소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

분말/세라믹연구본부

분말/세라믹연구본부

실장 송인혁(겸임)

연구실 소개

3D 프린팅 소재 연구센터는 4차 산업 혁명을 대표하는 3D 프린팅 원천기술 개발을 목표로 분말/세라믹 소재 설계 기술, 3차원 구조체 분말/세라믹 융합 공정기술, 분말/세라믹 기반 부품화 신공정 기술을 통해 에너지/국방/뿌리/환경 산업분야 고부가 가치화 및 3D 프린팅 선도기술 확보를 위한 연구를 수행하고 있다.

055-280-3371

주요 실적

정밀 주조용 몰드 제작관련 세라믹 3D 프린팅 기술실시계약 체결
세라믹 3D 프린팅 및 배터리 관련 논문 게제 3건, 국내 특허 3건 출원
NIMS, IMR 등과 국제교류 및 국제 공동 연구
극한환경 세라믹스 섬유강화 복합재료 관련 논문 게제 5건, 국내 특허 1건 출원

주요 연구분야

3차원 구조체 분말/세라믹 융합 공정기술
분말/세라믹 기반 부품화 신공정기술
극한 환경용 세라믹 소재 공정기술
고강도/고인성 소재 및 초고온 세라믹 소재 개발
극한 환경용 섬유강화 복합 세라믹 재료 개발

향후 연구계획

  • 에너지/환경/바이오 분야 적용을 위한 3D 프린팅 기술 개발 : 심화 소재 및 공정 개발
  • 자극감응형 기능성 소재 원천기술 개발 및 4D 프린팅 기술 개발
  • 배위고분자 소재 원천기술 개발 및 3D 프린팅 적용 기술 개발
  • 2000℃ 이상의 극한환경에서 적용 가능한 극한환경용 초고온 세라믹 소재 개발
  • 제조기간 10일 이내인 2세대 1400℃ 급 SiCf/SiC CMC 제조 기술 개발

연구개발 추진실적

계면재단형 3D 프린팅 소재 기술 개발

[과제 소개]

  • 3D 프린팅 기술은 4차 산업 혁명의 대표기술로서 선진 기술 강국에서 앞 다투어 기술개발 경쟁이 진행 중이나 국내 3D 프린팅 기술은 걸음마 단계임. 선진국 기술추격 및 기술 선도를 위해 3D 프린팅 금속 및 세라믹 분말소재 원천 연구를 통해 금속/세라믹/고분자 3차원 복잡형상 제작 가능한 원천 소재 및 공정 기술 개발함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 대표적인 고융점 난성형 세라믹 소재인 질화규소의 광경화 3D 프린팅을 위해 세계 최고 수준의 충진도를 가지는 광경화성 질화규소 잉크 소재 원천기술을 확보
  • 광경화 3D 프린팅 기반 고굴절율 질화규소계 세라믹소재의 3차원 고충진 구조체 제작을 위한 광경화 공정 기술 및 열처리 기술 확보
고충진 질화규소 잉크 공정성 확보
3D 프린팅을 통해 제작된 질화규소 3차원 구조체

세라믹 섬유강화 복합재료 개발

[과제 소개]

  • 우주·항공, 에너지, 원자력 등 다양한 분야에 적용될 것으로 예상되는 세라믹 섬유강화 복합재료를 제조하고 물성을 측정함. 특히 SiCf/SiC 및 Cf/HfC 등 다양한 조성의 세라믹 섬유강화 복합재료 제조 공정을 개발하고 이를 위하여 ZrB2, HfB2, HfC, TaC 등 다양한 초고온 세라믹스 초고순도 분말 합성 및 성형, 소결 공정을 개발함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 가압소결법 및 전구체 함침법 (PIP)을 이용한 SiCf/SiC 섬유 강화 복합재료 제조
  • 다양한 고순도, 고품위의 초고온 세라믹스 나노 분말 합성 (~100nm, 순도: >99.9%, HfB2, HfC, TaC, Ta4HfC 등) 및 섬유강화 복합재료 제조 기술 개발
초고온 세라믹 분말 합성
SiCf/SiC 복합체
초고온 세라믹 복합체 응용분야

금속 3D 프린팅용 분말소재 개발

[과제 소개]

  • 금속 3D 프린팅을 적용할 수 있는 금형, 터빈블레이드, 터보차저 등의 분야와 용도에 적합한 Fe계 금형강, Ni계 초내열합금, Ti-Al계 합금을 설계하고, 고유 합금 분말의 제조 기술 및 고유 합금의 3D 프린팅 공정을 개발함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 3D 조형용 Fe계 고유합금 3종, Ni계 고유합금 1종, Ti계 금속간화합물 4종 개발
  • 고유 합금의 분말 제조 기술 및 분말의 유동성 향상 기술 개발
  • 고유 합금의 고밀도, 고경도, 고강도 3차원 조형체 제조를 위한 3D 프린팅 공정 기술 개발 (상대밀도>99.0%)
Fe계 고유 합금 분말
고유 합금 분말 3D 프린팅응용분야

연구개발 성공사례

초내삭마 세라믹 복합재료 기술 개발

[과제 정보]

  • 연구책임자 : 이세훈 박사
  • 전화 : 055) 280-3344
  • E-mail : 이메일 확인
  • 연구기간/비용 : 14.01.01~16.12.31 /3,300,000천원
  • 참여기관 : 재료연구소, 에기연, Univ. Datmstadt, 서울대학교, KAIST, 화인테크

[기술의 핵심]

  • 2000oC, Mach 0.6 급의 극한환경에서 장시간 안정성을 나타내는 Hf, Ta 계 세라믹스의 고품위 원료, 성형 공정 및 저온소결 공정 등을 개발하고 이를 통하여 초내삭마 세라믹 섬유강화 복합재료 개발

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 고순도 (>99.9%), 초미세 (< 150nm) 초고온 세라믹스 분말 합성 기술 개발
  • 고농도 슬러리 제조 및 섬유 내 함침 공정 개발
  • Cf/HfC-SiC 계 세라믹 섬유강화 복합재료 제조 (100×100×2mm 급)
  • 대기중, 2700℃, Mach 0.6의 환경에서 30분 삭마 후 삭마율 1×10-3mm/s 이하의 특성을 갖는 초내삭마 소재 개발 성공
  • 2017년 과제 3년 전체 평가 우수 등급 획득 (NST)
  • ADD 기초연구과제 및 핵심기술개발과제, NST 선행융합과제 등 3건의 후속과제 도출.

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 국내특허 등록 : 4건(10-1588292 외 3건)
  • 국내외 특허 출원 : 국내 4건(2014-0185874 외 3건), 해외 1건(미국 US15/363,147)
  • 국외 논문 게재 : 17건
  • 국내외 학술회의 발표 : 42건

[기술효과 및 활용분야]

  • E/L 품목으로 기술 이전이 불가능한 극한환경용 초내삭마 원료 및 소재의 국산화 기반 기술 확보