사업화 유망기술

[기계/부품·장치] 광택 및 내광성을 향상시킨 고분자 소재 표면 이온주입 기술

자동차 항공 건축 소재에 적용 가능한 고분자 소재 표면 이온주입 기술

본 기술은 고분자 소재 표면 이온주입 기술

보유기관 : 한국원자력연구원       거래조건 : 협의 후 결정

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 고분자 소재의 광택 및 내광성을 향상시키는 것을 특징으로 하는, 고분자 소재 표면 이온 주입 방법

- 두가지 이상의 이온을 동시에 혹은 순차로 주입하되 이온의 질량 또는 에너지에 따른 개질깊이를 조절하여 모재와 표면간 계면형성을 방지함으로써, 태양광하에서의 변색과 박리현상을 방지

- 고분자 소재가 갖는 고유의 물리/화학적 특성을 보유함과 동시에 환경친화적이고 일반적인 도금이나 코팅이 아닌 표면 내부에 표면개질층을 형성함으로서 표면개질층의 박리를 원천적으로 방지하는 공정 적용으로, 자동차 내/외장용 소재로서 생산성 및 활용성 우수

대표도면

[이온 주입 전후 고분자 소재 표면 광택 차이]

기존기술 대비 개선점

- 태양광 하에서의 변색 현상 방지 (고분자 이온의 광학적 내성 적용)

- 모재 특성 차이에 의한 경계면 형성 방지 (모재로부터의 표면 박리 현상 해소)

- 일정한 표면층 형성 가능 (표면 광택 성능 향상)

- 고분자 이온주입 특성에 의한 경도 향상 (이온 주입량에 따른 표면 경도 증가)

기술 구현 내용

광택 및 내광성 향상 고분자 소재 표면 처리 공정 기술 구성

- 고분자 소재에 두 가지 이상의 이온을 5X1016 내지 5X1017 이온수/cm2 로 주입
- 이온의 에너지 범위를 50 내지 200keV로 조절하여 조사
- 고분자 소재는 PP, PPF, ABS, PC, PBT, PPA, PC/ABS, TPO 및 TPE 등이 사용
- 주입되는 이온은 수소, 헬륨, 붕소, 탄소, 질소, 산소, 불소, 인, 활, 염소, 아르곤, 크립톤 및 제논 등이 사용
- 400nm 이하의 자외선 파장에서 고분자 소재 표변의 박리 및 변색을 방지
- 차량용 내장재로 적용되는 고분자 소재에 적용

기술도입 기대효과

- 고광택의 자동차 내장재 구현으로 제품 경쟁력 향상

- 고분자 이온 주입을 통한 표면 내광 기술력 제고

- 친환경 가공 기술 구현을 통한 환경 부담 감소

시장동향

- 세계 자동차 내장재 시장은 2018년 466억 5천만 달러 규모에서 연평균 3.5%의 성장률을 보이며, 2023년까지 554억 1천만 달러 규모를 이룰 전망

- 자동차 내장재 산업은 전통 자동차 산업 및 스마트/전기 자동차 등 신규 자동차 산업의 수요 확대에 따른 경량화 동향과 내외장재 관련 환경 규제에 영향을 받고 있음

- 세계 자동차 적용 고분자 소재의 수요량은 연비효율 향상 수요에 따른 경량화 추세로 2018년 1,249천 톤 규모에서 연평균 27.81의 고성장률을 보이며, 2021년 2,297만 톤 규모를 이룰 것으로 전망됨.

[세계 자동차 내장재 시장 규모 및 전망]

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