응 지침서 개발 - In-situ 선박 운항환경을 고려한 기자재 안전성 평가 * 내충격성능, 구조성능, 내화성능 테스트 및 지침서 개발 * 운항 중 발생 가능한 잠재 위험 요소 식별 및 안전성 테스트 수행을 위한 시나리오 구축
2. 지원 필요성
ㅇ (기술적) 액체수소 저장탱크는 금속‧복합소재로 구성되어, 극저온에서의 강도 및 단열성능의 확보, 수소 유기 취하 및 화재/폭발과 같은 안전성을 확보하기 위해 제품 상용화를 위한 Pilot 실증 연구를 포함한 기술개발 추진이 필요함 - 대용량 Test Bed 구현을 통해 수송・저장 분야에 활용되는 액체수소 화물창의 BOR, 용기 안전성 설계 및 제작 시 성능평가용으로 활용될 수 있음 ㅇ (경제적) 액체수소 화물창 운용환경을 고려한 평가기술 개발 및 지원을 통한 액체수소 저장・운송 기자재 성능평가 비용 절감 및 기술경쟁력 강화 가능 - 성능평가 설비 및 평가기술의 확보가 국제표준과 연결될 경우, 초저온 산업 및 수소산업에서 평가를 통한 부가가치를 새롭게 창출할 수 있을 것으로 예상됨(향후 사업 결과물을 활용한 표준화 활동 추진 계획 수립 권고) ㅇ (정부/정책적) ‘수소사회’를 맞이하여 급격히 성장하는 수소 수요/공급 규모를 충족하기 위해서는 액체수소의 운송 및 저장용기 관련 산업이 비례하여 증가될 것으로 예상되고, 특히 대량의 에너지 교역에 효율적인 액체수소 운송선의 필요성이 대두되고 있어 상용화를 위한 화물창 관련 제품 기술 개발이 절실히 필요함 - 세계 수소시장 규모는 ’17년 1,292억 달러에서 연평균 6% 성장하여 ’50년 2.5조 달러 매출이 예상되며 수요도 점차 증가하여 ’50년에는 546백만 톤의 수요 예상 - 전 세계 수소 생산시장은 2016~2021년간 5.2%의 연평균 성장률로 성장을 지속하여 ‘21년에는 1,520억 9,000만 달러에 이를 전망
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 48.0억원 이내 (1차년도 : 5.3억원 이내) ㅇ 주관기관 : 비영리기관 (수요기업 참여 필수) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호		22-패키지(품목)-조선해양-02			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계·소재		중분류	조선/해양 시스템	소분류	주기/보기 및 추진계통부품
산업기술분류2		대분류	전기·전자		중분류	중전기기	소분류	발전기/전동기 및 제어
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
품목명	총괄	3000톤급 선박 전기 추진시스템 핵심 소재 및 부품 기술 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
	1세부	선박 추진용 대용량 영구자석 전동기 핵심 소재부품 국산화 개발
	2세부	선박 추진용 2MW급 영구자석형 동기전동기 및 드라이브 유닛 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 선박용 전기 추진시스템 핵심 부품인 추진 전동기 및 드라이브 유닛 패키지 개발 - 3,000톤급 중형 선박에 탑재 가능한 선박용 전기추진시스템 핵심 부품인 추진전동기 및 드라이브 유닛 국산화 개발 □ 개발내용 ㅇ 선박추진을 위한 MW급 영구자석 전동기용 핵심 소재부품 개발 - 절연용 소재부품 기술개발 및 성능/신뢰성 품질확보 수명평가 - 영구자석 제조기술 개발 ㅇ 2MW급 영구자석 동기전동기 및 드라이브 유닛 개발 - 선박 추진용 부하운전 조건 고려한 PMSM 설계 및 제조 기술개발 - 전동기 구동 및 제어 드라이브 유닛 개발 ㅇ 대용량 전기추진시스템의 성능 및 신뢰성 평가 □ (총괄) 역할 및 기능 ㅇ 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 ㅇ 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업 전략 수립 지원 ㅇ 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - 친환경 미래선박 기술로 전기추진 선박, 가스연료 선박, 수소전지 선박 등이 대두됨에 따라 선박 추진을 위한 대형 추진 전동기의 필요성이 증가되고 있으나 국내 기업은 기술력이 부족한 상황임 * 선박 추진용 대형 전동기 기술은 해외 소수 기업(ABB(핀란드), SIEMENS(독일))이 시장을 독점하고 장기적인 독주를 시사하고 있어 국내 기업을 통한 연구개발 추진이 필요함 - 대용량 모터 및 구동 시스템을 구성하는 소재, 부품의 경우 해외 부품 의존도가 높은 실정으로 전기 절연물, 영구자석 같은 소재의 경우 해외 부품 의존도가 특히 높아 국내 소재, 부품 기술개발을 통해 기술 자립이 필요한 실정 ㅇ 경제적 지원필요성 - 모터 제조에 필수인 소재부품의 수입의존도(절연물은 일본, 영구자석의 경우 중국 등)가 매우 높은 실정으로 국내 기술개발과 신뢰성 검증이 필요함 - 전기추진 방식을 적용한 선박들이 국내 개발, 건조되고 있지만 추진 전동기 및 제어 시스템은 외국 제조사 제품을 탑재하고 있는 실정으로 전기추진시스템 핵심 기자재인 추진 전동기, 드라이브 유닛 패키지 개발 시급함 - 2MW급 추진용 전동기는 약 3,000톤급 중형선박에 탑재 가능한 용량으로 연근해를 운항하는 내항 화물선, 페리선, 차도선, 각종 관공선 등에 적용 가능함 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 친환경 고효율 미래선박의 필수, 핵심 기자재인 선박용 모터의 글로벌 해외 기업이 독점하는 상황을 미연에 방지하고 선박 추진 기술이 전기추진으로 변화하기 시작하는 시점에 원천 기술 확보를 통한 기술 강국 위상 제고 가능함 - “2050 탄소중립 추진 전략” 발표, 탄소중립에 의한 산업생태계에 新 패러다임이 제시되었고, 세계 조선·해운시장이 기존의 화석연료선박에서 친환경 선박 체계로 패러다임 전환 중으로 미래친환경선박 개발에 있어 전기추진 선박의 핵심 부품인 추진 전동기 및 드라이브 유닛 경쟁력 강화 및 기술 확보 필요함
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 110.0억원 이내 (1차년도 : 22.0억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 0.8억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호	22-패키지(품목)-조선해양-02-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	기계·소재		중분류	조선/해양 시스템	소분류	주기/보기 및 추진계통부품
산업기술분류2	대분류	전기·전자		중분류	중전기기	소분류	발전기/전동기 및 제어
해당여부	□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	3000톤급 선박 전기 추진시스템 핵심 소재 및 부품 기술 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(1세부) 선박 추진용 대용량 영구자석 전동기 핵심 소재부품 국산화 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 선박추진을 위한 MW급 영구자석 전동기용 핵심 소재부품 개발 - 선박의 추진을 위한 대용량 전동기의 크기, 저속/고토크 성능 특성, 광범위한 전압/주파수 변조 특성 반영한 핵심 소재부품 국산화 기술 개발 - 모터 제조에 필수인 소재부품의 수입의존도(절연물은 일본, 영구자석의 경우 중국 등)가 매우 높은 실정으로 국내 기술개발과 신뢰성 검증이 필요함 □ 개발내용 ㅇ 절연용 소재부품 기술개발 및 성능/신뢰성 품질확보 수명평가 - 영구자석 전동기 절연 핵심성능 확보 절연소재부품 설계 및 제조 기술 - IEC 60034-18-41 기반 절연성능 및 내구 신뢰성 평가 ㅇ 영구자석 제조기술 개발 - PMSM 적용을 위한 영구자석 설계 및 제조 기술 개발 ㅇ 2MW급 선박 추진 전동기용 시제품 제작 및 적용성 검증
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - 모터 제조에 필수인 절연물, 영구자석 소재부품은 성능과 신뢰성 그리고 경제적인 문제로 일본, 스위스(절연 부품류), 중국(영구자석 부품류) 등 수입의존도가 매우 높은 품목으로 국내 기술개발과 신뢰성 검증이 필요함 - 선박 추진용 대용량 전동기는 선박의 특수한 환경에 노출되어 열적, 전기적, 기계적 스트레스 환경에 상시 노출되어 있으며 이러한 요소가 단독, 복합적으로 전동기 소재부품에 작용하여 성능과 수명을 저하시키므로 내구성을 평가하고 선박 적용성을 검증하는 노력이 필요함 ㅇ 경제적 지원필요성 - 국내 회전기기(발전기, 전동기)에 사용되는 절연용 소재부품의 경우 해외 선진사(Nippon Rika, VonRoll)에서 국내 시장 대부분을 점유하고 있으며, 오랜 기간 국내 회전기기 업체에 독점적으로 납품함에 따라 국내 권선 절연시스템 관련 부품, 소재 전문 업체들이 어려움을 겪고 있음 - 영구자석은 전동기 제작 재료비의 높은 비중을 차지하는 핵심소재부품이나 수입의존도가 매우 높은 소재부품으로 선박 추진을 위한 대용량 모터의 경우 한대당 수억원 규모의 금액으로 국내 제조기술 개발을 통한 경제적인 파급 효과가 큰 품목임 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 선박 추진을 위한 대용량 전동기의 핵심 기술인 절연용 소재부품과 영구자석 기술의 국내 개발과 내구성 및 신뢰성 확보를 통해 수입의존 리스크 감소
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 42.7억원 이내 (1차년도 : 8.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호	22-패키지(품목)-조선해양-02-02			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1	대분류	기계·소재		중분류	조선/해양 시스템	소분류	주기/보기 및 추진계통부품
산업기술분류2	대분류	전기·전자		중분류	중전기기	소분류	발전기/전동기 및 제어
해당여부	□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
	□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
총괄품목명	3000톤급 선박 전기 추진시스템 핵심 소재 및 부품 기술 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
세부 품목명	(2세부) 선박 추진용 2MW급 영구자석형 동기전동기 및 드라이브 유닛 개발
1. 개념
□ 개념 ㅇ 3,000톤급 연안선박(내항 화물선, 페리선, 차도선, 각종 관공선)에 적용 가능한 2MW급 영구자석 동기전동기 전기추진시스템 개발 □ 개발내용 ㅇ 선박 추진용 2MW급 영구자석형 동기전동기 설계, 제조 기술 개발 - 프로펠러 직결형(감속기 제외) 저속/고토크 전동기 설계 - 선박 축계 시스템(프로펠러, 샤프트)을 고려한 구조해석 - 토크밀도 향상 및 소형경량화 형상최적화 개발 - 영구자석 적용 회전자 제조 및 냉각 구조 개발 ㅇ 대용량 영구자석형 동기전동기 구동 및 제어 드라이브 유닛 개발 - 선박 추진 운영 고려한, 개발 모터 구동 드라이브 개발 - 드라이브 유닛 냉각 설계 ㅇ 대용량 전기추진시스템의 부하조건 성능 및 신뢰성 평가 - 운전 성능 및 신뢰성 평가를 위한 시험 최적화 기술 개발 - 추진 전동기, 드라이브 각 모듈 및 시스템에 대한 부하성능 및 신뢰성 평가
2. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - 선박용 전기 추진시스템과 같은 특수 분야의 추진 전동기, 드라이브 유닛은 운전 성능뿐 아니라 내구성 및 신뢰성 요구 문제로 유럽 및 일본에서 수입하고 있어 고 신뢰성 추진 전동기, 드라이브 유닛 기술개발 지원 필요 * 운전 성능 및 신뢰성 검증을 통한 선주 선호도 향상 노력 필요 ㅇ 경제적 지원필요성 - 현재 국내외 선박용 전기추진시스템(전동기, 드라이브 유닛)은 ABB(핀란드), SIEMENS(독일) 등 해외 제작사들이 시장을 선점하여 공급 중 * 산업용 및 일반 육상용 전동기, 드라이브 유닛의 경우 한·일·미·독 업체 간 기술격차가 거의 없으나, 선박 추진용과 같은 대용량 특수 기기의 경우 선주로부터 신뢰성 등의 문제로 납품 실적이 많은 제품이 선호됨 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 친환경 미래 선박 핵심 기자재 기술 확보 및 능동적 대처를 통한 국내 조선 산업 경쟁력 강화 및 기술 확보 필요 - 특정 국가 수입의존 리스크 감소를 위해 선박용 전기 추진시스템 운전 성능 및 신뢰성 확보를 통한 국산화 추진 필요
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 66.5억원 이내 (1차년도 : 13.3억원 이내) ㅇ 주관기관 : 기업 * 전기안전 위험성 및 개발 구현에 필요한 기술 장벽이 높은 대용량 전기추진시스템 핵심 부품인 추진 전동기, 드라이브 유닛 패키지에 대하여 국내 대기업 주관기관 선정 필요 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-전기수소차-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계·소재		중분류	자동차/철도차량	소분류	전기 및 전자장치
산업기술분류2		대분류	화학		중분류	고분자재료	소분류	고분자가공기술
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 ■ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	그린카 전력변환장치용 커패시터 박막필름 및 적용/검증기술 개발
	1세부	고내구 필름 커패시터용 고내열 박막 필름 및 몰딩소재 기술 개발
	2세부	그린카 전력변환장치용 고내구 필름 커패시터 개발
	3세부	필름 커패시터의 xEV 전력변환장치 적용성 평가/검증기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) xEV 전력변환장치용 필름 커패시터*의 공급 안정성 제고 및 내구성 확보를 위한 필름 커패시터의 박막 필름 내재화 기술과 필름 커패시터의 소형 경량화 및 내구성 확보 기술 * 전력변환장치용 전압의 평활을 위한 DC 링크 커패시터 - 수입에 의존하고 있는 필름 커패시터용 PP(폴리프로필렌) 필름의 박막화, 균일도 향상 기술 내재화 및 커패시터 적용/검증 기술 개발 ㅇ (필요성) 필름 커패시터는 전력변환장치의 고밀도 설계 시 높은 온도의 주변환경에서 동작되므로 고온 동작 특성 확보가 필요하며, 이를 위해 부품재질의 성능 개선과 방열특성의 개선이 요구됨 - 필름 커패시터의 소형화 및 고전압 대응을 위해서는 필름의 균일 박막화와 내열성 향상 기술이 요구됨 ㅇ (기대효과) 향후 xEV 시장이 지속 성장할 것으로 예상되며, 관련 부품소재 기술 내재화로 시장 경쟁력 제고 - 필름 커패시터 세계시장은 21억불(‘18)에서 26억불(’26)로 성장 전망 * 전기차용 필름 커패시터는 일본 파나소닉, TDK, 미국 KEMET, AVX 등이 세계시장 주도
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : xEV 전력변환장치에 사용되는 필름 커패시터용 고내열성 박막 필름의 국산화 및 적용/검증 기술 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계) - 필름 커패시터용 고내열 박막 필름 및 몰딩소재 기술 개발 - 필름 커패시터의 열적/전기적 안정성 향상 기술 개발 - xEV용 필름 커패시터의 내구 신뢰성 및 상용성 검증 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 각 세부과제의 종합관리 및 사업추진 방향 조정 - 연구개발을 통해 획득한 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 125.2억원 이내 (1차년도 : 22.5억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제의 1세부과제는 해외연계 과제로 해외기관 참여 필수

