56
번호 원천기술명 (대과제명) 세부기술명 (세부 과제명) 1 고강도고성형성 마그네슘합금 기술 - 석출/분산상 제어 기술 - 비평형상 제어 기술 - 미세조직 및 집합조직 제어 기술 - 고효율 고성형성 판재 제조 기술 - 고강도 합금 고속압출 기술 2 복합상/나노입자 제어형 GIGA급 고강도화 기술 - 기가급 고강도 철강소재의 상분리/분배 기술 - 기가급 고강도 철강소재의 나노입자 생성 / 성장 제어 기술 - 기가급 고강도 철강소재의 친환경 저가원소 활용 기술 - 기가급 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술 3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술 - Internal Composition Design 제어기술 - External Morphology 제어기술 - Combined Structure 제어기술 - σ-Level Purity 제어기술 4 초임계 박막 제어기술 - 신기능 자성박막 제조기술 - 신개념 배선소재 제조기술 - 다성분계 고도전성 투명 연성 박막 형성 기술 - 박막의 다기능화 기술 5 나노구조 및 기능 제어가 가능한 정밀중합기술 - 고효율 리빙 중합 기술 - 고순도 삼차원 구조제어 중합체 정밀 합성 기술 - 배향성 내열고분자 설계 및 고효율 축합중합기술 - 기능성 형상제어 중합기술 6 인쇄소자용 공액계 화합물의 전기/광학 특성 제어 기술 - 인쇄 가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 전하이동도 제어 기술 - 인쇄 소자용 절연박막 소재 및 누설전류 저감화 기술 - 저온 공정이 가능한 인쇄소자용 전극소재 기술 - 공액계 유기소재의 밴드갭 조절을 통한 광전효율 향상 기술 - 고감도 화상소재 설계 / 합성 및 Printable 복합소재화 기술 별첨핵심소재 원천기술(10개 기술) 및 과제제안요구서(RFP)

별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

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Page 1: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

번호원천기술명

( 과제명)

세부기술명

(세부 과제명)

1고강도고성형성

마그네슘합 기술

- 석출분산상 제어 기술

- 비평형상 제어 기술

- 미세조직 집합조직 제어 기술

- 고효율 고성형성 재 제조 기술

- 고강도 합 고속압출 기술

2복합상나노입자 제어형

GIGA 고강도화 기술

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

3Quasi-State 제어형

다기능화 기술

- Internal Composition Design 제어기술

- External Morphology 제어기술

- Combined Structure 제어기술

- σ-Level Purity 제어기술

4 임계 박막 제어기술

- 신기능 자성박막 제조기술

- 신개념 배선소재 제조기술

- 다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

- 박막의 다기능화 기술

5나노구조 기능 제어가

가능한 정 합기술

- 고효율 리빙 합 기술

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

- 배향성 내열고분자 설계 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합기술

6

인쇄소자용 공액계

화합물의 기 학 특성

제어 기술

- 인쇄 가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의

하이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭 조 을 통한 효율

향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

【별첨】핵심소재 원천기술(10개 기술) 과제제안요구서(RFP)

번호원천기술명

( 과제명)

세부기술명

(세부 과제명)

7

차세 상화 고분자

필름의 학특성 제어

기술

- 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- Paper-like display 구 소재합성 기 학

기능제어 기술

- Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

8

계면제어기술을 통한

임계 성능 세라믹스

소재 기술

- 계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

- 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성

내마모 비용 소재 기술

- In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성

복합소재 제조기술

9

나노 분산 무소결

온공정에 의한 3-D

Integration Ceramic 기술

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

- 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

10고순도화 입자복합화

기술

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자

합성기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성

나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성

계면제어 기술

- 3 -

1 고강도고성형성 마그네슘합 기술

과제명 고강도고성형성 마그네슘합 기술

개발 필요성- 경량화가 필수 인 미래형 자동차에는 경량 속재료인 마그네슘 소재가 핵

심 인 구조용 소재로 사용될 것으로 측되고 있으며 이를 해서는 상용 합에 비해 특성이 획기 으로 개선된 고강도 고성형성 신합 개발 고효율

제조공정 개발이 필수 임- 상기 기술 분야에 있어서는 기술 으로 특별히 선두를 확보하고 있는 국가나 기

업이 없으므로 원천기술 개발시 소재에 한 독 지 를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 부품 완성품에 한 시장 지배력 확보가 동시에 가능함

- 선진국은 련 기술의 체계 인 개발을 해 형 국가연구사업을 수행하고 있으나 국내의 경우 단품 주의 단기 개별 연구개발로 원천기술 분야에 있어 다소간의 기술 격차 존재

- 고강도 고성형성 마그네슘 신합 제조를 한 핵심요소기술은 제품 성형 용도에 최 화된 합 설계를 한 상 측 제어기술 마그네슘합 의 열악한 성형성을 획기 으로 개선하기 한 미세조직 집합조직 제어기술 에지 감 생산성 극 화를 한 고효율의 고속 신제조공정 기술 등임

- 고강도 고성형성 마그네슘 신합 제조를 해서는 상기 핵심요소기술 분야에서 일정 수 이상의 기술력 확보가 동시에 이루어져야 하며 요소기술 간의 유기

이고 체계 인 기술 개발이 요구됨

세부개발 기술내용 1) 석출분산상 제어 기술 - 석출분산상과 기지 계면 coherency제어 - 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어

2) 비평형상 제어 기술 - 응고모형 실험 산모사 이용 신기법의 미세조직의 제어 - 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직 제어

3) 미세조직 집합조직 제어 기술 - 소성변형 거동과 변형기구 해석 실험 검증 - 결정립 집합조직 제어 공정

4) 고효율 고성형성 재 제조 기술 - 고성형성 재 제조기술 - 비용 고효율 고속 주조 압연 공정

5) 고강도 합 고속압출 기술 - 신개념의 고속압출용 설비 형 설계 - 소성가공 공정변수 제어 고강도 합 압출공정

- 4 -

세부 과제명 석출분산상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

석출 분산상 제어

(이원계 합 첨가원소 향)

Mg-Al

등 일부

이루어짐

Mg-Al

Mg-Zn 등

일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 280 331 gt 380

연신율() 20 20 gt 30

주우 기(일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- Mg합 특성 향상을 해서는 석출 분산상에 한 연구가 필수 이나 Mg-Al

등을 제외하고는 아직 상 련 데이터가 확보되지 못한 상태로 이의 확보가 실

하게 요구됨

- 실험을 통한 실증 근 방법과 계산을 통한 열역학 인자 안정 안정성

평가를 통한 상 측 기술 확립이 필요함

- 응고할 때 α-Mg 기지와 in-situ로 형성되는 분산상에 한 연구가 재까지 국

내에서는 매우 미비한 상태임

- 합 특성에 큰 향을 미치는 석출분산상과 기지 계면의 coherency에 한

연구가 필요함

- 나노 미세 분산상 합 의 가능성이 제시됨에 따라 우수한 강도 성형 특성을

갖는 분산상 합 의 설계기술 개발이 요망됨

개발 내용

1) Mg-Zn Mg-Al Mg-Sn Mg-Ca Mg-RE 등 주요 Mg 합 계에서 분산 석출 상

데이터 확보

2) 이원계 합 에 합 원소 첨가에 따른 분산 석출 상 데이터 확보

3) 열역학 계산을 통한 상 측 기술 확보 데이터 확보

4) 석출분산상과 기지 계면의 coherency 제어 연구

5) 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어에 의한 강도 성형성 최 화

- 5 -

세부 과제명 비평형상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

삼원계 합 시스템 상태도

비평형비결정상 제어 미개발

Mg-Al-Ca

등 일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 330 270 gt 380

연신율() 28 20 gt 30

구마모토 (일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 주요 마그네슘 합 계에서 비평형 응고 미세조직의 한 설계는 고성형성 합

의 압연 압출 공정을 한 요한 분야이나 아직 확립되어 있지 않은 상태 이며

원천 기술 확보를 해 필수 으로 필요한 분야임

- Mg-Zn-RE Mg-Sn-Ca Mg-Zn-Sn 등 주요 3원계 합 에서 상태도의 구축이 되

어 있지 않으며 비평형상의 데이터가 확보되지 않음

- 최종 압연 압출재의 미세조직 제어를 해 성분 제어 공정 인자 제어에 의한

비평형 미세조직 설계 기술의 확보가 필요함

- 결정 등 결정성 제어에 의한 신개념의 독창 인 미세조직 설계기술 확보가 필

요함

- 고강도 고성형성 신합 제조를 해서는 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직

의 제어가 필수 이며 이를 해서는 응고 모형 실험 산모사 등 신기법이

도입되어 미세조직의 제어가 이루어져야 함

개발 내용

1) Mg-Sn-Zn Mg-Zn-RE Mg-Al-RE Mg-Sn-Ca Mg-Sn-RE 등 주요 Mg 삼원계 합

계에서 상태도 작성에 의한 비평형상 형성 데이터 확보 특성 평가

2) 응고모델 실험 산모사를 통한 평형비평형 미세조직 형성 이론 연구 데

이터 확보

3) 응고 미세조직 설계 결정립 등 조직 미세화 기술

4) 결정 비정질 등 결정성 제어에 의한 비평형비결정 미세조직 설계

5) 고강도 고성형성 확보를 한 미세조직 제어 기술

- 6 -

세부 과제명 미세조직 집합조직 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

변형거동해석거동

거동 측

연화거동 측

조직 제어 공정 -AZ31합

시험연구

고강도

고성형성 합

압출재강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

NIMS(일) Los Alamos(미국)

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 가공용 마그네슘합 의 용 분야를 확 하기 해서는 경쟁 재료와 등한 수

으로 강도 성형성을 향상시켜야 하며 이를 해서는 결정립 집합조직을

제어하는 기술개발이 필요함

- 이를 해서는 합 원소 제어가 매우 요하며 결정방 에 따른 단결정의 특성평

가를 통해 얻어진 물성인자를 이용하여 소성변형 거동 이방성에 한 DB를

구축하고 VPSC Crystal Plasticity Finite Element Method 등 소성변형 거동 측

로그램을 이용한 소성변형기구 해석 실험 검증이 필수 임 한 결정방

Stacking Fault Energy 변형기구 등 속조직학 인자 제어에 의한 미세조직

집합조직 제어기술이 개발되어야 함

- 마그네슘합 의 낮은 성형성 극복을 해 변형기구를 소성변형 공정에 용하여

결정립 집합조직의 제어를 통한 소성 등방성을 구 할 수 있는 가공공정의 개발

공정기술의 융합이 요구됨

개발 내용

1) 결정방 에 따른 단결정 소성변형 거동 이방성 DB 구축

2) 다결정 소성이론을 이용한 소성변형 거동 측 기술 실험 검증

3) 결정방 Stacking Fault Energy 변형기구 등의 변화에 의한 집합조직 제어

4) 미세조직 집합조직 제어 공정기술 개발

- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 2: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

번호원천기술명

( 과제명)

세부기술명

(세부 과제명)

7

차세 상화 고분자

필름의 학특성 제어

기술

- 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- Paper-like display 구 소재합성 기 학

기능제어 기술

- Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

8

계면제어기술을 통한

임계 성능 세라믹스

소재 기술

- 계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

- 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성

내마모 비용 소재 기술

- In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성

복합소재 제조기술

9

나노 분산 무소결

온공정에 의한 3-D

Integration Ceramic 기술

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

- 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

10고순도화 입자복합화

기술

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자

합성기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성

나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성

계면제어 기술

- 3 -

1 고강도고성형성 마그네슘합 기술

과제명 고강도고성형성 마그네슘합 기술

개발 필요성- 경량화가 필수 인 미래형 자동차에는 경량 속재료인 마그네슘 소재가 핵

심 인 구조용 소재로 사용될 것으로 측되고 있으며 이를 해서는 상용 합에 비해 특성이 획기 으로 개선된 고강도 고성형성 신합 개발 고효율

제조공정 개발이 필수 임- 상기 기술 분야에 있어서는 기술 으로 특별히 선두를 확보하고 있는 국가나 기

업이 없으므로 원천기술 개발시 소재에 한 독 지 를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 부품 완성품에 한 시장 지배력 확보가 동시에 가능함

- 선진국은 련 기술의 체계 인 개발을 해 형 국가연구사업을 수행하고 있으나 국내의 경우 단품 주의 단기 개별 연구개발로 원천기술 분야에 있어 다소간의 기술 격차 존재

- 고강도 고성형성 마그네슘 신합 제조를 한 핵심요소기술은 제품 성형 용도에 최 화된 합 설계를 한 상 측 제어기술 마그네슘합 의 열악한 성형성을 획기 으로 개선하기 한 미세조직 집합조직 제어기술 에지 감 생산성 극 화를 한 고효율의 고속 신제조공정 기술 등임

- 고강도 고성형성 마그네슘 신합 제조를 해서는 상기 핵심요소기술 분야에서 일정 수 이상의 기술력 확보가 동시에 이루어져야 하며 요소기술 간의 유기

이고 체계 인 기술 개발이 요구됨

세부개발 기술내용 1) 석출분산상 제어 기술 - 석출분산상과 기지 계면 coherency제어 - 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어

2) 비평형상 제어 기술 - 응고모형 실험 산모사 이용 신기법의 미세조직의 제어 - 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직 제어

3) 미세조직 집합조직 제어 기술 - 소성변형 거동과 변형기구 해석 실험 검증 - 결정립 집합조직 제어 공정

4) 고효율 고성형성 재 제조 기술 - 고성형성 재 제조기술 - 비용 고효율 고속 주조 압연 공정

5) 고강도 합 고속압출 기술 - 신개념의 고속압출용 설비 형 설계 - 소성가공 공정변수 제어 고강도 합 압출공정

- 4 -

세부 과제명 석출분산상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

석출 분산상 제어

(이원계 합 첨가원소 향)

Mg-Al

등 일부

이루어짐

Mg-Al

Mg-Zn 등

일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 280 331 gt 380

연신율() 20 20 gt 30

주우 기(일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- Mg합 특성 향상을 해서는 석출 분산상에 한 연구가 필수 이나 Mg-Al

등을 제외하고는 아직 상 련 데이터가 확보되지 못한 상태로 이의 확보가 실

하게 요구됨

- 실험을 통한 실증 근 방법과 계산을 통한 열역학 인자 안정 안정성

평가를 통한 상 측 기술 확립이 필요함

- 응고할 때 α-Mg 기지와 in-situ로 형성되는 분산상에 한 연구가 재까지 국

내에서는 매우 미비한 상태임

- 합 특성에 큰 향을 미치는 석출분산상과 기지 계면의 coherency에 한

연구가 필요함

- 나노 미세 분산상 합 의 가능성이 제시됨에 따라 우수한 강도 성형 특성을

갖는 분산상 합 의 설계기술 개발이 요망됨

개발 내용

1) Mg-Zn Mg-Al Mg-Sn Mg-Ca Mg-RE 등 주요 Mg 합 계에서 분산 석출 상

데이터 확보

2) 이원계 합 에 합 원소 첨가에 따른 분산 석출 상 데이터 확보

3) 열역학 계산을 통한 상 측 기술 확보 데이터 확보

4) 석출분산상과 기지 계면의 coherency 제어 연구

5) 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어에 의한 강도 성형성 최 화

- 5 -

세부 과제명 비평형상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

삼원계 합 시스템 상태도

비평형비결정상 제어 미개발

Mg-Al-Ca

등 일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 330 270 gt 380

연신율() 28 20 gt 30

구마모토 (일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 주요 마그네슘 합 계에서 비평형 응고 미세조직의 한 설계는 고성형성 합

의 압연 압출 공정을 한 요한 분야이나 아직 확립되어 있지 않은 상태 이며

원천 기술 확보를 해 필수 으로 필요한 분야임

- Mg-Zn-RE Mg-Sn-Ca Mg-Zn-Sn 등 주요 3원계 합 에서 상태도의 구축이 되

어 있지 않으며 비평형상의 데이터가 확보되지 않음

- 최종 압연 압출재의 미세조직 제어를 해 성분 제어 공정 인자 제어에 의한

비평형 미세조직 설계 기술의 확보가 필요함

- 결정 등 결정성 제어에 의한 신개념의 독창 인 미세조직 설계기술 확보가 필

요함

- 고강도 고성형성 신합 제조를 해서는 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직

의 제어가 필수 이며 이를 해서는 응고 모형 실험 산모사 등 신기법이

도입되어 미세조직의 제어가 이루어져야 함

개발 내용

1) Mg-Sn-Zn Mg-Zn-RE Mg-Al-RE Mg-Sn-Ca Mg-Sn-RE 등 주요 Mg 삼원계 합

계에서 상태도 작성에 의한 비평형상 형성 데이터 확보 특성 평가

2) 응고모델 실험 산모사를 통한 평형비평형 미세조직 형성 이론 연구 데

이터 확보

3) 응고 미세조직 설계 결정립 등 조직 미세화 기술

4) 결정 비정질 등 결정성 제어에 의한 비평형비결정 미세조직 설계

5) 고강도 고성형성 확보를 한 미세조직 제어 기술

- 6 -

세부 과제명 미세조직 집합조직 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

변형거동해석거동

거동 측

연화거동 측

조직 제어 공정 -AZ31합

시험연구

고강도

고성형성 합

압출재강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

NIMS(일) Los Alamos(미국)

