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탄소소재 산업은 탄소섬유·인조흑연·활성탄소·카본블랙·탄소나노튜브(CNT)·그래핀탄소 원료로 우수 물성 소재를 생산하고 수요산업에 적용한다. 기존에도 탄소소재의 고강도·경량화 특성이 주목받았지만 최근 수소·전기차량용 연료전지나 수소 저장용기, 이차전지를 비롯해 풍력 블레이드 등 친환경 부품을 만드는 재료로 각광 받으며, 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예상된다. 탄소산업진흥원은 2030년에는 국내에서만 약 32만2000톤의 탄소소재 수요가 발생해 연평균 약 33%의 성장률을 보일 것으로 전망하였다. 전 세계적으로 탄소중립의 이행이라는 숙제를 해결하는데 모든 산업과 기술의 역량이 집중될 것으로 보이는 가운데, 탄소소재는 소재에서 제품 및 부품, 재활용 등으로 이어지는 전 주기적 관점에서 효율성이 뛰어나기 때문에 앞으로 더욱 활용 가치가 높아질 것으로 전망된다. 

국제에너지기구(IEA)는 2050년 탄소중립 목표를 실현하기 위해 희소금속 수요가 현재의 6배 수준이 될 것으로 전망했다. 탄소중립 달성 과정에서 창출될 신산업과 청정에너지 시스템으로의 전환에도 희소금속은 필수적이다. 자동차 경량화 합금 소재인 마그네슘이나 전기차와 풍력발전 모터 속 영구자석에 쓰이는 네오디뮴 등만 해도 소량이지만 없으면 제품 생산이 불가능하다. 그러나 필수적인 광물이 특정 국가에 편중돼 있고 가공의 대부분을 중국이 주도하는 환경에서, 우리나라는 주요 희소금속 수입의존도가 95%에 달하고 제조업 중심의 산업구조를 갖고 있어 수급불안 리스크가 클 수밖에 없다. 이에 폐자원 재활용 정책의 확대·시행과 폐기물을 최소화하는 순환 경제체제를 도모해야 하는 관련 분야의 연구개발(R&D)이 시급한 실정이다. 

이에 본원 R&D정보센터에서는 친환경 산업화를 이끄는 핵심 소재 기술개발과 핵심 광물의 확보, 순환을 통해 미래 성장 동력을 가속화 하는데 도움이 되고자 관련 기관들의 분석 정보자료를 토대로 「탄소·금속소재 경량화 R&D 전략-CFRP/나노/경량철강/비철/희토류」를 발간하였다. 1편에서는 종류별 탄소 소재와 공정기술 개발현황을 수록하였으며, 2편에서는 경량소재 개발 동향과 분야별 적용사례를, 3편에서는 철강/비철금속/희소금속 분야별로 소재개발과 재활용 기술 동향을 다루었다. 본서가 학계‧연구기관 및 관련 산업 분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

제 Ⅰ편 탄소소재 기술·산업 분석 

제 1장 고성능 탄소섬유 소재 주요 동향과 로드맵

1. 탄소소재 융·복합기술 종합 발전계획

1) 수립 배경

(1) 대외적 충격에 따른 산업 여건 변화

(2) 국내 트랙 레코드 부재

(3) 탄소산업 가치사슬 미완성

2) 탄소소재 융·복합 산업

(1) 개념

(2) 탄소소재 융·복합 산업 동향 및 전망

가. 글로벌 산업규모 전망

나. 성장 및 제한요인

다. 주요국별 탄소 융·복합 산업 동향

라. 국가별 탄소소재 기술수준

(3) 소재·부품·장비 경쟁력 강화 측면의 중요성

가. 그간의 탄소분야 소부장 정책지원

나. 소재 산업의 중요성 및 특성

다. 탄소산업의 잠재력 및 육성 방향

3) 정책 시사점 및 추진방향

(1) 정책 시사점

가. 탄소소재 융·복합 산업의 자체 경쟁력 강화 지원

나. 핵심 수요산업의 전략적 지원

(2) 탄소소재 융·복합 산업 육성 추진방향

가. 5대 핵심 수요산업

나. 탄소소재 융·복합 산업 육성 추진 방향

4) 탄소소재 융·복합 핵심기술 선정결과 및 R&D 로드맵

(1) 모빌리티 분야

가. 소재(구조재 등)

나. 자동차(PAV 포함)

다. 항공(드론 포함)

라. 철도차량(하이퍼루프 포함)

