[붙임 : 재공고 대상과제 RFP]

관리번호		2019-패키지-1				사업구분	소재부품패키지형
산업기술분류		대분류		기계·소재		중분류	자동차/철도차량	소분류	차체 및 경량화 기술
과제명	총괄	경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발
	세부1	경사충돌 대응 및 경량화를 위한 차체모듈 설계 및 제조 기술개발
	세부2	다종소재 적용 비강도 향상 차체용 단위부품 제조기술개발
	세부3	고충돌 흡수능을 갖는 탄소섬유 경량차체 성형기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ 신 경사충돌안전 평가 : 정지 중인 차량에 90km/h로 이동하는 2.5ton 자동차를 15° 경사에서 전면 35%각도로 충돌시 안정성 평가 ㅇ BIW(body-in-white parts) : Front body, Cabin, Rear body ㅇ 신규 법규를 만족할 수 있는 차체(BIW) 단위 부품 및 모듈의 기존 스틸 소재 대비 30% 경량화 설계 및 제작
2. 연구목표
ㅇ 최종 연구개발 목표 - 新경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발 (TRL : [시작] 3/4단계 ~ [종료] 7단계) ㅇ 주요 핵심기술 및 연구 내용 - 실차 충돌 분석을 통한 다중소재(이종금속/CFRP) 융합형 단위부품/모듈 설계 기술 - 이종소재(액상/액상, 고상/액상, 고상/고상) 제조 기술 및 특수 소성변형 기술(벌크화) - 고강도/내충격성 CFRP 소재 부품의 설계 및 성형시간 단축 공정 기술 ㅇ 역할 및 기능 - 패키지형과제의 모든 세부과제를 종합관리 - 패키지형과제 연구개발을 통해 획득된 유․무형의 성과물(지식재산권 등) 관리, 사업화 전략 - 패키지형과제의 사업추진방향·예산 조정(마일스톤 관리) - 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 - 연구개발 방안 및 성과 등에 대외협력업무와 대국민 홍보 - 세부과제의 진도점검, 자체평가를 실시하고 그 결과를 전담기관에 제출 - 패키지형과제에 참여하는 중소․중견기업의 특허권 소유 및 실시 문제 등이 발생하지 않도록 수시 의견 수렴 및 참여 기관이 개발한 성과 사업화 확산 방안 등 중심 기술
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 기간 : 5년 이내 (1차년도 : 6개월[2019.8.1.-2020.1.31.], 2차년도 : 11개월, 3-5차년도 12개월) ㅇ 정부출연금 : ‘19년 30억원 이내(6/12개월)(총정부출연금 267억원 이내) ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업 (또는 대기업) ㅇ 총괄주관기관 사업비 : 연 1억원 이내 (총 정부출연금 5억원 이내) ㅇ 총괄과제는 기술료 비징수

관리번호

2019-패키지-1-1

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

차체 및 경량화 기술

산업기술분류2

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

안전도 향상기술

과제명

총괄

경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발

세부

경사충돌 대응 및 경량화를 위한 차체모듈 설계 및 제조 기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 차체(body in white) 경량화 요구와 탑승자 안정성 확보

- 환경오염 및 연비규제로 차체 경량화에 대한 사회적인 요구가 증대되고 있고 신규 충돌시험(OMBD) 대응 차체 부품 및 구조 설계가 시급함

- 차체는 자동차 총 중량의 37% 수준이며 경량화에 대한 접근이 타 부분에 비해 용이함(샤시 30%, 파워트레인 14%등)

- 차체 각 부분의 구조합리화(부품 모듈화 및 일체화) 및 다종소재(Multi-materials mix)를 적용하여 경량화율을 상당히 증가시킬 수 있을 것으로 기대됨

- 자체 구조합리화를 위한 차체 설계 기술을 기반으로 다종소재에 대한 접합(기계적 접합, 접착제등)의 기반 기술과 이를 이용한 차체 제조기술 개발이 필요함

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 경사충돌 대응 및 경량화를 위한 차체모듈 설계 및 제조 기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 다종소재 융합형 BIW(Body in White) 설계 방안 확립

- 충돌에너지 흡수 최적화 단위 부품/모듈 설계 기술 확립

- 인체 더미 모델 상해치 분석을 통한 설계안 검증

- 해석결과 및 실차 충돌평가를 통한 feed back 및 강건 설계기술 확립

- 다종소재의 접합을 위한 하이브리드 접합/체결 공정기술 개발

- 접합력 향상을 단위 소재별 가공 및 표면처리 기술 개발

- 접합부의 강건 설계, 해석 및 검증 기술 확립

- 다종소재의 열팽창 특성을 고려한 Flexible 구조용 접착제 개발 및 적용 공정기술 개발

- 다종소재 접합 계면의 내부식성 및 물성 평가 기술 확립

- 다종소재 접합/체결을 통한 BIW(Body in White) 제조 및 실차 적용 기술 개발

- 차체 제조를 위한 금형 및 신개념 Pilot 생산 시스템 설계 및 제작

- 新 경사충돌 및 30% 경량화 동시 달성을 위한 다종소재 적용 방안 도출

* 新 경사충돌 : 2020년 강화 예정인 IIHS, Euro NCAP(MPDB(Moving Progressive Deformable Barrier))Test 등임.