관리번호

22-패키지-전기수소차-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

전기 및 전자장치

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

고분자재료

소분류

고분자가공기술

해당여부

□ 표준연계     ■ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

그린카 전력변환장치용 커패시터 박막필름 및 적용/검증기술 개발

세부과제명

(1세부) 고내구 필름 커패시터용 고내열 박막 필름 및 몰딩소재 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) xEV용 전력변환장치에 사용되는 필름 커패시터의 신뢰성 제고 및 품질 확보를 위해 커패시터용 필름의 내열성과 균일도 향상을 위한 핵심소재 및 제조 기술 개발

- xEV용 전력변환장치의 고전압화 및 고온 동작 환경에 효과적으로 대응하기 위한 필름 커패시터의 고도화가 필요성이 제기되고 있음

* 필름 두께가 불균일하면 최종제품의 두께 편차가 커지며, 두께가 두꺼울수록 소형화에 어려움이 있음

- 커패시터의 온‧습도 내구성 향상 등을 위한 몰딩용 수지 특성 향상 필요

ㅇ (필요성) xEV 전력변환장치용 필름 커패시터의 기재인 필름의 박막화, 두께 균일도 및 내열성 향상 필요

- 커패시터의 고온 특성 및 제품 균일도의 요구가 증대되고 있으며, 이에 따른 내열특성 개선 및 소재 내재화율 제고 등 기술 개발 필요성 대두

- 기존 xEV 커패시터 필름용 소재의 다변화를 통해 시장변화에 유연하게 대처함으로써 공급망 안정화에 기여

ㅇ (기대효과) 핵심소재 기술 내재화로 환경규제 및 탄소중립으로 인해 시장이 확대될 것으로 예상되는 xEV용 소재부품 산업생태계 강화 및 공급망 안정화에 기여

- 필름 커패시터용 필름시장은 6.1억불(‘18)에서 7.8억불(’25)로 성장할 것으로 전망

- PP 필름 국산화 개발과 초기 품질 안정화로 국내 친환경 자동차 생산 안정화 및 세계화 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 필름 커패시터용 2μm급 박막 고내열 필름 및 몰딩소재 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- xEV 전력변환장치용 커패시터 필름의 박막화(두께 2μm급), 균일도 및 고내열성(120℃) 확보 기술 개발

* 최종 제품의 요구물성에 따라 필름 두께 최적화 필요

- 필름 커패시터의 온‧습도 및 열충격 특성 확보를 위한 몰딩용 소재 개발

ㅇ 개발목표

성능지표				단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
박막 필름	1	필름 두께		μm	2.0	3.0	2.3 (일, 도레이)
	2	두께 편차		%	±5%	±5%	±5 (일, 도레이)
	3	가열수축률 (120℃/15분)	길이	%	≤6.0	6.0	6.5 (일, 도레이)
			폭		≤1.0	1.0	1.2 (일, 도레이)
	4	인장강도	길이	MPa	≥165	150	160 (일, 도레이)
			폭		≥320	300	310 (일, 도레이)
몰딩 소재	5	선팽창 계수		10-6/℃	25±10	40	25±10(일, 산유랙크)
	6	유리전이 온도		℃	110±10	95	110±10(일, 산유랙크)
	7	케이스와 접착력		MPa	≥8	4	≥8(일, 산유랙크)

* 평가법 : 1. 박막 필름 시험 방법 : KSC IEC 60674-2

2. 몰딩 소재 시험 방법 : ASTM E 473, JIS K 6833, MS941-10

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 50.4억원 이내 (1차년도 : 9.3억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-전기수소차-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

전기 및 전자장치

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

고분자재료

소분류

고분자가공기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

그린카 전력변환장치용 커패시터 박막필름 및 적용/검증기술 개발

세부과제명

(2세부) 그린카 전력변환장치용 고내구 필름 커패시터 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) xEV(HEV, PHEV, EV, FCEV)에 사용되는 전력변환장치의 컴팩트화에 따른 필름 커패시터의 고내열성 확보 및 소형/경량화를 위해 필름의 두께가 얇고 균일하며 고온특성이 우수한 PP 필름의 커패시터 적용 기술 개발

- 커패시터의 고온 특성 및 절연 내압 향상이 요구되고 있으며, 동시에 전력변환장치 컴팩트화로 인해 커패시터 등 부품 소형 경량화 요구 증대

- 개발된 박막 PP 필름의 금속 증착막 형성 및 커패시터 적용 기술 개발 필요

ㅇ (필요성) 그린카 전력변환장치용 필름 커패시터 유전체 소재의 PP 필름을 해외에서 수입하여 사용하고 있어, 소형 경량화 및 공급 안정성 확보를 위한 필름 커패시터의 독자기술 확보 필요

- 전기차용 필름 커패시터는 Panasonic, TDK, KEMET, AVX社 등이 주도

ㅇ (기대효과) 필름커패시터의 내구 특성 향상을 통하여 국내 관련 산업의 밸류체인을 강화하고, 친환경자동차 관련 소재·부품 산업의 글로벌 시장 경쟁력 확보

- 필름 커패시터 세계시장은 21억불(‘18)에서 26억불(’26)로 성장 전망

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 전력변환장치용 필름 커패시터의 열적/전기적 특성 확보 기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 자기 회복성 및 보안성 확보를 위한 박막 필름 증착 기술 개발

- 필름 커패시터의 신뢰성 확보를 위한 설계‧해석 및 제작 기술 개발

* 열 해석, ESL 해석, ESR 해석, 진동 해석, 충격 해석 및 수요 맞춤형 설계/제작 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	고온 동작 내구성주1)	h	≥5000	4,000	≥5,000 (일, 파나소닉)
2	열충격 시험주2)	Cycle	≥1000	500	≥750 (일, 파나소닉)
3	허용 최대 리플 전류주3)	A/μF	≥0.25	0.23	0.23 (일, 파나소닉)
4	인버터 실장 내구성시험 주위온도주4)	℃	≥105	100	≥105 (일, 파나소닉)
5	보안성 퓨즈 작동률주5)	%	≥90	80	≥90 (일, TORAY)

주1) 95℃, DC 450V, 용량 감소율 –5% 이내 기준

주2) -40℃ ↔ +105℃, 각 1h, 용량 감소율 –5% 이내 기준

주3) 스위칭 주파수 10~20kHZ, 핫스팟 온도 105℃ 이하일 것(주위온도 80℃, 냉각수 50℃)

주4) 450V, EOL 500uF, 연속 리플전류 65Arms, 스위칭 주파수 16KHz, 냉각수 65℃, 냉각수 분당 12ℓ, 2,000시간 내구 시험의 인버터 주위온도 목표 (용량 감소율 –5% 이내 기준)

주5) 필름 커패시터의 voltage step up test 후 커패시터 분해하여 보안성 퓨즈 작동률 기준

* 평가법 : IEC 61071

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 43억원 이내 (1차년도 : 7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-전기수소차-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

전기 및 전자장치

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

고분자재료

소분류

고분자가공기술

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

그린카 전력변환장치용 커패시터 박막필름 및 적용/검증기술 개발

세부과제명

(3세부) 필름 커패시터의 xEV 전력변환장치 적용성 평가/검증기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 박막 고내열 PP 필름이 적용된 필름 커패시터의 xEV용 전력변환장치 적용성 및 신뢰성 평가/검증 기술 개발

- 밸류체인 기반 신규 소재부품의 적합성 평가 및 피드백 제공

* 커패시터의 차량장착 신뢰성 확보를 위한 전력변환장치 설계 가이드라인 개발

ㅇ (필요성) 전력변환장치용 소재부품 경쟁력 강화를 위한 적용성 및 검증 기술 개발 필요

- 안정성이 매우 중요한 차량 부품소재의 적용성 및 신뢰성 검증은 필수

* 차량 운행환경을 고려한 평가/검증 등의 신뢰성 확보가 중요 이슈

ㅇ (기대효과) 전기차용 글로벌 전력변환장치 시장은 연평균 7.92%의 높은 성장을 보이고 있어, 전기차 부품 시장의 기술 선점은 국가 산업 경쟁력 강화에 기여

- 전력변환장치 시장은 110억불(‘16)에서 161억불(’21)로 성장이 예상되며, 수소전기차용 전력변환장치 시장은 약 21억불(‘27)로 성장 예상

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : xEV용 필름 커패시터의 차량 장착성 확보를 위한 평가/검증기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 필름 커패시터의 차량 장착성 확보를 위한 전력변환장치 적용성 검증

* 개발 소재 적용에 따른 부품의 성능 및 신뢰성 검증을 위한 전력변환장치 개발

- 모듈화 단위에서의 필름 커패시터 노화 메커니즘 분석을 통한 신뢰성 향상 기술 개발

* 커패시터의 차량장착 신뢰성 확보를 위한 활용 가이드라인 개발 등

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준주4)	세계최고수준 (미국, 테슬라)
1	내부 온도상승주1)	℃	≤105	≤105	≤105
2	열충격 사이클주2)	cycle	≥100	≥100	≥100
3	복합환경시험 후 성능 유지율주3)	%	≥90	≥90	≥90