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 가공용 마그네슘합 의 용 분야를 확 하기 해서는 경쟁 재료와 등한 수

으로 강도 성형성을 향상시켜야 하며 이를 해서는 결정립 집합조직을

제어하는 기술개발이 필요함

- 이를 해서는 합 원소 제어가 매우 요하며 결정방 에 따른 단결정의 특성평

가를 통해 얻어진 물성인자를 이용하여 소성변형 거동 이방성에 한 DB를

구축하고 VPSC Crystal Plasticity Finite Element Method 등 소성변형 거동 측

로그램을 이용한 소성변형기구 해석 실험 검증이 필수 임 한 결정방

Stacking Fault Energy 변형기구 등 속조직학 인자 제어에 의한 미세조직

집합조직 제어기술이 개발되어야 함

- 마그네슘합 의 낮은 성형성 극복을 해 변형기구를 소성변형 공정에 용하여

결정립 집합조직의 제어를 통한 소성 등방성을 구 할 수 있는 가공공정의 개발

공정기술의 융합이 요구됨

개발 내용

1) 결정방 에 따른 단결정 소성변형 거동 이방성 DB 구축

2) 다결정 소성이론을 이용한 소성변형 거동 측 기술 실험 검증

3) 결정방 Stacking Fault Energy 변형기구 등의 변화에 의한 집합조직 제어

4) 미세조직 집합조직 제어 공정기술 개발

- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 3: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 3 -

1 고강도고성형성 마그네슘합 기술

과제명 고강도고성형성 마그네슘합 기술

개발 필요성- 경량화가 필수 인 미래형 자동차에는 경량 속재료인 마그네슘 소재가 핵

심 인 구조용 소재로 사용될 것으로 측되고 있으며 이를 해서는 상용 합에 비해 특성이 획기 으로 개선된 고강도 고성형성 신합 개발 고효율

제조공정 개발이 필수 임- 상기 기술 분야에 있어서는 기술 으로 특별히 선두를 확보하고 있는 국가나 기

업이 없으므로 원천기술 개발시 소재에 한 독 지 를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 부품 완성품에 한 시장 지배력 확보가 동시에 가능함

- 선진국은 련 기술의 체계 인 개발을 해 형 국가연구사업을 수행하고 있으나 국내의 경우 단품 주의 단기 개별 연구개발로 원천기술 분야에 있어 다소간의 기술 격차 존재

- 고강도 고성형성 마그네슘 신합 제조를 한 핵심요소기술은 제품 성형 용도에 최 화된 합 설계를 한 상 측 제어기술 마그네슘합 의 열악한 성형성을 획기 으로 개선하기 한 미세조직 집합조직 제어기술 에지 감 생산성 극 화를 한 고효율의 고속 신제조공정 기술 등임

- 고강도 고성형성 마그네슘 신합 제조를 해서는 상기 핵심요소기술 분야에서 일정 수 이상의 기술력 확보가 동시에 이루어져야 하며 요소기술 간의 유기

이고 체계 인 기술 개발이 요구됨

세부개발 기술내용 1) 석출분산상 제어 기술 - 석출분산상과 기지 계면 coherency제어 - 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어

2) 비평형상 제어 기술 - 응고모형 실험 산모사 이용 신기법의 미세조직의 제어 - 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직 제어

3) 미세조직 집합조직 제어 기술 - 소성변형 거동과 변형기구 해석 실험 검증 - 결정립 집합조직 제어 공정

4) 고효율 고성형성 재 제조 기술 - 고성형성 재 제조기술 - 비용 고효율 고속 주조 압연 공정

5) 고강도 합 고속압출 기술 - 신개념의 고속압출용 설비 형 설계 - 소성가공 공정변수 제어 고강도 합 압출공정

- 4 -

세부 과제명 석출분산상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

석출 분산상 제어

(이원계 합 첨가원소 향)

Mg-Al

등 일부

이루어짐

Mg-Al

Mg-Zn 등

일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 280 331 gt 380

연신율() 20 20 gt 30

주우 기(일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- Mg합 특성 향상을 해서는 석출 분산상에 한 연구가 필수 이나 Mg-Al

등을 제외하고는 아직 상 련 데이터가 확보되지 못한 상태로 이의 확보가 실

하게 요구됨

- 실험을 통한 실증 근 방법과 계산을 통한 열역학 인자 안정 안정성

평가를 통한 상 측 기술 확립이 필요함

- 응고할 때 α-Mg 기지와 in-situ로 형성되는 분산상에 한 연구가 재까지 국

내에서는 매우 미비한 상태임

- 합 특성에 큰 향을 미치는 석출분산상과 기지 계면의 coherency에 한

연구가 필요함

- 나노 미세 분산상 합 의 가능성이 제시됨에 따라 우수한 강도 성형 특성을

갖는 분산상 합 의 설계기술 개발이 요망됨

개발 내용

1) Mg-Zn Mg-Al Mg-Sn Mg-Ca Mg-RE 등 주요 Mg 합 계에서 분산 석출 상

데이터 확보

2) 이원계 합 에 합 원소 첨가에 따른 분산 석출 상 데이터 확보

3) 열역학 계산을 통한 상 측 기술 확보 데이터 확보

4) 석출분산상과 기지 계면의 coherency 제어 연구

5) 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어에 의한 강도 성형성 최 화

- 5 -

세부 과제명 비평형상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

삼원계 합 시스템 상태도

비평형비결정상 제어 미개발

Mg-Al-Ca

등 일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 330 270 gt 380

연신율() 28 20 gt 30

구마모토 (일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 주요 마그네슘 합 계에서 비평형 응고 미세조직의 한 설계는 고성형성 합

의 압연 압출 공정을 한 요한 분야이나 아직 확립되어 있지 않은 상태 이며

원천 기술 확보를 해 필수 으로 필요한 분야임

- Mg-Zn-RE Mg-Sn-Ca Mg-Zn-Sn 등 주요 3원계 합 에서 상태도의 구축이 되

어 있지 않으며 비평형상의 데이터가 확보되지 않음

- 최종 압연 압출재의 미세조직 제어를 해 성분 제어 공정 인자 제어에 의한

비평형 미세조직 설계 기술의 확보가 필요함

- 결정 등 결정성 제어에 의한 신개념의 독창 인 미세조직 설계기술 확보가 필

요함

- 고강도 고성형성 신합 제조를 해서는 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직

의 제어가 필수 이며 이를 해서는 응고 모형 실험 산모사 등 신기법이

도입되어 미세조직의 제어가 이루어져야 함

개발 내용

1) Mg-Sn-Zn Mg-Zn-RE Mg-Al-RE Mg-Sn-Ca Mg-Sn-RE 등 주요 Mg 삼원계 합

계에서 상태도 작성에 의한 비평형상 형성 데이터 확보 특성 평가

2) 응고모델 실험 산모사를 통한 평형비평형 미세조직 형성 이론 연구 데

이터 확보

3) 응고 미세조직 설계 결정립 등 조직 미세화 기술

4) 결정 비정질 등 결정성 제어에 의한 비평형비결정 미세조직 설계

5) 고강도 고성형성 확보를 한 미세조직 제어 기술

- 6 -

세부 과제명 미세조직 집합조직 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

변형거동해석거동

거동 측

연화거동 측

조직 제어 공정 -AZ31합

시험연구

고강도

고성형성 합

압출재강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

NIMS(일) Los Alamos(미국)

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 가공용 마그네슘합 의 용 분야를 확 하기 해서는 경쟁 재료와 등한 수

으로 강도 성형성을 향상시켜야 하며 이를 해서는 결정립 집합조직을

제어하는 기술개발이 필요함

- 이를 해서는 합 원소 제어가 매우 요하며 결정방 에 따른 단결정의 특성평

가를 통해 얻어진 물성인자를 이용하여 소성변형 거동 이방성에 한 DB를

구축하고 VPSC Crystal Plasticity Finite Element Method 등 소성변형 거동 측

로그램을 이용한 소성변형기구 해석 실험 검증이 필수 임 한 결정방

Stacking Fault Energy 변형기구 등 속조직학 인자 제어에 의한 미세조직

집합조직 제어기술이 개발되어야 함

- 마그네슘합 의 낮은 성형성 극복을 해 변형기구를 소성변형 공정에 용하여

결정립 집합조직의 제어를 통한 소성 등방성을 구 할 수 있는 가공공정의 개발

공정기술의 융합이 요구됨

개발 내용

1) 결정방 에 따른 단결정 소성변형 거동 이방성 DB 구축

2) 다결정 소성이론을 이용한 소성변형 거동 측 기술 실험 검증

3) 결정방 Stacking Fault Energy 변형기구 등의 변화에 의한 집합조직 제어

4) 미세조직 집합조직 제어 공정기술 개발

- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 4: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 4 -

세부 과제명 석출분산상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

석출 분산상 제어

(이원계 합 첨가원소 향)

Mg-Al

등 일부

이루어짐

Mg-Al

Mg-Zn 등

일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 280 331 gt 380

연신율() 20 20 gt 30

주우 기(일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- Mg합 특성 향상을 해서는 석출 분산상에 한 연구가 필수 이나 Mg-Al

등을 제외하고는 아직 상 련 데이터가 확보되지 못한 상태로 이의 확보가 실

하게 요구됨

- 실험을 통한 실증 근 방법과 계산을 통한 열역학 인자 안정 안정성

평가를 통한 상 측 기술 확립이 필요함

- 응고할 때 α-Mg 기지와 in-situ로 형성되는 분산상에 한 연구가 재까지 국

내에서는 매우 미비한 상태임

- 합 특성에 큰 향을 미치는 석출분산상과 기지 계면의 coherency에 한

연구가 필요함

- 나노 미세 분산상 합 의 가능성이 제시됨에 따라 우수한 강도 성형 특성을

갖는 분산상 합 의 설계기술 개발이 요망됨

개발 내용

1) Mg-Zn Mg-Al Mg-Sn Mg-Ca Mg-RE 등 주요 Mg 합 계에서 분산 석출 상

데이터 확보

2) 이원계 합 에 합 원소 첨가에 따른 분산 석출 상 데이터 확보

3) 열역학 계산을 통한 상 측 기술 확보 데이터 확보

4) 석출분산상과 기지 계면의 coherency 제어 연구

5) 분산석출상의 형상 크기 분율 분포도 제어에 의한 강도 성형성 최 화

- 5 -

세부 과제명 비평형상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

삼원계 합 시스템 상태도

비평형비결정상 제어 미개발

Mg-Al-Ca

등 일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 330 270 gt 380

연신율() 28 20 gt 30

구마모토 (일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 주요 마그네슘 합 계에서 비평형 응고 미세조직의 한 설계는 고성형성 합

의 압연 압출 공정을 한 요한 분야이나 아직 확립되어 있지 않은 상태 이며

원천 기술 확보를 해 필수 으로 필요한 분야임

- Mg-Zn-RE Mg-Sn-Ca Mg-Zn-Sn 등 주요 3원계 합 에서 상태도의 구축이 되

어 있지 않으며 비평형상의 데이터가 확보되지 않음

- 최종 압연 압출재의 미세조직 제어를 해 성분 제어 공정 인자 제어에 의한

비평형 미세조직 설계 기술의 확보가 필요함

- 결정 등 결정성 제어에 의한 신개념의 독창 인 미세조직 설계기술 확보가 필

요함

- 고강도 고성형성 신합 제조를 해서는 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직

의 제어가 필수 이며 이를 해서는 응고 모형 실험 산모사 등 신기법이

도입되어 미세조직의 제어가 이루어져야 함

개발 내용

1) Mg-Sn-Zn Mg-Zn-RE Mg-Al-RE Mg-Sn-Ca Mg-Sn-RE 등 주요 Mg 삼원계 합

계에서 상태도 작성에 의한 비평형상 형성 데이터 확보 특성 평가

2) 응고모델 실험 산모사를 통한 평형비평형 미세조직 형성 이론 연구 데

이터 확보

3) 응고 미세조직 설계 결정립 등 조직 미세화 기술

4) 결정 비정질 등 결정성 제어에 의한 비평형비결정 미세조직 설계

5) 고강도 고성형성 확보를 한 미세조직 제어 기술

- 6 -

세부 과제명 미세조직 집합조직 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

변형거동해석거동

거동 측

연화거동 측

조직 제어 공정 -AZ31합

시험연구

고강도

고성형성 합

압출재강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

NIMS(일) Los Alamos(미국)

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 가공용 마그네슘합 의 용 분야를 확 하기 해서는 경쟁 재료와 등한 수

으로 강도 성형성을 향상시켜야 하며 이를 해서는 결정립 집합조직을

제어하는 기술개발이 필요함

- 이를 해서는 합 원소 제어가 매우 요하며 결정방 에 따른 단결정의 특성평

가를 통해 얻어진 물성인자를 이용하여 소성변형 거동 이방성에 한 DB를

구축하고 VPSC Crystal Plasticity Finite Element Method 등 소성변형 거동 측

로그램을 이용한 소성변형기구 해석 실험 검증이 필수 임 한 결정방

Stacking Fault Energy 변형기구 등 속조직학 인자 제어에 의한 미세조직

집합조직 제어기술이 개발되어야 함

- 마그네슘합 의 낮은 성형성 극복을 해 변형기구를 소성변형 공정에 용하여

결정립 집합조직의 제어를 통한 소성 등방성을 구 할 수 있는 가공공정의 개발

공정기술의 융합이 요구됨

개발 내용

1) 결정방 에 따른 단결정 소성변형 거동 이방성 DB 구축

2) 다결정 소성이론을 이용한 소성변형 거동 측 기술 실험 검증

3) 결정방 Stacking Fault Energy 변형기구 등의 변화에 의한 집합조직 제어

4) 미세조직 집합조직 제어 공정기술 개발

- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 5 -

세부 과제명 비평형상 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

삼원계 합 시스템 상태도

비평형비결정상 제어 미개발

Mg-Al-Ca

등 일부

이루어짐

gt 5 시스템

데이터 확보

압연재강도(MPa) 330 270 gt 380

연신율() 28 20 gt 30

구마모토 (일)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 주요 마그네슘 합 계에서 비평형 응고 미세조직의 한 설계는 고성형성 합

의 압연 압출 공정을 한 요한 분야이나 아직 확립되어 있지 않은 상태 이며

원천 기술 확보를 해 필수 으로 필요한 분야임

- Mg-Zn-RE Mg-Sn-Ca Mg-Zn-Sn 등 주요 3원계 합 에서 상태도의 구축이 되

어 있지 않으며 비평형상의 데이터가 확보되지 않음

- 최종 압연 압출재의 미세조직 제어를 해 성분 제어 공정 인자 제어에 의한

비평형 미세조직 설계 기술의 확보가 필요함

- 결정 등 결정성 제어에 의한 신개념의 독창 인 미세조직 설계기술 확보가 필

요함

- 고강도 고성형성 신합 제조를 해서는 공정조건에 따른 평형비평형 미세조직

의 제어가 필수 이며 이를 해서는 응고 모형 실험 산모사 등 신기법이

도입되어 미세조직의 제어가 이루어져야 함

개발 내용

1) Mg-Sn-Zn Mg-Zn-RE Mg-Al-RE Mg-Sn-Ca Mg-Sn-RE 등 주요 Mg 삼원계 합

계에서 상태도 작성에 의한 비평형상 형성 데이터 확보 특성 평가

2) 응고모델 실험 산모사를 통한 평형비평형 미세조직 형성 이론 연구 데

이터 확보

3) 응고 미세조직 설계 결정립 등 조직 미세화 기술

4) 결정 비정질 등 결정성 제어에 의한 비평형비결정 미세조직 설계

5) 고강도 고성형성 확보를 한 미세조직 제어 기술

- 6 -

세부 과제명 미세조직 집합조직 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

변형거동해석거동

거동 측

연화거동 측

조직 제어 공정 -AZ31합

시험연구

고강도

고성형성 합

압출재강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

NIMS(일) Los Alamos(미국)

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 가공용 마그네슘합 의 용 분야를 확 하기 해서는 경쟁 재료와 등한 수

으로 강도 성형성을 향상시켜야 하며 이를 해서는 결정립 집합조직을

제어하는 기술개발이 필요함

- 이를 해서는 합 원소 제어가 매우 요하며 결정방 에 따른 단결정의 특성평

가를 통해 얻어진 물성인자를 이용하여 소성변형 거동 이방성에 한 DB를

구축하고 VPSC Crystal Plasticity Finite Element Method 등 소성변형 거동 측

로그램을 이용한 소성변형기구 해석 실험 검증이 필수 임 한 결정방

Stacking Fault Energy 변형기구 등 속조직학 인자 제어에 의한 미세조직

집합조직 제어기술이 개발되어야 함

- 마그네슘합 의 낮은 성형성 극복을 해 변형기구를 소성변형 공정에 용하여

결정립 집합조직의 제어를 통한 소성 등방성을 구 할 수 있는 가공공정의 개발

공정기술의 융합이 요구됨

개발 내용

1) 결정방 에 따른 단결정 소성변형 거동 이방성 DB 구축

2) 다결정 소성이론을 이용한 소성변형 거동 측 기술 실험 검증

3) 결정방 Stacking Fault Energy 변형기구 등의 변화에 의한 집합조직 제어

4) 미세조직 집합조직 제어 공정기술 개발

- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 6: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 6 -

