지원대상 과제 RFP

ㅇ (과제1) 타이타늄 항공부품

관리번호	2017-경량소재-병렬-지정-01			기술분류	중분류Ⅰ	중분류Ⅱ
과제성격	원천기술형( ), 혁신제품형(√)				금속재료	소성가공
총괄과제명		항공용 Ti합금 부품 생태계 구축을 위한 소재 부품 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ 국내 항공용 Ti합금 부품 제조기반(인프라 및 기업 생산능력)은 선진국 대비 60%수준 ㅇ Ti 소재는 고부가가치 산업인 항공분야에서의 미래수요가 급증할 것으로 예상되며, 이에 대비하기 위한 항공용 Ti합금 부품 산업생태계 구축이 요구됨 ㅇ 이에 따라, Ti합금 항공소재 부품의 조기 상용화를 위한 핵심 요소기술 개발 필요
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 고강도 초경량 Ti합금 항공용 소재 부품 상용화를 위한 핵심 제조기술 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계) (총괄과제) - Ti합금 항공용 부품 상용화 일정 등을 고려하여 기술개발 세부계획 수립 및 총괄사업 관리 - 세부과제 기술개발 진행사항 및 개발 산출물 점검 - 세부과제의 기술적 애로사항 파악 및 상호간 기술협력 추진 (1세부 과제) : 항공용 Ti합금 체결부품 상용화 기술개발 - 항공규격 상당 체결부품용 고강도 Ti 합금 봉재/선재(코일) 제조기술 개발 - 수요연계형 항공용 고강도 Ti합금 체결부품(볼트, 스크류 등) 제조기술 개발 - 항공용 Ti합금 체결부품 인증을 위한 시험평가 및 검증(NASM 1312 규격 및 수요기업 별도 시험규격 등) (2세부 과제) : 항공용 Ti합금 단조부품 상용화 기술개발 - 항공규격 상당 단조부품용 고강도 Ti 합금 제조기술 개발 - 수요연계형 항공용 고강도 Ti 합금 단조부품 제조기술 개발 - 항공용 고강도 Ti합금 단조재 및 단조부품 인증 지원을 위한 시험평가
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 기간 : 77개월 (1단계 41개월 (1차년도 5개월 포함), 2단계 36개월) ㅇ 정부출연금 : ’17년 10억원 이내 (총 정부출연금 146억원 이내) * 총괄과제는 정부출연금 0.2억원/년 이내 편성 ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (1세부 과제 주관기관이 총괄주관기관 수행) ㅇ 기술료 징수여부 : 징수 (단, 총괄과제는 비징수)

총괄과제명

항공용 Ti합금 부품 생태계 구축을 위한 소재 부품 개발

세부과제명

(1세부) 항공용 Ti합금 체결부품 상용화 기술개발

기술분류

중분류I

금속재료

중분류II

소성가공

1. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 수요연계형 항공용 국산 Ti합금 봉재/선재(코일) 및 체결부품(볼트, 스크류 등) 상용화기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)

- 항공규격 상당 체결부품용 고강도 Ti 합금 봉재/선재(코일) 제조기술 개발

* 항공규격(AMS 4967 등)에 준하는 Ti 합금 봉재/선재(코일) 상용화 제조기술 개발

- 수요연계형 항공용 고강도 Ti합금 체결부품 제조기술 개발

* 고강도 Ti합금 항공용 체결부품 온간성형공정 상용화기술 개발

* Ti합금 항공용 체결부품 고강도화 열처리 기술 및 전조성형 기술 개발

* Ti합금 항공용 체결부품 균일 착색 아노다이징 기술 확립

* 항공인증된 국내 개발 Ti합금 봉재 또는 선재 코일 활용 체결부품 제조기술 확립 및 신뢰성 검증

- 항공용 Ti합금 체결부품 인증을 위한 시험평가 및 검증(NASM 1312 규격 및 수요기업 별도 시험규격 등)

* 항공용 Ti합금 체결부품 조직검사, 인장, 피로, 전단 등 제품 인증을 위한 시험평가 및 DB화

* 수요기업으로부터 항공용 Ti합금 체결부품 시험검증

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국,기업/기관명)
1	체결부품 치수 정밀도1)	합격여부	합격	-	합격(미국, ALCOA)
2	체결부품 인장 피로강도(평균)2)	사이클	> 65,000	-	65,000이상 (미국, ALCOA)
3	머리부 수소함유량2)	%	< 0.0125	-	0.0125이하 (미국, ALCOA)
4	머리에서 생크 사이 결정립 흐름2)	합격여부	합격	-	합격(미국, ALCOA)
5	나사부 결정립 흐름2)	합격여부	합격	-	합격(미국, ALCOA)
6	진직도(봉재)3)	mm/mm	<3.13/1500	-	3.13/1500이하 (미국, Carpenter)
7	직경편차(봉재)3)	mm	<-0.03	-	-0.03이하 (미국, Carpenter)
8	직경편차(선재)3)	mm	<±0.05	-	±0.05 (미국, Carpenter)
9	인장강도 (봉재/선재)4)	MPa	>1138	931	1138이상 (미국, Carpenter)
10	항복강도 (봉재/선재)4)	MPa	>1069	862	1069이상 (미국, Carpenter)
11	연신율 (봉재/선재)4)	%	>10	10	10이상 (미국, Carpenter)