주1) 정격운전시 조건

주2) -40℃↔105℃조건

주3) -40℃↔105℃조건, 진동주파수 5~200 Hz, 각 축당 20시간 진행 후 초기 성능대비 유지율

주4) 2㎛급 국산화된 필름이 양산 적용된 사례가 없으며 상기 수치는 3㎛급 국산 필름소재 기준임

* 제시된 목표 외 수요기업이 요구하는 성능수준 제시 필요

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 31억원 이내 (1차년도 : 6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-민군-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계·소재		중분류	자동차/철도차량	소분류	저공해 및 대체 에너지 차량기술
산업기술분류2		대분류	에너지·자원		중분류	신재생에너지	소분류	연료전지-PEMFC
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발
	1세부	차륜형장갑차 전동화플랫폼 통합설계 및 입증시험 개발
	2세부	차륜형장갑차용 수소연료전지 기반 동력원 개발
	3세부	차륜형장갑차용 전동화 추진시스템 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 차륜형장갑차(K806) 내연기관 기반 추진시스템을 대체하기 위해 민수분야에서 개발되고 실증된 수소연료전지 기술을 군용화하고 해당 동력원을 기반으로 구동하는 전동화 추진시스템을 개발하여 차륜형장갑차에 적용/입증하는 개발과제임. ㅇ (필요성) 미래전장환경에서 기동무기체계의 고기동성, 저피탐능력을 바탕으로 스텔스 기동 및 생존성 향상을 위해 전동화는 필수 핵심기술로 미래기동무기 추진플랫폼 선점 및 체계 활용성 검증을 위해 개발 추진이 필요함. - 배터리 단독시스템에 비해 동일 에너지 기준 약 20% 수준의 중량을 가지는 수소 에너지를 활용한 하이브리드 동력원 적용이 고중량 무기체계에 적합하며, 충전속도 및 열관리 측면에서도 수소연료전지 시스템 적용이 유리할 것으로 판단됨. - 또한, 미래 전장환경 필수요소인 무인화 및 군집전술 무기체계로의 전환이 용이하고, AI 기술과의 접목으로 무인 군수이동은 물론 다양한 전술 구현으로 미래기동무기 추진플랫폼으로의 활용성이 다양함. * 미 육군은 민군협력을 통해 수소연료전지 기반 동력원 개발을 진행중이며, TARDEC(Tank & Automotive Research Development and Engineering Center) 중심으로 군용 수소기술개발을 위해 2017년도부터 GM社의 Colorado ZH2 차량의 수소연료전지 및 전동화 개발을 추진하였음. 유럽에서도 휠 및 궤도 기동무기체계에 대한 하이브리드 전동화 개발을 지속적으로 추진중임. ㅇ (기대효과) 동급 내연기관 대비 고기동성 및 저피탐성을 가지는 수소연료전지 기반의 전동화 플랫폼 특성을 활용한 신규 소요창출이 가능하며, 수소에너지를 통해 전력 외부활용이 가능해 작전 효율성이 증대됨. - 또한, 무기체계 고도화로 인한 전력소요량 증대에 대응하여 수소 충전 및 발전시스템 보급은 향후 군 작전운용성 제고를 위해 반드시 필요한 사항으로 공병을 중심으로 군 수소 인프라 및 발전 시스템 보급을 추진하고 있으며, 이를 활용하는 기동체계 개발은 파생수요 발생으로 경제적 시너지가 예상됨. - 수소에너지는 경제적/산업적 파급효과가 큰 미래의 신성장 동력이자 친환경 에너지원으로서 국방분야로 확대 육성될 경우 방산산업 신사업 창출 및 수출 시장의 선도적 선점이 기대됨.
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발 (TRL : [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계) - 차륜형장갑차 전동화플랫폼 통합설계 및 기동성능 입증시험 개발 - 차륜형장갑차용 수소연료전지 기반 동력원 개발 - 차륜형장갑차용 전동화 추진시스템 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업 추진방향 조정 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 180억원 이내 (1차년도 : 20억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 1억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-민군-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

저공해 및 대체 에너지 차량기술

산업기술분류2

대분류

에너지·자원

중분류

신재생에너지

소분류

연료전지-PEMFC

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발

세부과제명

(1세부) 차륜형장갑차 전동화플랫폼 통합설계 및 입증시험 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 미래 무기체계는 민수분야에서 입증된 최신기술을 군 적합화 과정을 거쳐 신속히 적용하는 방향으로 발전될 것으로 예상되며, 현재 민수시장의 전기차와
수소연료전지차 기술도 군 기동무기체계로 적용될 분야임.

- 차륜형장갑차(K806)의 수소연료전지 기반 전동화를 위해 시스템성능분석, 통합설계 기술, 입증시험 기술을 개발하고자 함.

- 기전력화된 차륜형장갑차(K806)의 기계구동장치 시스템과 통합하여 입증시제를 제작하고 주요 기동성능 입증을 통해 목표 성능을 달성하고자 함.

ㅇ (필요성) 미래전장환경에서 기동무기체계의 고기동성, 저피탐능력을 바탕으로 스텔스 기동 및 생존성 향상을 위해 전동화는 필수 핵심기술로 미래기동무기 추진플랫폼 선점을 위해 신속한 개발이 요구됨에 따라, 수소연료전지 기반 차륜형장갑차 전동화플랫폼 통합설계 및 기동 성능 입증이 필요함.

ㅇ (기대효과) 군 작전 운용성 제고를 위한 수소연료전지 분석모델 모듈화 설계 기술을 확보하고 미래 전장환경에서 수소연료전지 기반의 전동화플랫폼이 다양한 임무 목적으로 사용될 수 있는 기틀을 마련할 수 있음.

- 스택/전력/냉각/연료공급시스템 등 구성품 시뮬레이션 모델 구축

- 수소연료전지 기반 전동화 추진시스템 적용 플랫폼 구조설계 기술 개발

- 전동화플랫폼 기동성능 입증시험 기술 개발

- 배터리 기반 전동화플랫폼 대비 연비‧효율 향상

- 수소연료전지 발생 전력을 외부에 공급하는 저소음 발전기 시스템으로 사용

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 차륜형장갑차 전동화플랫폼 통합설계 및 입증시험 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 수소연료전지 기반 전동화플랫폼 성능모델 구축

- 수소연료전지 기반 전동화플랫폼 적용을 위한 체계통합구조 설계

- 수소연료전지 기반 전동화플랫폼 성능 입증시제 제작

- 수소연료전지 기반 전동화플랫폼 주행성능 입증시험

* 향후 활용을 고려하여 현 국방규격(K806)을 기준하여 체계시험 수행

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	핵심구성품 및 체계성능 분석모델	건	1	모델기반설계	-
2	최고속도	km/h	000 이상	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
3	전투중량	t	00 이하	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
4	항속거리	km	000 이상	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
5	가속성능	초	0 (0→00 km/h) 이내	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
6	등판성능(종/횡)	%	00 / 00 이상	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
7	장애물통과(수직/참호)	m	0.0 / 0.0 이상	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
8	차륜구동방식	-	6X6형, 독립현수(운용바퀴 선택)	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
9	탑승인원	명	00 이상	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
10	전장/차폭/차고	m	0.0 * 0.0 * 0.0 이하	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
11	조종수열상잠망경	-	주야간열상(인지거리 00m 이상)	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템
12	운용환경	℃	- 00 ~ 00	차륜형장갑차(K806)	한국, 현대로템

* 위에 명시되지 않은 개빌목표는 K806 국방규격의 성능(특성)에 따름.

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 60억원 이내 (1차년도 : 6.6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-민군-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

저공해 및 대체 에너지 차량기술

산업기술분류2

대분류

에너지·자원

중분류

신재생에너지

소분류

연료전지-PEMFC

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발

세부과제명

(2세부) 차륜형장갑차용 수소연료전지 기반 동력원 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 차륜형장갑차(K806) 전동화를 위한 동력원으로 민수분야의 수소연료전지 시스템 및 고전압배터리를 군용화 개발하는 과제임.

ㅇ (필요성) 민수분야에서는 전세계적 환경규제에 따른 화석연료 사용이 제한됨에 따라 내연기관에서 전기구동 시스템으로 모빌리티 플랫폼 전환이 이루어지고 있으며, 중/대형 차량의 경우 리튬이온배터리 대비 상대적으로 에너지 밀도가 높은 수소연료전지를 탑재하여 장거리/장시간 운용에 대한 효율성을 증대시키고 있음. 이러한 민수분야의 차세대 모빌리티 기술을 차륜형장갑차에 적용하면 정부의 친환경 정책에 부합하며, 내연기관 대비 기동성 및 저피탐성을 향상 시킬 수 있음.

ㅇ (기대효과) 수소에너지는 경제적/산업적 파급효과가 큰 미래의 신성장 동력이자 친환경 에너지원으로 현재의 민수분야 중심의 수소경제 계획에서 국방분야의 방산산업으로 확대 육성될 경우 다양한 영역의 수소에너지 적용에 따른 파생수요 발생으로 상당한 경제적 시너지가 예상되며 수소시장의 규모도 확대될 것으로 기대됨.

- 수소연료전지 시스템의 군용화 기술개발을 통해 미래전장환경에서 필수요소인 고에너지 동력원에 대한 핵심기술을 확보하고, 차세대 기동무기체계 및 전투지원체계에 확대 적용이 가능함.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 차륜형장갑차용 수소연료전지 기반 동력원 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 차륜형장갑차용 170kW 이상 수소연료전지 시스템 개발

* 운전장치 등에 대한 손실량이 제외 된 수치임

- 70kWh급 리튬이온 배터리 패키징 및 BMS 기술 개발

- 수소연료전지 및 고전압배터리 열관리 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표	단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
동력원 최고 출력	kW	250	250	한국, 현대차

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 70억원 이내 (1차년도 : 7.8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-민군-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

저공해 및 대체 에너지 차량기술

산업기술분류2

대분류

에너지·자원

중분류

신재생에너지

소분류

연료전지-PEMFC

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발

세부과제명

(3세부) 차륜형장갑차용 전동화 추진시스템 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 고중량 기동무기체계의 전동화 기술개발을 위해 기전력화된 차륜형장갑차 (K806)의 내연기관을 대체하는 전기구동 시스템을 개발하는 과제임.

ㅇ (필요성) 민수분야에서는 전세계적 환경규제에 따른 화석연료 사용이 제한됨에 따라 내연기관에서 전기구동 시스템으로 모빌리티 플랫폼의 전환이 이루어지고 있음. 민수의 차세대 모빌리티 기술의 방산 기동무기체계 적용은 내연기관 대비 기동성 및 저피탐성을 향상을 통한 임무수행 능력향상 및 인명피해 최소화를 위해 반드시 필요한 사항임.

ㅇ (기대효과) 전동화 모빌리티 기술은 자동차 산업 전반의 경제적 파급효과가 큰 미래 성장 동력으로 현재의 민수분야 중심의 전동화 기술이 국방분야의 방산산업으로 확대 육성될 경우 지상/항공/해상/로봇 등의 다양한 적용으로  파생수요가 발생하여 상당한 경제적 시너지가 예상되며, 관련 시장 규모는 점차적으로 확대될 것으로 기대됨.

- 고중량/고신뢰성이 요구되는 기동무기체계에 전동화 적용기술 개발을 통해 미래전장환경에서 필수요소인 고출력 및 스텔스 동력원에 대한 핵심기술을 확보하고, 차세대 기동무기체계 및 전투지원체계에 확대 적용이 가능함.

-	또한, 전기동화 플랫폼 기술은 무인/자율주행 기술과의 연계를 통해 차륜형장갑차 및 계열형 차량을 무인화하고 군집전술 체계로의 발전이 가능함. 유/무인 복합 전술 구현이 가능하여, 다양한 전술 구현을 통해 작전운용능력을 대폭 증대시킬 수 있음.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 :  차륜형장갑차용 전동화 추진시스템 개발

(TRL :  [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 차륜형장갑차 기동성능 기반 350kW급 전동화 추진시스템 구조 설계

- 전기구동 구성품(전기모터/감속기/인버터 등) 및 제어기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	전기구동 시스템 최고출력	kW	350	350	한국, 현대차
2	전기구동 시스템 최고토크	kgf·m	228	228	한국, 현대차
3	감속기 효율	%	90	90	한국, 현대차