세부 과제명 미세조직 집합조직 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

변형거동해석거동

거동 측

연화거동 측

조직 제어 공정 -AZ31합

시험연구

고강도

고성형성 합

압출재강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

NIMS(일) Los Alamos(미국)

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 가공용 마그네슘합 의 용 분야를 확 하기 해서는 경쟁 재료와 등한 수

으로 강도 성형성을 향상시켜야 하며 이를 해서는 결정립 집합조직을

제어하는 기술개발이 필요함

- 이를 해서는 합 원소 제어가 매우 요하며 결정방 에 따른 단결정의 특성평

가를 통해 얻어진 물성인자를 이용하여 소성변형 거동 이방성에 한 DB를

구축하고 VPSC Crystal Plasticity Finite Element Method 등 소성변형 거동 측

로그램을 이용한 소성변형기구 해석 실험 검증이 필수 임 한 결정방

Stacking Fault Energy 변형기구 등 속조직학 인자 제어에 의한 미세조직

집합조직 제어기술이 개발되어야 함

- 마그네슘합 의 낮은 성형성 극복을 해 변형기구를 소성변형 공정에 용하여

결정립 집합조직의 제어를 통한 소성 등방성을 구 할 수 있는 가공공정의 개발

공정기술의 융합이 요구됨

개발 내용

1) 결정방 에 따른 단결정 소성변형 거동 이방성 DB 구축

2) 다결정 소성이론을 이용한 소성변형 거동 측 기술 실험 검증

3) 결정방 Stacking Fault Energy 변형기구 등의 변화에 의한 집합조직 제어

4) 미세조직 집합조직 제어 공정기술 개발

- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 7 -

세부과제명 고효율 고성형성 재 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

인장강도 (MPa) 280 331 350

연신율 () 20 20 30

주조 재의 두께편차 () lt 80

압연속도 (mpm) gt 100

압연재의 성형성

(ex LDR R-value 등)국외 비 gt110

주우 기 (일본)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 산업 자동차 산업에서 고성형성 마그네슘 재에 한 수요가 증 되

고 있으나 기존의 주조법으로는 재의 수요에 한 처가 불가능하므로 시

장 경쟁력이 우수한 마그네슘 재 제조기술 개발이 필요함

- 마그네슘 재 용을 해서는 고성형성 확보가 요하며 한 재의 용범

를 확 시키기 해서는 성형성 확보와 함께 강도 향상이 수반되어야 함

- 마그네슘 재의 성형성과 강도를 향상시키기 해서는 결정립의 등방성

미세화를 실 시킬 수 있는 공정기술 개발 연구가 진행되어야 하며 아울러 각

각의 재 제조공정에 합한 가공재용 합 개발에 한 연구가 동반된 융합연

구가 요구됨

- 한 마그네슘 재 제조공정의 시장 경쟁력 확보를 해서는 경쟁 재료에 필

할 수 있는 비용 고효율 공정기술이 개발되어야 하므로 마그네슘 재의

생산성 생산속도 향상이 필요함

개발 내용

1) 마그네슘 정련 청정도 평가기술 개발

2) 압연부하를 감할 수 있는 마그네슘 재 주조 기술 개발

3) 비용 고효율을 한 마그네슘 재의 고속 코일 압연기술 개발

4) 고성형성 고강도화를 한 공정 합 화 융합기술 개발

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 8: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 8 -

세부 과제명 고강도 합 고속압출 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

강도(MPa) 350 340 400

연신율() 20 16 20

압출속도(mmin) 1 3 gt 10

Magnesium Elektron Limited( 국)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 마그네슘합 압출기술의 경우 단순 형상을 가진 재 재 등의 제품을 심으로

매우 낮은 압출속도를 이용하여 일부 생산되고 있으나 높은 압출속도를 가지며

생산성이 우수한 고효율 압출기술은 아직 기 연구 단계에 머물러 있는 실정임

특히 고속압출 분야에 해서는 유럽의 일부 선진국에서만 공정개발을 통한 연구

를 심으로 최근 시작하 음

- 재 마그네슘합 의 압출속도는 알루미늄합 의 압출속도에 비해 히 낮아

압출재 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있어 상업화의 걸림돌이 되고 있음

- 따라서 신개념 압출기술 개발을 바탕으로 한 마그네슘합 고속압출 기술 개발이

필수 이며 이를 통한 생산성 향상 원가 감에 한 연구 필요성이 증 되고

있음

- 고강도 마그네슘합 의 고속압출 기술 개발을 해서는 고속압출에 합한 신개념의

고속압출공정 개발 신개념 장비 형설계 기술 개발과 함께 최 의 소성가공

공정 조건를 선정하여야 하며 이를 바탕으로 고강도 합 제조를 한 합 설계

기술 미세조직 집합조직 제어기술 등이 유기 이고 체계 으로 융합된 연구가

필요함

개발 내용

1) 마그네슘합 의 고효율 신개념 고속압출공정 기술 개발

2) 고속압출을 한 신개념 압출장비 형 설계 기술 개발

3) 고속압출 공정변수에 따른 압출재 제조 특성평가 DB 구축

4) 고속압출 공정을 이용한 고강도 마그네슘합 제조기술 개발

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 9: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 9 -

2 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

과제명 복합상나노입자 제어형 GIGA 고강도화 기술

개발 필요성

- 철강은 가장 경제 으로 고강도와 고기능성을 동시 구 할 수 있는 속소재로서

기존 cash cow 산업 미래성장동력산업 경쟁력 확보에 필수 인 국가핵심기

간소재

- 사회간 자본의 거 화 기계구조의 소형집약화 운송수단의 경량화 등 미래

high quality sustainable life의 다양한 패러다임에 응하기 해 통합기능형

GPa 강도의 철강소재 개발을 한 원천기술 확보 필요

- 교토의정서에 응하기 해 소재의 ECO 강도 극 화는 필수 철강은 가장 높

은 ECO 강도를 구 하는 속소재로 이의 극 화를 한 원천기술을 확보함으

로써 선진국과 후발국 사이의 nutcracking 상을 탈피하고 철강산업의 front

runner 치 선

- 미래사회의 철강소재에 한 다양한 요구 성능을 만족시키며 교토의정서에 능

동 으로 처하는 통합기능형 GPa 강도의 철강소재 개발을 해서는 철강의

다양한 상(phase) 제어조합 기술 나노 입자 응용기술 침입형 치환형 원소의

성분 임계 제어기술 결함(defects) 응용 기술의 핵심원천기술 확보 필요

세부개발 기술내용

- 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

철강 ECO 강도 지수(강도x연신율) 극 화를 한 평형상 평형상비평형상

특성 제어 상(phase) 분리분배조합 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

상변태 특성 제어 결함간 상호작용에 의한 Giga 고강도화를 한

제2상 나노입자 생성성장 제어 산모사 기술 개발

- 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

철강 ECO 지수 극 화를 한 가 경량원소 활용 최소함량 합 설계 기술

개발 결함활용기술

- 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

철강 합 성분 순기능화에 의한 Giga 고강도화를 한 칩입형 원소 성분

임계제어기술 개발

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 10: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 10 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 상분리분배 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

ECO 강도지수

(강도x연신율 MPa)15000 20000 25000

상분율 측 정도(精度) 70 80 85

재 NSC의 경우 최 3가지 상을 이용하여 ECO 강도지수 20000

MPa를 달성하 으나 본 기술은 2~4 가지 상의 한 분배와

입자미세화 등의 기술을 복합 용함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 철강재료는 기본 으로 5가지의 상으로 구성되며 이들의 분배와 조합에 의해

그 물리 특성이 결정되므로 상의 분배와 분리는 철강재료 신합 개발의 가

장 핵심 인 기술이라 할 수 있음

- 재 사용되고 있는 철강재료의 부분은 페라이트와 펄라이트 두 가지로 구성된

재료이므로 보다 다양한 상의 분배와 구성을 조합을 통해 고성능의 철강재료를

개발할 필요가 있음

- 최근 2상조직 TRIP강 복합조직 등 많은 종류의 신합 강이 다양하게 개발되고

있으며 실제로 아주 좋은 특성을 보이고 있음

- 평형상 비평형상 등 다양한 상의 구성과 조합을 이용하여 독창 이며 고성능의

신합 을 개발함으로써 세계 시장을 선도해야 함

개발 내용

- 평형상 형성 분포 제어 기술

- 다 상 조직 이용 기술

- 온역 비평형상 제어 기술

- 후 열처리 응용기술

- 상분리 분배 물성 측 기술

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 11: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 11 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 나노입자 생성성장 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일본) 2011년

나노입자 강화효과 (MPa) 150 200 250

입자 크기 (nm) 20 10 8

JFE는 많은 실험에 의존한 경험 방법론을 용해 고강도 석출강

화강을 개발하고 있으나 본 기술은 컴퓨터모델링과 첨단 분석기법을

실험 연구와 함께 용해 나노입자의 최 조성 크기 분포를

측제어함으로써 석출강화효과를 극 화함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 일반 철강제품은 국과의 기술수 격차가 3년에 불과하며 고부가 가치

신규 철강 제품은 철강선진국 일본과 비해 약 7년의 격차를 보이고 있음

- 자동차용강 내열강 내식강 등 고부가가치 철강제품의 강도를 향상시키는데

범 하게 용할 수 있는 표 인 방법으로 여러 가지 상을 이용한 복합상

제어 기술과 나노입자를 이용하는 석출강화 기술이 있는데 특히 고강도이면서

고성형성을 유지할 수 있는 새로운 합 설계 공정제어 기술 개발이 필요함

- 다양한 상조성을 가지는 철강 기지 내에 나노입자를 균일하게 형성시키면

성형성의 하를 억제하면서도 기가 강도를 갖는 철강소재를 개발할 수 있을

것으로 기 함 따라서 이와 같은 나노 석출물의 형성과 성장을 제어하는데

필수 인 기본 물성 측 합 설계 기술의 개발이 필요함

- 기가 강도를 갖는 새로운 철강소재 설계 기술 확보를 통해 국내 철강산업의

국제 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 망하며 향후 국내외 고부가가치

철강소재 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기 함

개발 내용

- 나노입자 균일 핵생성과 성장 제어를 한 입자기지간 계면에 지 측

제어 기술

- 이 속 복합 탄질화물 나노입자의 균일 분산을 한 가공열처리 제어 기술

- 나노입자를 이용한 기가 철강소재 합 설계 물성 DB 구축을 한 원자

메조매크로 통합 스 일 산모사 기술

- 나노입자 크기 조성 분율 결정구조 정 분석 기술

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 12: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 12 -

세부과제명 기가 고강도 철강소재의 친환경 가원소 활용 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 NSC(일본) 2011년

Eco 합 지수

(탄소강기 )8 8 4

인장강도times연신율

(탄소강 기 )15000MPa 20000MPa 25000MPa

인장강도times연신율

(합 강 재 기 ) 없음 없음 30000MPa

Eco 합 지수(고가 원소인 Mn Ni Cu Mo 함량을 가격에

가 치를 둔 Mn함량으로 표기) = Mn + 2Ni + 05Cu + 4Mo

재 국내 NSC의 구조용 고인성강은 고가의 Ni Mo 등을 다량

함유하고 있으나 본 기술은 가의 B Cu 등을 이용한 복합상

석출물 제어로 기가 고인성강을 제조함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 수송기계의 경량화와 SOC 련 구조물의 형화에 응하기 해서는

환경친화 이며 경제 인 기가 구조용강의 개발이 필요함

- 기존의 기가 구조용강은 고가인 Ni Co Mo 원소를 다량 함유해 사용이 매우

제한 임 따라서 친환경 이고 가인 C N B Cu 등을 이용하여 고강도-

고인성 기가 고강도강을 제조하기 한 가원소 활용 기술개발이 필요함

- B를 이용한 고강도-고인성 조직 확보 고Mn강에서 정변태에 의한 고연성 확보

기술이 선진국에서 연구되고 있는데 이들 기술을 개발하면 환경친화 이고 경제

인 기가 고강도강을 제조할 수 있을 것으로 기 함

- 고강도 구조용강의 구조화를 해서는 합부 강도와 안 성을 모재 수 으로

확보하여야 하며 이를 해서는 모재의 용 성 향상과 동시에 고강도 용 속

불순물 원소 무해화를 한 기술 개발이 필요함

개발 내용

- 가원소 활용 기가 고강도강의 변태특성 석출특성 제어 기술

- Cu 등 noble metal 응용 고강도화 기술

- 정변형 응용기술

- 불순물원소 무해화를 한 합 설계 공정제어 기술

- 기가 고강도강의 합기술

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

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세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

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세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

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세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

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세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

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10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

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세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

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세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

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세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

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세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 13: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 13 -

세부 과제명 기가 고강도 철강소재의 성분 임계제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 JFE(일) 2011년

[C+N+S]

(정련한계 ppm)gt70 lt50 lt30

[P+O]

(정련한계 ppm)gt50 lt40 lt25

재 세계 최고 수 의 일본 JFE는 단순한 불순물 제거 기술을

용하나 본 기술은 분 기로부터 불순물 혼입으로 인한 오염 방지

기술도 함께 용하여 정련 한계를 극복함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 기존 정련공정에서의 슬래그정련과 진공정련을 복합 용하여 불순물을

임계수 이하로 제어함으로서 고강도 소재의 가공성 합 설계능을 극 화

하는 기술이 주목을 받고 있음

- 정련 기술 슬래그정련은 핵심 정련공정으로서 기존의 탈인탈황 이외에도

개제물의 흡수가 가능할 뿐 아니라 최근에는 슬래그의 이온성 구조를 이용한

탄소 질소 그리고 수소 일부를 흡수시킴으로서 재의 임계정련수 을 향상

시킬 수 있을 것으로 기 되고 한 최근 강화되고 있는 환경문제를 극복할

수 있을 것으로 기 되는 유망한 기술임

- 그러나 한국은 세계 철강 5 국임에도 불구하고 청정강에 한 성분 임계제어

수 에서는 일본을 비롯한 선진국과의 기술 격차가 존재함

- 정련기술은 재 용강 불순물 정련 기술이외에도 기로부터의 오염을 최소

화하는 기능에 의한 오염방지화 기술 진공 정련 탈산에 한 기정련 등이

있음

- 다른 요소기술들과 함께 성분 임계제어기술은 합 설계 불순물 제어를 통

한 성능의 순기능화를 한 기가 고강도화소재기술의 핵심 요소기술임

개발 내용

- Ion 구조 응용 Flux Design 기술

- 친환경화를 한 6B족(F Cl) 원소 Free화 기술

- 계면 산소 최소화를 한 기정련 기술

- 기 오염 방지를 한 Electromagnetic 응용 기술

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

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세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 14: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 14 -

3 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

과제명 Quasi-State 제어형 다기능화 기술

세부과제정의

shy Internal Composition Design 제어기술개발 합 설계제어기술

shy External Morphology 제어 기술개발 가공제어기술

shy Combined Structure 제어 기술개발 하이 리드화 제어기술

shy σ-Level Purity 제어 기술개발 극미량 불순물 제어기술

개발 필요성

shy 최근 선진국을 포함한 국 동남아시아 국가 신흥공업국들의 격한 소재

산업의 발달로 고부가가치의 소재기술 세계시장 리드형 핵심소재기술 우수특

성구 소재기술 등의 원천보유가 필요하며 특히 차세 IT 기 자기기의 고

성능다기능성화를 한 고 도-고강도 동시구 원천기술이 요구됨

shy 다양한 소재 특성 에서도 기 도도 기계 특성은 최근 국가 성장 동

력산업인 자동차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야에서 매우 필요한 4

세 소재의 요소특성임

shy 동 동합 은 우수한 기 도도 기계 특성 가공성으로 인하여 자동

차 반도체 디스 이 IT 기 자 산업분야로 용이 폭넓은 소재로써 국내

비철소재분야에서 매우 큰 비 을 차지하고 있으나 최근에는 국 동남아

국가의 속한 참여와 수출장벽의 증가 등으로 성장 을 받고 있음

shy 소재의 두 가지 이상의 특성을 동시구 하는 소재기술은 합 설계제어 가공제

어 하이 리드화제어 고순도화제어기술의 핵심요소기술로 가능하므로 기술

개발시 동 동합 이외의 속소재에도 용 가능한 기 원천기술임

세부개발 기술내용

shy Internal Composition Design 제어기술

Physical Metallurgy에 기 한 기구규명을 통해 HSHC(고강도-고 도) 소재

개발

shy External Morphology 제어기술

도도 기계 특성 메카니즘의 독립 도출과 최 화를 통한 HSHC

소재 제조기술

shy Combined Structure 제어기술

고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화를 통한 복합소재의 계면구조 이해

최 구 제어기술

shy σ-Level Purity 제어기술

극미량 불순물 제어기술을 통한 고순도화 원천기술

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 15: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 15 -

세부 과제명 Internal Composition Design 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

합 설계 window(성분계) 없음 3 5이상

Self-passivation 합 소재(군) 없음 없음 3

Quasi-particle 제어(nm) lt200nm gt100nm gt50nm

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 디지털 컨버젼스화에 따른 복합기능성 IT 제품에 한 사회 요구가 증함에