마. 기타 모빌리티

(2) 에너지·환경 분야

가. 소재(구조재 등)

나. 에너지 저장(이차전지/연료전지/슈퍼커패시터)

다. 전기변환(풍력/광전/압전/열전)

라. 미세먼지/수처리

마. 기타 극한환경

(3) 라이프케어 분야

가. 의료기기

나. 스포츠레져

다. 디스플레이

라. 전자제품

(4) 방산·우주·항공 분야

가. 소재

나. 우주

다. 방위

(5) 건설 분야

가. 토목

나. 건축

2. 산업용 섬유산업 현황과 전망

1) 산업용 섬유

(1) 산업용 섬유 정의와 특징

(2) 산업용 섬유 수요구조 변화 전망

2) 고성능 섬유 수요구조 변화 전망

(1) 탄소섬유

가. 항공·우주·국방산업

나. 자동차산업

다. 풍력발전산업

라. 스포츠·레저산업

마. 전기·전자산업

바. 토목건설산업

사. 압력용기 및 파이프산업

아. 해양산업

(2) 파라 아라미드 섬유

3. 고성능 탄소섬유 소재산업 주요동향

1) 탄소섬유의 종류

(1) PAN계 탄소섬유

(2) Rayon계 탄소섬유

(3) Pitch계 탄소섬유

2) 주요국 육성정책

(1) 중국

(2) 미국

(3) 독일

(4) 일본

(5) 한국

3) 탄소섬유 시장현황

(1) 국내 시장현황

(2) 세계 시장현황

4) 탄소섬유 주요 기업 동향

(1) 국내

가. 효성첨단소재

나. 태광산업

다. SK케미칼

라. 한국카본

(2) 해외

가. Toray

나. SGL 그룹

다. Mitsubishi Chemical Corporation

라. Toho Tenax

마. Hexcel

바. 중국 탄소섬유 제조업체

5) 탄소섬유 기술 개발 동향

(1) 기술개발 이슈

가. 복잡한 제조공정

나. 제조비용 절감

다. 물성 향상을 위한 연구

(2) 저가 탄소섬유 기술개발 동향

(3) 고성능 탄소섬유 기술개발 동향

6) 탄소섬유 특허동향 

(1) 연도별 출원 동향

(2) 국가별 출원 현황

(3) 주요출원인 분석

4. 탄소섬유강화 복합소재(CFRP)의 친환경 재활용 기술

1) 열분해 방법

2) 유동상식 소각 분해법

3) Alcoholysis 반응을 이용한 화학적 분해방법

4) 과산화수소를 이용한 화학적 분해방법

5) 물을 이용한 화학적 분해방법

제 2장 탄소나노소재 연구 동향과 탄소섬유 공정기술 동향

1. 탄소나노소재 연구개발 동향과 응용

1) 탄소나노소재의 합성기술

(1) 개요

(2) 탄소나노소재의 합성기술

가. 전기방전법(Arc-discharge Method)

나. 레이저 증착법(Laser Vaporization Method)

다. 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)

라. 촉매 화학기상증착법(Catalytic Chemical Vapor Deposition)

마. 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition)

바. 기상합성법(Vapor phase growth)

사. 화학기상증착법(Chemical Vapor phase growth)

2) 에폭시/단일벽 탄소나노튜브 복합체 개발연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 준비 재료

