□ 연구개발의 추진배경 및 필요성

▪ 본 과제에서는 탄소나노튜브 (Carbon Nanotube; CNT), 흑연 나노판 (Graphtit Nanoplate) 등과 같은 탄소나노소재와 탄소나노소재의 융합화한 탄소나노소재와 유연한 고분자로 이루어진 플렉서블 면상 발열소재를 제조하고 이를 자동차 워머에 응용 제품을 개발하고자 한다.

▪ 기존의 발열 기술은 전기적 저항에 의하여 발열하도록 일반적으로 금속제인 고정 저항값을 갖는 전열선 (니크롬선) 발열체를 이용한 선상 및 면상 발열체 기술로, 기존 발열 기술은 고장 시 과열로 인한 화재 위험, 금속성분의 이격 등으로 발생하는 전기적 단락, 습기 취약점 등 여러 문제점을 내포하고 있어 소비자의 안전이 확보되는 기술 개발이 필요하다.

▪ 기존 선상발열체 대비 면상발열체의 경우 빠른 온도 조절이 용이하며, 고른 발열이 발생하므로 발열효과가 높고 안전한 발열체이며, 우수한 열확산 및 발산 특성으로 인해 에너지 소비 효율이 높은 장점이 있다. 

가) 기술적, 경제적/산업적, 사회적 성과

▪ 기술적 측면

-. 탄소나노튜브 및 탄소나노튜브/흑연나노판을 동시 제조, 분산 및 복합화는 원천기술 확보 및 1차원 및 2차원의 차원 융합 탄소소재의 면상발열체 제조에 관해서도 원천기술 확보를 통해 기술 선점이 가능하다.

-. 탄소나노튜브 및 차원 융합된 탄소소재의 공정 제어를 통한 능동적 면상발열체 기술 개발 및 테스트 방법 구축을 통한 제품의 안정성, 신뢰성 및 경쟁력 확보가 가능하다.

-. 산학 협업에 의한 제품화 기술 확보 및 타 분야 기술 접목에 의한 새로운 기능의 제품 생산이 가능하여 확장성이 가능하다.

-. 탄소나노튜브 및 탄소나노튜브/흑연나노판 적용 발열 소재 제조 기술 확보. 특수 기능성 나노소재인 탄소나노튜브의 분산처리 기술과 이를 적용한 고분자 복합소재 Recipe 제조기술을 확보함으로 선진국과의 기술 격차를 줄이며 나노 기술에 대해 앞서 나갈 수 있는 기반을 만들 수 있다.

▪ 경제적/산업적 측면

-. 금속성 제작방법으로 기존에 문제가 되었던, 작업효율성 및 비용 증가부분을 개선하고 one-stop 방식으로 전화되어 생산성 향상을 기여할 수 있다.

-. 기술개발에 따른 고용창출은 연구 인력과 생산 인력 증가를 통해 고용 창출 효과를 나타낼 수 있다. 산업 연계 개발에 의한 지역 중소기업의 활성화와 신산업 창출이 공용창출로 이어져 지역산업 경쟁력 강화에 이바지 할 것으로 기대된다.

-. 면상발열체를 활용한 다양한 응용제품 개발로 국내외 산업계의 경쟁력 강화 및 국내 시장 뿐만 아니라 해외 진출이 가능하다. 현재 면상발열체의 주 소재는 수입소재(일본, 미국 등)이며, 이를 국산화하여 수입 대체 효과가 있다.

-. 지역 중소기업의 매출 증대를 통해 연구개발 활동 및 인력 수급의 선순환 구조를 정립하고 새로운 수요 발굴을 통해 시장 확대가 예상된다.

-. 우리나라는 총 에너지의 95.8%(2015년)를 해외 수입에 의존하고 국가 총 수입액의 33.1%(2014년)가 에너지 수입액이며 68%가량의 화석연료를 사용하여 전기를 생산하고 있으며, 화석연료의 경우 수입의존도도가 매우 높아 가격변동에 따른 부담이 된다. 기존 면상발열체 보다 높은 전기효율을 가진 면상발열체는 전기 사용량을 감소시켜 소비를 줄이고 부담을 덜 수 있다.

-. 중국, 러시아 및 우즈베키스탄 등 중앙아시아 및 북동부 유럽의 관심도가 매우 높아, 지속적인 건축용, 농업용 탄소발열체의 생산량 계획의 전망을 높이고 있어 해외 수출 증가가 기대된다.

-. CNT-고분자 복합소재는 분산의 어려움으로 연구 개발 단계로 샘플 형태의 제품만 출시가 되고, 가격 생산성, 기존대비 차별성의 부족 등으로 상업화가 유보가 되는 상태이나 당사의 분산기술을 이용한 CNT-고분자 복합소재 면상발열체는 산업화 이루는데 앞 서 나갈 수 있다.

총 연구비 : 50,000,000 원