따라 IT 디바이스용 반도체 벨 패키지 벨의 Cu소재에 한 특성-가격

맞춤형 원천소재 기술개발이 요구

- IT 디바이스 부품용 Cu소재의 핵심요구특성은 고 도 고강도 migration 항

성 이종소재간 harmonic interfacing 특성의 구 이 요구

- 다양한 특성조합의 범 한 물성 스펙트럼을 충족하기 해서는 부품화제품

화리싸이클링 과정에서 특성구 효율을 고려한 Cu 원천소재의 개발이 필

요하고 이는 물리야 화학야 나노기술 하이 리드 기술에 기

- 개발 상 HSHC Cu소재는 matrix 내 자와 의 제어에 기 하고 합 원

소 첨가 결정립 미세조직 상조성에 따른 특성발 의 근원 mechanism 구

과 정량화 제어기술의 개발

개발 내용

shy Principle Alloy design 기술 개발

Atomic level(electron-defect) interaction mechanism 규명

Combinatory method에 의한 다성분계 합 설계 최 화 기술 개발

- Micro-alloying 기술 개발

Lean-alloy 소재 개발

Self-passivation 합 소재 개발

2nd phase(hybrid) 강화형 Cu 합 소재 개발

- 맞춤형 조직특성 제어 구 기술 개발

평형비평형 응고제어 기술

Ultrasonic vibration 제어기술 개발

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세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 16: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 16 -

세부 과제명 External Morphology 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표

국내 일본 2011년

스 링한계치 (kgfmm2) 40 45(Olin) 55

내연화온도 ()

미개발

480(Furukawa) 550

내응력이완성 ( 기응력 70)1251000h

(Olin)1501500h

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고온 고응력 고진동의 등의 가혹한 환경조건에서의 기 자정보통신용 커넥

소재는 신호처리의 달성 다기능성 확보를 한 고 도-고강도 동시구

필요

- 미래형 자동차 소형 자부품용 커넥터의 경우는 구동 이나 제조공정

에 고열에 노출되기 때문에 고강도고 도도 특성을 장시간 유지하기 한 고

온신뢰성이 확보되어야만 하고 따라서 우수한 내연화성이 필연 으로 요구됨

- 고강도고 도도스 링 특성내응력 이완성내연화성이 우수한 커넥터용

소재 개발을 해서는 strengthening phase 의 형상 분포 제어가 요구되고

도도를 향상시키기 한 기지 즉 conducting phase의 성분 제어 기술이 요구

- Strengthening phase 와 conducting phase를 동시에 제어하기 해서는 열역학

인 상태도 연구 열과 응력을 조합한 external phase 제어 기술 개발이 요

구되고 있음

개발 내용

- Strengthening phase와 conducting phase의 최 화 조합 기술개발

- Strengthening phase 제어를 한 최 다단계 TMT 제어 기술 개발

- 도도 향상을 한 conducting phase 조성 구조 제어 기술 개발

- 내연화성 향상을 한 strengthening phase 성장 억제 기술 개발

- 강화 메카니즘의 물리 통계 근을 이용한 성능지표 지도 도출

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 17: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 17 -

세부 과제명 Combined Structure 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발

목표

국내 일본 2011년

서 마이크로 Conduction Layer

형성 (LS umum)미개발

1010 lt11

Conduction Layer의 Line 폭

균일도 ()plusmn5 plusmn3

합강도(Kgfcm) 04 06 gt08

IACS-MPa 동시구 60-600 60-700 80-800

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy RF Wireless Network Wearable Memory 등과 같은 차세 IT 기 자 제품

은 WL-CSP Stacked PKG Embedded PKG SIP 등의 핵심 제품으로 구성되

며 이러한 IT 기 자제품은 빠른 신호 달 신호 환속도 노이즈 소비

류 고신뢰성 등이 요구되고 있음

shy IT 기 자 제품의 소형화(LS 10um10um) 고주 화(gt3GHz)에 따른

IT 기 자 부품소재의 HSHC특성 동시구 제어기술이 요구됨

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화(combined architecture) 제어기술을

통하여 HSHC 특성 동시구 구 이 가능함

개발 내용

shy 고강도소재와 고 도소재의 하이 리드화 제어기술 개발

라미네이션 기술에 의한 2D 하이 리드화 제어기술 개발

임베딩 기술에 의한 3D 하이 리드화 제어기술 개발

shy 하이 리드화된 HSHC 소재의 계면제어기술 개발

shy 하이 리드화 메카니즘의 열물리 분석 통계 근을 이용한 특성분석기술

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 18: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 18 -

세부 과제명 σ-Level Purity 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

총량순도(N)

(단 가스불순물 O C N H S P 제외)

미개발

8N(99999999)

9N(999999999)

잔류비 항비 RRRB 36000 50000

결정립 제어 단결정 LRS

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

shy 최근 반도체를 비롯한 첨단기술의 요구에 부응하기 해 고순도 정련기술의

비약 인 발달로 7N(999999) 고순도동(high-purity copper)이 상용화되었

으며 일본은 2005년 8N(99999999)의 고순도 동 개발 완료

shy 고순도 동 제조기술은 고 도도와 고강도를 동시에 구 할 수 있는 첨단 동

부품소재 제조의 원재료를 공 하는 핵심 인 원천요소기술

shy 동과 불순물간의 화학 특성 차이를 이용한 정제기술과 물리 특성 차이를

이용한 정련기술이 복합반복 으로 용되어야 고순도화 실 가능

개발 내용

shy 고순도 정제기술 개발

이온교환법 활성탄 처리 용매증발법 등을 이용한 복합 해정련기술개발

라즈마 정련 고진공용해 등을 이용한 고온용융 정련기술개발

shy 제어응고에 의한 고순도 Cu 단결정 제조 결정립제어 가공기술 개발

shy 9N 이상 극미량 불순물 순도평가 기술개발

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 19: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 19 -

4 임계 박막 제어기술

과제명 임계 박막 제어기술

1 기술의 개요

기존의 박막형성기술을 조합하거나 새로운 박막형성기술을 개발 이를 이용하여

박막의 결함 형상 구조 조성 등을 임계값 이상( 는 이하)으로 제어하여 기존

박막 물성의 임계값을 과하거나 신기능의 박막소재의 개발을 한 원천기술

[ 임계 박막 제어기술]임

개발 필요성

정보 통신 반도체산업의 트 드 경박단소화휴 성향상유비쿼터스

rArr 고 도화고집 화유연화 가능한 소재983791부품 요구

기계 자동차 조선 산업의 트 드 에 지 감제로-에미션친환경

rArr 내식고도 내마모내열 마찰 등 복합기능이 필요한 소재의 요구

2 연구과제의 주요내용 범

신기능 자성박막 제조기술

HAMR(Heat assisted magnetic recording)probe storage용

차세 자성박막 개발 [기록 도ge1 Tbitin2]

낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

[자화반 류 도 le 1x107 A]

신개념 배선소재 제조기술

항 소재 고종횡비 Gap fill 기술 [비 항le43μΩㆍ

종횡비ge 5 40 nm 선폭]

Interconnect와의 합성을 고려한 barrier 소재 EM 향상 한 표면소재

다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발 [비 항le3x10-4Ω

투과도ge90]

고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발 [코 온도le100

내 성ge500회50굴곡지름 투습도le10-5(gday)40RH]

박막의 다기능화 기술

고 도성 내식성 박막 제조 기술 [표면 항le15 mΩ

부식 류 도le20 [(01NH2SO4+2ppmHF)(80amp06V)]

마찰ㆍ고경도ㆍ 내열 박막제조기술 [마찰계수le01 경도ge3000Hv

온도ge1100]

- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 20 -

세부과제명 신기능 자성박막 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발목표

성능지표재기술수 비교 기술개발

목표국내 국외

자기도메인 크기 (nm) ~45 ~35 ~20

보자력의 온도민감도

(kOe 기록온도 범 에서) -

01

(Hitachi)013

자화반 류 도

( x107 A)-

5

(Hitachi)1

입자크기분포

(nmStd Dev)723

717

(시게이트)516

기록 도 (Tbitin2)03

(삼성)

042

(시게이트)1

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수직자화를 이용한 HDD의 기록 도는 재 ~100 Giga bitin2 (Gbpsi) 정도

이며 향 후 약 500 Gbpsi 까지가 한계인 것으로 측된다

- Tera bpsi이상의 기록 도를 갖는 고 도 정보 장 기술은 HAMR (Heat

assisted magnetic recording) 는 current-induced switching을 사용하는

probe storage 기술이 가장 경쟁력이 있다

- 국부 인 자기도메인을 조작하기 어려운 field-induced switching에 비해 류를

probe contact을 통해 직 수직박막에 주입하는 current-induced switching은

나노크기의 도메인 방향을 효과 으로 조작할 수 있어 고 도용 정보 장

소자에 매우 유망한 기술이다

- 수직자기이방성 매체는 HDD probe storage 매체뿐만 아니라 current

induced switching 기술을 이용한 고 도 Magneto-Resistive Random Access

Memory(MRAM) 고감도 센서의 응용에 필수 으로 다양한 기술응용이 가능

한 재료이다

개발 내용

- HAMRprobe storage 용 차세 자성박막 개발

- 열 으로 안정한 HAMR probe storage 박막구조 개발

- 소재 구조에 따른 스핀분극률 류구동 자화반 설계도구 개발

- 낮은 류 도로 자화반 이 가능한 자성박막 구조 개발

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 21: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 21 -

세부 과제명신 개념 배선소재 제조기술

(고종횡비 Gap fill 기술 항 배선소재)

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Intel

IBM (美)2011년

배선폭 () 90 65 40

비 항 (μΩㆍ) 30 347 43

종횡비 (DW)() 6 10 5

최 류 도 (MA 105)

10 208 618

() D 트 치 깊이 W 선폭

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- IC 소자의 집 도 향상에 따른 배선의 선폭 감소

- 선폭 감소에 기인한 발열 EM 최소화를 한 소재 공정 개발이 필요

- 선폭 감소에 따른 새로운 gap fill 기술 항소재의 개발 필요

- Interconnect 소재와 유 체와의 합성을 갖는 barrier 소재 형성공정의 개발이

요청됨

- 소재와 배선 형성 공정의 원천기술이 필요

세부개발 기술내용

- 항 Interconnect 소재 (비 항 le43μΩㆍ 40 nm)

- Interconnect 유 체와의 합성을 고려한 barrier 소재

- 고종횡비 gap fill 기술 (종횡비 ge 5 40 nm)

- EM 향상 항감소 한 선택 속표면소재

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 22: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 22 -

세부

과제명다성분계 고도 성 투명 연성 박막 형성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

비 항(Ω) 5x10-4 4x10-4

아사이유리(일)le3x10

-4

투과도() 8890

아사이유리(일)ge90

표면조도(Rrms ) 107

아사이유리(일)le7

내 성 (횟수

50 굴곡지름)() 100

300

Vitex(일)ge500

투습도(gday

40 RH)() 10

-4 10-5

Vitex(일)le10

-5

() Polymer 기 상 기 온도 100 두께 150nm을 기 으로 함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고도 성 투명 연성 박막의 물성은 코 물질과 코 공정 기술에 의해 의존

하기 때문에 고품질화를 실 하기 해서는 기존 박막 물질을 보완할 수 있

는 다성분계 물질 는 신물질 박막층을 개발하여야 하며 아울러 연성 기

상에 이러한 물질을 층할 수 있는 극 온 코 공정 제어 기술 개발이 유

기 으로 이루어져야 함

개발 주요내용

- 다성분계 고도 투명 연성 박막 합성 기술 개발

In-Sn-X In-Zn-X계 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 3x10-4Ωcm (2011년 기 ))

In 체 신물질 투명 도 성 연성 박막 합성 기술 개발

(목표 비 항 4x10-4Ωcm (2011년 기 ))

- 고품 투명 연성 박막 코 공정 제어 기술 개발

내 성 내투습성 향상 다층박막 코 공정 기술 개발

100이하의 온 코 공정 기술 개발

Damage Free 코 공정 기술 개발

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 23: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 23 -

세부

과제명박막의 다기능화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고 도

고내식

박막(1)

부식 류

(06V)10 5

le10 (01N H2SO4

+2ppm HF 80)

표면 항

(mΩ)50 30 le20

내구성(시간) lt1000 - ge10000

마찰

고경도

내열

박막(2)

경도(Hv) 20002000

(Balzers)ge3000

내열성() 9001100

(Platit AG)ge1100

마찰계수 0201 ~ 02

(Balzers)le01

(1) 부식 류 도 표면 항 내구성 동시만족

(2) 경도 내열성 마찰계수 동시 만족

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 21세기 산업에 신을 가져올 미래형 자동차에는 존하는 삭 공구 내식성

박막 소재의 성능을 과하는 복합 인 박막 소재의 개발이 필요한데 이

10년 이내에 그 수요가 폭발 으로 상되는 SOFC 연료 지 분리막 소재와

에 지 효율의 극 화를 한 마찰고경도내열 박막 소재의 개발이

필수 이다

개발 주요내용

- 고 도성 내식성 박막 제조 기술 (연료 지용)

고 도 고내식성 함유 박막 소재 개발

기 특성에 좌우되지 않는 박막 형성 기술 개발

에 지 달효율이 높고 1013~1014cm3의 고 도 라즈마 생성이용기술

- 마찰 고경도 내열 하이 리드 박막 제조기술

내마모 특성 내열성이 우수한 다원계 나노구조 박막 소재

합성 기술 개발

Multilayer와 nanocomposite 박막 이용 나노 다층 박막 설계기술

박막 합성 기술

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 24: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 24 -

5 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

과제 나노구조 기능 제어가 가능한 정 합기술

개발 필요성

- 재료 물성의 획기 개선과 신규 기능을 부여하는 정 합기술은 분자 설계를

통하여 나노 바이오 에 지 자소재와 같은 고기능성 화학원천소재의 특성을

효과 으로 발휘할 수 있도록 함

- 고기능성 부품을 구 토록 하는 고순도 원료의 확보 다기능 설계 구 을 통

한 지능형 소재 그리고 기존 재료의 성능한계를 극복하는 나노원료 합성에 근간

이 되는 원천기술로 미래시장이 필요로 하는 차세 소재의 국산화에 기여함

- 주요 핵심 기능소재원료는 재 량 수입에 의존하고 있으며 원료의존 복

제 공정기술은 기술종속을 심화시키는 바 국부유출의 방지 고부가가치화를

하여 정 합의 독자 인 확보가 실함

- 소재 설계 정 합성 기술은 선진국과의 기술격차를 근본 으로 극복할 수

있는 기 기술이며 10년 후에도 해결해야하는 숙제인 동시에 미래 보장 기술로

서 원료 자체 시장 소재 산업 반은 물론 소재로부터 구 되는 부품 다

양한 산업분야의 제품에 경제 효과가 큼

세부개발 기술내용

- 고효율 리빙 합 기술

분자 벨에서 고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의

분자량 화학 조성 구조의 제어

- 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명을 짧게하여 삼 항-삼 항 소멸을

방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합성기술

- 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

고분자의 구조 분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을

크게 개선할 수 있는 고효율 축합 합기술

- 기능성 형상제어 합 기술

유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는

형상제어 합기술

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

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세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 25: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 25 -

세부과제 1 고효율 리빙 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내BASF(유럽)

Kuraray(일)2011년

고분자량 (gt200K) 는 분자량 (lt5K)

분자량 분포도 제어

미개발

lt12 lt114

Amphipilic 블록공 합체의

블록크기 제어 정 도 (편차 )

ltplusmn5 ltplusmn5

치제어 능기 도입 수득율()

gt70 gt75

gt80 gt85Stereo selectivity 제어

분자설계에 의한 나노 형상제어 (응용 패터닝 약물 달 에 지 변환 소재) 고효율 입체규칙성 극성-올 핀 합기술 (응용 염색성 PP)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 나노기술을 기반으로 한 새로운 응용분야가 계속해서 확 되어짐에 따라

이를 뒷받침할 수 있는 구조와 조성 기능이 정 하게 제어된 고분자 재료가

요구됨

- 이러한 재료의 합성은 기존의 합방법으로는 달성하기 어려우며 분자 벨에서

고분자의 설계가 가능한 리빙 합법의 개발을 통하여 고분자의 분자량 화학

조성 구조의 제어가 가능함 (Ex 토폴로지 제어를 통한 스타폴리머의 합성)

- 구조와 조성이 잘 제어된 블록공 합체의 경우 고차원 자기조립 상에 의해

서 나노사이즈의 몰폴로지의 형성이 가능하므로 이를 이용한 원천 응용소재의

개발이 가능함

- 기능성을 갖는 나노구조 제어 블록공 합체의 자기조립 상을 이용하여 나노

사이즈 패턴 형성능력과 리소그래피의 치 지정능력을 부여함으로써 원하는

치에 나노사이즈 패턴을 형성하는 기술 개발이 가능함

세부개발 기술내용

- 고 순도고 수율 리빙 라디칼 합기술

- 입체규칙성 제어 리빙 합 기술

- 치제어 기능화 음이온 합 기술

- Star polymer의 기능 설계 구조제어 기술

- 성분제어 합기술 블록공 합체 응용 기술

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 26: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 26 -

세부과제 2 고순도 삼차원 구조제어 합체 정 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

합성수율(G0-G2) ()