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 54개월 이내 (1차년도 : 6개월 이내) (1단계 30개월, 2단계 24개월)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 49억원 이내 (1차년도 : 5.4억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-항공-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	기계소재		중분류	항공/우주시스템	소분류	기타항공우주 시스템관련기기
산업기술분류2		대분류	전기전자		중분류	광응용기기	소분류	기타광응용기기
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	eVTOL 이착륙 유도장치용 파장제어 필터 및 고시인 지능형 등화장치 개발
	1세부	파장제어용 광학필터 및 등화장치용 광원 모듈 개발
	2세부	eVTOL 버티포트의 고시인 지능형 등화장치 시스템 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 파장을 제어하는 광학필터 및 광원모듈 기술을 적용한 eVTOL*용 고시인성 지능형 등화 및 제어 시스템 개발 * eVTOL(electric Vertical Take Off and Landing ; 전기동력기반의 수직이착륙이 가능한 기체) - 적색(λpeak:630nm), 녹색(λpeak:530nm) 파장영역 투과율이 매우 높으며, 플라스틱 혹은 유리 소재와 혼합하여도 광학적 특성 변화가 거의 없는 필터 기술 - eVTOL 이착륙 유도장치용 등화장치 적용 가능한 20W급 광원 모듈 개발 - 선제적으로 빛 공해 연구분석을 통해 도심내 eVTOL 기체가 안전하게 이착륙 할 수 있도록 주·야간 고시인성 및 고신뢰성 확보 가능한 진입각지시등/착륙구역등/유도로등 개발 및 장치 운영 시스템 - eVTOL 기체 크기 및 형태와 관련 없이 안전하게 이착륙장 접근 및 착륙유도 서비스가 제공 될 수 있도록 A.I기술을 활용한 지능형 등화 시스템 ㅇ (필요성) eVTOL 기체가 도심내 이착륙장 접근 및 Airside 지역 이동시 안전성 확보를 위해 시각적 정보제공(등화) 시설 구축 필요하며, 기존 파장제어필터는 높은 기술성과 투자비용 때문에 전량 수입에 의존하고 있음 - 도심 지상교통 혼잡 해결수단으로 부상한 도심항공교통은 3차원 공간활용이 가능하여 혁신적인 新교통수단으로 성장 전망 - 선진국의 전략소재부품기술 보호를 위한 수출제한 규제가 강화되고 있는 현 시점에서, ｢한국형 도심항공교통 로드맵(′20)｣, ｢7차 산업기술혁신계획(′19)｣의 원활한 추진 및 차세대 항공 산업의 기반 마련을 위한 핵심부품 개발 시급 - 정부는 UAM을 미래 핵심먹거리 분야로 확보하기 위한 관계부처 합동 K-UAM 정책·기술로드맵(′20.6~) 제시 등 상용화 실현 전략 마련하였으며, 국내 관련 산·학·연 본격적인 경쟁 및 연구 돌입 - 국내 공항 및 헬기 이착륙장에 적용된 등화장치는 전량 해외에 의존하고 있으며, 향후 UAM 버티포트에 적용하기 위한 등화장치 또한 해외 의존할 가능성 높음 ㅇ (기대효과) 파장제어 필터 국내 자립화 및 이를 적용한 eVTOL 이착륙 유도장치용 등화장치 국산화 기대와 해외 시장 진출 - eVTOL용 고시인성 지능형 등화 및 제어 시스템 개발을 통해 미래의 다양한 수요에 대응할 수 있으며, 제품 경쟁력과 경제성 제고 가능 - 등화장치 국산화를 통한 해외 의존도 탈피 및 해외 수출 가능 - 국토부 UAM 로드맵 기준 ′35년 국내 예상 eVTOL 이착륙 등화장치 수요로는 약 800set(버티포드별 등화장치 1set 기준) - Morgan Stanley는 도심항공교통 eVTOL의 잠재적 시장규모를 2040년 1조 5,000억 달러에 달할 것으로 전망 - 향후, eVTOL 시장 성장에 따른 등화장치 국내외 사업화 가능성이 높으며, 민군 항공기 및 응용 분야(모빌리티)에 적용 가능함
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : eVTOL 이착륙 등화장치에 적용 가능한 파장제어 광학 필터와 광원 모듈 개발 및 이를 적용한 고시인 지능형 등화장치 국산화 기술개발 (TRL : [시작] 5단계 ~ [종료] 7단계) - 특정 파장(적색(λpeak:630nm), 녹색(λpeak:530nm)) 제어 가능한 광학 필터 개발 - 광원배광에 따른 전방향(360도) 광학 특성이 균질한 파장제어 필터 개발 - 파장제어필터 적용 적색/녹색 구현 진입각지시등 및 녹색 구현 착륙구역등 제품 개발 - 항공 관련 조명 DO-160G 내 신뢰성 만족 광원모듈 기술개발 - 파장제어필터 적용 eVTOL 이착륙용 진입각 지시등 및 착륙구역등 제품 개발 - Multi-vendor eVTOL과 다중 접근항로 적응 가능한 지능형 등화 시스템 개발 - 성능지표 이외의 광학적, 전기적 및 환경 특성은 공항 헬기장 및 항공등화의 국내(국토부_항공등화 설치 및 기술기준) 및 해외규격(ICAO, FAA, IEC 등)에 준하도록 개발 (국내의 경우 ′23년 UAM 특별법 재정 예정) ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업화 전략 수립지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 68.2억원 이내 (1차년도 : 13.6억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 0.8억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-항공-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

기타항공우주
시스템관련기기

산업기술분류2

대분류

전기전자

중분류

광응용기기

소분류

기타광응용기기

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

eVTOL 이착륙 유도장치용 파장제어 필터 및 고시인 지능형 등화장치 개발

세부과제명

(1세부) 파장제어용 광학필터 및 등화장치용 광원 모듈 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 파장을 제어하는 광학필터 및 광원모듈 기술을 적용한 eVTOL용 고시인성 지능형 등화장치용 광원 모듈 개발

- 적색(λpeak:630nm), 녹색(λpeak:530nm) 파장영역 투과율이 매우 높으며, 플라스틱 혹은 유리 소재와 혼합하여도 광학적 특성 변화가 거의 없는 필터 기술

- 광학 특성이 매우 균질한(360도 방향) 성능을 갖는 파장제어용 필터 기술

- 진입각 지시등(적색, 녹색)과 착륙구역등(녹색)에 적용 가능한 필터 기술

- eVTOL 이착륙 유도장치용 등화장치 적용 가능한 광원 모듈

ㅇ (필요성) 파장제어필터는 높은 기술성과 투자비용 때문에 전량 수입에 의존하고 있어 국산화율이 제로이며, 해당품목은 소재부품 핵심기술로 정부 지원 시급

- 파장제어 필터는 색, 명암, 적외선 방출량을 결정하는 매우 중요한 광학 부품임

- 해당 산업분야는 고신뢰성을 갖춘 필터 및 광원 모듈 기술개발이 필요함

- 내구성 기능이 향상된 파장제어 필터 기술 국산화를 통한 기술 자립 필요함

- 항공기 운항 관련 부품·시스템 기술 개발 특성상 국내 업체의 기술개발 투자 부담에 따라 해외 선진국과의 기술격차가 심화되고 있으므로, 고부가가치 핵심 구성품의 기술 확보 및 국산화를 위하여 정부 지원이 필요함

ㅇ (기대효과) 파장제어 필터 국내 자립화 기대 및 등화장치 등 응용제품 활용 가능

- 파장제어 필터 국산화를 통한 해외 의존도 탈피 및 해외 수출 가능

- 23년 203백만달러 시장 확대 및 연평균성장률 8.86%* 규모

* 출처: Tunable Filter Market by Type, System, Application and Geography-Global Forecast to 2023, 2019. Markets and Markets

- 고신뢰성 파장제어기술은 모빌리티용 Lidar 및 Hyper spectral Imaging 분야에 적용 가능하며, 4차 산업혁명 시대의 중요한 하드웨어 기술로 자리매김하여 자동차 및 드론산업 성장에 이바지 할 것임

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : eVTOL 이착륙장 등화장치에 적용 가능한 파장제어용 광학 필터 및 등화장치용 광원 모듈 개발 (TRL : [시작] 5단계 ~ [종료] 7단계)

- 특정 파장 제어 가능한 유리/플라스틱 판상형 광학 필터 개발

: Green(λpeak:530nm) 제어용 파장제어 범위내 투과율 90%이상 필터 개발

: Red(λpeak:630nm) 제어용 파장제어 범위내 투과율 90%이상 필터 개발

- 전방향 광학 특성이 균질한 광학 필터 기술 개발

: 표면조도 3nm급이하 만족하여 입사각도에 따른 균등 균질도 확보 기술 개발

: LED광원 Lambertian 배광에 따른 전방향(360도) 광학 특성 균질도 만족하는 광학 필터 기술 개발

: MIL-PRF 규격을 만족하는 광학적 표면 관리 수준(Scratch/Dig) 확보 기술 개발

- 고효율, 고성능 파장제어 필터 적용 광원 모듈 개발

: 열저항 최소화(5K/W이하) 만족하는 방열구조 기술개발을 통한 고효율 광원모듈 개발

: 비구면 및 자유곡면 렌즈 광학 설계를 통한 고효율 광원모듈 광학 시스템 기술개발

- DO-160G 신뢰성 규격 만족하는 고신뢰성 광원 모듈 개발

: 항공 관련 조명 DO-160G 내 신뢰성 만족 광원모듈 기술개발

※ 민간활용과 군활용성을 포함할 경우 MIL-STD-810F 규격으로 대체 가능

ㅇ 개발목표

성능지표				단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	파장 제어필터	Green 필터 (Peak 530nm)	T(녹) (510~550nm) min	%	≥ 95	92	95(독일, Schott)
			T(녹) (510~550nm) avg	%	≥ 97	-
			T(청) (380~480nm) max	%	≤ 1.0	1.5	<1.0(독일, Schott)
		Red 필터 (Peak 630nm)	T(적) (615~645nm) min	%	≥ 95	92	95(독일, Schott)
			T(적) (615~645nm) avg	%	≥ 97	-
			T(청,녹) (380~585m) max	%	≤ 1.0	1.5	<1.0(독일, Schott)
2	필터 신뢰성	표면조도		nm	3 이하	10 이상	규격만족 (미국, Cevian)
		표면 품질(흠집/얼룩점)		-	MIL-PRF-13830B	-	MIL-PRF-13830B
3	광원 모듈	입력정격전력		W	20 이상	20	20(영국, Oxley)
		열저항		K/W	5이하	10 이상	7(영국, Oxley)
4	모듈 신뢰성	환경시험(운용/저장온도)		-	DO-160G	-	DO-160G

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 29.2억원 이내 (1차년도 : 5.8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호

22-패키지-항공-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

기타항공우주
시스템관련기기

산업기술분류2

대분류

전기전자

중분류

광응용기기

소분류

기타광응용기기

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

eVTOL 이착륙 유도장치용 파장제어 필터 및 고시인 지능형 등화장치 개발

세부과제명

(2세부) eVTOL 버티포트의 고시인 지능형 등화장치 시스템 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 파장제어용 필터 및 광원모듈 기술을 적용한 eVTOL 이착륙 유도장치용 등화장치 시스템 개발

- 내구성 기능이 향상된 파장제어 필터기술 및 이를 적용한 eVTOL 이착륙 유도장치용 등화장치 시스템 기술

- 선제적으로 빛 공해 연구분석을 통해 도심내 eVTOL 기체가 안전하게 이착륙 할 수 있도록 주·야간 고시인성 및 고신뢰성 확보 가능한 진입각지시등/착륙구역등/유도로등 개발 및 장치 운영 시스템

- eVTOL 기체 크기 및 형태와 관련 없이 안전하게 이착륙장 접근 및 착륙유도 서비스가 제공 될 수 있도록 A.I기술을 활용한 지능형 등화 시스템

ㅇ (필요성) eVTOL 기체가 도심내 이착륙장 접근 및 Airside 지역 이동시 안전성 확보를 위해 시각적 정보제공(등화) 시설 구축 필요

- 다양한 기상상황(야간,저시정 등)에서도 조종사가 안전하게 eVTOL 이착륙장에 접근 및 착륙, 계류장 이동까지 지원 할 수 있는 지능형 등화 및 제어 시스템이 필요함

- 지능형 등화 시스템의 고장률을 최소화하고 사용율을 최대화할 수 있는 경쟁력 높은 제품 개발 및 유지보수를 위해 인공지능 기술 적용 필요

- 파장제어용 필터가 적용된 eVTOL용 등화장치는 전세계적으로 개발된 사례가 없어, 국내 기술 기반으로 국산화 성공 시 전세계 eVTOL 항공등화 시장 선도 가능

ㅇ (기대효과) eVTOL 이착륙 유도장치용 등화장치 국산화 기대 및 해외 시장 진출 및 선도 가능

- eVTOL용 고시인성 지능형 등화 및 제어 시스템 개발을 통해 미래의 다양한 수요에 대응할 수 있으며, 제품 경쟁력과 경제성 제고 가능

- 등화장치 국산화를 통한 해외 의존도 탈피 및 해외 수출 가능

- 국토부 UAM 로드맵 기준 ′35년 국내 예상 eVTOL 이착륙 등화장치 수요로는 약 800set(버티포드별 등화장치 1set 기준)

- 향후, eVTOL 시장 성장에 따른 등화장치 국내외 사업화 가능성이 높으며, 민군 항공기 및 응용 분야(모빌리티)에 확대 적용 가능

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : eVTOL 이착륙 유도장치의 파장제어필터 적용 고시인 지능형 등화장치(진입각지시등/착륙구역등/유도로등) 국산화 개발  (TRL: [시작] 5단계 ~ [종료] 7 단계)