나. 에폭시/SWCNT 복합체의 준비

다. 복합체의 분석

(3) 결과 및 고찰

가. 에폭시 복합재료의 제조 및 특성확인

나. 에폭시 복합재료의 열전도 특성

다. 결론

3) 탄소나노튜브 기반의 유연 열전소재와 유연 열전소자 연구동향

(1) 연구 배경

(2) 단일벽 탄소나노튜브 기반의 열전소재와 열전소자

가. 열전소재로서 단일벽 탄소나노튜브의 특징

나. 탄소나노튜브 필름을 적용한 유연 열전소자

다. 탄소나노튜브 파이버를 적용한 유연 열전소자

라. 탄소나노튜브 도우를 적용한 형태 가변형 열전소자

마. 탄소나노튜브/무기소재 하이브리드 열전소재를 적용한 유연 열전소자

(3) 결론

4) 나노탄소물질 함유하는 알루미늄기지 복합소재 개발연구

(1) 연구 배경

(2) 실험 방법

(3) 실험 결과 및 고찰

(4) 결론

5) 고분자 기반 탄소나노소재 복합체를 이용한 열전도성 점착제 연구개발

(1) 연구 배경

(2) 실험 방법

(3) 결과 및 고찰

(4) 결론

2. 그래핀(나노소재) 연구개발 동향과 응용

1) 첨단신소재 그래핀

(1) 2020년 중점 이슈

가. 대량·연속생산 기술개발을 통한 그래핀 원소재의 본격적인 상용화

나. 그래핀소재 응용분야에 투자 및 기술협약 확대

(2) 국내외 기술개발 기업동향

가. 원소재

나. 측정, 품질관리

다. 그래핀 응용제품

(3) 주요국 정책 및 제도

2) 계면제어를 통한 2차원 그래핀 성장의 최근 연구 동향

(1) 화학기상증착법을 이용한 그래핀의 성장 메커니즘

(2) 계면제어를 통한 직성장

가. 금속 산화물(Metal oxides)

나. 유연 기판(Flexible substrates)

다. 반도체 소재(Semiconductors)

(3) 결론

3) 그래핀의 습윤성 및 제어기술

(1) 그래핀의 습윤성(wettability of graphene)

(2) 그래핀 습윤성 제어 기술

가. 표면 구조(surface topography)를 활용한 제어

나. 화학적 기능화(chemical functionalization)를 활용한 제어

4) 전자 패키징기술 분야에서의 그래핀 응용연구

(1) 무연솔더 분야로의 응용

(2) 기판과 배선 표면처리 분야로의 응용

(3) 전자 접착제 분야로의 응용

5) 고분자/그래핀 복합재료의 센서 응용연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 재료    

나. 센서 기판 제조

다. 센서 매체 도입 및 센서 제작

라. 분석 및 측정

(3) 결과 및 고찰

(4) 결론

3. 탄소나노튜브 시장동향 및 전망

1) 탄소나노튜브 기술개요

2) 시장 현황

3) 기업 동향

(1) OCSiAl Llc

(2) Nanocyl SA

(3) Cnano Technology Limited

4) 세부기술별 시장 규모 및 전망

4. 탄소섬유 공정기술 연구개발

1) 탄소섬유 복합재료의 고속액상성형 공정기술

(1) 연구 배경

(2) 탄소섬유 복합재료 고속액상성형 공정

(3) 프리포밍 공정

(4) 수지함침 공정

(5) 결론

2) 진공백 핫 프레스 성형공정을 이용한 탄소섬유 복합재료 공정

(1) 연구 배경

(2) 탄소섬유 복합재료의 제작 및 시험방법

가. 재료

나. 진공백 핫 프레스 성형

다. 오토클레이브 성형

라. 핫 프레스 성형

마. 성형 사이클

바. 물성 및 미세구조 분석

(3) 결과 및 고찰

가. 성형 공정별 탄소섬유 복합재료의 물성

나. 복합재료 미세구조 분석

다. 복합재료 섬유 체적율

(4) 결론

3) 플라즈마 처리 방법을 이용한 PAN 전구체 특성 연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 원료와 PAN 전구체 안정화/탄화 공정

나. 특성분석

(3) 결과 및 고찰

가. 안정화 섬유와 탄화 섬유의 모폴로지

나. 안정화 섬유와 탄화 섬유의 구조적 특성

다. 안정화 후 열적 특성 및 탄화 수율

라. 안정화/탄화 후 물리적 특성 변화 연구

(4) 결론

제 3장 CFRP 연구동향과 탄소소재 응용기술 현황

1. 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 연구개발 동향과 응용

1) 글로벌 시장 동향

2) 국내 기업 및 기술개발 동향

3) 탄소섬유강화 고분자 복합재료 연구 개발동향

(1) 연구 배경

(2) 탄소섬유 보강재

(3) 고분자 수지 기지재

(4) 제조 공정

4) 탄소복합재 접착공정을 위한 CFRP의 레이저 표면처리 기법연구

(1) 사전 연구

(2) 재료 및 표면처리 방법

(3) CFRP/CFRP 단일 조인트 접착강도 시험 결과 및 고찰

(4) 결론

5) 탄소섬유강화 복합소재의 특성에 대한 질화붕소첨가제의 효과연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 복합재료의 제조

나. 물성 시험

(3) 실험 결과 및 고찰

가. 기계적 물성 변화

나. 열전도도

다. 전기전도도

라. BCP의 단면 관찰

(4) 결론

6) 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 전도 특성연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 재료