미개발

G0 gt 85G1 gt 60G2 gt 45

G0 gt 90G1 gt 70G2 gt 60

순도 ()gt 97

(Frontier Scientific Inc美)

gt 99

열 안정성 (Tg)

dendrimers gt 10 gt 50

polymers gt 150 gt 170

Max efficiency(cdA)

R 7(UDC美)G 5(Philips스웨덴)B -

R gt 9 G gt 30 B gt 15

소자 공정 용성이 우수한 고순도 인 소재로써 구조제어를 통하여

삼 항-삼 항 소멸 상을 극복 자발 효율을 극 화

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 고속 이동통신의 발달에 따라 디스 이는 장소 시간에 구애됨이 없이 경

량 력 고화질의 고실감형 박막형이 가능한 소재로 진화되고 있으며 Full

color 응답속도 고해상도 시야각 고휘도 등의 측면에서 우수한 소재개발

실히 요구됨

- 인 재료의 경우 류 도에서의 효율은 실용화 가능할 수 이나 고 류

도에서는 삼 항 여기상태의 포화로 인한 소멸 상이 효율을 격히 감소시키는

것이 단 임 이의 극복을 해 도 트인 발 체의 삼 항 여기상태의 수명이 짧

아야 하며 삼 항-삼 항 소멸을 방지할 수 있는 매우 벌키한 구조의 설계와 합

성이 매우 요한 요소 기술임

- 자발 디스 이 소재산업은 재 시장 진입 기 단계이므로 해결해야 할 기술

인 과제가 많고 다양한 기술개발방향으로 인해 세계시장 주도권 경쟁이 아주

치열하므로 새로운 패러다임의 소재개발이 실히 요구됨

개발 주요내용

- 에 지 벨제어에 의한 계발 덴드리머메탈로덴드리머(Metallodendrimer)

치(branch)와 계면 설계 합성 기술

- 자발 형 신규 단량체에 의한 고차가지구조 고분자(Hyperbranched Polymer)덴드

로나이즈 고분자(Dendronized Polymer) 설계 합 기술

- 열 안정성을 지닌 단량체 리간드 설계 합기술

- 발 색조 제어 가능한 단량체 리간드 설계 합기술

- Anode 와의 계면 착력이 개선된 단량체 리간드 합성기술

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 27: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 27 -

세부과제 3 배향성 내열고분자 설계 정 축합 합기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 Ticona사(美) 2011년

공 합비(부주사슬) 제어 정 도

미개발

plusmn20 plusmn20

상 이온도제어() 20 30

흡습성() 003 004

유 상수 (1MHz) 3 32

신규 구조의 단량체 정 합을 이용한 내열 고분자 소재의 미시

구조 제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 상 으로 우 인 국내 디스 이반도체자동차조선 산업 등의 지속 인

경쟁력 강화를 해서는 첨단 소재의 국산화 신규 고성능 소재의 개발이 끊

임없이 요구됨

- 최근 기존 고분자 재료의 물성 한계를 극복하며 새로운 기능 부여가 가능한 배

향성 내열성을 가지는 고분자 소재들이 주목을 받고 있으며 고분자의 구조

분자량 분자량 분포 조성을 정 하게 제어하여 물성을 크게 개선할 수 있는

고효율 축합 합기술의 개발이 요구되고 있음

- 우수한 내열성 기계 특성 기ㆍ 자기능 학기능 등을 보유한 배향성 내

열고분자 소재를 첨단 성장동력산업에 용할 경우 차세 휴 용 자기기 고

성능 자 기계제품의 고부가가치화를 추구할 수 있음

- 배향성 내열고분자의 요소 기술은 기능제어를 한 신규단량체 설계 합성기

술 고효율 합 형상제어를 한 정 공 합제어기술 연쇄 축합 합에

의한 블록 공 합 기술 고분자구조 설계에 의한 물성조 기술 등이 있음

- 다른 요소 기술들과 함께 기록용 소재 반도체 발 용 소재 자극 응답형 소

재 체에 지용 소재 등의 신규용도 창출 련 평가기술 등도 핵심 인 요

소기술임

세부개발 기술내용

- 배향가능 기능기가 도입된 신규단량체 설계 합성 기술개발

- 신규 단량체를 용한 배향구조 제어 내열 고분자의 고효율 제조 기술개발

- 연쇄 축합 합에 의한 블록 공 합 기술 개발

- 다 능성 단량체의 축합 합기술 개발

- 블록 랜치 형상 제어기술 개발

- 상 이 온도 내열특성 제어를 한 고분자 설계 합 기술개발

- 자기 특성 등의 조 을 한 합체 모폴로지 제어 기술개발

- 신규용도 창출 련 평가 기술개발

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

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세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 28: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 28 -

세부과제 4 기능성 형상제어 합 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내Microimaging

Inc(USA)2011년

형상제어 효율 (처리면 총유효 면 )

10 30 40

encapsulation 수율 (wt) 20 40 50

캡슐직경 제어 수율 (목표직경 plusmn10 이내의

number )50lt 60lt 70

캡슐 직경 분포 (목표직경 plusmn10 이내 캡슐

의 직경분포 plusmn)10 10gt 8

기능성 유기무기 분산상의 캡슐 내 치 제어 (캡슐 내부 간 외

벽) 기술 고순도 기능성 형상제어 합체 고수율 량 생산 기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 화학반응을 통한 표면계면의 기능화 복합화를 구 할 수 있는 형상제어

합기술은 맞춤형 기능성의 구 이 가능하여 생체 체 물질부터 고성능

자 학소자에 이르기까지 다양한 응용성이 있다는 에서 소재 원천기술로서의

요성과 기술수요가 매우 큼

- 기능성 형상제어 합체 에서 수백 마이크로미터에서 수십 나노미터 크기의

직경을 갖는 복합구조의 미립자캡슐은 그 자체로서 신에 지 창출용 연료 지

자 분야 응용성이 크기 때문에 기능성 재료로서 가장 주목을 받음

- 더불어 미립자캡슐의 내부나 표면에 특정 물질을 고정화시키면 specific-

assembly 는 specific-recognition이 가능한 물질의 담체로서 나노어 이를 완

벽하게 구 할 수 있는 경우 차세 센서 시스템이나 스 치 시스템 등의 구

축에 활용될 수 있으며 복합구조 미립자캡슐을 수용하거나 혹은 구체로 사

용할 수 있는 한 온 경화 매트릭스 고분자의 개발을 통해 고집 반

도체용 소재 면 디스 이용 유기 연막 (바이오) MEMS 등 여러 련

산업의 경쟁력 확보에 크게 기여하리라 상됨

세부개발 기술내용

- 기능성 유기무기 분산상의 형상 제어를 통한 지능형 합체 제조 기술 연구

- 고순도 기능성 형상제어 합체의 고수율 량 생산 공정 연구

- 표면구조 제어를 통한 매트릭스 수지와의 기능성 복합화 연구

- 다층형 구조의 배열제어 이를 통한 다기능성 형상제어 합체 제조

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 29: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 29 -

6 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

과제명 인쇄소자용 공액계 화합물의 기 학 특성 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

본 소재 원천 기술은 반도체 도 체 특성을 갖는 신규 공액계 화

합물의 합성 이의 응용 기술로 특히 인쇄법에 용이 가능한 소

재의 개발이 목표임 즉 하이동도가 01 cm2Vmiddots이며 IonIoff 가

106 이상인 박막트랜지스터를 한 반도체 연체 도체의 합성

특성 제어 기술 확보와 입자의 크기가 조 되며 색상이 제어된

이미지 센서용 안료의 설계 합성 기술 그리고 밴드갭 조 을 통

한 5이상의 변환 효율을 갖는 공액계 유기 소재의 합성이 구

체 인 최종 목표임

부분 소재 련 기술은 미개발 상태이며 제시된 목표치는 린

법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치를 근거로 하 음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 인쇄 기술을 활용하여 다양한 자 부품을 생산하는 인쇄소자 (Printable

Electronics) 기술은 제조비용 감에 크게 기여할 것으로 기 되며 최근 몇 년

간의 연구에 의해 많은 응용이 보여지고 있음

- 기에는 백라이트용 마이크로 즈나 LCD 컬라필터 등과 같은 단순 기능의 제

품에서 출발하여 향후에는 보다 복잡한 응용으로 확 될 망임

- 미국의 시장조사기 인 나노마켓사에 의하면 2012년경에 인쇄소자용 재료 시장

은 약 77억달러 규모를 형성할 것으로 측하고 있으며 기능성을 갖는 고분자

련 잉크는 재 수 으로는 상업화가 어려우며 향상된 하이동도 고온 안정

성 고효율성 등을 달성해야한다고 강조하고 있음

- 2020년 에는 부분의 자 제품에서 재보다 휴 성이 더 강조될 것이며 유

비쿼터스 환경에 합한 제품이 시장을 주도할 것으로 상되며 이때 인쇄소자

로 제조되는 서블 자제품이 핵심 기술로 등장할 것으로 상됨

- 이를 해서는 각 응용에 합한 소재 기술이 먼 달성되어야 하며 소재에

한 원천 기술 확보가 매우 요함

세부개발 기술내용

- 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

- 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

- 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

- 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

- 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 30: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 30 -

세부 과제명 인쇄가능한 박막 트랜지스터용 공액계 화합물의 기이동도 제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

두께균일도 (cm2) - plusmn15 plusmn5

용해도 (mgmL) 10 20 25

보 안정성 (hr5도) - - 1000

하이동도 (cm2Vs) 001 006 01

IonIoff 105 106 gt106

Life Time (hr) - - 250

국내S사의 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의 평균 하이동도 IonIoff

국외 Palo Alto Research Center에서 잉크젯 린 법으로 제조한 소자의

최 하이동도

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유기 자소자용 공액계 화합물 소재의 경우 1~2 기업이 시장을 독 하고 있어

서 국내 소재산업의 기반이 거의 무한 상황임 (소재 국산화율 lt 5)

- 차세 자산업 기기에 요구되는 형화 박형화 경량화 시블화를

해 가 량생산을 한 인쇄공정 기반기술이 필수 이며 인쇄공정에 합

한 공액화합물 련 소재 원천기술의 확보는 향후 유기 자소자 역 (발

소자 유기TFT 유기메모리 유기태양 지 등)에 걸쳐 효과가 매우 클 것으

로 기 됨

- 인쇄공정을 이용한 Organic Electronics 분야는 선진국에서도 아직 연구개발

기단계의 기술로서 소재의 개발이 필수 으로 선행되어야 하는 분야이므로 인

쇄공정용 공액화합물 소재의 설계 합성에 한 원천기술 개발이 반드시 필

요함

개발 주요내용

- 공액계 화합물의 분자 구조 제어를 통해 n-type p-type의 새로운 공액계 화합물

의 합성 하이동도 개선 기술

- 소재의 용해도 향상 분산성 제어 기술

- 인쇄공정에 합한 잉크의 증기압 표면에 지 조 기술 잉크 보 안정성

향상 기술

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 31: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 31 -

세부 과제명 인쇄 소자용 연박막 소재 설 류 감화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

유 상수

미개발

5 10

설 류 (Acm2 10 V) 5x10-6 lt 5x10-7

평탄도 (nm 100nm에서) 8 7

내화학성 (팽윤도 ) 5-7 5

두께 균일도 () plusmn6 plusmn5

공정온도 () 130-200 lt130

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 자산업 기술의 속한 발 과 기 수 은 기존 자제품의 성능을 뛰어 넘어

면서 서블화에 한 요구로 이어졌으며 이에 용액화가 가능한 유기물을 이

용한 인쇄소자가 그 안으로 두되고 있음

- 경량화 박막화 특히 가화를 해 생산 공정에도 변화가 요구되고 있고 액상

물질을 이용한 잉크젯 스크린 롤투롤 린 같은 인쇄공정이 필수 임

- 향후 자산업에서 핵심이 될 인쇄공정에서 고분자화합물은 액상공정에 가장

합하며 가화를 실 할 수 있는 소재로 이에 한 원천기술 연구는 소재

공정 기술 자립을 가능 하고 신규 시장에 막 한 효과를 미칠 것으로 기

- 특히 연막 소재는 공액계 화합물과 함께 인쇄소자의 성능에 큰 향을 미치므로

가의 인쇄소자의 실용화를 해서는 우수한 성능의 인쇄공정용 연박막 소

재의 개발이 반드시 필요함

- 연막 소재가 실제 인쇄소자에 용되기 해서는 인쇄성 연성 공액계화합물

과의 계면 형성 안정성 등과 같은 필수 으로 해결해야 하는 문제를 내포하고 있

으나 가의 시블 소자로 발 할 수 있어 체계 으로 연구를 수행함으로써

이 분야에서 기술 인 선 이 가능할 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 유기용매에 용해도가 뛰어나고 도 조 이 용이한 연재 개발

- 고 유 물질의 개발 나노화 분산기술과 설 류 감화 기술

- 내유기용매성이 뛰어난 온 공정이 가능한 연재료 공정 개발

- 표면에 지 두께 균일도 표면 조도 조 을 통한 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄용 연재를 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 32: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 32 -

세부 과제명 온 공정이 가능한 인쇄소자용 극소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

도도 (Scm)

미개발

100 (스웨덴) 300

내화학 항 변화 () 10 (독일) 8

두께 균일도 () plusmn5 (독일) plusmn5

공정온도 () 180 (독일) lt130

도도는 단일 공액계 화합물이 아닌 공액계화합물첨가제의

composite를 스핀코 하여 얻어진 도도 임

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 자 산업에 요구되는 가화 시블화를 해 자제품의 생산 공

정이 차 으로 인쇄방식으로 환되고 있고 이러한 인쇄방식의 생산방법에는

액상공정이 필수 임 공액계 화합물은 액상공정에 가장 합한 소재로 이에

련된 원천소재의 개발은 향후 자 소재의 기술 자립 신규 시장 개척에

효과가 클 것으로 기 됨

- 극 소재는 차세 인쇄소자를 구성하는 핵심 소재 의 하나로 생산 비용의

공정 제품의 성능 확보를 해서 개발되어야 할 필수 인 소재임

- 공액계 화합물은 극소재로 사용될 수 있는 속이나 산화물 등과 같은 기타 소

재에 비해 잉크화가 유리하며 온공정이 가능하여 라스틱 기 과 같은 면

에 인쇄가 가능하다는 장 을 가지고 있음

- 공액계 극소재가 실용화되기 해서는 아직 도성과 같은 성능의 향상 소

재의 안정성 등이 확보되어야 하는 문제를 가지고 있으나 향후 발 방향인 가

의 공정과 시블이 가능하다는 장 을 극 화하는 방향으로 연구개발이 이루

어진다면 재 이에 한 개발은 세계 으로 기인 을 고려할 때 성공 가능

성이 높을 것으로 기 됨

개발 주요내용

- 인쇄가 가능한 극 소재의 합성 제조 기술 개발

- 극소재의 잉크화 잉크의 유변학 인 특성 제어 기술 개발

- 극용 화학소재의 인쇄 공정 기술 개발

- 인쇄용 극을 사용한 박막 트랜지스터의 성능 향상 기술

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

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세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 33: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 33 -

세부 과제명 공액계 유기소재의 밴드갭조 을 통한 효율 향상 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Kornaka

(미국)2011년

에 지 변환효율( AM 15 1sun)

미개발

5 5

Fill Factor 065 065

소자수명 (년) 02 1

자주게의 밴드갭(eV)

17 15

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 빛에 지를 기에 지로 값싸게 환하기 한 공액계 유기고분자 화합물을

이용한 차세 유기태양 지의 핵심소재 련 기술임

- 2013년 교토의정서 발효 CO2 가스 감을 해 체에 지의 요구가 확 되어

낮은 제조원가의 에 지 변환 기술 개발을 한 화학소재 차원의 원천기술 확보가

실함

- 국내 해외 에 지 의존율은 971로서 고유가 시 에 따른 신재생 청정에 지

개발 요구 증

- 제조공정상 고비용의 실리콘계 태양 지 (Si 웨이퍼원료 공 부족 심화)의 한계성을

극복 체할 것으로 기 되는 공액계 유기고분자 소재를 이용한 유기태양 지의

실용화를 한 고효율화 가격화 필요성 증

- 인쇄공정 등의 신공정을 통해 제조 원가를 낮추려면 기존소재의 단순 변형만으

로는 불가능함 용해도 표면장력 공정안정성 열안정성 등의 소재 고유특성에서

기인하는 문제를 해결하기 해 새로운 개념의 소재 원천기술이 필요함

- 선진국의 소재 독과 이 극심한 분야이나 기술 개발의 기단계이므로 국가차원의

기술개발을 통해 소재 원천기술 확보 가능성이 높고 향후 에 지 련 소재산업

자재료산업 반에 효과가 매우 큰 기술임

개발 주요내용

- 고 변환효율 공액계 유기고분자 소재의 분자구조 설계 합성기술

- 유기 자주게(donor) 자받게(acceptor) 소재의 분산 모폴로지 제어기술

- 공액계 유기고분자 소재의 용액공정 인쇄공정 합화 기술

- 인쇄공정기술 용을 한 계면제어 소자 특성 향상 기술

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 34: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 34 -

세부 과제명 고감도 화상소재 설계합성 Printable 복합소재화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표 재기술수 비교 기술개발 목표