- 파장제어필터 적용 eVTOL 이착륙용 진입각지시등/착륙구역등/유도로등 제품 개발

: 적색 광학 필터 및 녹색 광학 필터 적용 CIE 기준 색도를 만족하는 진입각 지시등 개발

: 녹색 광학 필터 적용 CIE기준 색도를 만족하는 착륙구역등 개발

: IPX5 등급 이상 만족 및 설치편의성을 고려한 하우징 기구 개발

- 부품 국산화율 90% 이상 및 등화 개발 시 국내외 기술기준을 준수하여 개발

: 중심광도 4,500 cd 이상 및 배광법규를 만족하는 적, 녹색 진입각 지시등 개발

: 최소평균광도 30 cd 이상의 광도 및 배광법규를 만족하는 녹색 착륙구역등 개발

: 55도 이상에서 내열성능을 갖는 방열기구 개발 및 겨울철(눈) 대비 발열기능 개발

: 성능지표 이외의 광학적, 전기적 및 환경 특성은 공항 헬기장 및 항공등화의 국내(국토부_항공등화 설치 및 기술기준) 및 해외규격(ICAO, FAA, IEC 등)에 준하도록 개발

- Multi-vendor eVTOL과 다중 접근항로 적응 가능한 지능형 등화 시스템 개발

: Multi-vendor eVTOL와 다중 접근항로 적응 알고리즘 개발

: eVTOL 기체 형태 및 크기별 필요 정보 제공각도 연구

: 항공용 이중 데이터 인터페이스를 통한 링 토폴로지 기반의 등화 네트워크 개발

- 지능형 등화 상태진단 및 고장 검출시스템 개발

: 지능형 등화 상태 센싱 데이터 수집 및 주요 부품 열화 모델 개발

(LED 고장 검출율 달성목표 25% 개발)

: 인공지능 학습을 통한 상태 모니터링 및 진단 시스템 개발

- eVTOL 이착륙용 등화장치 제어 시스템 및 장치 개발

: 전력선 통신을 이용한 등화 장치 개별제어 시스템(ILCMS) 개발 및 적용

: 등화장치 동작 상태 확인 패널 개발. 유지 보수 기능 개발

: 항공용 이중 데이터 인터페이스를 통한 링 토폴로지 기반의 등화 네트워크 개발

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고 또는 국제기준
1	진입각 지시등	중심광도	cd	4,500이상	-	-
		배광각도 앙각	°	10	-	10(네덜란드,Q-Aviation)
		배광각도 방위각	°	15	-	15(네덜란드,Q-Aviation)
2	착륙 구역등	최소평균광도(@10°)	cd	30	-	ICAO Annex 14 VOL 2
		배광각도 앙각	°	10	-	ICAO Annex 14 VOL 2
3	유도로등	최소광도(@0~6°)	cd	2		ICAO Annex 14 VOL 1
4	공통	IP 등급	-	IPX5 이상	-	-
5		동작온도	℃	-40~60	-40~55	-25~60(네덜란드,orga)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 38.2억원 이내 (1차년도 : 7.6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

관리번호		22-패키지-에너지-01			과제유형	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	에너지자원		중분류	신재생에너지	소분류	연료전지
산업기술분류2		대분류	-		중분류	-	소분류	-
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 ■ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형 □ 보안과제
과제명	총괄	친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발
	1세부	건물용 PEMFC용 고성능, 장수명 막전극접합체(MEA) 개발
	2세부	20kW SOFC 시스템용 일체형 개질기 개발
	3세부	650℃ 이하 구동이 가능한 고강도 고내구성 SOFC 셀 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ 수소연료전지는 수소와 산소가 만나 전기화학반응으로 에너지를 생성하는 청정발전기술로 탄소중립실현과 수소경제활성화의 핵심 요수기술임. ㅇ 정부는 수소경제활성화 정책에 따라 건물용 연료전지 및 발전용 연료전지 보급과 산업을 육성 중이나, 건물용 PEMFC와 발전용 SOFC의 대부분의 소재와 부품은 일본 등 해외에서 수입하고 있음. ㅇ 연료전지는 전해질의 종류와 작동온도에 따라 구분되며, 현재 발전용 연료전지로 SOFC가 건물용 연료전지로 PEMFC가 주로 보급되고 있음.
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 국산화 및 고도화 (TRL : [시작] 3단계 ~ [종료] 7 단계) - 건물용 PEMFC용 고성능, 장수명 막전극접합체(MEA) 개발 . 전도도, 기계적 강도 및 치수 안정성이 우수한 건물용 PEMFC용 전해질막 개발 . 신규 전해질막 및 촉매를 이용한 고성능 MEA 제조 기술 개발 . 건물용 MEA의 운전 조건에 따른 40,000시간 이상의 내구성 확보 기술 개발 - SOFC 시스템용 일체형 개질기 개발 . 20kW급 SOFC 시스템용 개질기 개발 . 20kW급 SOFC 시스템용 고온 열교환기 개발 . 20kW급 SOFC 시스템용 연소기(또는 후연소기) 개발 . 20kW급 SOFC 시스템용 일체형 개질기 모듈 개발 - 650℃ 이하 구동이 가능한 고강도 고내구성 SOFC 셀 개발 . 고강도체 고전도성 전해질 및 경량 음극 기판 생산 가공 기술 개발 . 경량 음극 기반 SOFC 단위셀 부품 저가 양산 고도화 기술 개발 . 대면적 셀 저가 제조기술 및 양산 자동화 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 과제 수행에 대한 총괄관리 및 종합적인 관리 - 과제수행결과의 활용 및 성과활용촉진 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 100억원 이내 (1차년도 : 20억원 이내) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 이내 (1차년도 : 0.2억원 이내) ㅇ 주관기관 : 제한없음 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수 ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수 (수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정) ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호

22-패키지-에너지-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

에너지자원

중분류

신재생에너지

소분류

연료전지

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     ■ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발

세부과제명

(1세부) 건물용 PEMFC용 고성능, 장수명 막전극접합체(MEA) 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 건물용 PEMFC는 수소의 화학적 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시켜 직류 전류를 생성하는 발전장치로 수소를 운송 매개체로 이용하여 실수요지에서 친환경적으로 전기를 생성할 수 있게 해줌.

ㅇ 건물용 PEMFC 스택은 MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층, 분리판을 반복적으로 수백장 적층하여 구성하는데, 연료전지의 가격, 수명 및 성능을 결정하는 데 가장 중요한 역할을 하는 구성요소는 전기화학반응이 일어나는 MEA임.

ㅇ MEA는 전해질막의 양면에 탄소위에 담지된 백금(Pt) 촉매로 구성되는 전극을 코팅하여 제조하는데, 백금 촉매와 전해질막이 연료전지 스택 가격의 약 40~50% 정도를 차지하여, 연료전지 가격 저감과 상용화를 위해서는 혁신적인 백금 촉매의 성능 및 내구성 향상과 MEA의 가격 경쟁력 확보를 위한 전해질막과 MEA의 Roll-to-Roll 양산 제조 기술의 개발이 필요함.

ㅇ 또한 수송용 PEMFC와 큰 차이가 있는 건물용 PEMFC의 운전 모드(DSS, Daily Start and Stop)와 온도, 상대습도 조건하에서도 40,000시간 이상의 수명과 내구성이 유지되어야 건물용 PEMFC의 운영 경제성이 확보될 수 있음.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 건물용 PEMFC용 고성능, 장수명 막전극접합체(MEA) 개발

(TRL :  [시작] 5 단계 ~ [종료] 8 단계)

ㅇ전도도, 기계적 강도 및 치수 안정성이 우수한 건물용 PEMFC용 전해질막 개발

- 높은 전도도 및 기계적 강도를 가진 건물용 강화막 제조 기술 개발

- 건물용 연료전지의 운전 조건하에서도 치수 안정성이 우수한 전해질막 개발

- 대면적 전해질막 대량 생산 기술 개발

ㅇ신규 전해질막 및 촉매를 이용한 고성능 MEA 제조 기술 개발

- 전극과의 전해질막의 계면 저항을 낮추기 위한 MEA 제조 기술 개발

- 전극 바인더 조성 및 촉매 슬러리 최적화 기술 개발

- 건물용 MEA의 대면적화 기술 개발

ㅇ건물용 MEA의 운전 조건에 따른 40,000시간 이상의 내구성 확보 기술 개발

- 건물용 연료전지 운전 조건(DSS 및 온도, 습도, 압력)에 따른 성능 확보 기술 개발

- 개발 MEA의 수명 예측을 위한 가속 평가 및 내구성 검증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	전해질막 면저항	Ω-cm2	≤0.02	0.05	0.02 (미국, 3M)
2	단전지 성능	A/cm2 @ 0.75V	≥0.45	0.4	0.3 (미국, 3M)
3	전해질막 OCV 안정성	시간	≥1,5001)	1,000	-
4	전해질막 기계적 안정성	cycle	≥25,0002)	20,000	24,000 (미국, 3M)
5	고온치수안정성	%	5	-	-
6	전해질막 유효 폭	mm	≥600	500	-
7	전극코팅 폭	mm	≥600	-	-
8	전극두께 균일도	%	≤10	-	-
9	MEA 내구성	cycle	≥20,0003)	-	NA

* 평가기준 : Multi-Year Research, Development, and Demonstration Plan (2016)의 Table P.31), Table P.42), Table P.53)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 33.2억원 이내 (1차년도 : 6.6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호

22-패키지-에너지-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

에너지자원

중분류

신재생에너지

소분류

연료전지

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     ■ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발

세부과제명

(2세부) 20kW SOFC 시스템용 일체형 개질기 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 탄소중립 이슈 대응을 위해 청정 에너지원에 관한 관심이 증가됨에 따라 연료전지 시스템에 대한 활용이 점차 증가하고 있으며 이중 고체 산화물 연료전지(SOFC)는 타 연료전지 대비 전력변환 효율이 높아 차세대 실용화 대상 제품으로 기대받고 있음.

ㅇ SOFC 관련 국내 기술은 전반적으로 해외 기술 대비 열위에 있으며, 스택 뿐만 아니라 BOP 핵심 부품에 대한 집중적인 기술 개발도 병행되어야 제품 상용화가 가능함.

ㅇ SOFC 시스템에 있어서 고온 환경에서 동작하는 개질기, 고온 열교환기, 시동 버너(또는 후연소기) 등 핵심 BOP의 국내 기술 개발 및 상용화가 필요함.

ㅇ 따라서, SOFC 시스템의 신속한 시장 진출 및 해외제품 대비 기술경쟁력 제고를 위해서는 고온 BOP 개발을 통해 SOFC 시스템의 컴팩트화 및 가격 경쟁력 확보가 필요함.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : SOFC 운전조건에 특화된 저가 고내구성 고효율 20kW급 SOFC 시스템용 일체형 개질기 개발

(TRL :  [시작] 5 단계 ~ [종료] 8 단계)

ㅇ 20kW급 SOFC 시스템용 개질기 개발

- SOFC 스택의 고온운전과 다양한 연료 반응성을 고려한 SOFC 특화 일체형 개질 기술 설계

- Compact화 및 공간속도를 고려한 내부유로 설계로 열전달효율 극대화

- 개질기 내부 미반응구역 최소화 설계로 개질기 성능 극대화 및 compact화

ㅇ 20kW급 SOFC 시스템용 고온 열교환기 개발

- 차압감소를 위한 유로설계 및 적층 최적화

- 장기고온내구성 확보를 위한 소재 선정 및 코팅기술 확보

- 고온 열교환기 제작공정 최적화 (양산가능 공정 개발)

ㅇ 20kW급 SOFC 시스템용 연소기(또는 후연소기) 개발

- 배기가스 규정을 만족하는 최적 연소기 설계

- 역화 및 자발화 방지 설계를 통한 안전성 확보

ㅇ 20kW급 SOFC 시스템용 일체형 개질기 모듈 개발

- 개질기, 연소기, 열교환기, 스팀발생기 포함한 일체형 모듈 설계

- 시스템 자열운전을 고려한 운전공정 도출

- 효과적인 열관리를 위한 모듈 구조 최적화 설계

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	고온 BOP Module 용량	kW	20	-	25 (미국/블룸에너지)
2	고온 BOP Module 차압	kPa	10	-	10 이하 (미국/블룸에너지)
3	고온 열교환기 유용도 (Effectiveness)	%	85	80	85 (미국/블룸에너지)
4	배출가스 농도 (CO 농도)	%	0.02	0.02	0.02 (대한민국/KGS AH371)
5	개질기 열화율1)	%/kh	0.3	-	0.29 (일본/오사카가스)
6	개질기 누설 열사이클2)	회	3,000	-
7	실증운전시간	h	5,000	-
8	일체형 개질기 가격 (개질기+연소기+열교환기+스팀발생기)	원	1,000만		2,000만 (가정건물용 PEMFC용)

1) 개질기 열화율은 BOL(Beginning of Life) 대비 EOL(End of Life) 시점에서의 수소전환효율 20% 저감 기준으로 산정 (1,000시간 이상 운전검증)

2) 개질기 누설 열사이클은 1년 가동율 80% 기준으로 산정

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 33억원 이내 (1차년도 : 6.6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호

22-패키지-에너지-01-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

에너지자원

중분류

신재생에너지

소분류

연료전지

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     ■ 안전과제

□ 경쟁형R&D   □ 복수형R&D   ■ 대형통합형   □ 보안과제

총괄과제명

친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발

세부과제명

(3세부) 650℃ 이하 구동이 가능한 고강도 고내구성 SOFC 셀 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 현재 국내 SOFC 연료전지 기술은 발전형 시스템 개발에 집중되었고, 다양한 스택 모델을 지속적으로 개발한 해외기관 및 기업의 연료전지에 비하여 효율특성과 시장 경쟁력이 약해, 원천기술를 활용한 소재부품 국산화 기술개발이 시급함.