나. 복합재료 제조

다. 분석

(3) 결과 및 고찰

(4) 결론

2. 에너지/친환경 분야 탄소소재 적용 기술개발동향

1) 연료전지 분야 연구개발 동향

(1) 연료전지 구성요소에 사용되는 탄소재료

가. 배경

나. 연료전지에 사용되는 탄소

A) Carbon black(CB)

B) Activated Carbon(AC)

C) Carbon nanotube(CNT)

D) Carbon fiber(CF)

다. 탄소 재료가 사용되는 PEMFC 구성요소

A) 양극판(Bipolar plate, BP)

B) 가스 확산 층(Gas diffusion layer, GDL)

C) 촉매 지지체(Catalyst support)

라. 결론

(2) 양성자 교환막 연료전지용 탄소 복합재료 분리판 개발성과

가. 연구개발 필요성

나. 시험

A) 시편 제작

B) 전기적 성능

C) 기계적 성능

D) 단위 셀 시험

다. 결과 및 토론

라. 결론

2) 다공성 활성탄소 복합재료 전극 기반 슈퍼커패시터 특성연구

(1) 사전 연구

(2) 실험

가. 시약 및 재료

나. 다공성의 전극 개발을 위한 탄소재료기반의 슬러리 제조

다. 고분자와 이온성 액체 기반의 고체 전해질 제조

라. 다공성 탄소나노재료 슈퍼커패시터의 제조

(3) 분석 방법

가. 전자주사현미경을 이용한 전극의 표면분석

나. 전기화학적 특성 분석

(4) 결과 및 고찰

가. 순환전압전류법 분석

나. 전기화학적 임피던스 분광법

다. 정전류 충·방전 분석법

라. 전기용량값 분석

마. 전극의 표면 분석

(5) 결론

3) 이차전지 분야 연구개발 동향

(1) 이차전지 음극재용 탄소나노소재 기술동향

가. 배경 및 기술 개요

나. 시장 규모

다. 이차전지 음극재용 탄소나노소재 기술 현황

A) 국내 기술 현황

B) 해외 기술 현황

(2) 저온 열처리가 탄소 음극재 특성 및 이차전지 성능에 미치는 영향 연구

가. 연구 필요성

나. 실험

A) 등방성 핏치를 통한 음극 소재 합성

B) 저온 열처리 탄소 물성 분석

C) 반쪽 전지 제조

다. 결과 및 고찰

A) 저온 열처리 탄소 재료 특성

B) 저온 열처리 탄소의 전기화학 특성

C) 저온 열처리 탄소의 물리ㆍ화학 특성과 전기화학 특성의 관계성

라. 결론

(3) 이차전지 음극재용 인조흑연 소재 주요동향

가. 글로벌 시장 동향

나. 국내 시장 동향

다. 국내 기술개발 및 기업 동향

라. 주요 기술현황 분석

A) 인조흑연 원천제조기술

B) 인조흑연 응용제품 제조기술

마. 선진국 대비 기술수준 분석

바. 국내 인조흑연 기술개발 추진현황

A) 연도별 인조흑연 관련 국가연구개발사업(R&D) 추진현황

B) 과제 수행기관별 국가R&D사업 추진현황 및 성과

4) 수소저장용기 분야 연구개발 동향

(1) 국산 탄소섬유를 적용한 6.8 L급 복합재 압력용기 구조안전성 평가

가. 연구 필요성

나. 복합재 압력용기 설계

다. 복합재 압력용기 수압시험

A) 복합재 압력용기 제작 및 수압시험

B) 복합재 압력용기 섬유 방향 파손 강도

라. 복합재 압력용기 구조해석

A) 복합재 압력용기 소재 물성

B) 복합재 압력용기 유한요소 모델링

C) 복합재 압력용기 구조해석 결과

마. 결론

(2) 수소전기차용 수소저장용기 기술동향

가. 수소저장용기

A) 압축수소 저장용기

B) 액화수소 저장용기

나. 국내외 기술동향

다. 비정형 수소저장용기 기술동향

A) 개요

B) 플랫폼 공용화와 수소저장용기

라. 수소저장용기 생산기술

A) 필라멘트 와인딩 (Filament Winding)

B) 블레이딩(Braiding)