국내 일본 2011년

해상도(nm)

미개발

180 90

Particle Size(nm) 30 30

D95(nm) 60 45감도(mJcm

2) 1000 800필름 두께() 09 08

린 법이 아닌 스핀코 법에 의해 제작된 소자의 특성치 임

최소선폭

Particle Size distribution을 타나내기 한 지표임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 이미지 센서 device 업체는 수지 감 재료 첨가제 등으로 이루어진 감

재료의 일본 의존도가 100이며 그 90이상을 후지필름에서 공 하고 있으며

기타 JSR등의 지스트업체에서 소량 공 이 진행되는 것으로 악하고 있음

이러한 수 상황으로 인해 소자업계의 기술개발 생산 계획 등은 일본 의

존도가 일 수밖에 없음

- 이미지 센서용 감 재료의 시장의 매출추이는 CCD CMOS형 이미지 센서의

매출추이와 동일하며 그 시장 규모는 2005년 세계시장 1250억원에서 2010년까

지 70정도의 성장한 2130억이 넘어설 것으로 상됨

- 국내기업이 강세를 보이고 있는 소자업체의 기술력 향상 수익률 증 무

역수지 향상을 해 이미지 센서용 화상소재의 국산화가 시 함

- 재 낙후된 이미지 센서용 소재기술에 있어 2015년경에는 기술 선진국을 앞서기

해서는 ldquo화상소재의 원천기술rdquo 국산화와 더불어 개발된 화상소재의 린

기술에의 용을 한 복합소재화 기술 개발이 동시에 진행되어야 함

- 이미지 센서용 color resist 분야에서 린 용 복합소재화 기술은 공정의 단순화

비용 감 환경문제등을 극복할 수 있는 미래형 기술임

개발 내용

- 이미지 센서용 신규 RGBYVMagenta 안료의 설계 합성기술

- 화상소재 Primary Particle의 미세화 기술 (30nm)

- (Anchor technology를 이용한) particle의 고분산 안정화 기술

- 표면장력 제어를통한 cell 안정화 기술

- 인쇄가 가능한 이미지 센서용 Color Resist formulation 기술

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 35: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 35 -

7 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

과제명 차세 상화 고분자 필름의 학특성 제어 기술

연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD 세계시장은 2006년 86조원 2010년 135조원이며 한국은 세계시장의

445의 생산량을 차지하고 있는 디스 이 강국임

- 한국은 세계 1 의 디스 이 강국이나 핵심 소재 기술 부족은 산업발 의

아킬 스건이다 소재 기술의 70 이상 일본이 유하고 있다

- 디스 이 경쟁력 확보 차세 디스 이 선 을 한 소재원천기술

개발이 시 하다

- 소재원천기술을 통해 차세 가 고효율 Ubiquitous 기능의 Flexible

Display 소재 기술 제품 구 이 가능하다

- 차세 디스 이 분야의 시장 기술선 을 통한 국부창출이 필요하다

(Flexible Display 시장 2010년 10조원 상 (노무라))

- 유기 TFT 유기 메모리 유기 태양 자와의 기술융합 실 을 기 할 수 있다

개발 내용

1 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

- 기체차단용 액상 코 소재 개발

- 도성 필름 유연성과 우수한 공정성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

2 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

3 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

4 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

5 메조페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 36 -

세부과제명 스퍼터 박막 체용 액상 코 소재 필름 일체화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

재 기술수 개발목표치는 진공 건식공정과 차별화되는 기압

액상코 필름 기능화 기술에 의한 것임

성능 지표

재 기술수 비교 기술개발 목표

국내Teijin(일)

Bayer(독일)2011년

투과도 ( at 550nm) 85 85 90

수증기차단성 (gm2day) 100 10-1 10-2

산소차단성 (ccm2day) - 10-1 10-2

표면 항 (Ω) 250 200 100

곡률반경 (mm)

(필름두께 200μm 기 )- 30 30

2 연구과제의 주요내용

개발필요성

- 차세 디스 이의 목표인 형화 가격화 서블화를 해서는 보다

우수한 공정성과 유연성을 갖춘 기능성 박막 코 소재의 확보가 요구됨

- 재 기체차단막 투명 도막을 포함한 디스 이 기능성 박막 코 은 부분

진공이며 고가인 스퍼터 공정에 의존하고 있으며 이는 디스 이의 형화와

가격화를 어렵게 하는 요인으로 작용하고 있음

- 궁극 인 시블 디스 이의 구 을 해서는 스퍼터 박막보다 유연한 기

능성 박막 코 소재 개발이 요구됨

- 기능성 박막 코 에서 스퍼터 공정을 탈피하기 해서는 기압에서 코 이

가능하면서 스퍼터 박막에 상응하는 기능성을 갖는 고성능 액상 코 소재의

개발이 요구됨

- 기압 코 이 가능한 디스 이 박막용 액상 코 소재는 한국이 미래의 디

스 이 산업에서 세계 경쟁력을 확보하는 데 필요한 요한 핵심 원천소

재임

세부개발 주요내용

- 스퍼터 공정 기체차단막을 체하는 non-sputter 기체차단용 액상 코 소재

개발

- 인디움계 스퍼터 무기 박막에 상응하는 도성 필름 유연성과 우수한 공정

성을 갖는 투명 도 액상 코 소재 개발

- 라스틱 디스 이 용을 한 필름 기능화 일체화 기술 개발

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 37: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 37 -

세부 과제명 Paper-like display 구 소재 합성 기 학 기능제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내E-Ink

(미국)2011년

구동 압(V)

미개발

90 10

반사율 () 40 50

Contrast ratio 101 151

특성 유지율(7days)() lt50 95 이상

재의 기술은 E-Ink의 wet type인 기 동방식이며 기술개발목표를

달성하기 해서는 dry type인 하 입자제조기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 향후 디스 이 산업분야의 메카트 드는 (1)고품질 고성능 가격의 FPD

개발과 (2)차세 flexible display의 개발로 연구가 진행될 것으로 상됨

- 차세 Flexible Display 산업분야 기존 종이를 체할 수 있는

paper-like display 개발분야는 산업경쟁력이 우수한 분야로 상되고 있다

이 분야는 기존의 FPD분야 과는 달리 기술개발이 시장을 선도하는 분야

(technology-driven market)이므로 원천기술 확보가 특히 요한 분야이다

- Paper-like display는 매우 낮은 소비 력 bistability(정보메모리 기능) 형

화용이 우수한 디자인성 등 기존의 FPD에는 없는 많은 특성을 가지고 있

다 따라서 기술개발 성공 시 기술 효과가 매우 클 뿐만 아니라 미

래시장 선 이 가능한 분야이다

- 그러나 세계 으로 리 상업화되어 사용될 만한 소재 개발이 아직 완성

되기 단계이므로 한국의 디스 이 산업경쟁력 유지를 해서는

rewritable paper-like display 용 소재 필름화(제품화) 기술 개발이 매우

필요한 단계이다

개발 내용

- 입자 Charge 특성 제어기술 개발

- 내열성 경도 투명성을 가진 입자 제어 기술 개발

- 기 학 소재의 필름화 기술 개발

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 38: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 38 -

세부 과제명 Coatable polarizer 소재합성 편 기능 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Nitto

Denko(日)2011년

두께 () 240 240 15

흡수 장범 () 400-700 400-700 400-700

편 도 () 999 999 995

투과도 () 425 430 440

재의 기술은 연신 염착으로 된 편 필름 패 상하 두께 합은 최소

240 임 목표를 달성하기 해서는 Coating 방식의 기술이 필요함

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 유비쿼터스 시 의 도래에 따른 박형 경량 디스 이의 출 은 메가트 드로

시블 디스 이는 이러한 차세 디스 이의 한 형태로 각 받고 있다

- 시블 디스 이의 상용화를 해서는 기 학필름 표시소재 구동소자

등의 박막화 유연화 등이 선결되어야 하며 가공정인 roll-to-roll 공정 용이

가능하여야 한다

- 재 LCD에 사용되고 있는 편 필름은 수백 의 두께로 라스틱 기 의

bending rolling을 방해하므로 시블 디스 이 구 을 해서는 극박

형태의 새로운 개념의 편 개발이 필요하다

- 세계 1 인 한국 LCD 산업의 지속 발 을 해서는 미래 유망제품인 시블

디스 이 련 핵심 원천소재의 개발 확보가 필수 이며 이는 국가차원

에서 단히 요하다

개발 내용

- Highly oriented 액정 분자 구조 설계 합성기술 개발

- 분자 구조 self-align을 한 코 기술 개발

- 코 혼합물의 조성 최 화 필름화 기술 개발

- Visible 장 역의 Bandwidth 제어기술 개발

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 39: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 39 -

과제명 디스 이용 모듈 이터 소재 합성 필름화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

투과율()

미개발 미개발

gt60응답속도(ms) lt1Contrast ratio 10001구동 압(V) lt50

재는 액정 기능을 가진 필름 형상의 모듈 이트 디스 이 기술은

없음 기술개발 목표는 액정이 하는 기능을 Thin film 으로 구 하는 것임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- FPD(Flat Panel Display)는 국가 성장 동력 산업으로써 략 으로 자리매김하고

있다 그러나 경쟁 심화에 의해 지속 인 가격하락으로 수익성의 어려움을 겪고

있는 것이 실이다

- 이 LCD는 복잡한 구조와 낮은 효율로 기술 인 개선이 끊임없이 진행되고

있다

- 따라서 미래는 보다 단순하고 유연성이 있으며 높은 효율을 갖는 새로운

개념의 모듈 이터형 디스 이의 개발이 요구되고 이를 해 액정 기능

을 체할 필름화가 가능한 신소재의 개발이 필요하다

- 새로운 모듈 이터는 기 신호로 정 기력을 발생시켜 기능성 소재의

기계 변화를 유발하여 제어가 가능한 신소재로 구성되어야 한다

- 기능성 모듈 이터 신소재는 제어를 해 기 신호에 고속 응답이 가

능하여야하고 소비 력 소자의 신뢰성을 확보하기 해 압 에

지 구동 특성을 보유해야 한다

- 한 신개념 디스 이는 액정 기능을 신하는 신소재 필름형 모듈 이터를

사용하면 액정 때문에 사용되는 편 필름 상차필름을 사용하지 않아 효

율을 올릴 수 있고 구조도 단순화 시킬 수 있다

- 차세 디스 이 분야에서 국가 경쟁력을 유지하고 외국 기술에 한 원천성

확보를 해 이러한 신개념 디스 이와 소재의 선도 인 기술 개발이 필수

이다

세부개발 기술내용

- 기 제어가 가능한 학 신소재 설계 합성

- 고속 응답성 압 구동 신소재 기술 개발

- 복합 기능성 신소재의 필름화 기술 개발

- 모듈 이터 필름 소재의 디스 이 용 기술 개발

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 40: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 40 -

세부 과제명 메소페이즈 화합물 분자설계 필름 특성 제어기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교 기술개발 목표

국내Fuji Photo

Film

CANON사(日)2011년

두께정 도 제어()

미개발

- lt5

배향효율() 50 70

액정상 온도() 70~150 70~150

투과도

(at 550nm) 90 90

하이동도

(cm2Vs)

- gt10-3

신기능 창출 메조겐 화합물의 분자설계 서블 디스 이 소자 용

원천기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 액정(liquid crystal)은 고체와 액체의 간상태의 물질(mesophase material)로서

액체의 유동성과 고체의 결정성을 동시에 가지고 있음 따라서 분자의 배향에

따라 학 기 기계 물성이 다양하게 나타나고 이들의 인 변화가

용이하기 때문에 고도의 기능성 재료가 창출될 수 있음

- 최근 이러한 간상 물질에 반응성을 부여하여 분자배열상태를 정 제어한

고기능성 고분자 액정필름의 개발연구가 추진되고 있으며 발 특성에 따라

응용분야는 매우 범 함

- 본 연구의 수행을 해서는 기 이고 장기 인 연구투자가 우선되어야

하며 따라서 국가차원의 지속 인 지원이 요구됨

개발 내용

- 원반상(discotic) 원반- 상(discotic-rod) 액정의 분자설계 합성

- 기 도성감 성 필름화 기술

- 배향기술

- 기 학 특성 제어 기술

- 신규 용도 창출기술

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 41: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 41 -

8 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

과제명 계면제어기술을 통한 임계 성능 세라믹스 소재 기술

정의

나노원자 단 의 계면제어에 의하여 극한 환경에서 임계성능을 발휘하는 소재창출

원천기술

원천성

- 근법 통상의 공정에 의한 마이크로 수 의 미세구조 제어에서 진일보하여 세라믹

의 계면 특성을 나노원자 수 에서 제어

- 소재특성 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 극한성능 임계물성 정 형상 복합다기능

비용화

개발 목표ldquo마일드한 사용환경기존특성rdquo을 뛰어 넘어 ldquo극한 환경 임계특성rdquo을 발휘하는 세라믹

소재 개발

메가트랜드 요구기능

-반도체middot디스 이 산업 면 구경화 선폭 미세화

-자동차middot기계 산업 정 경량 장수명화

-우주항공middot에 지 산업 고속화 고온 고효율화 경량화

rArr 극한환경에서 임계성능을 발휘하는 고정 복합다기능의 비용 소재 요구

개발 필요성

- 한국은 세계 소자업체( 반도체 분야)를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한

부분의 고부가가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있

음 재는 반도체 공정 기술의 환기이며 고집 반도체 개발을 한 고 도 라

즈마 환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 반도체 공정기술을 뒷받침할 소재기

술이 요구됨

- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함 반응소결후소결에 의

한 세라믹스 소재의 개발은 상 으로 가의 원료를 사용하며 near-net shape 제조

기술이므로 비용화가 가능함 특히 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한

환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향

상이 요구됨

- 자동차 우주항공 원자력 에 지산업은 경량 고온화를 통한 고에 지효율고신뢰

성을 달성하는 방향으로 발 할 것이며 상기를 만족하기 해서는 세라믹 화이버 강화

세라믹 복합재료가 가장 합한 소재임 특히 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합

재료는 무역규제 품목으로서 국산화를 통한 원천소재의 확보가 으로 요구됨

개발 내용

- 라즈마열화학 환경용 소재의 계면제어 기술 계면제어 기술에 의한 고 도

라즈마 환경용 고온 열화학반응용 소재 기술

- 고강도고인성고내마모성 소재의 계면제어 기술 계면제어미세조직 제어에 의한

고강도고인성내마모 비용 소재 기술

- 고신뢰성 세라믹 화이버 복합소재의 계면제어 기술 In-situ 계면제어에 의한 세라믹

fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 42: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 42 -

세부과제명계면제어 기술에 의한 고 도 라즈마 환경용

고온 열화학반응용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

내 라즈마성(etching rate 단결정

Si 비 RIE 05Wcm2

CF4O2(8020))

3010

(NGK일본)10 이하

para

열 도도 (WmK) 180220

(도시바일본)230 이상para

소결 SiC 소재 비 항 (Ωcm) 1x10dagger

8x10-3dagger

(스미토모

-오사카일본)

8x10-3

이하sect

AlN 소재 비 항

(ohm-cm 600oC)

105dagger 107 이상dagger

(NGK일본)107 이상

반응소결 SiC 소재 순도 4Ndagger 6Ndagger

( 릿지스톤일본)6N 이상sect

결정상의 조성제어 입자크기 제어

dagger소결분 기 소결온도 제어 소결조제 제어 para원자단 계면구조의 제어 무계면 소재기술

sect계면의 원자단 조성분포제어 입자의 결정상순도제어

계면의 ionic defect 형태 분포 제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재는 반도체 공정 기술의 환기 고집 반도체 개발을 한 고 도 라즈마

환경 고순도 고온 열화학 반응 등 새로운 공정 기술을 뒷받침할 소재기술이 요구

- 따라서 반도체 공정장비 내부의 all ceramic화 고순도화 소재의 고기능화가 진 됨

) Polyimide 정 척 rArr 세라믹 정 척

) Alloy heater rArr 고순도 항 세라믹(SiC) heater

) Quartz 반응 rArr 고순도 SiC 반응

- 한국은 세계 소자업체를 보유하고 있음에도 불구하고 이에 필요한 부분의 고부가

가치 세라믹 부분품 기 소재를 일본으로부터의 수입에 의존하고 있음

- 미래 소재의 국산화에는 내 라즈마 소재 기 도도 열 도도 등 기능 극 화 고

순도 고온 열화학 환경에서의 소재 기술이 요구됨

- 소재개발의 요소기술로서는 내 라즈마열화학 소재의 원자단 의 계면에서의 물리

구조 화학 분포를 제어하는 것이 핵심이 될 것임

개발 내용

- 입계의 화학 분포 제어에 의한 라즈마 항성 소재 개발

- 결정화도 제어에 의한 나노계면무계면 소재의 개발

- 계면의 ionic defect 등 결함제어를 통한 고기능성( 기 열 도도 등) 소재 개발

- 고온 열화학 반응에 안정한 고순도 비산화물 소재 개발

- 선택 기능 극 화(고 도 항 등) 비산화물 소재 개발

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 43: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 43 -

세부 과제명 계면제어미세조직 제어에 의한 고강도고인성내마모 비용 소재 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

Sintered RBSN

(후소결-반응소결 질화규소)

