우주발사체용 탄소섬유 복합재 극저온 취성극복 고분자 미세 상분리 기술

나노 및 소재기술개발사업은 차세대 산업 경쟁력 확보를 위해 나노·소재 분야 원천기술을 확보하고 글로벌 기술 격차를 줄이기 위한 국가 R&D 프로그램이다. IoT, AI, 에너지, 우주항공 등 다양한 분야에서 고성능 소재 수요가 증가함에 따라 창의적·도전적 연구와 산업 대응형 융합기술 개발을 집중 지원한다. 올해 공모는 비영리 주관기관을 중심으로 기업 참여를 필수화해 기술 실용화 가능성을 강화했으며, 기술 이전 및 데이터 관리 의무를 통해 산업현장 연계성과 연구 데이터 활용도를 높인 것이 특징이다.

이 과제는 극저온 환경에서도 파손과 균열을 최소화할 수 있는 고인성 고분자 모재와 복합재를 개발해 우주발사체용 구조부품의 신뢰성과 안전성을 확보하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 미세 상분리 기반 고분자 설계, 계면 안정화, 프리프레그 제조 공정 최적화, 복합재 성형기술 확보 등 핵심 기술을 단계적으로 완성한다. 최종적으로 90K 기준 인장강도 120 MPa 이상, 파괴인성 1.1 MJ/m3 이상 등 구체적 물성 목표를 달성하고, 균열 밀도·품질 균일성 등 구조 신뢰성을 확보해 우주항공 산업 적용 가능성을 높이는 데 중점을 둔다.

본 과제는 극저온 환경에 최적화된 고신뢰성 탄소섬유 복합재를 개발하기 위해 소재 설계부터 시제품 제작까지 전주기 기반의 연구와 공정 기술 확보를 포함한다. 주요 연구 내용은 다음과 같다. 1. 고분자 모재 및 미세 상분리 기술 개발 - 극저온 파손을 억제하기 위한 고인성 고분자 모재 설계 및 합성 - 미세 상분리 구조를 제어하는 분자구조 설계 기술 확립 - 인장강도·파괴인성·열팽창 등 핵심 물성 평가 체계 구축 2. 프리프레그 및 복합재 제조 기술 확보 - 섬유/모재 계면 안정화 및 열사이클 균열 억제 기술 개발 - 함침–도포–부분경화–권취 기반 프리프레그 제조 공정 확립 - RC 편차 2% 이내 확보 등 품질 균일성 관리 기술 개발 3. 복합재 성형 및 구조부품 검증 - 오토클레이브, OOA, RTM 등 다양한 공정의 최적화 - 쿠폰→서브컴포넌트→구조부품 단계별 시제품 제작 - 90K 및 20K 극저온 환경에서의 신뢰성 평가 및 물성 DB 구축 4. 평가·성과·필수 의무 이행 - 단계평가 기반 2단계 진입 경쟁 수행 - 1차년도 특허전략(45백만원) 또는 특허동향조사(19백만원) 의무 반영 - 연구데이터 관리계획(DMP) 제출 및 소재연구데이터 플랫폼 등록 - 기술이전 7억원 이상 수행 및 기여율 50% 이상 성과 확보 본 과제는 우주항공용 핵심 소재의 원천기술을 확보해 향후 발사체 구조부품 국산화와 극저온 복합재 시장 선점을 목표로 하는 전략적 연구개발 프로그램이다.