사업화 유망기술

물적 특성을 향상시킨 탄소 섬유 강화 복합재

기계적 특성이 우수한 탄소 섬유 강화 복합재

본 기술은 플라즈마 처리를 통하여 표면 개질된 탄소섬유를 구비한 탄소 섬유 강화 플리머 복합재 기술이다.

보유기관 : 고려대학교       거래조건 : 협의 후 결정

기술개요

본 기술은 플라즈마 처리를 통하여 표면 개질된 탄소섬유를 구비한 탄소 섬유 강화 플리머 복합재 기술임

특허정보

특허명 특허번호 특허명세서
플라즈마 처리를 통한 표면이 개질된 탄소섬유를 구비한 탄소 섬유 강화 폴리머 복합재 및 그 제조 방법 10-1777945

기술완성도

TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계

기술개요

- 본 기술은 플라즈마 처리를 통하여 표면 개질된 탄소섬유를 구비한 탄소 섬유 강화 플리머 복합재 기술임

- 기존 화학약품 처리 공법 대비 친환경적으로 기계적 특성이 우수한 탄소 섬유 강화 복합재를 구현할 수 있음

대표도면

[탄소섬유의 플라즈마 처리 전과 후의 전자현미경 사진]

기술의 필요성

- 엔지니어링 플라스틱은 일반적인 범용 플라스틱과 비교하여 높은 강도 및 탄성을 가짐

- 열적 안정성뿐만 아니라 내약품성, 전기절연성 등이 우수하여 최근 각종 생활용품, 전기전자 제품, 항공기 구조재 등 각종 산업분야에 응용되고 있으며 금속을 대체할 수 있는 후보 재료로 활발한 연구가 진행 중임

기존기술대비 우수성

- 기존의 약품 처리는 산 혹은 화학 약품 첨가에 이해 환경오염 등을 유발할 수 있어 바람직하지 못함

- 상압 플라즈마를 이용하여 표면 개질을 할 경우 순수 탄소 섬유의 특성을 사용하기에는 한계가 있음

기술 구현 내용

본 탄소 섬유 강화 복합재는 아래와 같이 구현됨

- 엔지니어링 플라스틱과 탄소 섬유를 혼합하여 복합재 구성

- 폴리우레탄을 이용하여 표면 코팅

- 수소 플라즈마 처리 후 복합재 성형

시장동향

- 인도의 시장조사기관인 인더스트리리서치에 따르면 지난 2019년도 123억 달러로 추산된 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics, 이하 CFRP)의 세계 시장 규모가 오는 2025년에 243억 달러까지 성장할 것으로 전망

- 플라스틱에 탄소섬유를 첨가해 일반 플라스틱 대비 더욱 강하면서도 가볍고 내열성이 높은 CFRP는 차량 경량화 등의 분야에서 특히 두각을 나타내고 있음

- 하이브리드 자동차의 경우, 내연기관 대비 배터리, 전기모터 등 추가적인 장치가 탑재돼 무게가 증가하게 되는데 이 때 후드나 트렁크 등에 경량화 소재를 적용해 무게를 낮추는 식으로 벨런스를 맞추고 기술을 구현하고 있음

[세계 CFRP 수요 전망]

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