ㅇ 대부분 전해질 지지형 SOFC 단위전지를 채택하고 있으나, 두꺼운 전해질에서의 높은 Ohmic 저항 문제가 있으며 음극지지형의 얇은 전해질막은 장기운전에서 음극열화, 취약한 기계적 물성이 문제점으로 이를 극복할 수 있는 차별적 연구개발 전략이 필요함.

ㅇ 가격 경쟁력 있는 음극지지형 SOFC 개발을 위해 가격이 비싼 Ni의 함량을 줄이기 위하여 고강도의 슬림형 SOFC 제조 원천 기술 확보가 필요함.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 650℃ 이하 구동이 가능한 고강도 고내구성 저가 음극지지형 SOFC 셀 및 제조기술 개발 (TRL :  [시작] 5 단계 ~ [종료] 8 단계)

ㅇ 고강도체 고전도성 전해질 및 경량 음극 기판 생산 가공 기술 개발

- 고전도성 전해질 원천소재 개발

- 고강도 경량 음극 기판 생산 및 가공 기술

- 고성능 장수명 양극 소재 개발

- 고전도성 전해질 소재 연속 소결 공정 기술 개발

- 경량 음극의 강도와 내구성 제어를 위한 조성 및 소결 공정 기술 개발

ㅇ 경량 음극 기반 SOFC 단위셀 저가양산 고도화 기술 개발

- 대면적 전극 인쇄 기술 개발

- 고성능화와 내구성 확보를 위한 전극 구조설계 및 제조공정 경기술 개발

- 소결 공정의 연속공정화 및 자동화 기술개발

- 대면적 셀 저가 제조기술 및 양산 자동화 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	전해질 두께	μm	5	10	5 (에스토니아, 엘코젠)
2	고강도 음극 기판 두께	μm	300 이하	-	400 (에스토니아, 엘코젠)
3	고강도 음극 기판 면적	cm2	144	100	144 (에스토니아, 엘코젠)
4	단위 셀 휨 강도	MPa	120	90	140 MPa (YSZ 전해질 기준) (미, Nextech)
5	셀 출력밀도 @0.5 A/cm2, 650oC	W/cm2	0.4	0.3	0.35 @750oC (에스토니아, 엘코젠)
6	셀 열화율	%/kh	0.25	-	0.33 (미, Nextech)
7	열사이클 열화율	%/cy	0.2	-	0.26 (미, Nextech)
8	셀 단가	원/장	30,000	-	50,000 (에스토니아, 엘코젠)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 33억원 이내 (1차년도 : 6.6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

ㅇ 기타사항 1 : 동 과제는 대형통합형 과제로 5개 이상 수행기관 참여 필수

(수행기관 수는 총괄과제(세부과제 포함) 단위로 산정하되, 중복참여(사업자 등록번호 기준) 기관은 1개로 산정)

ㅇ 기타사항 2 : 동 과제는 안전관리형 과제로, 산업기술혁신사업 공통운영요령 제2조 1항 40의 3에 의거하여 별도의 과제별 안전관리계획을 수립 및 이행하여야 함