3. 항공기/차폐 분야 탄소소재 적용 연구동향

1) 항공기 분야 연구개발 동향

(1) 탄소섬유 복합재료를 적용한 무인항공기용 구조체 개발

가. 연구 배경

나. RFI 탄소섬유 복합재료

A) RFI 탄소섬유 복합재료 성형공정

B) RFI 탄소섬유 복합재료의 기계적 물성

다. 복합재 날개구조의 시험 및 분석

라. 복합재 날개구조의 해석 및 설계

마. 결론

(2) 항공기용 탄소나노튜브/폴리우레탄 탑코트의 접착 및 전기적 특성연구

가. 연구 배경

나. 실험

A) 재료

B) 실험방법

다. 결과 및 고찰

A) 아세톤 희석 유무와 탄소나노튜브 함량에 따른 탑코트의 인장강도

B) 탄소나노튜브 함량에 따른 탑코트의 표면저항 및 탑코트 내 탄소나노튜브 분산도 평가

C) 탄소나노튜브 함량에 따른 탑코트의 접착력 평가

라. 결론

2) 전자파 차폐를 위한 이종금속 코팅 탄소섬유 개발 동향

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. Cu 또는 Cu-Ni이 코팅된 탄소섬유 제조

나. 습식(Wet-laid) 공정을 이용한 금속 코팅 탄소섬유(MNP-CF) 시트 제작

다. 평가 방법

(3) 실험 결과 및 고찰

가. MNP-CF 시트의 표면 구조

나. MNP-CF 시트의 표면저항

다. 전자파 차폐 효율

라. 전자파 차폐소재의 내식성 및 내습성

마. 열화 가속 시험 통한 수명 예측

(4) 결론

제 Ⅱ편 경량소재 기술·산업 분석 

제 1장 자동차 경량화 기술과 경량철강 연구개발 

1. 자동차의 초경량화 기술동향

1) 구조 최적화와 제조공법 개선을 통한 부품 경량화

(1) 연비의 개선기술

(2) 부품 구조 최적화를 통한 경량화

(3) 제조공법 개선을 통한 경량화

2) 재질 변경 통한 자동차 부품 경량화

(1) 알루미늄 소재의 자동차 부품기술

(2) 마그네슘 소재의 자동차 부품기술

(3) 플라스틱 소재의 자동차 부품기술

(4) 초고장력강 소재의 자동차 부품기술

3) 자동차 경량화 고분자 소재의 국내외 연구 개발 동향

(1) 해외

가. 자동차 내장부품 경량화

나. 자동차 외장부품 경량화

다. 자동차 차체섀시 부품 경량화

라. 자동차 전장부품 경량화

(2) 국내

가. 자동차 내장부품 경량화

나. 자동차 외장부품 경량화

다. 자동차 차체섀시 부품 경량화

라. 자동차 전장부품 경량화

4) 자동차 초경량소재 산업동향

(1) 산업트렌드 및 성장전망

(2) 국내외 시장규모

5) 자동차 초경량소재 주요기업 동향

(1) 해외 동향

(2) 국내 동향

6) 경량 신소재 복합 재료의 성능예측 및 응용연구

(1) 고속 물성 측정을 위한 분리 홉킨슨바 실험법

(2) 변형률에 따른 복합 재료 물성

(3) 변형률 속도에 따른 복합 재료 충돌 해석과 자동차용 복합 재료 충돌 설계 응용

7) 자동차용 플라스틱 시장동향

(1) 자동차용 플라스틱 첨단소재 시장현황

가. 시장 현황

나. 시장 원동력

다. 가치 사슬(Value-Chain)