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
차체	1	신 경사 충돌평가	등급	Good	-	-
	2	측면충돌	등급	Good	Good	Good (일본, 토요타)
BIW	3	해석 정확도*	%	95 이내	95	95 (독일, BMW)
	4	경량화	%	30 이상	30%	40% (독일, BMW)
	5	비틀림 강성	Nm/deg	30,000	28,000	65,000** (스웨덴, 코닉세그)
부품	6	접합부 피로강도	TS 40%, Cycle	106	모재대비 80%(접합강도)	-
	7	접착제 접합강도	MPa	25	-	25(독일, Henkel)
	8	기계적 체결강도	kN	9	-	9(독일, Audi)

* 해석 후 검증결과와의 오차 5% 이내, ** 완성차 기준

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내  (1차년도 : 6개월[2019.8.1.-2020.1.31.], 2차년도 : 11개월, 3-5차년도 12개월)

ㅇ 정부출연금 : ’19년 11억원 이내(6/12개월)(총 정부출연금 108억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업(대기업 가능)

관리번호

2019-패키지-1-2

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

차체 및 경량화 기술

산업기술분류2

대분류

기계·소재

중분류

주조/용접

소분류

특수용접/접합기술

과제명

총괄

경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발

세부

다종소재 적용 비강도 향상 차체용 단위부품 제조기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 환경/연비규제 강화 및 고객니즈 반영으로 자동차 경량화는 필수적임.

- 차체와 섀시는 전 부품 중량의 60%수준으로 연비 및 배가가스 저감에 효과적임.

* 10% 경량화시 약 3.8% 연비향상 및 배기가스 CO 4.5%, NOx 8.8% 감소효과 (출처: 현대자동차)

- 큰 비강도를 갖는 경량금속(Al, Mg)의 차체 적용기술은 선진 메이커가 선점하고 있으며, 경량적용 소재-성형-부품화가 연계된 개발기술 확보가 필요함.

ㅇ 경량금속 적용 차체부품 적용은 물성개선 및 성형성 극복이 필수적임.

- 철강대비 경량금속은 40% 경량화는 가능하나, 탄성계수가 낮아(1/3수준) 기본 물성을 높이거나 디자인의 변경이 요구됨.

- 철강대비 낮은 성형성으로 기존 차체 프레스라인 적용이 곤란함.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 자동차 차체 부품화를 위한 다종소재 성형 및 부품화 기술개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 차체용 적용 경량소재 합금 고특성화 기술

- 차체용 다종 경량소재 적용 소재, 부품 성형 및 접합기술

- 다종소재 접합계면제어, 후공정 및 특성평가 기반기술

- 다종소재 적용 부품 성형성 데이터베이스화

- 다종소재 적용 차체 적용이 가능한 벌크화 및 소성변형 공정 최적화 방안 도출

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	강도·연성지수*	MPa·%	9,000	6,000	9,000(미국, 알코아)
2	접합부품 내식성	hr	480	-	480(미국, GM)
3	이종소재 접합강도 (낮은 모재강도 기준)	%	80	70	-
4	치수정밀도	mm	0.5	0.5	0.5(독일, BMW)
5	부품 경량화율	%	30	25	25(독일, BMW)

* 강도․연성 지수 : 스틸대비 경량화율 40%이상인 경량소재

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내  (1차년도 : 6개월[2019.8.1.-2020.1.31.], 2차년도 : 11개월, 3-5차년도 12개월)

ㅇ 정부출연금 : ’19년 9억원 이내(6/12개월)(총 정부출연금 77억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업(대기업 가능)

관리번호

2019-패키지-1-3

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

기계·소재

중분류

자동차/철도차량

소분류

차체 및 경량화 기술

산업기술분류2

대분류

화학

중분류

섬유재료

소분류

섬유강화

복합소재

과제명

총괄

경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발

세부

고충돌 흡수능을 갖는 탄소섬유 경량차체 성형기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ 자동차는 차체, 샤시, 파워트레인 등으로 구분할 수 있으며, BIW (Body-In-White)의 경우 약 23~28%의 중량을 차지하고 있어 경량화 복합소재의 적용개발이 확대되고 있음.