관리번호	22-이종-디스플레이-01			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	전기·전자		중분류	디스플레이	소분류	디스플레이 부품 및 소재
산업기술분류2	대분류	화학		중분류	정밀화학	소분류	전자산업용 정밀화학소재
품목명	OLED 청색인광소재의 고효율 및 장수명 발광소재 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ OLED 디스플레이 구현을 위해서는 적색, 녹색 및 청색 발광 재료를 필요로 하고 있으며, 적색 및 녹색의 경우에는 고효율 인광 발광 재료를 적용하고 있으나, 청색의 경우에는 발광효율이 낮은 형광 발광 재료를 사용하고 있어 소비전력이 높고 백색OLED 발광을 위한 탠덤 소자 적용시 소자 구조가 복잡해지는 문제점이 있음. ㅇ OLED의 소비 전력 개선과 소자 구조 단순화를 통한 원가 절감을 위해서는 고효율 청색 발광 재료의 적용이 필수적이며, 이를 위해 제품 요구 사항인 높은 효율, 좁은 스펙트럼 및 장수명을 동시에 구현하기 위해서는 청색 인광 발광재료가 필수적으로 요구됨. ㅇ 청색 인광 OLED 개발을 위해서는 기존에 주로 적색 및 녹색 인광 발광 재료 분야에서 개발해 오던 이배위 인광 발광 재료를 대체하여 사배위 인광 발광 재료를 중심으로 한 인광 발광 재료의 개발이 필요함. 이를 위해 삼중항 엑시톤 및 폴라론 제어를 위한 발광층 구조의 개발과 소자의 분해 과정에 대한 메카니즘 분석 기술 및 모델링 기술이 필요함. □ 개발내용 ㅇ 인광 발광재료의 발광 특성 최대화를 위한 삼중항 엑시톤 up-conversion 호스트 재료 개발 - 삼중항 여기 상태-일중항 여기 상태 계간 전이를 제어할 수 있는 호스트 소재 기술 - 광발광 양자수율(Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 우수 청색 호스트 합성기술 ㅇ 고효율 대배위 인광 도펀트 소재 기술 개발 - 발광파장 460±5nm, 발광반치폭 < 35nm인 진청색(CIEy: 0.15±0.02) 대배위 인광 발광 소재 합성기술 - 청색 Hyperfluorescence, PSF OLED 기술에 사용 가능한 소재 기술 ㅇ 고효율, 장수명 청색 인광 소자 기술 개발 - 외광효율이 20% 이상인 고효율 청색 호스트-도펀트 소자 기술 - 초기 휘도 5% 감소 시간이 250 시간 이상인 (1,000니트 기준) 장수명 청색 발광 소자기술
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 기술적 지원필요성 - 청색 인광 발광 재료는 기존 형광 발광 재료를 대체할 수 있는 재료로 각광받고 있으나, 짧은 수명의 문제로 인하여 현재 상용화가 어려운 상황으로 신규 소재 개발을 통한 수명 개선이 시급한 상태임. ㅇ 경제적 지원필요성 - 청색 인광 소재 기술 개발에 성공할 경우 세계 최초로 청색 인광을 상용화하기 위한 기반을 구축할 수 있으며, 국내 소재 업체의 매출 증대 및 패널 업체의 기술적 우위를 바탕으로 한 시장 지배력 확대가 기대됨. ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 청색 인광 소재를 상용화할 경우 기존 청색 형광 소재를 대체하여 막대한 부가 가치를 창출할 수 있으며, 그동안 해외에 의존해 왔던 인광 소재 분야에서 기술적 독립을 이룰 수 있음. - 신규 시장 개척을 통하여 신규 고용 창출 효과를 유발할 수 있으며, 해외로부터 기술 독립을 통하여 막대한 수입 대체 효과를 기대할 수 있음. □ 활용분야 ㅇ 모바일용 중소형 OLED ㅇ TV용 백색 OLED 및 QD-OLED
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 40억원 이내 (1차년도 : 8억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-디스플레이-02			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	전기·전자		중분류	디스플레이	소분류	디스플레이 부품 및 소재
산업기술분류2	대분류	-		중분류	-	소분류	-
품목명	디스플레이용 잉크젯 공정기반 양자점 색변환소재 개발 (TRL : [시작] 6단계 〜 [종료] 8단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 양자점 소재는 수 나노미터 크기의 반도체 결정으로 양자 제한 효과로 인하여 크기에 따라 다양한 파장의 빛 방출이 가능하며, 높은 발광 효율과 색순도로 넓은 색영역 구현이 가능하여 디스플레이 산업의 핵심 소재로 부상하고 있음. ㅇ 기존 고효율 양자점 소재는 Cd등 인체 유해한 중금속*을 함유하고 있으나 양산화를 위해 친환경 기반의 고효율 고색순도 고흡광 양자점 소재 합성 기술 개발이 필요 - 고효율 녹색, 적색 양자점 소재 개발과 양산 기술 - 용액 공정에 적합한 양자점 표면 처리 기술과 고안정성 잉크 기술 * Pb, Cd등 ROHS 규정 위반 조성 □ 개발내용 ㅇ 녹색 및 적색 양자점 소재 개발 - 형광효율 > 95 %, 발광반치폭 < 35 nm, OD* > 0.35 (녹), 0.8 (적) * Optical Density: 1 mg/ml 농도 기준 450 nm 여기광에 대한 양자점 소재의 흡광도 ㅇ 양자점 소재 양산 기술 개발 - 3 kg/batch 이상 합성 가능한 대량 생산기술 개발 - 생산 원가 절감을 위한 공정 효율화 ㅇ 잉크젯 및 광가교* 공정에 적용 가능한 양자점 표면 처리 기술 개발 - 광가교 공정 후 광추출 효율 40 % 이상인 양자점 표면처리와 잉크 기술 개발 * 공정용 용매에 분산가능하며, i-line (365 nm) 광원에 가교 가능한 소재 ㅇ 양자점 잉크 소재의 보관 안정성 확보 - 형광효율 3%와 발광파장 1nm 이내로 변화하는 안정화 기술 개발(3개월 보관 기준)
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 기술적 지원필요성 - 양자점 색변환 소재는 고색재현 디스플레이 기술의 핵심 소재로 현재 LCD TV의 양산에 적용되고 있음. 하지만 고휘도, 초고해상도 특성을 요구하는 차세대 디스플레이에 적용되기 위해서는 양자점 소재의 광학적 특성, 공정성, 안정성 및 가격 경쟁력의 획기적인 개선이 요구됨. ㅇ 경제적 지원필요성 - 디스플레이는 우리나라가 세계 시장 1위를 차지하고 있는 주력 산업 분야임. 하지만 중국의 정부주도 공격적 투자로 인하여 저가형 LCD 시장은 내어주었으며, 고부가가치인 OLED 분야마저 위협당하고 있음. 향후 디스플레이 시장의 주도권을 유지하기 위해서는, 국내 기업이 고휘도, 고색재현 대형 디스플레이 및 AR/VR 등 메타버스 기반 초소형 디스플레이와 같은 “프리미엄” 디스플레이로의 시장 변화를 주도하여야 함. - 양자점 색변환 소재는 고색재현 디스플레이 기술의 핵심 소재로 국내 기업들이 소재 및 공정, 그리고 패널 관련 기술을 독자적으로 개발하여 벨류 체인을 형성하고 있음. 따라서 양자점 소재 개발에 따른 기술적/경제적 혜택은 부품, 장비 및 세트 업체까지 폭넓게 적용될 것으로 예상됨. ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 양자점 소재는 국내 디스플레이 업체의 신성장동력으로 중국/일본 기업과의 초기술 격차를 유지할 수 있는 유일무이한 소재임. 또한 양자점 색변환 소재 기반의 디스플레이 패널은 중국 및 일본의 세트업체에 수출이 가능한 고부가가치 제품임. □ 활용분야 ㅇ 광변환 기반 대형 디스플레이 ㅇ 잉크젯 기반 전계발광 디스플레이 ㅇ AR/VR용 디스플레이
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 40억원 이내 (1차년도 : 8 억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-섬유-01				사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류		화학		중분류	섬유제품	소분류	산업용섬유제품
산업기술분류2	대분류				중분류		소분류
품목명	인공섬모 기반의 세정·재사용 가능한 H13급 공기정화용 필터 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 인공섬모를 가지는 여재를 제조하고, 이를 이용하여 재사용이 가능한 공기정화용 필터 제조기술 개발 * 띠 모양의 기재에 수직방향으로 나노∼마이크론 길이의 섬모를 형성시켜 인공섬모 여재를 제조하고, 이를 이용한 세정을 통해 재사용이 가능한 공기정화 필터 제조기술 □ 개발내용 ㅇ 인공섬모 기반의 세정이 가능한 공기정화용 필터 기술개발 - 인공섬모(두께, 길이, 밀집도, 유연성 제어) 제조 기술개발 - 인공섬모를 이용한 저차압, 고효율 여재 및 필터 제조기술 개발 - 온·습도, 설치위치 등에 따른 필터 최적화 기술개발 - 재생(세정) 및 재생 후 성능 유지 및 내구성 향상 기술개발
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 기존 필터 제품은 실내 공기정화에 집중되어 있어서 비, 바람, 온도변화 등 외부 환경 변화나 고속 주행하는 이동수단의 외부에 탑재되어 적용시 안정적인 여과기능을 발현하기 어렵고 사용 수명의 한계를 가짐 ㅇ 실외 극한조건(주행풍 및 바람에 의한 풍속변화, 온도와 습도변화)에서 저차압 및 고효율 특성을 가지며, 입자상 및 가스상 유해물질을 효과적으로 제거 가능하면서 세정에 의해 재사용이 가능한 필터 소재 개발 필요 ㅇ 인공섬모 기반의 세정이 가능한 공기정화 필터는 극한 조건의 실외 환경에서도 적용 가능한 필터로써, 개발 성공 시 시장선점이 가능하고 다양한 공기정화 분야로 적용 가능하여 파급 효과가 큼 □ 활용분야 ㅇ 대기환경산업분야 - 실외 고정형 공기정화시스템, 고속 이동수단 탑재 이동형 공기정화시스템 등 ㅇ 산업용 공기정화분야
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 38억원 이내 (1차년도 : 8억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-01			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	전기·전자		중분류	전지	소분류	이차전지
산업기술분류2	대분류	세라믹		중분류	나노·융복합소재	소분류	나노하이브리드소재
품목명	고용량 이차전지용 실리콘/그래핀 복합음극재 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 이차전지용 고용량 음극 활물질(실리콘)의 부피팽창 완화를 위한 그래핀 응용 기술로서 고전도성 그래핀 제조 및 공정에 용이한 고농도 수(水)분산 그래핀 제조, 실리콘/그래핀 복합화를 포함하는 실리콘 음극재 상용화 기술 ㅇ 일반적인 이차전지용 음극재는 수계 슬러리를 제조하여 공정에 활용되고 있으며, 이를 위한 그래핀의 물성은 수분산 및 장기 분산 안정성이 필수적임 □ 개발내용 ㅇ 이차전지용 고농도 수분산 환원그래핀(rGO) 및 중간재 대량제조 기술 개발 ㅇ 실리콘/그래핀 계면제어 및 복합화 기술 개발 ㅇ 실리콘/그래핀 복합음극재기반 전극조성 formulation 개발 ㅇ 고용량 실리콘/그래핀 복합음극재 대량제조 기술 개발
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 높은 에너지밀도를 바탕으로 충분한 전기자동차 주행거리를 확보하려는 현 시점에서 실리콘 음극재의 전지 내 사용 비중은 점차 높아질 것으로 예측하고 있음 * 현재, 실리콘 음극재의 최대 투입량은 5wt% 이내이며, 음극 내 함량 이상 도입할 경우 실리콘의 팽창으로 성능이 급격히 저하되므로, 투입량을 10wt% 이상 함유하기 위한 기술개발이 시급함 ㅇ 전 세계 리튬이차전지 시장에서 높은 점유율을 가지는 기업은 자국으로부터 핵심 소재를 공급받는 반면, 국내 이차전지 업계에서는 수입에 의존한 재료 수급 및 수요 급증으로 인한 소재 공급 부족 현상이 우려되는 상황에서 음극재의 국산화는 필수적임 ㅇ 리튬이차전지의 세계시장을 주도할 수 있는 원천기술 확보 및 선택과 집중을 통한 지원을 통해 보다 발 빠른 시장 점유가 필요함 ㅇ 고용량 복합음극재 상업화 완료 시 이차전지용 원 소재 및 셀 제조업체의 경쟁력 확보뿐만 아니라 국내·외 전기자동차용 배터리 및 응용제품 시장에 미치는 파급효과가 매우 클 것으로 기대됨 □ 활용분야 ㅇ 전기자동차 및 에너지저장장치(ESS)용 대용량 이차전지 ㅇ 스마트폰, 노트북 등 모바일 IT기기용 이차전지 ㅇ 로봇, 드론, 유연 전기전자소자용 이차전지
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 7.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-02			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	바이오ㆍ의료		중분류	융합바이오	소분류	바이오진단기기기
산업기술분류2	대분류	바이오ㆍ의료		중분류	융합바이오	소분류	기타융합바이오 제품/기술
품목명	결함치유 그래핀 소재 기반 웨어러블 진단센서 및 그래핀 기반 바이오 융합 필름 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 그래핀 제조과정에서 발생하는 결함으로 인한 품질 저하 문제를 그래핀 결함치유기술을 적용하여 해결함으로써 소재 신뢰도 및 양산성 확보 ㅇ 결함치유를 통해 품질 및 신뢰성이 개선된 그래핀을 사용, 그래핀의 고유한 특성(광학적 투명성, 우수한 전기전도도 및 전하이동도, 화학적 투명성, 화학적 안정성) 기반의 고부가가치 융합바이오 제품의 개발 □ 개발내용 ㅇ결함치유기술이 적용된 고품질 균일 그래핀 제조기술 ㅇ고부가가치 융합바이오 제품 개발 - 그래핀의 화학투명성을 기반으로 하는 그래핀 전극 기반 웨어러블 진단센서 - 그래핀 결함 치유 및 표면 기능화를 통한 생체 적합 바이오 응용 제품 및 생체시료 분석 부품
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 그래핀 소재 및 응용에 대한 방대한 연구가 수행되었으나 그래핀 제조 시 수반되는 결함 및 Killer Application의 부재로 인해 그래핀 소재의 상용화 지연됨 ㅇ 그래핀 제조시 수반되는 결함을 후공정을 통하여 치유, 그래핀 고유 물성을 개선하여 안정적인 품질을 확보하고, 고부가 바이오/헬스케어 응용제품 적용을 추진 ㅇ 광학적 투명성, 우수한 전기전도도 및 전하이동도, 화학적 투명성과 화학적 안정성은 다른 소재에서 찾아보기 힘든 그래핀의 고유특성으로 이를 조합한 응용제품을 사업화할 경우, 새로운 시장의 창출 및 기존 제품 분야에서 차별화된 경쟁력 확보가 가능함 ㅇ 특히, 피부와 장시간 접착하여 신체의 정보를 연속적으로 측정하는 웨어러블 헬스케어 디바이스 개발을 위해서는 생체적합성 및 장시간 정확하게 측정할 수 있는 소재 기술이 중요함 □ 활용분야 ㅇ 혈당, 심전도 등 웨어러블 진단센서 ㅇ 의료/미용 용도 기능성 히터필름 및 약물전달용 마이크로니들 ㅇ 디지털병리용 광전자연계분석(CLEM) 고해상도 이미징 기판, 및 질량분석용 기판 * 전 세계 웨어러블 센서 시장은 ’16년 1.5억불에서 ’25년까지 38.8%의 CAGR 전망(Granview Research) * 디지털병리를 위한 전 세계 현미경 시장은 ’19년 64억불에서 ’24년 89억불로 확대 예상. 전체 현미경 슬라이드 시장은 ‘19년 13.4억불에서 ’27년 19.0억불로 확대 전망. 4.5%의 CAGR 전망(Microscope Slide Market) * 전 세계의 마이크로니들 약물전달 시스템의 시장 규모는 ’20년에 62만불, ’30년 말에는 12억 9,349만불로 확대 예상, 66.45%의 CAGR 전망(Global Information, Inc)
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 38억원 이내 (1차년도 : 8억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-03			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	전기전자		중분류	전지	소분류	전지재료
산업기술분류2	대분류	화학		중분류	섬유 제조 공정	소분류	부직포기술