라. 코로나(COVID-19)의 영향

(2) 자동차용 플라스틱 첨단소재 시장 동향

가. 글로벌 전체 시장 규모

나. 세부항목별 시장 규모

다. 지역별 시장 규모

라. 국내 시장 규모

(3) 자동차용 플라스틱 첨단소재 기업 동향

가. BASF

나. SABIC

다. LyondellBasell

라. LG Chem

마. DuPont

2. 경량철강 소재개발 및 경량화 공법 성능연구

1) 경량철강 개발 현황과 용접특성 연구동향

(1) 연구 배경

(2) 경량철강 개발현황

가. 경량철강 합금설계 및 미세조직

나. 경량철강 기계적 성질

(3) 경량철강 용접특성

가. 경량철강 용접부 미세조직 및 기계적 성질

나. 경량철강 용접부 균열감수성

2) 경량부품 제조용 압연/압출 주요동향

(1) 경량부품 압연 및 압출 개요

가. 필요성

나. 가치사슬

다. 용도별 분류

(2) 경량 금속 산업

(3) 경량부품 제조용 압연/압출 시장

가. 세계 시장

나. 국내 시장

(4) 기술 개발 동향

가. 기술 개발 이슈

A) 경량부품 성형기술의 개발 방향 : 저비용, 고생산성, 공정수 감소

B) 경량부품 제조를 위한 주요 압연기술 현황 및 개발 이슈

C) 경량부품 제조를 위한 주요 압출기술 현황 및 이슈

나. 생태계 기술 동향

A) 해외 플레이어 동향

B) 국내 플레이어 동향

(5) 특허 동향

가. 연도별 출원 동향

나. 국가별 출원 현황

다. 주요 출원인 분석

3) 자동차 금속 성형 시장동향

(1) 자동차 금속 성형 현황

(2) 시장 동향

가. 글로벌 전체 시장 규모

나. 세부항목별 시장 규모

다. 지역별 시장 규모

라. 국내 시장 규모

A) 전체 시장 규모

B) 세부항목별 시장 규모

(3) 주요 기업 현황

가. Benteler International

나. Aisin Seiki

다. Magna

라. Toyota Boshoku

마. Kirchhoff

제 2장 경량화를 위한 공법과 선박 경량화 기술동향

1. 경량화를 위한 이종소재 접합 공법 연구동향

1) 자동차 부품용 알루미늄 접합 제진 패널 특성평가

(1) 연구 필요성

(2) 시험 및 시뮬레이션 방법

가. 알루미늄-수지 하이브리드 소재

나. 소재 인장강도 평가

다. 소재 진동성능 평가

라. 소재 단위 시뮬레이션

(3) 결과 및 고찰

가. 인장시험 결과

나. 진동시험 결과

다. 동적거동 해석 결과

라. 인장해석 결과

(4) 결론

2) 차체 경량화를 위한 이종소재 접합 공법 성능연구

(1) 연구 배경

(2) 실험장치 및 방법

(3) 실험 결과

가. SPR 접합 평가

나. FDS 접합 평가

다. Bolt/Nut 접합 평가

라. Blind rivet 접합 평가

마. 접착제 접합 평가

(4) 결론

2. 조선해양 선박 경량소재 기술 주요동향

1) 복합경량소재 적용 중·소형 선박

(1) 복합경량 소재의 필요성

(2) 중소형선박 복합경량화 소재 분류

가. 용도별 분류

나. 기술별 분류

(3) 복합경량소재 적용 중·소형 선박 시장 분석

가. 세계 시장

나. 국내 시장

(4) 생태계 기술 동향 

가. 해외 플레이어 동향

A) 복합경량소재 적용 중소형 선박 개발 동향

B) 중소형 선박 경량화 부품 개발 동향

나. 국내 플레이어 동향

(5) 특허동향 분석

가. 연도별 출원동향

나. 국가별 출원현황

다. 주요 출원인 분석

2) LNGC 경량화를 위한 클램프의 복합소재 적용 연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 복합소재 제조