1) ISO 9152 기준, 각 부위별 합격 품질 수준(AQL) 부합여부, 2) 시험조건은 ISO 9152 기준

3)ASM 2241, 4) AMS 4967 (Ti64) 기준,

* 상기 목표는 1단계 정량목표이며, 2단계에서는 개발소재를 활용하여 1단계 동등 물성 구현

ㅇ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	항공 체결부품용 Ti합금 봉재/선재 코일 제조	7	항공용 Ti합금 봉재 및 선재 코일 제품, 소재 특성 평가서	공인시험기관평가
2	항공용 Ti합금 체결부품 제조	7	항공용 Ti합금 볼트, 스크류 제품, 항공용 Ti합금 체결부품 제작을 위한 시험설비, 수요기업 성능평가서	수요기업 성능평가

2. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 77개월 (1단계 41개월 (1차년도 5개월 포함), 2단계 36개월)

ㅇ 정부출연금 : ’17년 6.5억원 내외 (총 정부출연금 93억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 :  징수

총괄과제명

항공용 Ti합금 부품 생태계 구축을 위한 소재 부품 개발

세부과제명

(2세부) 항공용 Ti합금 단조부품 상용화 기술개발

기술분류

중분류I

금속재료

중분류II

소성가공

1. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 수요연계형 항공용 국산 Ti합금 단조재 및 단조부품 상용화 기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)

- 항공규격 상당 단조부품용 고강도 Ti 합금 제조기술 개발

* 항공용 Ti합금 단조재(Round Bar) 제조 (AMS 4928 등)

* Ti합금 단조재 열처리 및 비파괴 검사기술

- 수요연계형 항공용 고강도 Ti 합금 단조부품 제조기술 개발

* 국산 Ti합금 단조재 성형성 특성 평가

* 단조 부품 링 및 형단조공정 해석 및 최적화기술

* 고온성형용 단조금형설계 및 제작기술

* 고온성형용 단조공정 최적화 기술

* 시제품 제작 (상용화 개발부품 2종 이상)

* Ti합금 단조품 열처리 및 비파괴 검사기술

- 항공용 고강도 Ti합금 단조재 및 단조부품 인증 지원을 위한 시험평가

* 항공용 단조재/단조품 기초특성평가

* MMPDS/수요기업 인증을 위한 단조재/단조품 특성 데이터 확보

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	비파괴 검사	UT Class	A1	-	A1 (미국, Carlton Forge Works)
2	수소함량*	ppm	150 이하	-	150 이하 (미국, Carlton Forge Works)
3	인장강도*	MPa	896 이상	-	896 이상 (미국, Carlton Forge Works)
4	항복강도*	MPa	827 이상	-	827 이상 (미국, Carlton Forge Works)
5	파괴인성*	MPa√m	77 이상	-	77 이상 (미국, Carlton Forge Works)
6	연신율*	%	10 이상	-	10 이상 (미국, Carlton Forge Works)
7	결정립 크기	ASTM	No. 6 이상	-	No.6 이상 (미국, Carlton Forge Works)

* AMS4928 기준

※상기 목표는 1단계 정량목표이며, 2단계에서는 개발소재를 활용하여 1단계 동등 물성 구현

ㅇ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	항공용 국산 Ti합금 단조재 및 단조 부품 상용화기술	7	항공용 Ti합금 단조재 및 단조품, 소재특성 평가서, 수요기업 성능 평가서	공인시험기관평가 (단조재), 수요기업 성능평가 (단조품)

2. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 77개월 (1단계 41개월 (1차년도 5개월 포함), 2단계 36개월)

ㅇ 정부출연금 : ’17년 3.5억원 내외 (총 정부출연금 53억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 :  징수

ㅇ (과제2) 자동차용 알루미늄 판재

관리번호

2017-경량소재-일반-지정-01

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형( ), 혁신제품형(√)