ㅇ 탄소섬유강화 복합재료(CFRP)는 알루미늄 대비 무게 2/3, 강도 5배로 가장 큰 경량화를 거둘 수 있다고 알려져 있으나, 상용화되기 위해서는 공정시간 단축이 가능한 성형기술 개발로 가격 경쟁력 확보가 필요함.

ㅇ 최근 완성차 업체와 탄소섬유업체의 합작회사 간 개발 경쟁이 본격화 되고 있으며, 탄소섬유복합재의 고속성형공법 개발에 따른 대량생산기술 확보가 필요함.

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 고안전 차량용 경량차체 복합소재 성형 기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 고강도/내충격성을 갖춘 재활용 가능한 경량화 CFRP 복합소재 개발

- 경량화 복합소재 적용 부품 설계 기술 개발

- 경량화 CFRP 소재 부품 적용을 위한 금형개발 및 성형시간 단축 공정기술 개발

- 개발된 경량화 CFRP 부품의 내구성 평가

- 경량화된 CFRP 부품을 이용한 하이브리드 차체모듈 적용

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	CFRP 층간전단강도	MPa	80	60	78 (미국, Hexcel)
2	CFRP 성형공정시간	min	2.5	5	2.5 (일본, Mitsubishi Rayon)
3	Izod 충격강도	J/m	250	160	250 (일본, Mitsubishi Rayon)
4	성형품 내구성	Cycle	200,000	-	200,000 (독일, BMW)
5	경량화	%	40	10	40 (독일, Audi)
6	치수정밀도	mm	±1	±3	±1 (독일, Audi)
7	생산성	Min/ea	5	-	5 (일본, Mitsubishi Rayon)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내   (1차년도 : 6개월[2019.8.1.-2020.1.31.], 2차년도 : 11개월, 3-5차년도 12개월)

ㅇ 정부출연금 : ’19년 9억원 이내(6/12개월)(총 정부출연금 77억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업(대기업 가능)

사업구분	소재부품패키지형	분야	그린카스마트카
과제명	경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발
개발기간	5년	‘19년도 정부출연금		30억원

□ 개념 및 정의

	■ 신 경사충돌안전 평가 : 정지 중인 차량에 90km/h로 이동하는 2.5ton 자동차를 15° 경사에서 전면 35%각도로 충돌시 안정성 평가 ■ BIW(body-in-white parts) : Front body, Cabin, Rear body ■ 신규 법규를 만족할 수 있는 차체(BIW) 단위 부품 및 모듈의 기존 스틸 소재 대비 30% 경량화 설계 및 제작

□ 연구목표 및 내용

ㅇ 최종 연구개발 목표

- 신 경사충돌안전 법규 대응 30% 경량화 다종소재융합 차체모듈 기술개발

ㅇ 주요 핵심기술 및 연구 내용

- 실차 충돌 분석을 통한 다중소재(이종금속/CFRP) 융합형 단위부품/모듈 설계 기술

- 이종소재(액상/액상, 고상/액상, 고상/고상) 제조 기술 및 특수 소성변형 기술(벌크화)

- 고강도/내충격성 CFRP 소재 부품의 설계 및 성형시간 단축 공정 기술

□ 연구 결과물

최종 연구 결과물		⇨	향후 적용 산업 또는 제품
	⦁이종 금속 / CFRP 성형 및 부품 설계 기술 ⦁BIW 부품 설계 기술 ⦁다중소재간 접합기술			⦁기존의 차량 소재에 대한 경량화 실현 및 연비 향상에 따른 환경규제 만족 ⦁구조용 부품 분야에 다중 소재 적용 기술의 확대 및 다중소재 (이종금속 / CFRP) 활용 범위 확대에 따른 소재 산업 활성화

□ 기대효과

ㅇ 기술적 기대효과

- 신 충돌시험의 통과를 통한 차체 내구성 대비 경량화 기술의 완성도 및 국가 위상의 향상

- 이종금속의 제조와 CFRP 고속성형 기술 확보를 통한 새로운 경량화 기술 발전

- 자동차, 항공 및 발전 분야에 확대 적용 가능한 다중소재 성형, 제조, 부품화 기술 확보

ㅇ 경제적 기대효과

- 본 연구를 통해 원소재에 대한 원천기술이 확보되면 차량의 각 부품형상은 다르지만 국외 상용차에도 소재 적용이 가능할 것으로 판단되며 이를 통해 국가 경제에 미칠 파급효과가 클 것으로 기대