나. 적층패턴 분석

다. 클램프 구조해석

(3) 결과

(4) 결론

제 Ⅲ편 금속소재 기술·산업 분석 

제 1장 금속재료 최신기술 동향 -고장력강판, 핫스탬핑, 고기능 분말-

1. 미래 선도형 금속재료산업 기술동향과 전망

1) 금속소재 특성

2) 국내외 관련 산업 및 R&D 동향

(1) 선진국 R&D 동향

(2) 국내 정책동향

(3) 소재별 기술개발 동향

3) 최근 주요 R&D 추진 동향

(1) 건축 및 해양구조물용 고성능 특수형강 개발

가. 개발배경 및 필요성

나. 기술의 정의

다. 개발목표 및 추진전략

라. 기대효과

(2) 첨단산업용 특수봉강 기술개발

가. 개발배경 및 필요성

나. 기술의 정의

다. 개발목표 및 추진전략

라. 기대효과

(3) 광폭 압연클래드 후판 국산화 제조 및 강관/압력용기 적용기술 개발

가. 개발배경 및 필요성

나. 기술의 정의

다. 개발목표 및 추진전략

라. 기대효과

(4) 고성능 부품 제조를 위한 금형공구용 소재 기술 개발

가. 개발배경 및 필요성

나. 기술의 정의

다. 개발목표 및 추진전략

라. 기대효과

2. 고장력강판 관련 기술 연구동향

1) 장갑판재용 고경도 강판 기술동향

(1) 연구 배경

(2) 고경도 장갑판재 개발현황

가. 고경도 장갑판재 용접 규격

나. 고경도 장갑판재 용접성

다. 고경도 판재 적용 및 제작사

(3) 고경도 장갑판재 용접 연구동향

(4) 고경도 장갑판재 특허동향

2) 3세대 초고장력강판 적용 차체 부품의 스프링백 예측 방법

(1) 연구 필요성

(2) 실험 방법

가. 재료 물성 평가

나. 유한요소해석

다. Kriging 모델

라. 스프링백 예측을 위한 회귀모델 및 프로그레시브 메타모델 구성

(3) 결과 및 고찰

(4) 결론

3. 핫스탬핑(Hot stamping) 응용연구 및 특허분석

1) 핫스탬핑 기술

2) 핫스탬핑 도금기술 -자동차용 핫스탬핑 AlSi 도금 중 Mg 첨가효과

(1) 연구방법

가. 시험편 준비 및 제조과정

나. 표면분석 및 내식성 평가

(2) 연구결과 및 고찰

(3) 결론

3) 핫스탬핑 부품기술 - 전동회전시트 상부회전판의 핫스탬핑 성형연구 

(1) 성형해석 및 실험 방법

가. 성형해석 모델 및 조건

나. 실험 방법

(2) 결과 및 고찰

가. 성형해석 결과

나. 실험 결과

(3) 결론

4) 핫스탬핑 기술 특허분석

4. 금속 주조 시장동향 및 전망

1) 시장 현황 및 특성

2) 시장 동향

(1) 글로벌 전체 시장 규모

(2) 세부기술별 시장 규모

(3) 지역별 시장 규모

(4) 우리나라 시장 규모

가. 전체 시장 규모

나. 세부기술별 시장 규모

3) 기업 동향

(1) 주요 기업 현황

(2) 개발 동향 분석

(3) 주요 기업 동향

가. Nemak

나. Ryobi Limited

다. Rheinmetall Automotive

라. GF Automotive

마. Ahresty Corporation    

5. 고기능성 금속분말 기술 주요동향

1) 범위 및 분류

(1) 가치사슬

(2) 용도별 분류

2) 시장 분석

(1) 세계 시장

(2) 국내 시장

3) 기술개발 동향

(1) 기술개발 이슈

(2) 주요 업체 기술동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

4) 특허동향 분석

(1) 연도별 출원동향

(2) 국가별 출원현황

(3) 주요출원인 분석

5) 3D 프린팅 금속 재료 시장동향

(1) 시장 현황

(2) 시장 원동력

(3) 시장 동향

가. 글로벌 전체 시장 규모

나. 세부항목별 시장 규모

다. 지역별 시장 규모

라. 우리나라 시장 규모

(4) 기업 동향

가. 3D SYSTEM

나. STRATASYS

다. GENERAL ELECTRIC    

라. CARPENTER TECHNOLOGY

마. MATERIALISE

바. RENISHAW

제 2장 비철·희소 금속(희토류) 산업 주요동향

1. 비철금속 산업의 현황과 주요동향

1) 비철금속

(1) 비철금속의 정의 및 산업범위

(2) 비철금속 산업의 특성

(3) 비철금속 산업의 생태계

가. 공정에 따른 산업의 구분

나. 제련 원료(정광)의 가격결정 구조

2) 비철금속 산업 현황

3) 비철금속산업 위상

4) 비철금속 산업별 주요 이슈

(1) 알루미늄 산업

(2) 마그네슘 산업

(3) 니켈 산업

(4) 구리 산업

(5) 타이타늄 산업

2. 항공용 금속소재 자립화 현황과 전망

1) 항공산업 현황

(1) 세계 - 신규 항공기 제작 및 미래도심수송기기 개발 활성화