금속재료

소성가공

과제명

자동차용 경량 판재 생태계 구축을 위한 고강도 고성형성 알루미늄 합금 및 판재 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 미래 전력기반 자동차의 경우 연비/환경규제 뿐만 아니라 일충전 주행거리 연장, 안전장치 및 주행 편의성 향상을 위한 기능성 부품 수가 증가함에 따라 차량의 무게가 증가되어 주행성능 확보를 위해서는 추가적인 경량화가 절실함

ㅇ 이에 따라 알루미늄 판재의 수요가 급증할 것으로 예상

- 알루미늄 판재 및 판재부품 시장 규모*: 270억$(2015년) ⟶ 647억$(2020년)

- 북미지역 알루미늄 판재 수요량*: 20만톤(2015년) ⟶ 180만톤(2025년)

* Ducker Worldwide (2016)

ㅇ 미래차용으로 적용 가능한 국내 알루미늄 판재 생산을 위한 산업생태계는 해외 선진 기업에 비해 기술, 가격 경쟁력 면에서 취약한 실정임

ㅇ 미래 먹거리 시장을 선점·확대하기 위해서는 강도와 성형성이 우수한 고품질 경량금속 판재 생산용 신합금 개발 및 기존 생산 인프라 활용이 가능한 저비용 광폭 판재 제조 기술의 동시 확보가 필요함

ㅇ 이를 위해서 소재개발/성형/가공/후처리/부품적용이 가능한 알루미늄 합금 판재 산업 생태계 구축이 반드시 필요함

2. 연구목표

ㅇ  최종목표  :  미래자동차용 차체 경량화를 위한 고강도 고성형성 알루미늄 합금 판재 제조 기술 개발
(TRL : [시작] 3단계 ~ [종료] 7단계)

- 고강도 고성형성 판재 합금설계

* 고소부경화형 6000계 알루미늄 판재용 합금설계 기술

* 인장강도 320MPa급 고성형성 5000계 알루미늄 합금설계 기술

- 용탕제어 및 결함제어기술

* 용탕산화 억제 및 생산성 향상 주조기술

* 고성형 알루미늄 슬라브/박판 판재의 주조조직 제어 기술

- 압연 조직 제어기술

* 냉간/열간 압연 조직 최적화 기술

* 이방성 억제를 위한 집합조직 제어 기술

- 연속 열처리 정밀 제어 기술

* 자연 시효 억제 및 소부경화능 향상 기술

* 연속 열처리 정밀 제어 공정 및 장치 기술

- 알루미늄 판재 부품화를 위한 차체 적용 기술

* 알루미늄 합금 판재의 차체 부품 제조를 위한 성형/용접/표면처리 요소기술 적용

* 신합금 판재 적용성 검증을 위한 부품화 기술

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표		국내최고수준5)	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
				1단계	2단계
1	6xxx계 판재	항복강도1)	MPa	200	220	65	200 (일본, Kobelco)
2		연신율2)	%	28	30	35	29 (일본, Kobelco)
3		항복강도 변화량3)	MPa	60	75	-	75 (일본, Kobelco)
4		Erichsen Test4)	mm	9.0 이상	9.8 이상	-	9.8 (일본, Kobelco)
5	5xxx계 판재	인장강도	MPa	280	320	200	300 (일본, Kobelco)
6		연신율	%	28	30	26	30 (일본, Kobelco)
7		Erichsen Test4)	mm	9.5	10.2	8.8	10.2 (일본, Kobelco)
8	평균소성비		[eqn: bar{r}]	0.7 이상	0.7 이상	-	0.7 (일본, Kobelco)
9	Δr		Δr	0.2 이하	0.2 이하	-	0.2 (일본, Kobelco)

1) pre-strain(2%)+소부경화(170℃) 후

2) T4 상태

3) T4 상태에서 pre-strain(2%)+소부경화(170℃) 후 항복강도 증가분

4) 두께 1.0mm 판재 기준

5) 제시된 국내최고수준은 자동차용이 아닌 6061-F(5㎜t)재, 5052-O(1㎜t)재 기준 물성임

ㅇ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	고성형성 알루미늄 합금 개발	7	합금설계를 통한 고성형성(평균 소성비 0.7이상, Δr 0.2 이하) 판재	공인시험기관 평가
2	알루미늄합금 판재의 연속 열처리 기술	6	개발 합금판재의 성형성 향상을 위한 연속 열처리 기술(Pilot scale)	공인시험기관 평가
3	고강도 알루미늄 합금 판재 제조기술	7	자동차 차제 적용 가능한 고강도 ·고성형성 알루미늄 합금 소재 및 판재 제조기술	공인시험기관 평가

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 77개월 (1단계 41개월 (1차년도 5개월 포함), 2단계 36개월)

ㅇ 정부출연금 : ’17년 15억원 이내 (총 정부출연금 154억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업체

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수