품목명	급속 충전용 리튬이온기반 전지의 기능성 탄소계 박막 복합 분리막 소재 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 탄소계 박막 복합 분리막 제조 기술과 음극-전해질 계면 제어 기술 기반 신뢰성 향상 리튬이차전지(LIB) 상용화기술 개발 □ 개발내용 ㅇ 고내열, 고강도 특성을 보유하는 탄소계 박막 복합 분리막 개발 ㅇ 리튬이차전지 음극-전해질 계면물질 자가형성 및 제어기술 개발 ㅇ 탄소계 박막 복합 분리막이 적용된 급속 충전용 파우치형 LIB 제조기술 개발 ㅇ 기타 (본 과제 관련 추가로 필요하다고 판단되는 개발내용은 자유롭게 제안 가능)
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 전기자동차 배터리는 고에너지밀도 확보 및 급속 충전이 용이한 소재 및 설계 기술과 상용화 기술 개발이 필요 ㅇ Li, Si 등 음극 적용 배터리는 급속충전 및 높은 에너지밀도 확보가 가능하여 차세대 배터리 기술로 고려되고 있으나, 산업적 적용을 위한 기술적 난제 해결이 필요 * 불균일한 덴드라이트 형성, 낮은 효율로 인한 폭발 위험성 증가, 짧은 수명 등이 기술적 장벽으로 상용화에 걸림돌로 작용하고 있음 ㅇ 높은 에너지밀도, 폭발위험성 및 수명 개선을 위한 저비용/고효율 음극-전해질 계면 제어기술 필요 * 분리막내 음극-전해질 계면 제어 기술은 배터리 고성능화 및 산업적 호환성이 우수하여 상용화에 유리함 ㅇ 이차전지 분리막의 시장규모는 2025년 88억 달러(CAGR 38%)로 전망되고 국내 기업들이 세계시장점유율 1위이나, 해외 기업들과의 기술 격차가 크지 않고, 해외 신규업체의 높은 성장률로 차세대 분리막 원천기술과 이를 적용한 상용화 기술 확보로 기술적 초격차 유지가 필요 (출처: 2020년 리튬이온 이차전지 분리막 기술동향 및 시장전망) ㅇ 탄소계 박막 복합 분리막 적용 리튬이차전지는 급속 충전이 용이한 고용량 중대형 에너지저장장치에 적합하여 자동차, 선박 등의 주요 에너지원으로 적용 기대 □ 활용분야 ㅇ 중대형 전지 적용: 전기자동차를 포함한 운송시스템 및 에너지저장시스템 (ESS) ㅇ 소형전지 적용: 스마트 폰, 웨어러블 기기 등의 모바일 기기
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 7.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-04			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	기계⋅소재		중분류	표면처리	소분류	표면물성 개질기술
산업기술분류2	대분류	세라믹		중분류	나노·융복합소재	소분류	나노하이브리드소재
품목명	항균용 나노섬유 기반 유기-무기 나노복합체 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 나노섬유와 무기물 소재의 구조와 기능을 복합화한 유기-무기 나노복합체 제조 및 고효율 항균 응용 ㅇ 박테리아 사멸과 방오에 필요한 기능성 부여 기술개발 ㅇ 환경부 고시에 따른 항균물질 사용 □ 개발내용 ㅇ 고분자 섬유와 산화아연 같은 무기물 소재로 구성된 나노복합체 구조 설계 ㅇ 나노복합체에 활성산소, 자상 기능성 부여를 위한 표면개질 또는 코팅기술 ㅇ 나노섬유 기반 유기-무기 나노복합체를 적용한 항균 및 항바이러스 성능 평가 ㅇ 기타 (본 과제 관련 추가로 필요하다고 판단되는 개발내용은 자유롭게 제안 가능)
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 최근 미생물에 의한 각종 질병 관련 사례가 증가함에 따라, 이를 방지하고 초기 단계에서 제거하기 위한 항균용 소재에 관한 관심이 급증하고 있음 ㅇ 기존 항균용 소재의 경우 물리적으로 유해 물질을 걸러내거나 균의 사멸까지 오래 걸리는 제품이 대부분으로, 신속하고 높은 효율로 균을 사멸할 수 있는 기술의 혁신이 필수적임 ㅇ COVID-19의 세계적인 확산에 따라 항균용 소재의 관심이 높아지면서, 항균 플라스틱 시장은 2020년부터 2025년 연간 10.1%로 성장하여 2025년 598억 달러 규모의 시장을 형성할 것으로 전망됨 (MarketsandMarkets, 2020) ㅇ 항균 소재는 세계적으로도 상용화된 제품이 많지 않은 만큼, 관련 시장 공략을 위해 다수의 국내기업에서 항균용 소재 개발에 적극적으로 나서고 있음 ㅇ ‘고강도 복합 나노섬유 소재’는 정부가 제정한‘소재⋅부품⋅장비 미래선도품목 R&D 추진방안’의 미래선도품목 중 하나로, 나노섬유 기반 기능성 소재에 관한 관심이 커지고 있음 ㅇ 나노섬유 기반 유기-무기 나노복합체 개발은 신속, 고효율 항균이 필요한 소비자 제품, 포장재, 헬스케어, 자동차, 건축 분야 등 응용 가능성이 매우 넓음 □ 활용분야 ㅇ 가습기, 에어컨, 공기청정기용 필터 및 코팅재 ㅇ 바이러스 차단 방역용 고투기성 메디컬 섬유소재 ㅇ 바이오의약품 생산 품질 관리용 무균멸균기
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 7.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-05			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	전기전자		중분류	반도체소자 및 시스템	소분류	반도체재료
산업기술분류2	대분류	전기전자		중분류	반도체소자 및 시스템	소분류	Sensor용 소자
품목명	지능형 IoT 센서용 대면적 2차원소재 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 원자층 증착 공정 등 반도체 양산 공정 기반 웨이퍼 스케일 고품질 2차원 초박막 소재 합성 기술 및 IoT 센서 맞춤형 소재 특성 최적화 기술 ㅇ 2차원 초박막 반도체 및 전극 소재를 이용한 고감도·저전력·지능형 IoT 광·화학센서 칩모듈 설계 및 Fab 제조 기술 □ 개발내용 ㅇ 원자층 단위 두께 조절, 이종소재 교차 적층, 다양한 원소 도핑을 통한 전자구조, 광전특성, 그리고 화학활성특성을 제어할 수 있는 고신뢰성 2차원 반도체 소재 대면적 형성 기술 개발 ㅇ 2차원 칼코제나이드 (chalcogenide) 및 산화물 소재의 화학적, 전기적 물성과 환경 내구성의 최적화를 통한 고성능 IoT 광·화학 센서 원천 소재·공정 개발 ㅇ 저온 소재 공정을 통해 웨어러블 유연 센서 소재 개발 ㅇ 개발 소재 적용 IoT 적외선 광센서 (예: 적외선 라이다센서, 모션센서, 디스플레이 내장 광센서, 열화상센서) 모듈 및 산업용 화학센서 (반도체/디스플레이 산업용 유해가스 (예: 불소가스) 검출, 정밀 화학용 (예: NOX검출용) 모듈 원천 기술 개발
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 기술적 지원필요성 - 기존 실리콘 소재는 고집적화에 유리하나 적외선 광센서와 고성능 화학센서에 필요한 기능적 활성이 부족하며 차세대 센서 소재로 2차원 소재가 널리 연구 - 2차원 소재는 광반응 및 화학적 반응이 탁월하나 아직까지 상용화를 위한 대면적 반도체 호환 공정 확보 및 소자 공정의 걸림돌로 인해 연구 수준에서 정체된 실정 - 2차원 소재를 대표적 반도체 양산공정인 원자층증착 및 물리적증착을 통해 웨이퍼 스케일로 구현하고 센서에 필요한 광반응민감도, 화학저항 민감도를 최적화하는 소재 및 소자 원천기술 확보하여 해외기술 의존하는 고성능 광/화학 센서 칩모듈의 국산화가능 - 특히, 비실리콘 소재인 대면적 2차원 칼코제나이 및 산화물 소재를 물리적, 화학적 제어 (물리적/화학적 도핑 및 초격자 형성 등) 를 통하여 지능형 센서 특성 구현 가능 ㅇ 경제적 지원필요성 - 2차원 소재의 센서 및 광전자소자 분야의 글로벌 시장규모는 2025년 기준 2.1억 달러 (약 2300억 수준) - COVID-19으로 인해 열화상 카메라 시장은 2019년 43억 달러(약 5조 90억원) 규모에서 코로나19 방역으로 약 76.7% 증가한 76억 달러에 도달할 것으로 전망함. - 차량용 적외선 라이다는 2020년부터 연평균 113% 성장해, 2025년 시장규모가 17억 달러(1조9609억원)에 달할 것으로 전망 글로벌 산업용 가스 센서 시장규모는 2019년 10억 달러에서 2024년 14억 달러까지, 연평균 6.4%로 성장할 전망 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 2차원 소재는 기존 실리콘 반도체의 특성을 상회하는 우수한 물리적/화학적 성능이 발견되어 국내외 산업계·학계·연구소에서 널리 연구되어 왔으나 대면적 대량 생산 방식의 부재와 응용 소자 적용 시 특성 신뢰성 확보가 어려워 기술 상용화가 미비한 상황 - 원자층 증착 기술은 이미 초미세 반도체 제작공정에 적용되어 공정의 탁월성과 신뢰성이 확보되어 있으며 이를 이용한 2차원 소재의 양산화 공정 개발은 국내외 반도체·디스플레이·센서 산업에 큰 파급력을 지니는 원천 기술 보유 효과 - 고성능 적외선 및 화학센서 대부분이 수입되고, 특히 적외선 센서의 경우 시장 진입 중 비실리콘계 감지 물질 (대표적으로 고성능 산화물 감지층)에 대한 기술 장벽이 가장 높으며 화학 센서 역시 고감도 감지층 소재는 고난이도의 기술이므로 고감도 광센서와 고정밀 화학센서의 국산화와 세계 시장 경쟁력을 확보하기 위해 독자적인 감지 소재 기술의 내재화는 필수적인 상황 - 유해성 화학 센서 국산화를 통해 경제성있는 사회적 안전보장 기술을 확보 - 본 기술 목표인 인공지능형 센서 소재 기술은 세계적으로 상용화가 되지 않은 원천기술이며 지능형 CCTV등 첨단 인공지능형 IoT 기술의 소형화 및 가격경쟁력 확보 □ 활용분야 ㅇ 첨단 지능형 광·화학 센서 모니터링 기술 - 전장라이더리시버센서, 의료용 영상진단(화상, 근조직진단, 리모트 재활치료 등)센서, 열감지센서, 반도체/디스플레이 산업 유해가스 모니터링 기술, 정밀화학 및 바이오용 고감도 화학센서
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 7.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-06			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	전기·전자		중분류	광응용기기	소분류	광소재
산업기술분류2	대분류	바이오·의료		중분류	융합바이오	소분류	바이오진단기기
품목명	연속 상시 모니터링용 저전력 혈중산소포화도/심박 센서 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 건강상태를 모니터링하는 가장 중요한 생체신호 측정 기기 중 하나인 광혈류측정(photoplethysmography, PPG) 기반의 혈중산소포화도/심박 센서 모듈 설계 및 제조 기술 ㅇ 유기 및 무기반도체 소재에 기반하여, ‘올데이 (All-day)’상시 모니터링에 대응할 수 있도록 유효 광활용율이 획기적으로 개선된 저전력 혈중산소포화도/심박센서 모듈 설계 및 제조 기술. □ 개발내용 ㅇ 유효 광활용율이 획기적으로 개선된 저전력 혈중산소포화도/심박센서 설계 및 제조 - 착용형 (스마트와치, 밴드 등) 및 부착형 웨어러블 기기(패치 등)의 제한적 배터리 용량을 고려하여, 올데이 상시 모니터링이 요구하는 혈중산소포화도/심박센서의 전력소모 수준 제시 - 피부 침투 후 수광소자에 수득되는 유효광량의 수득 효율을 최대화하도록 환형 등 자유형태의 최적 유기 및 무기 발광/수광소자 설계 및 제조 기술 개발 * 원천기술보유자와 긴민한 협력 필요. 원천기술에 따르면 수십 배의 소모전력 개선 가능 ㅇ 저전력 혈중산소포화도/심박센서 모듈화 기술 개발 유기 및 무기 발광/수광소자 간 이종소자 정렬 집적화 구조 및 공정 개발 센서 외부연결 전극 구조 및 초박형 웨어러블 대응 패키징 제조 기술 개발 센서 모듈의 저전력 구동 성능, 신뢰성 평가 및 상용화 수준 확보
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 혈중산포포화도 및 심박센서는, 현대 의료현장에서 응급 및 입원환자 모니터링의 가장 핵심적인 생체신호 모니터링 장비이며, 국내외 거의 모든 착용형 스마트 기기(스마트 워치, 밴드 등)에 적용되면서 일상 헬스 모니터링에 확대되는 등 큰 시장이 형성되고 있음. ㅇ COVID-19 상황의 장기화에 따라 상시 웨어러블 생체신호 모니터링 기기의 중요성에 대한 인식이 더욱 확대되고 있어, 스마트 헬스케어 산업의 발전과 더불어 혈중산포포화도 및 심박센서 모듈의 시장규모 성장 가속화가 예상됨 ㅇ 기존의 혈중산포포화도 및 심박센서는, 유효한 신호 수득을 위해 발광소자 구동에 상대적으로 높은 전력을 소모하므로, 제한된 배터리를 활용하는 착용형 모바일 기기 특성상, 연속적인 상시 모니터링이 사실상 불가능하여, 건강 상태의 상시 모니터링을 통한 갑작스런 응급상황 발생 감지나 생체신호 빅데이터 축적 등 그 활용성의 큰 잠재력을 충분히 활용하지 못하고 있음. ㅇ 이에 획기적으로 소모전력이 개선된 혈중산소포화도 및 심박센서 모듈이 개발될 경우, 착용형 웨어러블 기기의 상품성을 대폭 개선하고, 헬스케어 및 건강관리 응용의 중요성이 점점 커지고 있는 착용형 웨어러블 기기에 널리 활용되어 확고한 소비자 경험을 제공할 수 있을 것임. ㅇ 올데이 모니터링이 가능한 유기 및 무기 발광/수광 소자 기반 저전력 혈중산소포화도 및 심박센서 모듈의 개발은, OLED 등에서 한국이 보유한 경쟁력 높은 기술들을 십분 활용하면서 스마트 기기 산업과 스마트 헬스케어 산업 및 다양한 파생 산업에 있어 기술적 우위 확보와 시장 선도를 위한 기회가 될 것임 □ 활용분야 ㅇ 스마트워치, 밴드 등 착용형 스마트 기기의 생체신호의 상시 연속 모니터링용 부품 ㅇ 기존의 통상적 착용형 스마트 기기 외에 반지, 패치형 등 신개념 웨어러블 형태에 대응 가능한 생체신호 상시연속 모니터링 부품 - 스마트 기기 뿐 아니라 의료 기기의 경우도 기존의 손가락 클립형 대체를 통해 착용 편의성이 개선된 심박 및 산소포화도 모니터링 기기로 활용
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 7.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호	22-이종-탄소나노-07			사업구분	이종기술융합형(이어달리기)
산업기술분류1	대분류	세라믹		중분류	나노·융복합소재	소분류	세라믹섬유
산업기술분류2	대분류	세라믹		중분류	에너지·환경소재	소분류	유해성분 제거 기능소재
품목명	수처리용 귀금속 대체 저가격 전기촉매 개발 (TRL : [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)
1. 개념
□ 개념 ㅇ 전해소독 (병원성 미생물: 바이러스, 박테리아, 포자류 포함)을 위한 귀금속 저감 고활성 DSA* 전극 소재 개발 및 제어 시스템 구축 * Dimensionally Stable Anode ㅇ 전기화학적 수처리용 ATO*-RuO2 복합 나노섬유 고효율 DSA 전극 개발 * Antimony Tin Oxide □ 개발내용 ㅇ 활성 염소종 발생용 귀금속 저감 고활성 DSA 전극 소재 및 제어 공정 기술 ㅇ 수명특성 확보 및 전해소독 효율 균등화를 위한 세척 시스템 구축 ㅇ 고가의 상용 귀금속 DSA 대체를 위한 수처리 전극 소재 기술
2. 지원 필요성
□ 지원 필요성 ㅇ 전기화학적 전해소독 기법은 적절한 전기촉매 선택을 통해, 외부 화학제제 투입없이 효율적인 활성 염소종의 발생을 유도하여, 병원성 미생물을 불활성화시키는 기술로 최근 농식품 및 환경 분야에서 필요성 및 시장규모가 빠르게 커지고 있으나, 활성, 소재가격, 양산화, 내구성 등의 측면에서 기술적 한계가 있음. ㅇ 특히, 전극 수명 및 귀금속 사용으로 인한 고가의 전극 자체의 경쟁력은 전기화학적 수처리기법의 공정화를 위한 기술 장벽으로, 귀금속 저감형 고활성 DSA 전극의 대면적화 및 양산성 확보 기술 개발이 필요함. ㅇ 또한, 복합 세라믹 나노섬유 전극 합성 기술 등을 활용할 경우, 기존의 귀금속 기반 고가의 상용 DSA를 대체할 수 있을 것으로 예상됨 ㅇ 양산화된 저가 DSA 또는 나노 기반 대체 전극을 활용해 전해 장치에 의한 병원성 미생물 불활성화 정량화 및 실공정 운전 최적화 기술을 확보할 경우, 농/식품, 환경을 포함한 다양한 수처리 공정에 적용 가능할 것으로 판단됨. □ 활용분야 ㅇ 병원성 바이러스, 박테리아, 포자 복합 제어용 전해소독용 전극 ㅇ 하이브리드 소독/산화 시스템용 전극
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월 이내) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 35억원 이내 (1차년도 : 7.5억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (원천기술 보유자 및 소속기관이 참여기관으로 필수 참여) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수