(2) 국내 - 민항기 국제공동개발 활성화에 따른 기회요인 증가

2) 항공용 금속소재 특징

(1) 항공기 제작 소재 비중    

(2) 항공 공급체계

(3) 항공용 저비용 소재 요구 증가

(4) 수급 risk가 높은 항공용 소재

(5) 항공소재의 높은 해외의존도

(6) 항공소재의 신규 공급망 필요

3) 국내 항공소재 개발 현황

(1) 국내 항공산업 현황

(2) 국내 항공소재 현황

가. 국내 항공용 소재 시장 규모

나. 항공용 알루미늄 합금

다. 항공용 타이타늄 합금

라. 항공용 니켈합금

마. 항공용 표준품

바. 국내 항공소재 기업 현황

사. 국내 항공소재 생산기술 현황

3. 비철금속 관련 연구동향

1) 아연-마그네슘-알루미늄 합금도금강판의 도장 내식성 및 밀착성 연구

(1) 연구 배경

(2) 실험 방법

가. 도금강판의 미세구조

나. 도금강판의 내식성 및 도장 내식성 평가

다. 도금강판의 도장 밀착성

(3) 결과 및 고찰

가. 도금강판의 도금층 미세구조

나. 도금강판의 내식성

다. 도금강판의 도장 내식성

라. 도금강판의 도장 밀착성

2) 구리-니켈 다층 나노 도막 제조와 전자파 차폐 효과 연구

(1) 연구 배경

(2) 실험 방법

가. 수용액 상의 열역학적 안정성과 도막 성장속도 평가

나. 시편준비

다. 미세조직관찰, 화학조성 및 전자파 차폐효율 평가

(3) 결과 및 고찰

가. Cu-Ni-S-H₂O계의 상의 안정도와 도막 성장속도 평가

나. 미세조직 관찰, 화학조성 및 전자파전도성 평가

(4) 결론

4. 국내외 희토류 금속 공급망 현황과 대응전략

1) 희토류의 특징과 기능

(1) 희토류의 정의

(2) 매장량 및 생산량

(3) 희토류 공급의 주요 이슈

가. 추출과정의 어려움

나. 밸런스 문제

다. 중국의 영향력 확대

(4) 희토류의 주요용도 및 수요

가. 영구자석

나. 기타 응용분야

2) 희토류 수급 관련 주요국 동향

(1) 글로벌 공급망 현황

(2) 중국

가. 전 세계 희토류 공급망에서 중국의 위상

나. 중국의 희토류 정책

(3) 미국

가. 생산 및 교역

나. 미국의 희토류 정책

(4) 일본

(5) EU

3) 국내 희토류 공급망 현황

(1) 국내 희토류 생산

(2) 교역 동향

가. 희토류 금속 및 화합물

나. 네오디뮴 영구자석(NdFeB)

(3) 주요 품목별 국내 희토류 공급망의 리스크 검토

가. 네오디뮴(NdFeB) 영구자석

나. 연마제

다. 촉매

(4) 정부 정책방향

4) 영구자석 재료의 개발현황 및 향후 발전방향

(1) 국내외 연구개발 동향

가. 해외 연구개발 동향

나. 국내 연구개발 동향

(2) 주요 연구개발 기술

가. 희토류 원소 저감기술

나. 비희토류계 영구자석 제조기술

A) Fe-rich계 신영구자석 제조기술

B) Mn계 합금

(3) 결론

5. 희소금속 공급망 구축을 위한 리사이클 연구

1) 희소금속(Rare Metal)

2) 타이타늄의 리사이클링 기술현황    

(1) Ti 및 Ti합금 스크랩

가. 스펀지 제조공정 스크랩

나. 잉곳 및 가공용 소재 제조공정 발생 스크랩

다. 제품 제조공정에서 발생하는 스크랩

라. 노폐 스크랩

(2) 전처리

(3) Ti 스크랩의 용해

가. 페로타이타늄 제조

나. 타이타늄 스크랩의 용해

다. Ti 및 Ti 합금 스크랩의 탈산

3) 백금족 금속의 폐촉매의 리사이클링

(1) 백금족 금속(Platinum Group Metals, PGMs)

(2) 폐촉매의 리사이클링

가. 폐촉매

나. 폐촉매의 습식처리

A) 백금족 금속 용해법

B) 담체 용해법

다. 폐촉매의 건식처리

A) 플라즈마 아크 용융법

B) Rose법

4) 텅스텐 리사이클링 현황

(1) 텅스텐(중석, W)

(2) 텅스텐의 리사이클링

가. 텅스텐 및 합금 스크랩

나. 초경합금의 리사이클링 기술

A) 직접 처리법(분말 재생화 기술)

B) 화학적 처리법

C) 반 직접 처리법(Semi-direct recycling)

D) 용융법

5) 폐 이차리튬이온 전지 양극 활물질로부터 희유금속들의 회수연구

(1) 연구 배경

(2) 실험

가. 재료 및 시약

나. 희유금속의 침출

다. 희유금속의 침전

라. 기기분석

(3) 결과 및 고찰

가. 양극활물질의 성분 및 함유량

나. 희유금속의 침출

다. 젖산을 이용한 희유금속의 침출

라. 침전물의 형태

마. 침전물의 물리·화학적 특성

(4) 결론

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