강도(MPa)

400700

(Ceradyne미국)800 이상

para

인성 (MPam12)

46

(Ceradyne미국)7 이상para

내마모율

(mm3Nm)5X10

-3

5X10-6

(생고뱅 랑스)+ 1X10-6

이하sect

마찰계수

(무윤활 미끄럼마찰)07

+ 02(생고뱅 랑스)+ 012 이하

sect

강도인성 강조 마이크로 벨 미세구조 제어 Ball on Disc법

+ 미세구조제어표면가공 para 강도내마모 강조 나노 벨 미세구조경사구조 제어

sect 표면층 개질계면구조제어

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 엔지니어링 세라믹스의 경우 요구되는 소재특성의 달성에도 불구하고 속계를 체

하는 응용이 제한되고 있는 것은 부품의 고단가에 크게 기인함- 반응소결후소결에 의한 세라믹스 소재의 개발은 ① 상 으로 가의 원료 사용

② near-net shape 구 에 의한 가공비용 최소화 ③ 가공손(가공 시 표면균열에 의한 불량률) 최소화에 의한 수율(yield) 향상 등에 의해 폭의 코스트다운 가능 rarr 속계 부품 체 가능

- 최근 기존의 고가 분말을 사용한 통 소결법에 의한 소재특성과 유사한 강도인성을 발휘하는 비용 반응소결법 공정의 가능성이 논문으로 보고됨 rarr 체계 인 연구 수행으로 실용화 기술 선 필요

- DPF(매연여과장치)용 세라믹스 소재로는 SiC가 사용되고 있으나 고비용(Segment조합 극심한 형마모)에 의해 새로운 비용 소재 개발이 요구되고 있음( Mullite Al2TiO5 Si3N4)

- 습동부(베어링 공구 메카니컬씰 등) 소재의 극한환경(고온 무윤활 등) 사용 시 성능고도화장수명화를 해 내마모특성의 획기 향상이 요구됨

개발 내용

- 반응소결후소결에 의한 질화규소의 치 체( 도 98이상) 다공체(기공률 70이하) 개발

① 소결조제 양이온 향에 의한 입자크기 종횡비 제어된 미세구조 구

② 계면상입자 결합강도 제어에 의한 고인성화 기술 ③ SiAlON계 세라믹스 합성기술 기체투과율 제어 기술- 세라믹스의 표면층 개질에 의한 내마모특성 극 화

① 정합성 확보 모재표면층 계면제어 ② 표면층 미세구조 제어에 의한 마찰계수 최소화

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 44: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 44 -

세부과제명 In-situ 계면제어에 의한 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재 제조기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 해외 2011년

섬유고온인장강도 (GPa) -251400

oC

(니폰카본일본)

25 이상

1400oCsect

섬유 Mat 복합체 히터 효율

(Wcm2)- 400 (쇼트독일)

400

para

섬유강화복합재료

곡강도(MPa)600 650

(교 일본)dagger700 이상Dagger

섬유강화 복합재료

괴인성(MPam12)5~10

20

(교 )(일본)dagger20 이상

Dagger

고비용 방사선 경화기술 섬유매트 제조기술 화학기상증착기술

dagger분말소결 마이크로미터 수 계면조 기술 sect 비용 열경화기술 in-situ 계면제어기술

para섬유이방성 제어기술 Dagger기지상 복합화 나노미터-센티미터 범 의 다차원 계면제어기술

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 산업구조 고도화 에 지효율 향상 공해 감화 등의 요구로 극한환경용 소재에 한

수요가 증 될 것임

- 기계구조산업 (자동차 우주항공 원자력 에 지)은 경량 고온화를 통한 고에 지

효율고신뢰성을 달성하는 방향으로 발 할 것임

- 따라서 내환경성 고신뢰성 경량 고효율성을 뒷받침하는 미래의 핵심기계구조용

소재의 개발이 필요하며 세라믹섬유 강화 세라믹 복합재료가 이러한 복합 인 요구에

부응할 수 있는 가장 합한 소재임

- 고강도 고온용 세라믹스섬유 복합재료는 무역규제 품목으로서 국산화 원천소재의

개발이 으로 요구됨

) SiC 섬유는 일본의 2개사 미국의 1개사에서만 제한 으로 생산되고 있으며 이를

이용한 섬유강화 세라믹 복합재료는 고효율 방사형 히터 열 지용 separator DPF 엔

진 부품 가스터어빈 차세 원자로 구조재료 로켓노즐 송 선 등 응용범 가 속히

확 되고 있음

- 고신뢰성 복합소재의 요소기술은 섬유상 제조기술 리폼 설계 형상화 기술 고

도 기지상 제조기술임

- In-situmulti-range 계면제어기술은 세라믹 fiber 고신뢰성 복합소재를 제조하는데

핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 폴리카보실란 구체로부터 유도된 탄화규소섬유의 in-situ 계면제어기술

- 섬유 이방성 제어에 의한 near-net shape 리폼 형상화 기술 개발

- Multi-range 계면제어에 의한 세라믹 복합재료 고강도화 기술 개발

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 45: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 45 -

9 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

과제명 나노 분산 무소결 온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술

1 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 수동 능동 부품의 고 도 실장을 실 하기 해서는 기존의 2차원 표면

실장으로부터 3차원 실장에 의한 수동부품의 내장화 3차원 회로 구성에

필수 인 세라믹-matrix 하이 리드소재 공정기술이 필요함

- 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한 에 지 사용 소성시의 과 한 수

축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성 등 세라믹의 원천 인 문제를 해결

하여 세라믹 소재의 활용 범 를 획기 으로 확 가능한 기술임

- 2010년 이후 디지털 컨버젼스 유비쿼터스 융복합환경은 휴 기기 내에 기능 성

세라믹 부품의 실장 도를 재보다 100배 (5000개) 이상 증가시키는 부품의

고집 화가 요구되며 (세계시장 22조원) 이의 실용화에 용 가능한 미세 회로구

기술임

세부개발 기술내용

- 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

- 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

온 공정 손실 세라믹 유 체 조성 설계 유 체 박막 기술 개발

온 공정 강유 체 조성 설계 박막 기술 개발

이종 재료 기 상의 증착 기술 개발

- 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

Paste 타입의 도성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 비아 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

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세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 46 -

세부 과제명 고 도 충진에 의한 무소성 세라믹 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발목표

국내 Heraeus(美) 2011년

공정온도 () 900a) 550d) 350

충진율 (vol ) 35 45e) 60

손실 (GHz) Qge40b) Qge200 Qge300

수축율 (X-Y-Z ) 13-13-15 02-02-40 02-02-5

열 도도 (WmK) 05-3c) 3 6

국외 선진사는 Heraeus의 무수축 LTCC 제품에 해당 수축율 열 도도

350이하에서의 세라믹 공정인 것이 차별성

a) 공정온도는 LTCC 기 임 b) PCB 기 임

c) 열 도도 PCB(FR-4) = 05WmK LTCC = 3WmK

d) 공정온도 550는 BaO-TeO2계 ultra-low temperature LTCC(MRI 논문)해당

e) 충진율은 RCC의 경우 35vol ink-jet의 경우 45vol임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 기존의 세라믹스 소재에서의 고온소결과정의 소성임계온도를 극복함으로써 과다한

에 지 사용 소성시의 과 한 수축 극 선택의 제한성 이종 소재 간의 합 난이성

등 세라믹의 원천 인 문제를 해결할 소재기술이 필요함

- 세라믹스 소재의 원천 문제를 해결하기 해서는 무엇보다도 고온소결 공정의 무소성화

내지는 온공정화가 이루어져야 하며 이를 한 green body 상태에서의 고 도 충진

기술을 비롯한 novel한 새로운 세라믹스 소재 기술이 필요함

- 차세 휴 단말기기의 고주 화와 고속화에 응한 손실 세라믹스 소재가 요구되며

향후 부품의 3D Integration화에 의해 발생할 고방열 문제 휴 시 취성을 방지할 고

방열 고강도 소재가 필요함

- 부품의 집 도 증가 (50개cm2 rarr 5000개cm2) 요구에 부응하기 한 소자의 소형화

회로 패턴의 미세화를 한 나노분산 소재 공정 기술이 필요함

- 기존의 resin-matrix 기반의 세라믹 충진 기술은 35vol 수 이며 이러한 낮은 세라믹 충

진율은 세라믹기 소재에 비해 열악한 자기 특성을 제공함으로써 향후 요구되는 고집

용 기 의 고속화 고주 화 요구에 응 할 수 없음

- 본 연구는 고 도 세라믹 충진(ge60vol)을 한 소재 온공정 기술로 기존의 PCB

폴리머 소재와 세라믹 소재의 단 을 극복하고 장 만을 최 한 활용한 새로운 개념의

소재원천기술임

개발 내용

- 고집 모듈용 고방열 손실 기 소재 개발

- 다기능 내장용 기 소재 개발

Novel method에 의한 고 도 충진체 구

Resin infiltration에 의한 무소결 무수축 ceramic body 구

Resin-infiltrated ceramic body의 자기 특성 연구

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 47: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 47 -

세부 과제명 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교

기술개발 목표(le350)

국내 Cabot (美) 2011년

유 율 (ε) 47 50a) 75

극소재 (μΩcm) 20 10b) 10

항소재 (102-106Ω)

tolerance ()- plusmn20c) plusmn10

선폭해상도 () 50 30 20

유 체 항체를 하이 리드 나노분산 잉크로 잉크젯 린 법에 의하여 소자를

제조한 사례는 아직 보고되지 않음

a) 유 율 수 값은 350에서 성막된 박막의 값이며 목표값은 잉크젯으로 인쇄

후 350 이하에서 열처리한 소자의 값임

b) 극소재의 수 값은 550 (유리기 상)에서 열처리한 후의 값임

c) Polymer based carbon black의 data임 (no-trimming시)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 잉크젯 린 기술을 3D 고직 기술 분야에 용할 경우 기존의 스크린

린 이나 사진 식각 공정 같은 복잡한 공정을 사용하지 않고 직 원하는 패턴을

만들 수 있으므로 공정이 단순화되고 재료의 손실을 일 수 있어서 비용 감

환경 문제를 극복할 수 있는 공정이다

- 잉크제조 기술은 잉크젯 린 공정의 핵심 인 기술이며 소자의 성능과 공정

합성 확보에 필수 인 기술이므로 반드시 확보해야 한다 따라서 고용량 콘덴서

와 항 등이 내장된 3D 고집 기술 분야에 잉크젯 기술을 목시키기 해서

는 이들 구성성분의 고농도 하이 리드 세라믹 잉크 기술이 반드시 선결되어야

한다

- 잉크젯 린 공정에는 분산 안정성이 우수한 고농도의 잉크가 필요하다 를

들어 고용량의 내장 커패시터 부품의 집 화를 해서는 고유 율의 나노입자 제

조 잉크화 기술 여러 항 범 를 갖는 내장 항소자 제작을 해서는 다양

한 조성의 잉크제조 기술 그리고 극회로 패터닝을 해서는 고농도 도체 잉크

제조 정 패터닝 기술이 핵심기술이다

개발 내용 잉크젯용 고농도 하이 리드 나노분산 잉크 소재 개발

- 고용량 내장 커패시터용 잉크 제조

- 도성 나노입자 선구물질 합성 잉크 제조

- 항용 잉크 제조 정 형상화 기술

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 48: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 48 -

세부 과제명 다기능 세라믹 박막의 내장화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표

재기술수 비교

(공정온도 350이하)

기술개발 목표(공정온도 350이하)

국내Micron tech

(美)2011년

유 체 유 율 47 50a) 75

유 체 박막 유 손실 (at 10 GHz) - - 001

Tunability () - - 10

압 정수 (pCN) - 30b) 40

온 공정 손실 유 체 박막 강유 압 세라믹 박막 기술은 그 필요성은

매우 높으나 세계 으로 목한 연구 결과를 찾기 어려움 a) 온공정(le350) 집 화 캐패시터 유 체 박막 Micron technology (US6958302

등) b)

온공정(le350) 압 박막 폴리머 기 에 증착 NIAIST (JAP 100 114318)

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 온 무소성 고집 세라믹 기 내의 복합 소자 집 화를 해 350 이하의

온에서 구 가능한 고유 율 손실 유 체 박막 주 수 가변 소자 센서용 강유 체 박막의 개발 필요성이 높아짐

- IC 소자의 고집 화에 필요한 decoupling capacitor bypass capacitor 등의 구을 해 온(350 이하)에서 제작 가능한 고유 율 유 체 박막 소재 공

정 기술 개발이 필요함- 세라믹 기 의 고집 화를 한 마이크로 필터 매칭 회로 등의 내장화를

해 온(350 이하)에서 구 가능한 손실 마이크로 유 체 박막의 개발이 필요함

- 이동 통신 시스템의 역 이 는 다 주 수화에 따른 주 수 가변 소자 개발 필요성이 높아지고 이에 따라 이를 실 하기 한 온(350 이하)의 가변 주 수용 마이크로 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 센서 내장을 통한 고집 세라믹 기 의 다기능화를 해 온(350 이하)에서 구 가능한 강유 체 박막 기술의 개발이 필요함

- 온 세라믹 박막 기술은 폴리머 기 소자 등의 다기능화를 한 집 화 기술로도 응용 가능하여 그 효과가 크게 기 됨

- 이와 같은 온 다기능 세라믹 박막 기술의 성공 개발을 해서는 이종 재료 기 상의 박막 증착 기술 마이크로 역에서 기 특성 측정 기술 개발이 동반되어야 함

개발 내용 - 손실 세라믹 유 체 조성 설계 온 유 체 박막 기술 개발 - 강유 체 조성 설계 온박막 기술 개발 - 이종 재료 기 상의 증착 기술 개발 - 박막의 물리 특성 분석 진단 기술 개발 - 유 체 박막의 마이크로 기 특성 측정 기술 개발

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 49: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 49 -

세부 과제명 층간 Interconnect용 소재 미세화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

충진율(vol)

미개발

75a) 80

열 도도(WmK) 57b)

6

Volume Resistivity(Ωcm) 1times10-4c)

05times10-4

Peel Strength(Ncm) 9d) 12

Via Size(um) 60e)

40

온공정(le350)기반의 다층 속 나노소재 고집 공정기술은 고집 시스템

구 을 한 박형 다층화 기술로서 일본을 비롯한 선진국에서 활발히 연구되는 소재

기술이나 국내에는 련 분야에 선행 연구가 거의 없음 효과 향후 발 가능

성이 매우 높은 역으로 고집 회로 구 에 필수 인 소재 기술임

a) DuPont cured state에서의 충진율임 b) Taiyo Ink c) Asahi Chemical

d) Ajinomoto Co Ltd e) IBIDEN

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 국내 세라믹 기반 부품소재 산업의 국가 경쟁력을 유지하고 나아가 고집 무소

성 세라믹 인쇄회로기 의 선도기술을 확보하기 해서는 신개념의 high density

build-up 기 용 다층 속 소재 공정기술의 개발이 필요함

- HDI 즉 고 도층간 속기술은 자체 으로 원천소재 공정기술을 확보한

Denso Matsushita 등 일본 업체가 시장을 선도하고 있으며 국내 업체들도 기술

개발을 추진 이나 원천소재에 한 연구보다는 선진사 공정기술에 응하기

한 다층화 공정기술에 한 연구 비 이 높은 편임

- 층간 속 기술의 경우 도 을 이용하는 방법이나 열경화형 도체 paste를 이용하는

방법이 개발되어 있으며 특히 paste형 속 소재의 경우는 도 성 신뢰성 등

에서 미흡한 부분이 많이 남아있어 이에 한 연구가 시 한 상황임

- Paste형은 공정 환경 문제를 일으키지 않는 친환경 기술로서 재 수 보다

더 향상된 비아 충진특성 도 성 열 도성과 신뢰성을 갖는 소재의 개발이 요구되

고 있음 이러한 기술 원천성을 확보하기 해서는 속나노입자 CNT 등 나노소

재와 폴리머 기반 매트릭스에 한 나노입자의 최 분산기술의 확보가 요구됨

- 도 형은 미세 패터닝에 필수 인 소재공정기술임 고집 3D 구조체를 형성하기

해서는 미세비아 미세도선의 형성기술에 한 새로운 근방법이 필요하며 이를

하여 도 을 이용한 필링비아와 박형 도 막 회로 구 을 가능하게 하고 층간

속소재 미세회로패턴과의 합력을 극 화하여 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수

있는 나노세라믹 콤포지트형 고다층용 본딩시트 소재공정기술의 개발이 요구됨

개발 주요내용

- 고집 3D 모듈용 기능성 나노 소재 원천기술 개발

친환경성 Paste 타입의 고도 성 비아 Interconnection 소재 기술

방열특성이 우수한 고열 도성 비아 필링 소재 기술

고다층용 본딩시트 소재를 이용한 마이크로 비아 미세 패터닝 공정 개발

- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 50 -

10 고순도화 입자복합화 기술

과제명 고순도화 입자복합화 기술

1 연구과제의 정의

- 융합기술은 두가지 이상의 기술을 융합하여 기존소재로는 구 할 수 없는 기능과 성능을

동시에 구 하는 신개념의 소재기술임

- 기술은 소재공정의 융합화를 통한 고순도화 기술 단일 소재나 이종 소재를 조합하여 물리

는 화학 으로 복합화하는 입자 복합화 기술로 분류됨

- 고순도화 기술은 공정을 두 가지 이상 융합하여 신기능 창출 에 지생산원가 감형

공정을 개발하는 기술로서 세라믹 원료분말을 속-유기-무기물 복합화 preceramic precursor

를 경유하여 고순도 고기능성 나노 분말을 합성하는 신개념의 융복합 공정 합성기술임

- 입자 복합화 기술은 극미세 입자의 In-Situ 복합화 속입자유기물 복합화 무기입자유기물

복합화하는 기술로서 입자 균일 분산 배향 체 율 제어 나노 수 의 분자 조작을

통해 다기능 고성능의 시 지 효과를 창출하는 융합기술임

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 자 자동차 환경 에 지 등 산업의 다양화 속한 발 으로 인하여 복합기능

