소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

재료공정혁신연구본부

재료공정혁신연구본부

실장 권용남

연구실 소개

항공우주재료연구센터는 국내 항공기 체계개발 능력 향상을 위한 항공용 규격을 만족하는 재료 및 공정 기술, 고효율화 연료전지를 이용한 장시간 비행 무인기 및 플라즈마 응용 표면처리 및 트라이볼로지 코팅 기술 개발에 주력하고 있다.

055-280-3375

주요 실적

항공용 소재 균열전파속도 관련 논문 게재 4건 및 KF-X 과제 5건 수주
트라이볼로지 코팅 기술 관련 논문 게재 1편, 특허 8건 출원, 4건 등록, 기술이전 5건, 총 13억원, 과학기술훈장 웅비장 및 재료연구소 “세계 1등 기술” 수여
항공용 소재 부식/방식 관련 관련 논문 게재 2건

주요 연구분야

항공용 규격을 만족하는 재료 및 공정 기술
항공우주용 Additive Manufacturing 기술
고효율화 연료전지 스택 및 무인기 응용 기술
선형이온원을 활용한 나노구조물 형성 및 기능성 표면처리 기술
표면처리용 고밀도 플라즈마 소스 및 표면처리 공정기술

향후 연구계획

  • KF-X 설계용 소재 물성 DB 개발
  • 항공용 부품 제조 공정 기술 개발
  • 장시간(>6시간) 비행을 위한 800W급 무인기용 경량 연료전지 개발
  • 자동차 부품 및 비철 가공용 공구의 후막 적용 코팅 기술 개발
  • 열화상 카메라 렌즈 소재상 광학 및 트라이볼로지 특성 향상을 위한 HF-DLC 코팅 기술 개발
  • 다양한 폴리머 모재와 metal 소재 표면처리에 따른 이종물질 계면 접착력 향상기술 개발

연구개발 추진실적

경도 30 GPa 이상 Hydrogen-free DLC 후막 코팅 공정기술 개발

[과제 소개]

  • 수송기기의 연비 저감 및 자동차 부품의 저마찰 구현을 위해 고경도 탄소후막 코팅 기술과 비철 가공시 소착 마모의 감소를 위한 이형성이 향상된 고경도 탄소막인 HF-DLC (Diamond-like Carbon) 코팅 기술을 경도 30 GPa 이상, 두께 3 µm 증착하는 공정 기술을 개발함. 또한 이들 부품을 양산하기 위한 탄소막 증착 시스템인 KIMS BD#1의 준양산 장비를 개발하였음.
DLC (ta-C) 코팅 장치
산업 응용별 DLC 코팅 Map

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 무수소 DLC 코팅 막과 같은 트라이볼로지 코팅 기술은 energy saving 기술로 산업화 적용 시 수송분야 30 %, 산업전분야 20 % 및 에너지 소비 15 % 절감가능
  • 저마찰, 고내열성, 고경도 무수소 DLC 코팅용 장비 및 공정기술의 수출 및 해당 기술의 세계 선도적 위치 점유 가능
  • 무수소 DLC는 전도성, 안티박테리아, 적외선 투과성 등의 기능성 부여가 용이하여 향후 반도체, 의료, 렌즈, 카메라 시장 등의 응용 및 신규 시장 창출 가능함
  • 장치의 국산화를 통한 수입 대체효과 (자동차용 부품 코팅용 양산 장치의 경우 외산 가격 30억원/대) 및 외국 기업으로부터 국내 기업에 이전 받는 기술료 절감

경로기반 자율비행 무인기 및 연료전지 개발

[과제 소개]

  • 소형 무인기용 동력원으로 기존 엔진의 높은 소음/진동 및 열문제를 해결하고, 배터리를 이용한 전동무인기의 배터리의 낮은 에너지밀도로 인한 짧은 체공시간 문제를 해결하기 위해 연료전지 동력원으로 장시간 체공할 수 있는 무인기 및 연료전지동력원을 개발하였음

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 무인기 추진 동력원으로 600 W 고분자전해질 연료전지 동력원 개발
  • 공중에서 무인기의 순항 및 급격한 부하변동 특성에 대응하기 위해 연료전지동력원과 배터리를 하이브리드 시스템으로 구성하여 자동항법으로 비행할 수 있는 동력원 기술 개발
  • 무인기 및 동력원을 개발하여 자동항법으로 4시간 30분 공중시험을 통해 장시간 체공할 수 있는 비행 가능성 확인
연료전지동력원
연료전지/배터리 하이브리드 구성
자동항법 비행 궤적
연료전지 적용 무인기

연구개발 성공사례

자장여과아크소스 및 이를 이용한 무수소 고경도 DLC 코팅 공정 기술

[과제 정보]

  • 연구책임자 : 김 종 국 박사
  • 전화 : 055) 280-3565
  • E-mail : 이메일 확인
  • 연구기간/비용 : 15.01.01~17.12.31 / 1,776,000 천원
  • 참여기관 : 재료연구소

[기술의 핵심]

  • 본 개발 기술은 수송기기의 연비 절감과 CO2 감소를 위한 energy saving에 관련된 트라이볼로지 코팅 공정 및 공정 장치에 관한 것으로, 특히 자동차 엔진 부품의 적용을 위한 공정 및 양산 장치 기술을 산업체에 이전하여 국산화 한 것임

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 자장여과아크 장비를 이용한 내마모 트라이볼로지 (무수소 DLC) 코팅 막의 후막화 → 20 µm 두께의 무수소 DLC 막의 세계 최초 구현
  • 자장제어를 통한 아크스팟 이동 경로 최적화로 장시간 방전 안정성 확보 → 20시간 연속사용 및 타겟 사용효율 증대 (85 % 이상)
  • 다중아크 시스템 및 레스터링 기법이 적용된 국산형 내마모 트라이볼로지 코팅 장비
  • 자동차 엔진 부품인 피스톤 링에 적용된 내마모 트라이볼로지 코팅 (무수소 DLC) → 피스톤 링 상 양산 코팅 공정 기술이전
HF-DLC 코팅 관련 주요내용

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 국내특허 등록 : 1건(제 10-1825095호 )
  • 국내특허 출원 : 2건(2016-10-0079406 외 1건)
  • 국내외 논문 게재 : 5건
  • 국내외 학술회의 발표 : 20건 이상
  • 기술이전 : 5건 이상, 13억원

[기술효과 및 활용분야]

  • 무수소 DLC 코팅 막과 같은 트라이볼로지 코팅 기술은 energy saving 기술로 산업화 적용 시 수송분야 30 %, 산업전분야 20 % 및 에너지 소비 15 % 절감가능
  • 저마찰, 고내열성, 고경도 무수소 DLC 코팅용 장비 및 공정기술의 수출 및 해당 기술의 세계 선도적 위치 점유 가능
  • 무수소 DLC는 전도성, 안티박테리아, 적외선 투과성 등의 기능성 부여가 용이하여 향후 반도체, 의료, 렌즈, 카메라 시장 등의 응용 및 신규 시장 창출 가능함
  • 장치의 국산화를 통한 수입 대체효과 (자동차용 부품 코팅용 양산 장치의 경우 외산 가격 30억원/대) 및 외국 기업으로부터 국내 기업에 이전 받는 기술료 절감
본 기술의 다양한 응용 분야