구 신기능을 창출하는 융합기술의 개발을 요구함

- 융합기술은 시장 리스크가 높고 산업화에도 장기간 소요되나 성공 시에는 무한한 가치

창출과 미래시장 선 이 가능함

- 원료의 고순도화 입자 복합화 기술은 공정 소재간의 융복합기술의 개발을 통하

여 극 화될 수 있으며 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT NT 산업 등에 활용되

는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로서 Blue Ocean 창출이 가능함

- LCD PDP 분야 학 반도체 등의 첨단 IT산업에서는 고순도 미립 분말은 일

본 등 일부국가로부터 수입에 의존하고 있는 실정이며 독자 인 고순도화 나노입

자 융합 기술이 필요함

- 경량화 고성능화 자 흡수 등의 복합기능을 창출하는 신 속 소재개발을 통한

신산업 창출을 해서는 극미세 속분말 경량 고강도화 자 흡수 고각형비 속

입자 복합화 기술이 필요함

- 21세기 신성장 동력으로 기 되는 IT NT BT용 고기능성 화학소재를 개발하기 해서는

이종 입자간의 입자-입자 복합화 기술과 무기물유기물 복합화 기술이 필요함

세부개발 기술내용

- 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

- Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성 기술

- 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

- 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

- 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

- 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 51: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 51 -

세부과제명 유무기 복합공정에 의한 Al-세라믹스 나노 입자 합성 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

기능성

Al2O3

순도 () gt997 gt999(Sumitomo) gt9999α화도 lt97 lt99(Sumitomo) 99이상 1)

비표면 (m2g) - 4-15(Sumitomo) 20이상

고열 성

AlN순도 1N5 3N5(Tokuyama) 4N

입도() 2 07(Tokuyama) 05열 도도(WmK) 100 190(Tokuyama) 210 2)

1)메카노 미스트리 퓨 템 이트를 활용한 융합공정으로 기능성 알루미나제조

2)AlN 입계내 잔존 산소를 Doping materials에 의해 입계로 확산시켜 고효율의 열

도도 확보

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 알루미나 원료소재는 구조 자 세라믹 소재의 근간을 이루며 기 원료는 베이어법이

주공정이되고 있으나 LTCC용과 IC package 등의 고품 자부품으로 응용 확 를

해 고순도 소결성이 용이한 나노 알루미나 분말이 요구되며 이때의 혼입성분을

제거하고 소결성을 높게 하기 해 결정상과 형태 조 기술이 요구됨

- 메카노 미스트리메카노퓨 템 이트 활용 공정을 융합함으로써 에 지생산원가

감 신기능 창출형 공정 개발이 요구됨

- 고집 CPU 형 LCD 고출력 반도체의 기 소재로 AlN의 높은 열 도성 높은

기 연성 등과 같은 특성을 가지는 소재의 개발이 필요함

- 고순도 AlN 나노합성 기술은 기능성 AlN 부품소재의 핵심기술로서 응용성이 매우 높

으며 유무기복합공정 알루미나 질화합성 기술은 고순도화 AlN의 요소기술임

세부개발 기술내용

- 원료물질 알루미늄 염의 제어에 따른 고순도화 물성제어 기술

- 메카노 미스트리 메카노 퓨 을 이용한 알루미나 입자 특성제어 기술

- 템 이트를 이용한 알루미나 나노 구조체 제어 기술

- 고액상 계면 고기상계면 제어에 의한 분산성 향상 입도 분포 제어 기술

- 고순도 나노입자 합성을 한 유무기 복합 리커서 합성기술

- 열화학 방법에 의한 고순도 AlN 합성 기술 질화 탈탄 기술을 통한 탄소 산소

농도의 최소화 기술

- 소결조제의 균일한 첨가를 한 in-situ 나노 hybrid화 나노입자 표면개질에 의한

표면흡착특성 제어 기술

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 52: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 52 -

세부 과제명 Preceramics 융합공정에 의한 기능성 나노 입자 합성기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

고비표면

SiO2

입자크기(nm) 20 10(Shin Nitetshu) 5분산안정성(개월) 3 6(Degusa) 9 1)

비표면 (cm2g) 400 450(Svein Olerud) 600 2)

Oil absorption

(cc100g)100 129(Huber) 160 2)

반도체복합 SiC

Impurity(N Al B) ppm - 20(Bridgestone) 10

비표면 (m2g) 50 100(뻬쉬니 Co) 150 3)

SOG Si비 항(Ωcm) 001 05(Dow Corning) 1

열운반자소멸시간(μs) 1 10(Dow Corning) 25

1)실리카 나노 입자를 유기물로 표면 제어 하여 분산성 향상 water base 용매의

치환에 의한 코 용액 제조

2)무기 소재에 유기 template를 도입하여 기공크기와 기공율을 조 하는 공정으로

높은 비표면 을 달성하며 기공에 나노 속을 융합한 기능성 부여

3)나노 매에 의한 미립자 합성 이소결성 기능부여 preform 물질 코

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성- 산화규소는 세라믹스 표 원료이며 고순도화함으로써 자재료 매 반도체 공정 등의

소재에 용이 가능 나노화 합성 sol 공성 입자 표면코 과 같은 공정을 도입하여 신

기능 소재로 응용분야 확 가능

- 고순도 SiC는 량 수입에 의존하며 기계구조 소자 반도체 에 지 산업용 소재의 응

용확 에 따라 200만톤(2010년) 규모로 격한 성장이 기 되며 온공정이 가능하며 나

노나노 복합화한 SiC 합성 기술개발이 필요함

- 태양 지용 Si의 시장규모는 지속 확 되고 있으나 속 실리콘의 고순도화 기술의

부재로 인하여 량 수입에 의존 임

- Preceramic polymer를 이용한 간상 물질 순도제어 기술은 SiO2 SiC의 고순도 나노화

의 요소기술로 기능성 부여와 시 부터 연계되는 기술임

- 무기 base에 유기 template을 첨가하여 나노 합성 공정에서 입자의 크기 형상제어

기공 생성 속폴리머 코 의 융합기술에 의한 기능성 소재 요구 증

개발 내용 - 용해 추출 선택 분리법 유무 속 융합기술에 의한 SiO2 고순도화나노화합성

- 구체의 고순도화 질화 탈탄 기술을 이용한 SiO2 SiC Si 입자 제조 기술

- 나노 매 환원 제어에 의한 고순도 SiC 입자 복합화 합성

- 세라믹-폴리머 융복합기술에 의한 나노 입자 sol 나노나노 복합화에 의한 원자구조

제어 기술

- 온소결 기능성 부여를 해 나노합성 입자 표면에 속 폴리머 세라믹 복합화에

의한 다공성 입자 형상제어 기술

- SOG 실리콘의 고순도화를 한 chemical vapor deposition 기술 directional

solidification에 의한 특정 원소 제거 기술

- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

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- 53 -

세부 과제명 극미세 속복합분말 경량 고강도화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 국외 2011년

경량분말소재 강도(MPa) 400 450 (스미토모) 600 1)

내마모특성()

(철계 분말소재 비)50 70 (스미토모) 90

분말성형 상 도() 60 70 (스미토모) 80

In-Situ 복합 강화재 입도

()미개발 미개발 1 2)

1) Fe Cu 첨가 Al-Si 합 의 경우 500MPa 내외의 강도를 가지며 이에 TiC AlN 등 극미세 복합상을 석출시켜 10~20의 강도 증가를 통해 해결 가능함

2) 기계 혼합을 통한 복합화는 강화재 분말의 입성장과 응집(agglomeration)을

유발함 극미세 복합화를 해서는 강화재의 in-situ 생성 기술을 통해 해결

가능함2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자동차 자 IT 분야 등에서 소재부품의 고성능화와 경량화를 통해 환

경오염을 최소화하고 에 지 감 고효율 소재를 개발하는 것은 매우 요

- 속분말공정은 기존의 주조 가공 등 통 인 소재부품 제조공정보다 가

격 량생산과 다품종 소량생산이 가능하기 때문에 새로운 소재 부품의 제조공정

으로 매우 유망한 기술임

- 특히 속분말공정의 장 을 극 화 시켜 알루미늄 등 경량 분말소재의 조직제어

고강도내마모화 기술을 통해 철계 분말소재 부품에 근 하는 특성을 구 하

고 이를 가격에 제조할 수 있는 공정을 개발함으로서 기존의 철계 분말소재

를 체할 수 있는 원천기술의 확보는 매우 요함

- 이를 달성하기 해 련된 극미세 경량 고강도화의 여러 기술 극미세 복합

분말 제조기술 고 도 분말 성형 기술 고강도 벌크화 기술이 핵심 인 요소기술임

개발 내용

- 철계 분말부품의 체를 한 경량분말 합 설계 분말제조 련 핵심기술 개발

- 분말 복합화를 한 극미세 In-Situ 분산상 첨가 분말 입자 조직 제어 기술 개발

- 분말의 성형성 소결성 향상에 의한 고 도 분말소재 부품을 가격에 제조할

수 있는 핵심기술 개발

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 54: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 54 -

세부 과제명 자 흡수 고각형비 극미세 속입자 복합화 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교

기술개발

목표

국내 국외 2011년

속입자

입자크기 (μm) 1 이상1 이상

(Daido Steel) 1 이하

입자비 75 75 (Daido Steel)

65 이하

각형비 10 이상10 이상

(Daido Steel)50 이상

1)

흡수소재

자 흡수성능

역 1~10 GHz

근 장 극박형흡수율(dB) (le 50μm)

미개발 미개발 32) 원역장

흡수 band폭(10dB)

3 4 (Hitachi) 45

국내소재 비두께 () 10070

(Shinetzu)50

1) 표피효과를 회피 자기 극자 형성의 극 화를 해 고각형비의 경량 극

미세 자성 속입자가 요구 fibrous substrate에 강자성 속 코 기술로 해결2) 고투자율 속입자의 특성제어 기술과 물성모사기술을 바탕으로 한 설계기술을

활용하여 칩 벨의 극박형 흡수소재 개발 가능

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 최근 자 방 산업의 발달로 인해 역 고주 (1 ~ 10 GHz)용의 얇고

가벼우며 우수한 자 흡수능을 지닌 소재가 요구되며 특히 단순 차폐가 아

닌 흡수개념의 소재의 개발이 필수 임

- 근 장에서의 자 흡수기술은 자기기 부품의 고 도 실장 고주 화에

따른 신호품질 향상을 해 GHz 역의 자 를 제어할 수 있는 칩 벨의 극

박형 흡수소재의 개발이 시 함

- 원역장에서의 자 흡수기술은 차세 EMC 군사용 은폐기술의 핵심으로

새로운 유 자성재료가 융합된 역 흡수소재의 개발이 요구됨

- 원역장 근 장에서의 역 자 를 제어할 수 있는 고각형비 극미세 경량

속입자의 제조와 속입자의 복합화를 통해 다층형의 얇고 가벼운 흡수소재의

개발이 필수 임

세부개발 기술내용

- 주 수 역별 자 흡수소재의 최 설계

- 속입자 합 설계 고각형비 형상 도 제어 입자 복합화

- 속입자 균일 분산 배향 체 율 제어

- 흡수소재 극박화 다층화 기술

- 흡수소재의 자기 특성평가 기술

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

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세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 55: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

- 55 -

세부 과제명 입자-입자 복합화 구조제어를 이용한 고기능성 나노입자 제조 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능 지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

단분산도(CV) 4 34(세끼스이日)1)

2

쉘두께 균질도(CV) 30 20(소니 미칼日)2) 10

상온산화 환율() 20 50(Ishihara日)3)

80

기공율() 85 90(Cabot美)4) 95

1)분산 합 유화 합 배합비반응조건 조 을 통한 단분산도 제어

2)단분산 guest 입자의 host 입자 표면에의 융착 coverage 제어

3)입자와 활성이온입자의 융합에 의한 산화기능성 매입자제조

4)용매치환 소수화 반응 등 5단계 공정으로 입자 제조

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 차세 미래부품 개발의 출발 인 소재의 확보는 선진국과의 기술 격차를 극복할

수 있는 핵심원천기술로 21세기 국가 산업의 지속 발 을 해 기술 개발

국산화가 시 히 요구됨

- 한국은 디스 이 등 IT 분야의 강국이면서도 사용되는 핵심 소재는 량 수입

하고 있으며 소재 생산 기술에서도 선진국과 큰 기술 격차가 존재함

- 입자복합화 기술은 21세기 신성장 동력으로서 기 되는 IT BT NT 산업에 활용

되는 핵심 소재를 생산할 수 있는 핵심 기술로 재 국내 산업과의 연계구도

속에서 세계시장으로의 신속한 진입 기술선도가 가능한 기술임

- 입자복합화 기술은 물질의 나노구조 제어 기술과 표면특성 제어 기술을 핵심

요소 기술로 하며 신 매기술 고효율 sol-gel 반응 기술 기화학기술 원자

자단 산모사기술 등이 필요한 융합기술임

세부개발 기술내용

- 입자-입자 복합화를 한 단분산 유기 무기입자 정 제조 기술

- 기계화학결합법을 이용한 다층구조 복합입자화 기술

- 나노입자 자기조립 상을 이용한 코어-쉘형 복합입자 제조 응용기술

- TiSiMe계 산화물의 미세구조 제어에 의한 입자복합화 기능성 제어 기술

- 입자 표면 에 지 조 과 물리 화학 표면 처리를 통한 입자복합체 기능성

제어기술

- 경량 비표면 입자를 이용한 학 특성이 제어된 에 지 수확 약용

복합소재 제조 가공기술

- 다기능성 복합소재의 고농도 분산부착 표면 코 기술

- 56 -

세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술

Page 56: 별첨 핵심소재 원천기술(10개 기술 및 과제제안요구서(RFP)cfs6.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle=YmxvZzIzMzQ3QGZzNi50aXN0b3J5...- 미세조직 및

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세부 과제명 무기입자유기물 복합체의 3차원 구조 자 특성 계면제어 기술

1 연구과제의 목표

기술개발

목표

성능지표재 기술수 비교 기술개발 목표

국내 해외 2011년

감지 장 역(nm)

미개발

900-1600(Evident美)1) 900-1600

감도(AW)018(UNIAX美)

2)

(450-600nm 기 ) gt02

감지한계(cmHz12

W)~1x10

9(Boston

electronics美)3) gt5x1011

응답시간()~08(UNIAX美)

4)

(475 nm 기 ) lt07

1) Solvothermal방법과 입자분류기술을 이용하여 나노입자 제조 2) 가시 감응 고분자 혼합기술을 이용한 photovoltaic형으로 근 외선 역의

감도는 수십 수 임 3) MOCVD 방법과 epitaxy막 성장기술을 이용한 박막제조법이며 용액 코 법

에 의한 근 외선 감지소재는 ldquo2006년 6월 Naturerdquo에 보고됨

4) 가시 에 감응하는 고분자 재료가 가진 성능지수로 근 외선에서의 응답시간

은 아직 보고된 바가 없음

2 연구과제의 주요내용 범

개발 필요성

- 재 사용되거나 개발 되어질 각종 혹 자 소자의 궁극 인 목표는 효율은

극 화 크기는 최소화 가격은 가격화이며 나아가 각 소자의 집 화 융합화임

- 특히 근 외선 역의 감지는 환경 감시 통신 나이트 비젼 의료 상 등의

분야에서 그 요성이 크게 증가하고 있음

- 그러나 InGaAs 기반의 근 외선 감지소자는 고가의 장비와 복잡한 공정을 통하

여 제조되어 가격이 고가로 련 산업의 발 에 장애요소가 되고 있음

- 따라서 입자의 크기가 극도로 작아질 때 나타나는 재료의 양자 효과를 활용하면서

공정 용이성과 기능성을 가진 유기 소재의 합성과 소재간의 융합과 3차원 구조

제어에 의한 신개념의 고효율 가 외선 감지 복합소재의 개발이 필요함

세부개발 기술내용

- 화학 용액법에 의한 밴드갭 크기 형상이 제어된 감응성 반도체 무기물

입자 제조기술

- 밴드갭 홀 도성 표면 기능기가 제어된 기능성 유기물(고분자) linker

화합물 합성기술

- 무기-유기 이종소재내에서 2차 응집 제어에 의한 3차원 구조 형성기술

- 무기-유기 이종소재간 고 하 이동성 계면 특성 제어기술

- 무기물-유기물 복합체의 단층다층 박막 제조기술

- 측정용 셀 제조 특성 평가기술